배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태추정 방법 및 장치
METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING NETWORK TOPOLOGY AND VOLTAGE STATES OF A DISTRIBUTION SYSTEM
특허 요약
불평형 3상 배전계통에서 스위치 동작 상태, 변압기 탭 위치, 모선 전압의 크기와 위상각을 토대로 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태추정을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 배전계통의 네트워크 토롤로지 추정 방법은 변동 가능한 스위치의 동작 상태에 따라 형성될 수 있는 계통 토폴로지의 모든 경우의 수들의 각 추정오타를 토대로 정확한 토폴로지를 추정한 후 해당 계통의 모선 전압을 추정하도록 구성되며, 이 방법은 또한 계통의 슬랙 모선 전압과 선로 전류를 상태변수로 설정하는 선로 전류 기반 상태추정법을 사용하고, 변압기 탭 위치를 추정하기 위해 상태 벡터 증강 방법을 이용하여 탭 위치 변수들을 기존의 모선 상태벡터 모델에 추가하고, 상태추정을 위해 가우스 뉴턴 방법을 이용한 가중 최소 제곱법 추정기를 사용할 수 있다.
청구항
번호청구항
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청구항 4에 있어서,상기 재추정하는 단계 전에, 상기 제1 모델의 탭 변수에 정수 제약 조건을 부과하는 단계를 더 포함하는, 배전계통의 전압 상태추정 방법.

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청구항 4에 있어서,상기 모델 뱅크 내 각 모델의 측정치 함수들은 탭 비율이 포함된 변수들로 표현되는, 배전계통의 전압 상태추정 방법.

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배전계통의 네트워크 토폴로지 추정 방법으로서,집중 원격감시제어시스템이나 전력관리장치가 설치된 배전계통에서 상기 집중 원격감시제어시스템이나 전력관리장치의 위치를 설정하고 특정 시간에서의 측정치 셋과 상태변수를 설정하는 단계;상기 설정하는 단계에서의 설정 정보와 상기 배전계통의 스위치의 동작 상태에 따라 1차적으로 추정가능한 모든 계통 토폴로지를 토대로 복수의 모델들을 포함한 모델 뱅크를 생성하는 단계;상기 모델 뱅크 내 각 모델의 계통 토폴로지에 대한 선로 전류를 계산하여 해당 모델의 상태변수를 초기화하는 단계;상기 모델 뱅크 내 적어도 하나의 상태추정기에 의해, 상기 각 모델의 모선 전압과 변압기 탭 위치를 추정하는 단계;상기 각 모델에서 얻은 추정오차들을 추정 시점들이나 복수의 타임 스텝들에 따라 누적 계산하여 확률들로 표현하고, 상기 확률들 중 미리 설정된 설정값을 초과하는 최대확률을 갖는 특정 모델을 찾는 단계; 및상기 특정 모델의 변압기 탭 위치에 대응하는 탭 비율에 기초하여 상기 배전계통의 네트워크 토폴로지를 찾는 단계;를 포함하는 배전계통의 네트워크 토폴로지 추정 방법.

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청구항 1에 있어서,상기 설정하는 단계는, 상기 배전계통의 슬랙 모선 전압과 선로 전류를 상태변수로 설정하는 단계를 포함하는 배전계통의 네트워크 토폴로지 추정 방법.

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청구항 1에 있어서,상기 추정하는 단계는, 상기 각 모델에서의 상태변수의 추정 결과로 슬랙 모선 전압과 상기 슬랙 모선 전압을 기준으로 하는 선로 전류의 추정치를 얻는 단계; 및상기 추정치를 기반으로 상기 배전계통의 모든 모선의 전압의 크기와 위상각을 계산하는 단계를 포함하는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 추정 방법.

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배전계통의 전압 상태추정 방법으로서,집중 원격감시제어시스템이나 전력관리장치가 설치된 배전계통에서 상기 집중 원격감시제어시스템이나 전력관리장치의 위치를 설정하고, 특정 시간에서의 측정치 셋과 상태변수를 설정하는 단계;상기 설정하는 단계에서의 설정 정보와 상기 배전계통의 스위치의 동작 상태에 따라 1차적으로 추정가능한 모든 계통 토폴로지를 토대로 복수의 모델들을 포함한 모델 뱅크를 생성하는 단계;상기 모델 뱅크 내 각 모델의 계통 토폴로지에 대한 선로 전류를 계산하여 해당 모델의 상태변수를 초기화하는 단계;상기 모델 뱅크 내 적어도 하나의 상태추정기에 의해, 상기 각 모델의 모선 전압과 변압기 탭 위치를 추정하는 단계;상기 각 모델에서 얻은 추정오차들을 추정 시점에 따라 누적 계산하여 확률들로 표현하고, 상기 확률들 중 미리 설정된 설정값을 초과하는 최대확률의 토폴로지를 찾는 단계; 및상기 최대확률의 토폴로지에 대응하는 제1 모델에서 추정된 탭 비율로 상기 배전계통의 모선 전압을 재추정하는 단계를 포함하는 배전계통의 전압 상태추정 방법.

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청구항 4에 있어서,상기 상태변수를 초기화하는 단계는, 상기 전압 상태추정을 위해 가우스 뉴턴(Gauss-Newton) 방법을 이용한 가중 최소 제곱법(weighted least squares, WLS) 추정기를 사용할 때, 측정치와 추정치의 오차를 줄이기 위해 슬랙 모선 전압과 선로 전류로 구성된 상태모델의 상태변수를 초기화하는, 배전계통의 전압 상태추정 방법.

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청구항 7에 있어서,상기 상태변수를 초기화하는 단계는, 선로 전류 기반 상태추정 모델에서의 상태추정 결과로 상기 슬랙 모선 전압을 기준으로 하는 선로 전류의 추정치를 얻고, 얻은 추정치를 기반으로 상기 배전계통의 모선의 전압의 크기와 위상각을 계산하는, 배전계통의 전압 상태추정 방법.

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청구항 7에 있어서,상기 상태변수를 초기화하는 단계는, 상기 상태변수를 초기화하기 위하여 상기 모델 뱅크 내 각 모델의 슬랙 모선의 위상각과 동일하게 상기 슬랙 모선에 속한 모든 모선의 위상각을 설정하는, 배전계통의 전압 상태추정 방법.

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청구항 4에 있어서,상기 최대확률의 토폴로지를 찾을 때까지, 상기 모델 뱅크를 생성하는 단계, 상기 상태변수를 초기화하는 단계, 및 상기 모선 전압과 변압기 탭 위치를 추정하는 단계를 반복 수행하는, 배전계통의 전압 상태추정 방법.

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배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치로서,프로세서; 및상기 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리;를 포함하고,상기 프로세서가 실행될 때, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 프로세서가:집중 원격감시제어시스템이나 전력관리장치가 설치된 배전계통에서 상기 집중 원격감시제어시스템이나 전력관리장치의 위치를 설정하고 특정 시간에서의 측정치 셋과 상태변수를 설정하는 단계;상기 설정하는 단계에서의 설정 정보와 상기 배전계통의 스위치의 동작 상태에 따라 1차적으로 추정가능한 모든 계통 토폴로지를 토대로 복수의 모델들을 포함한 모델 뱅크를 생성하는 단계;상기 모델 뱅크 내 각 모델의 계통 토폴로지에 대한 선로 전류를 계산하여 해당 모델의 상태변수를 초기화하는 단계;상기 모델 뱅크 내 적어도 하나의 상태추정기에 의해, 상기 각 모델의 모선 전압과 변압기 탭 위치를 추정하는 단계; 및상기 각 모델에서 얻은 추정오차들을 추정 시점에 따라 누적 계산하여 확률들로 표현하고, 상기 확률들 중 미리 설정된 설정값을 초과하는 최대확률의 토폴로지를 추정하는 단계를 수행하도록 하는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 11에 있어서,상기 적어도 하나의 명령은 상기 프로세서가:상기 설정하는 단계에서 상기 배전계통의 슬랙 모선 전압과 선로 전류를 상태변수로 설정하도록 하는 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 12에 있어서,상기 적어도 하나의 명령은 상기 프로세서가:상기 최대확률의 토폴로지에 대응하는 제1 모델의 탭 변수에 정수 제약 조건을 부과하는 단계를 더 수행하도록 하는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 13에 있어서,상기 적어도 하나의 명령은 상기 프로세서가:상기 제1 모델에서 추정된 탭 비율로 상기 배전계통의 모선 전압을 재추정하는 단계를 더 수행하도록 하는 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 14에 있어서,상기 탭 비율의 상태변수는 추정의 수렴을 위해 연속 변수로 설정되며, 상기 변압기 탭 위치는 지정된 간격 내에서 특정 레벨로 나누어진 것에 대응하는 정수 변수인, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 15에 있어서,상기 모델 뱅크 내 각 모델의 측정치 함수들은 탭 비율이 포함된 변수들로 표현되는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 12에 있어서,상기 적어도 하나의 명령은 상기 프로세서가:상기 최대확률의 토폴로지를 찾을 때까지, 상기 모델 뱅크를 생성하는 단계, 상기 상태변수를 초기화하는 단계, 및 상기 모선 전압과 변압기 탭 위치를 추정하는 단계를 반복 수행하도록 하는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 11에 있어서,상기 상태변수를 초기화하는 단계는, 상기 전압 상태추정을 위해 가우스 뉴턴(Gauss-Newton) 방법을 이용한 가중 최소 제곱법(weighted least squares, WLS) 추정기를 사용할 때, 측정치와 추정치의 오차를 줄이기 위해 슬랙 모선 전압과 선로 전류로 구성된 상태모델의 상태변수를 초기화하는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 18에 있어서,상기 상태변수를 초기화하는 단계는, 선로 전류 기반 상태추정 모델에서의 상태추정 결과로 상기 슬랙 모선 전압을 기준으로 하는 선로 전류의 추정치를 얻고, 얻은 추정치를 기반으로 상기 배전계통의 모선의 전압의 크기와 위상각을 계산하는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.

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청구항 18에 있어서,상기 상태변수를 초기화하는 단계는, 상기 상태변수를 초기화하기 위하여 상기 모델 뱅크 내 각 모델의 슬랙 모선의 위상각과 동일하게 상기 슬랙 모선에 속한 모든 모선의 위상각을 설정하는, 배전계통의 네트워크 토폴로지 및 전압 상태 추정 장치.