KR100317235B1 - Trip Circuit Detector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변전소와 발전소에서 공급하는 345kv 송전선로, 154kv 송전선로, 22.9kv 배전선로에서 선로의 단선이나 단락 및 외물 접촉 등이 발생하면 자동적으로 그 선로를 차단(Trip) 시켜주는 장치인 차단기(Circuit Breaker)의 이상 상태를 감지하여 변전소에서 멀리 떨어진 위치에 있는 급전소 또는 지역 급전 분소의 원방 감시 및 제어 시스템(SCADA)에 그 감지 신호를 보내기 위한 트립회로 감지기에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 감지 및 증폭부(20)에서 트립코일의 이상 상태와 정상 동작상태를 감지하고, A/D변환 및 중앙처리장치(40)에서는 그 감지된 신호를 변환하여 트립코일의 상태 신호값이 상,하한치 설정부(30)의 설정치를 벗어날 경우 트립코일이 이상이 있음을 출력부(60)를 통해 발광다이오드를 점등시킴과 동시에 SCADA에 이를 전송하고, 또한 정상 동작상태가 감지되면 발광다이오드를 점등시킴과 동시에 SCADA에 전송하여 알려준다. 그리고 사용전원은 차단기 내부의 직류 또는 교류전원을 이용하여 전원부(50)를 통해 내부회로(20,30,40,60)에 직류전원을 공급한다. 이와 같은 본 발명을 이용하면, 광역 정전사고를 미연에 방지하고, 고장개소를 신속히 보수하며, 정전시간을 최소화하고, 차단기의 차단실패를 방지할 수 있다.The present invention is a circuit breaker (Circuit) that automatically cuts the line when a disconnection, short circuit or external contact of the line occurs in the 345kv transmission line, 154kv transmission line, 22.9kv distribution line supplied from the substation and power plant. The present invention relates to a trip circuit detector for detecting an abnormal state of a breaker and sending the detection signal to a remote monitoring and control system (SCADA) of a power supply station or a local power supply station located far from a substation. The present invention detects the abnormal state and the normal operation state of the trip coil in the detection and amplification unit 20, the A / D conversion and the central processing unit 40 converts the detected signal to the state signal value of the trip coil If the upper and lower limit setting unit 30 is out of the set value, the tripping coil turns on the light emitting diode through the output unit 60 and transmits it to the SCADA at the same time, and when the normal operation state is detected, the light emitting diode Lights up and transmits to SCADA to inform. In addition, the power supply uses DC or AC power inside the breaker to supply DC power to the internal circuits 20, 30, 40, and 60 through the power supply unit 50. By using the present invention as described above, it is possible to prevent a wide area blackout accident in advance, to repair the point of failure quickly, to minimize the blackout time, and to prevent the failure of the breaker.
Description
본 발명은 변전소와 발전소에서 공급하는 345kv 송전선로, 154kv 송전선로, 22.9kv 배전선로에서 선로의 단선(끊어짐)이나 단락(합선)이나 외물 접촉(수목접촉, 크레인 등 중장비의 접촉, 토목·건축공사시 철근의 접촉 등)이 발생하면 자동적으로 그 선로를 개방(차단(Trip)) 시켜주는 장치인 차단기(Circuit Breaker)의 이상 상태를 감지하여 변전소에서 멀리 떨어진 위치에 있는 한전의 급전소 또는 지역 급전 분소의 '원방 감시 및 제어 시스템'인 SCADA(Supervisory Control And Data Acquistion)에 신호를 보내기 위한 트립회로 감지기에 관한 것이다.The present invention is the 345kv transmission line, 154kv transmission line, 22.9kv distribution line supplied by substations and power plants, disconnection (break) or short circuit (short circuit) or external contact (tree contact, heavy equipment such as crane contact, civil engineering and construction work) In case of occurrence of contact with steel bars, it detects the abnormal condition of circuit breaker, a device that automatically opens (breaks) the tracks. It is a trip circuit detector for signaling to Supervisory Control And Data Acquistion (SCADA).
종래 기술로서, 도 1은 차단기 외부에 설치되어 차단기의 이상유무를 감시하는 DC(직류) 감시장치의 회로도를 나타낸 것으로서, 도면부호 '1'은 차단기 내부, '1a'는 트립 코일(Trip Coil; TC), '1b'는 차단기 보조접점, '2'는 과전류 계전기 접점(OCR), '3'은 지락 과전류계전기 접점(OCGR), '4'는 DC 감시장치, '4a'는 DC 감시용 전력 릴레이(Aux Ry, 1500∼2000Ω), '4b'는 'b' 접점, '5'는 DC 전원 차단시 상기 b 접점의 개폐에 의해 여자되어 경보를 발생시키기 위한 경보용 보조 릴레이(Ry), 'P1'은 DC +125V 전원(보호 배전반의 (+)전원), 'N1'은 DC -125V 전원(보호배전반의 (-)전원), 그리고 'N' 은 DC -125V 전원(차단기 내부의 (-) 전원)을 각각 나타낸다.As a prior art, Figure 1 is a circuit diagram of a DC (direct current) monitoring device installed outside the breaker for monitoring the abnormality of the breaker, '1' is inside the breaker, '1a' trip coil (Trip Coil; TC), '1b' is the breaker auxiliary contact, '2' is the overcurrent relay contact (OCR), '3' is ground fault overcurrent relay contact (OCGR), '4' is DC monitoring device, '4a' is DC monitoring power Relay (Aux Ry, 1500 ~ 2000Ω), '4b'is' b 'contact point,' 5 'is alarm auxiliary relay (Ry),' P 1 'is the DC + 125V power supply (positive power supply for the protection switchgear),' N 1 'is the DC -125V power supply (negative power supply for the protective switchgear), and' N 'is the DC -125V power supply (inside the breaker). (-) Power supply) respectively.
이와 같은 종래 DC 감시장치는, 도 1에서와 같이, 변전소 스위치야드(SWYARD)에 있는 차단기와 변전소를 감시 및 제어하는 배전반실(중앙제어실)에 설치되어 있는 보호계전기 판넬간의 DC 전원을 감시할 목적으로 일부 변전소에서 보호 계전기 판넬에 설치하여 사용하고 있다.Such a conventional DC monitoring device, as shown in Figure 1, the purpose of monitoring the DC power between the breaker in the substation switchyard (SWYARD) and the protective relay panel installed in the switchboard room (central control room) for monitoring and controlling the substation In some substations, they are installed in protective relay panels.
이러한 종래 DC 감시장치의 동작을 설명하면, 보호계전기 판넬의 DC +125V(P1)를 DC 감시장치(4)내 DC 감시용 전력 릴레이(4a)의 한쪽 단자에 연결하고, 다른 쪽 단자에 차단기(1) 내부의 트립코일(TC)(1a)과 직렬로 연결한다. 이렇게 연결된 상태에서 보호 계전기 판넬과 차단기 사이에 DC 전원이 개방(보통 DC공급용 나이프 스위치 또는 브레카 스위치의 퓨즈 용단)시 DC 감시용 전력 릴레이(4a)가 전원이 차단되면 그 전력 릴레이(4a)의 b접점(4b)이 붙어 경보용 보조 릴레이(5) 를 동작시켜 경보장치를 통해 경보를 내주도록 하여 운용자에게 알려준다.Referring to the operation of the conventional DC monitoring device, the DC + 125V (P 1 ) of the protective relay panel is connected to one terminal of the DC monitoring power relay 4a in the DC monitoring device 4, and the circuit breaker is connected to the other terminal. (1) Connect in series with the internal trip coil (TC) 1a. When the DC power is opened between the protective relay panel and the breaker (normally blown fuse of DC switch knife switch or Breca switch) in this state, the power relay 4a of the DC monitoring power is cut off. The contact 4b is attached to operate the auxiliary alarm relay 5 for alerting the operator through the alarm device.
또한, 트립코일(1a)이 단선될 때 보호계전기 판넬과 차단기 사이에 회로가 단선 상태가 되므로, 역시 DC 감시용 전력 릴레이(4a)의 b접점(4b)이 붙어 경보용 보조 릴레이(5)를 동작시키는 것에 의해 경보장치를 통해 경보를 발생하였다.In addition, since the circuit is disconnected between the protective relay panel and the breaker when the trip coil 1a is disconnected, the b contact 4b of the DC monitoring power relay 4a is also attached to the alarm auxiliary relay 5. By operating, an alarm was generated through the alarm device.
이와 같이 종래기술의 DC 감시장치는 DC 감시용 전력 릴레이(4a)와 트립코일(1a)이 직렬연결 상태가 되므로 그 전력 릴레이의 제작 결함 또는 장기간 사용 (항상 DC 125V가 인가되어 살아 있음)으로 절연 열화(절연체인 에나멜 또는 절연지의 절연기능 저하)되어 그 전력 릴레이(4a) 코일이 단락되면 즉시 차단기내 트립코일(1a)에 DC +125V가 인가되는 상태가 되어 차단기가 차단(Trip)되어 정전이 발생되는 문제점이 있다.As described above, the DC monitoring apparatus of the related art is insulated from the manufacturing fault or long-term use of the DC power relay 4a and the trip coil 1a because the DC relay is connected in series. If the power relay 4a coil is short-circuited due to deterioration (deterioration of insulation function of insulator enamel or insulating paper) and the coil of the power relay 4a is short-circuited, DC + 125V is immediately applied to the trip coil 1a in the breaker and the breaker is tripped to prevent the power failure. There is a problem that occurs.
또한, 도 1에서 사용된 그 전력 릴레이(4a)는 전압형 릴레이로서, 저항이보통 1500∼2000Ω이 된다. 따라서 이 저항과 트립코일(TC) 저항(약 20Ω)이 직렬 연결상태가 되므로 평상시(항상) 트립코일(1a)에는 전류가 0.07∼0.08 A가 흐르게 되어 트립코일에 나쁜 영향을 주는 문제점이 있다. 또한 차단기에 이상이 있어서 점검 보수를 위해 트립회로를 회로시험기(테스터)로 체크시 미소전류가 흐르므로 점검자가 잘못 판단할 우려가 있다.In addition, the power relay 4a used in FIG. 1 is a voltage relay, and its resistance is usually 1500 to 2000?. Therefore, since the resistor and the trip coil (TC) resistance (about 20Ω) are connected in series, there is a problem that current (always) flows 0.07 to 0.08 A in the trip coil 1a, which adversely affects the trip coil. In addition, there is a possibility that the inspector may misjudge because there is a fault in the circuit breaker and a small current flows when the trip circuit is checked with a circuit tester (tester) for maintenance.
그리고 상기와 같은 종래 DC 감시장치는 보호계전기 판넬과 차단기 사이의 DC 전원의 이상유무 확인이 주 목적이고, 부가적으로 트립코일(TC)이 단선될 때 유인 변전소에서는 경보가 발생되지만은 경보의 원인이 DC 전원 상실에 의한 것인지, 트립코일이 단선된 것인지를 신속히 구별하기가 어려운 문제점이 있다.In addition, the conventional DC monitoring device as described above has a main purpose of checking whether there is an abnormality in the DC power supply between the protective relay panel and the circuit breaker. Additionally, when the trip coil TC is disconnected, an alarm is generated in the substation. There is a problem that it is difficult to quickly distinguish whether the DC power is lost or the trip coil is disconnected.
또, 종래의 DC 감시장치는, 유인 변전소에서는 트립코일이 단선될 때 DC 전원 상실 상태로 경보가 발생하여 DC 회로 이상으로 확인할 수 있으나, 무인 변전소에서는 전혀 확인 불가능한 문제점이 있다.In addition, in the conventional DC monitoring apparatus, when the trip coil is disconnected in the mandatory substation, an alarm occurs in the state of the DC power loss, and it can be confirmed as an abnormality of the DC circuit, but there is a problem that cannot be confirmed at all in the unmanned substation.
이상과 같이 종래의 DC 감시장치는 여러가지 문제점들이 있어 일부 변전소에만 적용하고 있고 전국의 모든 변전소에 적용을 못하고 있기 때문에 실용성이 없었다.As described above, the conventional DC monitoring device has various problems, so that it is applied only to some substations and not to all substations in the country, and thus has no practical use.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 트립회로 감지기는, 변전소와 발전소에서 공급하는 선로의 이상 발생시 동작되는 차단기의 이상신호를 정확하게 감지하여 정전사고를 미연에 방지하고, 고장 개소를 신속히 보수하고, 정전시간을 최소화하며, 차단기의 차단실패를 방지하는데 그 목적이 있다.Therefore, the trip circuit detector of the present invention for solving the above problems, by detecting the abnormal signal of the circuit breaker that is operated when the abnormality of the line supplied from the substation and the power station to prevent the power failure accident in advance, and the point of failure quickly Its purpose is to repair, to minimize the power failure time, and to prevent the breaker failure.
이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명은, 변전소와 발전소에서 전원을 공급하는 선로의 이상 발생시 그 선로를 차단시켜 주는 차단기에 있어서, 직류 (-) 전원선에 연결되는 상기 차단기의 보조접점과 보호 배전반의 직류 (+) 전원선에 연결되는 보호계전기 접점 사이에 연결되는 트립코일(TC)의 이상 발생 유무를 감지하여 그 감지된 신호를 증폭하고 그 트립코일으로의 차단기 동작 전압의 인가 상태를 감지하는 감지 및 증폭수단과, 상기 트립코일의 상한 및 하한 저항값을 각기 가변적으로 설정하는 상, 하한치 설정수단과, 상기 감지 및 증폭수단으로부터 받은 출력을 디지털 신호로 변환한 후 상기 트립코일의 저항값이 상기 설정된 상한치 및 하한치 설정값을 벗어날 때 트립코일의 이상 상태 신호를 출력하고, 또 상기 차단기 동작전압이 인가될 때 트립코일 정상 동작 상태 신호를 출력하는 A/D변환 및 중앙처리장치와, 상기 중앙처리장치로부터 출력된 신호에 따라 동작되어 그 트립코일의 이상 상태 또는 트립코일의 정상 동작상태를 발광체를 통해서 알려줌과 동시에 급전소의 원방 감시 및 제어시스템(SCADA)에 전송해주는 출력수단과, 그리고 상기 차단기에 공급되는 전원을 컨버팅하여 상기 각 수단에 일정 직류 전원을 공급해주는 전원 공급수단이 모두 상기 차단기 내부에 설치되어 있는 구성으로 되어 있다.In order to achieve the above objects, the present invention provides a circuit breaker that cuts a line in case of an abnormal occurrence of a line supplying power in a substation and a power plant. Detects the abnormality of trip coil (TC) connected between protection relay contacts connected to DC (+) power line, amplifies the detected signal and detects the state of applying breaker operating voltage to the trip coil. The detection and amplification means, the upper and lower limit setting means for setting the upper and lower resistance values of the trip coil variably, and the resistance value of the trip coil after converting the output received from the sensing and amplification means into a digital signal. Outputs an abnormal state signal of the trip coil when the set upper limit value and the lower limit value are exceeded, and the breaker operating voltage is applied. When the A / D conversion and central processing unit outputs the tripcoil normal operating state signal, and it operates according to the signal output from the central processing unit, it informs the abnormal state of the tripcoil or the normal operating state of the tripcoil through the luminous body. At the same time, an output means for transmitting to a remote monitoring and control system (SCADA) of a power supply station and a power supply means for converting power supplied to the breaker and supplying a predetermined DC power to each means are installed inside the breaker. It is in a constitution.
이와 같이 구성된 본 발명은, 본 트립회로 감지기(TCD)를 차단기 내부에 설치하여 트립회로 상의 트립코일(TC)을 상시 감시하고 있다가 트립코일에서 이상(단선, 단락 또는 절연열화에 의한 저항 변화) 발생시 코일의 상태 변화를 동시에 원방 감시 및 제어시스템(SCADA)과 하나의 표시소자에 즉시 전송하고, 또한 트립코일에 트립(차단)신호(DC +125V)가 인가되어 트립코일이 정상 작동 상태를 다른 표시소자와 원방 감시 및 제어시스템에 전송한다.According to the present invention configured as described above, the trip circuit detector TCD is installed inside the breaker to constantly monitor the trip coil TC on the trip circuit, and then the trip coil has an abnormality (resistance change due to disconnection, short circuit, or insulation deterioration). At the same time, it changes the state of the coil at the same time to the remote monitoring and control system (SCADA) and one display device, and the trip coil (DC + 125V) is applied to the trip coil so that the trip coil can change its normal operating state. Transfer to display element and remote monitoring and control system.
도 1은 종래 차단기 외부에 설치되어 차단기의 이상유무를 감시하는 DC (직류) 감시장치의 회로도,1 is a circuit diagram of a DC (direct current) monitoring device installed outside the circuit breaker to monitor the breaker;
도 2는 본 발명의 외형도로서, 정면도(a) 및 측면도(b),2 is an external view of the present invention, a front view (a) and a side view (b),
도 3은 본 발명이 차단기 내부에 설치된 개략적인 회로 구성도,Figure 3 is a schematic circuit diagram of the present invention installed inside the breaker,
도 4는 도 3에 도시된 본 발명(100)의 내부 블럭 구성도,4 is an internal block diagram of the present invention 100 shown in FIG.
도 5는 도 4에 도시된 감지 및 증폭부(20)의 내부 회로도,5 is an internal circuit diagram of the sensing and amplifying unit 20 shown in FIG. 4;
도 6은 도 5에 도시된 다이오드 평형 브리지 회로의 상세도,FIG. 6 is a detailed view of the diode balanced bridge circuit shown in FIG. 5;
도 7은 도 4에 도시된 상,하한치 설정부(30), A/D변환 및 중앙처리장치(40), 전원부(50) 및 출력부(60)의 회로도,7 is a circuit diagram of the upper and lower limit setting unit 30, the A / D conversion and central processing unit 40, the power supply unit 50 and the output unit 60 shown in FIG.
도 8은 소프트웨어적인 히스테리시스 특성도,8 is a software hysteresis characteristic diagram,
도 9는 본 발명의 동작 흐름도.9 is an operational flowchart of the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
20 : 감지 및 증폭부 21 : 트립코일 이상 상태 감지부20: detection and amplification unit 21: trip coil abnormal state detection unit
22 : 증폭부 23 : 동작 감지부22: amplification unit 23: motion detection unit
30 : 상, 하한치 설정부 40 : A/D 변환 및 중앙처리장치30: upper and lower limit setting unit 40: A / D conversion and central processing unit
50 : 전원부 60 : 출력부50: power supply unit 60: output unit
이하, 첨부된 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 트립회로 감지기를 상세히 설명한다.Hereinafter, the trip circuit detector of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 9.
먼저, 도 2는 본 발명의 외형도로서, 정면도(a)와 측면도(b)이다.2 is an external view of the present invention, which is a front view (a) and a side view (b).
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 트립회로 감지기의 외부 구성은, 전원표시용으로서 본 트립회로 감지기용 전원이 이 인가되면 점등되는 파워(POWER) 발광다이오드(10)와, 트립코일의 이상(단선, 단락 또는 절연열화에 의한 저항변화) 발생시 점등되는 폴트(Fault) 발광다이오드(FLT LED)(11)와, 트립코일에 트립(차단)신호(DC +125V; 트립회로 동작전압)가 인가되면 점등되는 액티브(Active) 발광다이오드(ACT LED)(12)와, 그리고 트립코일의 저항변화를 감시하기 위해 상한 및 하한 저항값을 미리 설정해놓기 위한 상한치(HI) 및 하한치(LOW) 설정용 볼륨(가변저항 VR 사용)(13)(14)으로 구성되어 있다. 이와 같은 도 2의 외부 구성과 연결은 본 트립회로 감지기의 내부 회로 구성 설명시 설명하겠다.As shown in Fig. 2 (a), the external configuration of the trip circuit detector is for power display, which is a power light emitting diode 10 which is turned on when the trip circuit detector power is applied, and an abnormality of the trip coil. Fault light emitting diode (FLT LED) 11, which is turned on when a resistance change occurs due to disconnection, short circuit, or insulation deterioration, and a trip signal (DC + 125V; trip circuit operating voltage) are applied to the trip coil. Active light emitting diode (ACT LED) 12 which is turned on, and high and low limit volume for presetting upper and lower resistance values to monitor resistance change of trip coil. (Use of variable resistance VR) (13) and (14). The external configuration and connection of FIG. 2 will be described when describing the internal circuit configuration of the trip circuit detector.
다음으로, 도 3은 본 발명의 트립회로 감지기(TCD)(100)가 차단기 내부에 설치된 개략적인 회로 구성도로서, 트립코일(TC)(1a) 양단 사이에 연결된다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명을 차단기 내부에 설치함으로써 트립회로 상의 트립회로의 이상 유무를 마이크로 프로세서로 감지하여 급전소내 원방 감시 및 제어 시스템(SCADA)에 신호를 보내게 된다.Next, FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a trip circuit detector (TCD) 100 of the present invention installed inside a breaker, and is connected between both ends of the trip coil TC 1a. As shown in the drawing, the present invention is installed in the circuit breaker to detect an abnormality of the trip circuit on the trip circuit with a microprocessor and send a signal to a remote monitoring and control system (SCADA) in a power supply station.
상기 도 3에 도시된 트립회로 감지기(TCD)(100)의 내부 블록 구성도는 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 감지 및 증폭부(20), 상, 하한치 설정부(30), A/D변환 및 중앙처리장치(40), 전원부(50) 및 출력부(60)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 4, the internal block diagram of the trip circuit detector (TCD) 100 shown in FIG. 3 is largely detected and amplified unit 20, the upper and lower limit setters 30, and A / D. It is composed of a conversion and central processing unit 40, a power supply unit 50 and an output unit 60.
이와 같은 구성을 보다 구체적으로 도 5 내지 도 7 을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.This configuration is described in more detail with reference to FIGS. 5 to 7 as follows.
먼저, 도 5에서는 감지 및 증폭부(20)의 회로를 설명한다.First, the circuit of the sensing and amplifying unit 20 will be described in FIG. 5.
그 감지 및 증폭부(20)의 구성은, 변전소와 발전소에서 전원을 공급하는 선로의 이상 발생시 그 선로를 차단시켜 주는 차단기 내부의 직류 -125V 전원선에 연결되는 차단기의 보조접점(1b)과 보호 배전반의 직류 +125V 전원선에 연결되는 보호계전기 접점(2,3) 사이에 연결되는 트립코일(TC; 또는 트립코일 저항)(1a)의 단선, 단락 또는 절연열화에 의한 저항변화에 따라 변화하는 전류량의 변화를 감지하여 트립코일의 이상 발생 유무를 감지하는 트립 코일 이상 상태 감지부(21)와, 이 감지된 변화량을 전압으로 바꾸어 증폭하는 전압 증폭기(22)와, 그리고 상기 트립코일(1a)의 양단에 연결되어 상기 보호계전기 접점(2, 3)과 차단기의 보조접점(1b)에 트립을 시키는 차단기 동작 전압(DC +125V)의 인가 상태를 감지하는 동작 감지부(23)로 구성되어 있다.The sensing and amplifying unit 20 is configured to protect the auxiliary contact 1b of the circuit breaker connected to the DC-125V power line inside the circuit breaker to cut off the line in case of an abnormality in the power supply line at the substation and the power plant. Changes due to resistance change due to disconnection, short circuit, or insulation deterioration of the trip coil (TC; or trip coil resistance) 1a connected between the protective relay contacts 2 and 3 connected to the DC + 125V power line of the switchboard. Trip coil abnormal state detection unit 21 for detecting the change of the current amount to detect the abnormality of the trip coil, a voltage amplifier 22 for amplifying the detected change amount to a voltage, and the trip coil (1a) It is connected to both ends of the protective relay contacts (2, 3) and the circuit breaker to detect the applied state of the breaker operating voltage (DC + 125V) for tripping the auxiliary contact (1b) of the circuit breaker. .
위에서, 상기 트립코일 이상 상태 감지부(21)는, 도 6에 도시된 바와 같이 다이오드 평형 브리지 회로부로 구성된 것으로서, 다이오드 평형 브리지 회로와 후술할 마이크로프로세서를 이용하여 미소전류[수mA]가 흘려 보내짐으로써 감지가 가능한 트립코일 저항(TC)(1a)과, 이 트립코일 저항(1a) 동작 전압(DC +125V)에 의한 역류를 방지하는 역저지 다이오드(RD) 및 다이오드(D)와, 상기 트립코일 저항과다이오드(D) 사이에 연결되는 저항(R)으로 구성된다.In the above, the trip coil abnormal state detection unit 21 is composed of a diode balanced bridge circuit unit as shown in FIG. 6, and a small current [a few mA] flows through the diode balanced bridge circuit and a microprocessor to be described later. A trip coil resistor (TC) 1a which can be sensed by being loaded, a reverse blocking diode (RD) and a diode (D) for preventing a reverse flow caused by the trip coil resistor (1a) operating voltage (DC + 125V), and It consists of a resistor (R) connected between the trip coil resistor and the diode (D).
또한, 상기 동작 감지부(23)는, 광결합소자(Photo Isolator)를 사용하는 것으로서, 트립코일(1a) 양단에 연결되어 트립코일에 트립(차단)신호인 DC +125V가 인가되면 광결합소자가 전압이 인가되었다는 신호를 후술할 마이크로프로세서에 전달한다.In addition, the motion detection unit 23 uses a photo-isolator, and is connected to both ends of the trip coil 1a, and when a trip signal (DC + 125V) is applied to the trip coil, the optical coupling element is used. Transmits a signal that a voltage is applied to a microprocessor, which will be described later.
다음으로, 도 7의 (a)를 참조하여 상, 하한치 설정부(30), A/D 변환 및 중앙처리장치(40) 및 출력부(60)에 대해서 설명한다.Next, referring to FIG. 7A, the upper and lower limit setting unit 30, the A / D conversion and central processing unit 40, and the output unit 60 will be described.
먼저, 상, 하한치 설정부(30)는, 트립 코일(1a)의 저항 변화값을 상한치와 하한치로 가변하여 설정하기 위한 상한치 및 하한치 설정용 볼륨(13)(14)으로 구성된다.First, the upper and lower limit value setting section 30 is composed of an upper limit value and a lower limit value setting volume 13 and 14 for varying and setting the resistance change value of the trip coil 1a into an upper limit value and a lower limit value.
또한, A/D변환 및 중앙처리장치(40)는, 상기 설정된 상한치 및 하한치 설정값으로 입력되는 각 저항값과 상기 전압 증폭기(22)를 통해 출력된 트립코일의 저항값을 받아 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(41)와, A/D변환기에서 변환된 상한치 설정 저항값에서 하한치 설정 저항값 까지의 범위 이내에 상기 증폭기(22)에서 출력된 트립코일의 저항값이 속해 있지 않으면 트립코일(1a)에 이상이 발생했음으로 판단하여 그에 상응한 폴트(Fault) 신호를 A, D-포트로 출력하고, 상기 동작감지부(23)에서 감지된 트립회로[즉, 트립코일(1a) + 차단기 보조접점(1b) +보호계전기 접점(2,3)] 동작 신호를 C-포트로 받아 B, E-포트를 통해서 액티브(동작) 신호를 출력하는 중앙처리장치(또는 마이프로프로세서)(42)로 구성되어 있다.In addition, the A / D conversion and central processing unit 40 receives the resistance value of each of the resistance values input to the set upper limit value and the lower limit setting value and the resistance value of the trip coil output through the voltage amplifier 22 and converts the digital signal into a digital signal. If the resistance value of the trip coil output from the amplifier 22 does not belong to the A / D converter 41 and the upper limit setting resistance value converted from the A / D converter to the lower limit setting resistance value, the trip coil ( It is determined that an error has occurred in 1a) and outputs a corresponding fault signal to the A and D-ports, and the trip circuit detected by the motion detection unit 23 (ie, trip coil 1a + circuit breaker). Auxiliary contact (1b) + protective relay contact (2, 3)] A central processing unit (or a microprocessor) 42 which receives an operation signal through the C-port and outputs an active (operating) signal through the B and E-ports. Consists of
또한, 출력부(60)는, 상기 마이크로프로세서(42)로부터 출력된 폴트 신호를받아서, D-포트로 폴트 발광다이오드(FLT LED)(63 또는 11)에 출력하여 점등시킴과 동시에 A-포트로 FLT 릴레이(61)(또는 광결합소자 사용)가 동작되어 원방 감시 및 제어시스템(SCADA)에 출력하기 위한 것으로서 트립코일의 이상 상태를 출력하기 위한 트립코일 이상 상태 출력부(61과 63 부분을 합친 부분)와, 상기 마이크로프로세서(42)로부터 출력된 액티브 신호를 받아서, E-포트로 액티브 발광다이오드(ACT LED)(12, 도 2 참조)에 출력하여 점등시킴과 동시에 B-포트로 ACT 릴레이(62)(또는 광결합소자 사용)가 동작되어 원방 감시 및 제어시스템에 출력하기 위한 것으로서, 트립 코일의 정상 동작상태를 출력하는 트립코일 정상 동작상태 출력부(62와 64를 합친 부분)로 구성되어 있다. 이러한 출력부(60)의 각 FLT 릴레이(61) 또는 ACT 릴레이(62)는 DC 5V용 릴레이를 사용하거나 광결합소자를 사용한다.In addition, the output unit 60 receives the fault signal output from the microprocessor 42, outputs the light to the fault light emitting diode (FLT LED) 63 or 11 through the D-port, turns it on, and at the same time, the A-port. The FLT relay 61 (or optical coupling element) is operated to output to a remote monitoring and control system (SCADA), and the trip coil abnormal state output unit 61 and 63 for outputting the abnormal state of the trip coil are combined. Part) and an active signal outputted from the microprocessor 42, and outputs to an active light emitting diode (ACT LED) 12 (see FIG. 2) through an E-port and lights it up, and at the same time, an ACT relay ( 62) (or using an optical coupling element) is operated to output to the remote monitoring and control system, and is composed of a trip coil normal operation state output unit 62 and 64 combined to output the normal operation state of the trip coil. have. Each FLT relay 61 or ACT relay 62 of the output unit 60 uses a DC 5V relay or an optical coupling element.
도 7의 (b)에서 전원부(50)는, 차단기 내부의 직류 또는 교류전원을 이용하여 컨버팅하여 상기 내부회로(20, 30, 40, 60)에 직류전원을 공급하는데, 이때 전원 인가시 파워 발광다이오드(51 또는 10)가 점등된다.In FIG. 7B, the power supply unit 50 supplies DC power to the internal circuits 20, 30, 40, and 60 by converting using DC or AC power inside the circuit breaker. Diode 51 or 10 is turned on.
상술한 도면들에 따른 구성에 의거하여 본 발명의 트립회로 감지기의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the trip circuit detector of the present invention based on the configuration according to the above drawings as follows.
먼저, 전원부(50)를 통해 전원을 인가하면 파워(POWER) 발광다이오드(10 또는 51)가 점등된다.First, when power is applied through the power supply unit 50, the power light emitting diodes 10 or 51 are turned on.
이렇게 점등된 후, 차단기 내부(1)의 트립코일(1a)에서 단선, 단락 또는 절연열화 등의 이상이 발생할 경우, 트립코일 이상 상태 감지부(21)인 다이오드 평형 브리지 회로에서는 트립코일(TC)에서 변화되는 저항값을 검출한다. 즉, 다이오드평형 브리지 회로에서는 트립코일(TC)에 흐르는 전류(I1)가 증가하거나 감소할 경우 반대쪽 전류(I2)의 흐름이 변화하므로 그 변화량을 전압으로 바꾸어 전압 증폭기(22)를 이용하여 증폭한다. 이렇게 증폭된 트립코일의 이상 발생 저항값과 상한치 설정용 볼륨(13)과 하한치 설정용 볼륨(14)으로 설정한 저항값(설정치)이 A/D변환기(41)를 통해 디지털 신호로 변환되어 마이크로프로세서(42)에 입력된다. 즉, 마이크로프로세서(42)는 트립코일을 상시 감시하고 있다가 트립코일의 이상으로 발생되는 저항값이 상, 하한치 설정용 볼륨에 의해서 설정된 저항값(도 8에서는 일예로서 상한치 설정 및 하한치 설정의 변화폭은 트립코일을 기준으로 하여 상한 약 10%, 하한 약 10%로 함)의 범위를 벗어나면, 트립코일(TC)이 단선이나 단락되거나 또는 심한 저항값의 변화(처음 설정시에 대해 ±20% 정도)가 발생하였다고 판단하여 트립코일 이상 상태 출력부(61)인 DC 5V용 릴레이를 폴트신호로 동작시켜 원방 감시 및 제어시스템에 차단기의 트립회로 이상상태 신호인 폴트신호를 전송하고, 포트-D로 폴트 발광다이오드(FLT LED)(63 또는 11)를 점등시킨다.After such lighting, if an abnormality such as disconnection, short circuit, or insulation deterioration occurs in the trip coil 1a in the circuit breaker 1, the trip coil TC in the diode balanced bridge circuit which is the trip coil abnormal state detection unit 21. Detect resistance value changed at. That is, in the diode balanced bridge circuit, when the current I 1 flowing in the trip coil TC increases or decreases, the flow of the opposite current I 2 changes, so that the amount of change is changed to voltage to use the voltage amplifier 22. Amplify. The abnormally generated resistance value of the trip coil thus amplified and the resistance value (set value) set by the upper limit value setting volume 13 and the lower limit value setting volume 14 are converted into a digital signal through the A / D converter 41 to obtain a micro signal. It is input to the processor 42. That is, while the microprocessor 42 constantly monitors the trip coil, the resistance value generated due to the trip coil abnormality is the resistance value set by the upper and lower limit setting volumes (in FIG. 8 as an example, the change range of the upper limit setting and the lower limit setting). Is outside the range of the upper limit of about 10% and the lower limit of about 10% based on the trip coil, the trip coil (TC) is disconnected or short-circuited or the resistance change is severe (± 20% for the initial setting). And the DC 5V relay, which is the trip coil abnormal status output unit 61, as a fault signal, and transmits a fault signal which is a trip circuit abnormal status signal of the circuit breaker to the remote monitoring and control system. Turn on the low fault light emitting diode (FLT LED) 63 or 11.
한편, 차단기 내부의 트립코일(TC)에 트립신호(DC +125V)가 인가될 경우, 동작 감지부(23)인 광결합소자가 이를 감지하여 마이크로프로세서(42)의 C-포트에 입력된다. 이를 받은 마이크로프로세서는 B-포트를 통해 트립코일 정상상태 출력부(62)인 DC 5V 용 릴레이를 동작시켜 원방 감시 및 제어시스템(SCADA)에 차단기의 정상 동작상태를 나타내는 트립회로 동작신호를 일정시간(약 1∼2초)동안 전송하고 포트-E로 액티브 발광다이오드(ACT LED)(64 또는 12)를 점등시킨다.On the other hand, when the trip signal DC + 125V is applied to the trip coil TC inside the breaker, the optical coupling element, which is the motion detection unit 23, detects the input signal and is input to the C-port of the microprocessor 42. The microprocessor receives the trip circuit operation signal indicating the normal operation state of the breaker to the remote monitoring and control system (SCADA) by operating the DC 5V relay, which is the trip coil steady state output part 62, through the B-port. (Approximately 1-2 seconds) and turn on the active LED (ACT LED) 64 or 12 with port-E.
위에서, 마이크로프로세서는 감지기 자체의 오동작에 대비하여 워치독(Watch Dog)회로를 구비하여 항상 차단기의 이상유무를 감시할 수가 있다.Above, the microprocessor is equipped with a watch dog (Watch Dog) circuit in case of malfunction of the detector itself can always monitor the breaker abnormality.
다음으로, 도 8은 본 발명의 소프트웨어적인 히스테리시스 특성도이다. 이 소프트웨어적인 히스테리시스 특성을 이용하여 폴트 신호가 출력될 때 출력의 떨림 현상이 발생하지 않도록 하였다.8 is a software hysteresis characteristic diagram of the present invention. This software hysteresis feature is used to prevent output oscillation when a fault signal is output.
그리고, 도 9는 본 발명의 마이크로프로세서의 동작 흐름을 설명한 것이다.9 illustrates the operational flow of the microprocessor of the present invention.
먼저, 미리 트립코일(TC)의 상, 하한 설정값을 정해놓는다(71). 그 후, 마이크로프로세서에서는 항시 감시하고 있다가 차단기 내부의 트립코일의 이상(단선, 단락 또는 절연열화 등)으로 발생되어 감지 및 증폭부(20)를 통해 읽어들인 트립코일의 변화 저항값이 미리 설정된 상한 설정값과 하한 설정값 사이의 범위를 초과하였는지를 검사한다(72).First, the upper and lower set values of the trip coil TC are determined in advance (71). After that, the microprocessor constantly monitors and changes the resistance value of the trip coil generated by the trip coil inside the circuit breaker (break, short circuit, insulation degradation, etc.) and read through the sensing and amplifying unit 20 in advance. It is checked whether the range between the upper limit value and the lower limit value is exceeded (72).
이 검사(72)에 의해 범위를 초과하였을 경우, 마이크로프로세서는 소정 시간 동안 지연(79) 후 다시 상기 검사(72)를 다시 수행한다(80). 이 재 검사(80)에 의해 상기 설정 범위를 초과하였을 경우, 그 트립코일의 변화 저항값이 상, 하한 설정범위를 1 % 이상을 초과하였는지 검사하여(81) 초과하였을 경우 지연 시간을 카운팅하며 증가시키고(82), 다시 트립코일(TC)의 상, 하한 설정범위를 1 % 이상 초과하고 그 지연시간이 1초가 경과했는지를 검사한다(83). 그리고, 상기 검사(81)에 의해 초과하지 않았을 경우 상기 검사(80)를 다시 수행한다.If the range is exceeded by this check 72, the microprocessor again performs the check 72 after a delay 79 for a predetermined time (80). When the set range is exceeded by the re-inspection 80, it is checked whether the trip coil change resistance value exceeds the upper and lower set ranges by more than 1% (81). In operation 82, it is again checked whether the trip coil TC exceeds the upper and lower limit setting range by more than 1% and the delay time has elapsed by 1 second (83). And, if it is not exceeded by the test 81, the test 80 is performed again.
그리고, 상기 검사(83) 결과, 그 트립코일의 변화 저항값이 트립코일(TC)의 상, 하한 설정범위를 1% 초과하고 1초가 경과하면 트립코일 이상상태 출력부(61과63을 합한 부분)에서 DC 5V용 릴레이를 사용한 FLT 릴레이(61)를 온(ON)시키고 FLT LED(63)를 동시에 점등시킨다(84). 즉, 도 8에서와 같이 상승곡선과 상한 설정치의 교차점에서 출력이 ON (약 1%)되는 소프트웨어적인 히스테리시스값을 이용하여 FLT 릴레이(61)를 온 시킨다. 그후, 도 8에서와 같이 트립코일의 상, 하한 설정범위에서 상승곡선 또는 하강곡선을 따라 트립 코일의 저항값이 1% 이상 하강 또는 상승하였는지를 검사하여(85), 소정 시간 동안 지연(86) 후, FLT 릴레이(61)와 FLT LED(63)를 오프시키고(87) 다시 처음으로 복귀한다. 즉, 하강한점에서 1% 중앙으로 천이되면 FLT 릴레이(61)를 오프시킨다.As a result of the inspection (83), when the change resistance value of the trip coil exceeds the upper and lower limit setting ranges of the trip coil (TC) by 1% and one second has elapsed, the portion of the trip coil abnormal state output unit 61 and 63 is added. ) Turns on the FLT relay 61 using the DC 5V relay and simultaneously turns on the FLT LED 63 (84). That is, as shown in FIG. 8, the FLT relay 61 is turned on by using a software hysteresis value in which the output is turned ON (about 1%) at the intersection of the rising curve and the upper limit set value. Thereafter, as shown in FIG. 8, after checking whether the resistance value of the trip coil falls or rises by 1% or more along the rising curve or the falling curve in the upper and lower setting ranges of the trip coil (85), and after a delay (86) for a predetermined time. , The FLT relay 61 and the FLT LED 63 are turned off (87) and return to the beginning again. That is, the FLT relay 61 is turned off when the transition to the center of 1% at the falling point.
한편, 상기한 검사(72) 결과, 트립코일의 저항값이 상,하한 설정값의 범위를 초과하지 않았을 경우, 트립코일(TC)에 동작전압이 인가되었는지 검사(73)하여 인가되었을 경우 소정시간 지연 후(74) 다시 상기 검사(73)를 수행한다(75). 이 재검사(75)에 의해 동작전압이 인가되었을 경우 액티브(ACT) 릴레이(62)를 동작시킴과 동시에 ACT LED(64)를 점등시킨(76) 후 소정시간(약 1∼2초동안) 지연시키고(77), ACT 릴레이(62)와 ACT LED(64)(12)를 오프한다(78).On the other hand, when the resistance value of the trip coil does not exceed the range of the upper and lower set values as a result of the test 72 described above, a predetermined time when the operation voltage is applied to the trip coil TC (73) is applied. After the delay (74), the test (73) is performed again (75). When the operation voltage is applied by the retest 75, the active (ACT) relay 62 is operated and the ACT LED 64 is turned on (76) and then delayed for a predetermined time (about 1 to 2 seconds). (77), The ACT relay 62 and the ACT LEDs 64 and 12 are turned off (78).
이상과 같은 본 발명은 다음과 같은 효과들을 갖는다.The present invention as described above has the following effects.
첫째, 차단기의 트립코일의 이상상태를 원방 감시 및 제어시스템(SCADA)에 의해 24시간 감시가 가능해지므로 트립회로가 언제든지 동작할 수 있는 환경이 구축됨으로써 광역 정전사고를 미연에 방지할 수가 있다.First, the abnormal condition of the trip coil of the breaker can be monitored 24 hours by a remote monitoring and control system (SCADA), so that an environment in which the trip circuit can operate at any time can be prevented in advance.
둘째, 차단기 트립회로에 있는 차단기 보조접점 및 보호계전기의 이상유무를차단기가 동작될 때 SCADA에 의해 감시할 수 있어 트립회로의 고장시 원인 규명이 용이하여 고장개소를 신속히 보수할 수 있다.Second, the breaker auxiliary contact and protection relay in the breaker trip circuit can be monitored by SCADA when the breaker is operated, so that the cause of the trip circuit can be easily identified and the fault can be repaired quickly.
셋째, 무인으로 운전되는 변전소인 경우 선로용 차단기의 트립회로 불량으로 차단 불능시 순회 점검요원(근무위치 : 통상 무인 변전소와 교통거리 30분∼60분 소요)이 해당 무인 변전소에 출동하여 차단기의 고장개소를 점검한 후 복구조작을 해야 하므로 정전시간이 길어져 정전으로 인한 막대한 국민 불편초래, 산업생산 차질을 빚고 있으나, 본 발명을 이용하면 차단기 트립회로 불량시 즉시 대응이 가능하여 정전시간을 최소화시킬 수 있다.Third, in case of substation operated unmannedly, circuit inspection personnel (working position: usually takes 30 ~ 60 minutes for unmanned substations and traffic distances) are dispatched to the unmanned substations when it is impossible to block due to the trip circuit of the line breaker. Since the repair operation must be performed after checking the point, the blackout time is prolonged, which causes enormous national inconvenience caused by the blackout, and the industrial production disruption. However, the present invention can minimize the blackout time by immediately responding to a breaker trip circuit failure. have.
넷째, 154kv, 345kv 차단기인 경우 트립회로 불량시 모선 보호 계전기(BUS DCR)가 동작하는 원인이 되어 트립회로 불량으로 선로 차단기가 차단 불능이 될 경우 같은 모선에서 공급하는 모든 선로(보통 4∼10개 선로)의 차단기가 동시에 차단되는 대형사고로 이어져 광역 정전사고를 유발하게 되며, 이때는 심한 전력계통의 동요를 수반하게 되어 계통 불안정 상태로 되지만, 본 발명을 이용하면 차단기의 차단실패(Breaker Failure)를 방지할 수 있다.Fourth, in case of 154kv and 345kv circuit breaker, when the trip circuit is defective, the bus protection relay (BUS DCR) may be activated.If the circuit breaker becomes impossible because of trip circuit failure, all the lines supplied by the same bus (usually 4 ~ 10) Line breakers lead to large-scale accidents that are blocked at the same time, causing wide-area blackout accidents, which involve severe power system fluctuations, resulting in system instability, but using the present invention results in breaker failure of breakers. You can prevent it.
다섯째, 배전선로용 차단기 트립회로 불량에 의한 주 변압기의 정전을 예방할 수 있고, 주 변압기 정전 감소에 의한 전기 품질을 향상시킴과 아울러, 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.Fifth, it is possible to prevent the power failure of the main transformer due to the breaker trip circuit failure for the distribution line, to improve the electrical quality by reducing the main transformer power failure, and to reduce the maintenance cost.
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990005502A KR100317235B1 (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Trip Circuit Detector |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR100317235B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (4)
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-
1999
- 1999-02-19 KR KR1019990005502A patent/KR100317235B1/en not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000056297A (en) | 2000-09-15 |
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