KR0157861B1

KR0157861B1 - 전동기 보호계전기

Info

Publication number: KR0157861B1
Application number: KR1019930021343A
Authority: KR
Inventors: 박장수
Original assignee: 김회수; 엘지산전주식회사
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 1998-12-15
Also published as: KR950012956A

Abstract

본 발명은 전동기 보호계전기에 관한 것으로, 종래에는 동작오차도 크고 동작전류의 표시도 하지 못하는등 사용상의 문제점이 있었다. 따라서 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 마이크로프로세서를 이용하여 동작시간과 동작전류의 설정을 마음대로 설정할 수 있고, 동작전류를 수치적으로 표현이 가능하여 과부하보호, 결상 및 역상 등을 검출하는 방식을 소프트웨어적으로 처리하여 보호기능을 구현하는데 적당하도록 한 효과가 있다.

Description

전동기 보호계전기

제1도는 종래의 반도체를 사용한 정지형 전동기 보호계전기 구성도.

제2도는 본 발명의 전동기 보호계전기 구성도.

제3도는 본 발명에 있어서, 과부하보호를 위한 제어흐름도.

제4도는 본 발명에 있어서, 결상보호를 위한 제어흐름도.

제5도는 본 발명에 있어서, 역상보호를 위한 제어흐름도.

제6도는 역상보호시 결선이 정상일때의 비교파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 상 상태검출부 12 : 역상검출부

13 : 전원공급부 14 : 마이크로프로세서

15 : 정정데이타 저장부 16 : 정정데이타 설정부

17 : 동작표시부 18 : 보조릴레이 구동부

본 발명은 보호계전기에 관한 것으로, 특히 3상전동기를 사용하는 전기선로에서 과부하, 단락, 결상, 역상 등의 사고가 발생했을 때 이를 검출하여 차단기를 동작시키거나 또는 경보를 하게 함으로써 사고의 확대를 방지하여 전동기를 보호하도록 설계된 전동기 보호 계전기에 관한 것이다.

종래의 반도체를 사용한 정지형 전동기 보호계전기 구성도로서 이에 도시된 바와같이 R상과 T상의 전류를 전류변류기(CT1)를 통해 받아들이고 다시 전류변류기(CT2)를 통하여 받아들인 전류를 작게하는 계전기(1)와, 이 계전기(1)를 통해 얻은 출력에 대하여 전파정류하여 직류전압으로 변환시켜 출력하는 정류부(2)와, 상기 계전기(1)의 출력전류를 입력받아 과부하상태를 검출하는 과부하유니트(3)와, 상기 계전기(1)의 출력전류에 따라 3상의 불평형을 판단하여 보조릴레이(RY)를 동작시키는 결상유니트(4)와, 상기 과부하유니트(3)의 출력에 따라 동작시간을 결정하여 상기 보조릴레이(RY)를 동작시키는 동작시간유니트(5)와, 각 상에 연결되어 3상의 연결순서가 제대로 연결된지를 판단하는 역상유니트(6)와, 상기 정류부(2)의 출력전압에 따라 각 소자에 동작전원을 공급하는 전원유니트(7)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

R상과 T상의 전류를 보조변류기(CT1)를 통해 계전기(1)로 받아 들이고 다시 보조변류기(CT2)를 통하여 전류를 작게한 다음 출력하면 먼저 정류부(2)에서 3상전파정류를 하여 전원유니트(7)로 출력시키면, 상기 전원유니트(7)는 각 소자에 동작전원을 공급하여 동작하도록 한다.

이때 과부하유니트(3)에서는 계전기(1)로 부터 입력된 출력전류에 의해 과부하상태를 검출하여 동작시간유니트(5)로 출력시키면 동작시간을 결정하여 보조릴레이(RY)를 동작시킨다. 또한 결상유니트(4)는 계전기(1)의 출력전류를 검출하여 3상의 불평형을 판단하여 보조릴레이(RY)를 제어함과 아울러 상의 연결순서가 제대로 되어있는지를 역상유니트(6)가 판단하여 상기 보조릴레이(RY)의 동작을 제어한다.

그러나 이와같이 동작하는 종래의 기술에 있어서, 계전기 내부의 회로가 반도체를 이용한 정지형이므로 고장검출을 하드웨어적으로 실현하였는데, 동작오차도 크고 동작전류의 표시도 하지 못하는등 사용하기에 불편한 문제점이 있었다.

따라서 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 동작전류의 표시도 가능하게 하고 동작오차도 줄인 마이크로프로세서를 이용하여 고장검출을 하는 새로운 전동기 보호계전기를 창안한 것으로, 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명의 전동기 보호계전기 회로도로서 이에 도시한 바와같이 R상과 T상의 전류를 검출하여 과부하, 단락 및 결상상태를 검출하는 상 상태검출부(11)와, 3상의 전압을 검출하고 이 검출된 전압을 기준전압과 비교하여 역상상태를 체크하는 역상검출부(12)와, 회로전체의 동작을 위한 전원을 공급하는 전원공급부(13)와, 상기 전원공급부(13)로 부터 전원이 공급됨에 따라 상기 상상태검출부(11)와 역상검출부(12)의 출력을 입력받아 그 출력에 대한 처리를 행하는 마이크로프로세서(14)와, 상기 마이크로프로세서(14)에서 필요한 정정데이타를 저장하는 정정데이타 저장부(15)와, 사용자의 정정에 따라 정정 가능하도록 한 정정데이타 설정부(16)와, 회로의 동작상태를 엘이디(LED)로서 알려주는 동작표시부(17)와, 상기 마이크로프로세서(14)에서 고자을 판단하여 출력신호를 주면 보조릴레이를 구동하여 외부에 차단신호 및 경보신호를 출력하도록 한 보조릴레이 구동부(18)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

R상과 T상의 전류를 전류변류기(11a)(11A)에서 검출한후 소전류로 만들어 전류/전압변환부(11b)(11B)로 출력하면 그 입력된 전류를 전압으로 변환하여 주파수 1KHz로 필터링하는 로우패스필터(11d)(11D)로 출력한다. 이에따라 필터링된 전압을 입력받는 멀티플렉서(11e)은 R상과 T상을 번갈아가면서 선택하여 출력하면 증폭부(11f)에서 일정한 레벨로 증폭하고 전파정류부(11g)에서 전파정류하여 마이크로프로세서(14)의 아날로그(A)/디지탈(D) 변환단자로 출력한다.

따라서 상기 마이크로프로세서(14)는 입력된 전류의 실효치를 다음과 같은 수식에 의해 계산한다.

I(1), I(2), … i(m), … i(n)은 1주기기간의 샘플링값이고, n은 1주기간의 샘플링수이다.

상기에서와 같이 마이크로프로세서(14)가 그의 아날로그/디지탈변환단자로 입력되는 입력값에 따라 과부하보호 알고리즘, 결상보호 알고리즘을 통해 과부하나 단락보호 및 결상보호를 행하는데, 이에 대해 살펴보면 다음과 같다.

먼저 과부하보호 알고리즘에 대해 살펴보면, 도체에서 △t에 발생하는 열량은 다음과 같이 표시된다.

히팅(Heating)시에는 △Q_h(n) = K_h× I²× △t

쿨링(Cooling)시에는 △Q_c(n) = K_c× Q_n-1× △t

여기에서 △Q_h(n), △Q_c(n) : n구간에서의 히팅 및 쿨링시의 열량, △t : 1구간의 간격, Q_n-1: n-1구간까지의 열량, K_h: 히터팩터(factor), K_c: 쿨링팩터.

그러므로 n구간에서 발생하는 열량은 △Q(n)=△Q_h(n)+△Q_c(n)=(K_h×I²-K_c×Q_n-1)×△t가 된다. △t→0이라면 dQ(N)=(K_h×I²-K_c×Q_n-1)×dt가 되어 이 방정식을 풀면 다음과 같다.

상기 식(1)을 열량곡선이라 하며, 그 열량곡선의 팩터(k_c, k_h)의 값을 선정하기 위해 다음과 같이 정의한다.

① I=1.00의 전류가 t=→∞ 동안 흐를 때 발생열량은 Q_100%이다.

② I=6.00의 전류가 흐를 때 t=→T 동안 흘러 동작(TRIP)이 되는 발생열량은 Q_105%이다.

여기에서 Q_105%=1.05²×Q_100%, 이제 K_h, K_c을 구하면

로 정해진다.

그러므로, △Q(n)에 이 두 팩터를 대입하면

단, Q_100%d'1929.26, Q_105%d'2127

△t=16.67ms, T=1이 6.00에서의 동작시간이 되고, n구까지의 열량 Qn은 다음과 같다.

결국 상기 식(2)에서와 같은 열량 Q(n)이 Q_105%보다 크면 고장판단으로 결정한다. 이에 대하여는 제3도에 도시되어 있다.

그리고 결상(또는 불평형감시) 보호에 대해서는 제4도를 참조하여 살펴보면, R상과 T상중 큰상과 작은상을 검출하여 결상을 검출하는데, 불평형률(η)은 다음과 같은 식으로 구한다.

여기서 η⊇50%를 만족하면 이는 고장임을 인식하고 계전기를 동작(trip) 시킨다.

또한 입력된 R상과 T상의 전류중 큰상의 전류치가 사용자에 의해 정정된 단락전류치보다 크면 계전기를 동작(trip) 시킨다.

아울러 3상의 전압의 변전기(12-1)(12-2)(12-3)에서 작은 전압으로 만들어 전압비교기(12-4)(12-5)(12-6)으로 출력하면 그 전압비교기(12-4)(12-5)(12-6)내에 가지고 있는 기준전압과 비교하여 마이크로프로세서(14)로 출력한다.

그러면 상기 마이크로프로세서(14)는 제6도에 도시한 결선이 정상일때의 비교기파형과 같아야 하는데, 즉 연속된 파형의 전기각 60도의 간격으로 5-1-3-2-6-4가 되는지를 검사하여 틀리면 계전기를 동작(trip) 시킨다.

그리고 정정데이타 저장부(15)에서는 이이피롬(EEPROM)으로 정정데이타를 전원이 끊어진 후에도 보관하고, 정정데이타 설정부(16)는 정정데이타를 버튼에 의해 정정하며, 동작표시부(17)는 엘이디로 동작상태를 알려줌과 아울러 동작전류를 표시하여 준다.

또한 릴레이구동부(18)는 마이크로프로세서(14)에서 고장을 판단하여 출력신호를 주면 보조릴레이를 구동하여 외부에 차단신호 및 경보신호를 내준다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 마이크로프로세서를 사용하여 동작시간과 동작전류의 설정을 마음대로 설정할 수 있도록 함과 아울러 동작전류를 수치적으로 표현이 가능하도록 과부하보호나 결상 및 역상 등의 검출을 소프트적으로 구현가능하도록 한 효과가 있다.

Claims

R상과 T상의 전류를 검출하여 과부하, 단락 및 결상상태를 검출하는 상 상태검출부(11)와, 3상의 전압을 검출하고 이 검출된 전압을 기준전압과 비교하여 역상상태를 체크하는 역상검출부(12)와, 회로전체의 동작을 위한 전원을 공급하는 전원공급부(13)와, 상기 전원공급부(13)로 부터 전원이 공급됨에 따라 상기 상 상태검출부(11)와 역상검출부(12)의 출력을 입력받아 그 출력에 대한 처리를 행하는 마이크로프로세서(14)와, 상기 마이크로프로세서(14)에서 필요한 정정데이타를 저장하는 정정데이타 저장부(15)와, 사용자의 정정에 따라 정정 가능하도록 한 정정데이타 설정부(16)와, 회로의 동작상태를 엘이디(LED)로서 알려주는 동작표시부(17)와, 상기 마이크로프로세서(14)에서 고자을 판단하여 출력신호를 주면 보조릴레이를 구동하여 외부에 차단신호 및 경보신호를 출력하도록 한 보조릴레이 구동부(18)로 구성된 전동기 보호계전기.