KR0179744B1

KR0179744B1 - 선택지락 계전기 및 그의 제어방법

Info

Publication number: KR0179744B1
Application number: KR1019940002661A
Authority: KR
Inventors: 윤남선
Original assignee: 이희종; 엘지산전주식회사
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1999-05-15
Also published as: KR950025808A

Abstract

본 발명은 선택지락 계전기 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 종래에는 전압이 높은 계통에서 영상변류기(ZCT)의 사용은 제작상의 어려움으로 사용이 곤란하고 지락과전압에 의한 보호만으로는 정확한 사고구간 차단이 불가능한 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 변류기 오차에 의한 불평형전류를 보상하여 실제 순수한 사고전류만을 유출해냄으로써 변류기오차에 의한 오동작문제를 없애 정확한 사고구간 차단을 가능하도록 한 효과가 있다.

Description

선택지락 계전기 및 그의 제어방법

제1도는 종래의 중성점 비접지선로 선택지락 보호회로도.

제2도는 본 발명의 선택지락 계전기 구성도.

제3도는 본 발명 선택지락 계전기의 제어방법에 대한 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 로우패스필터 12 : 샘플링홀드부

13 : 멀티플렉서 14 : 아날로그/디지탈변환기

15 : 마이크로프로세서 16 : 표시 및 정정부

ry1 : 트립접점

본 발명은 비접지 계통에서의 지락보호를 위한 선택지락 계전기에 관한 것으로, 특히 영상변류기(ZCT)를 사용하지 않고도 3상 변류기로 부터 정확한 지락전류를 검출하여 고장구간을 판별할 수 있도록 한 선택지락 계전기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

종래의 중성점 비접지선로 선택지락 보호회로도는 제1도에 도시된 바와같이 영상전류를 검출하는 영산변류기(ZCT)와, 영상전압을 검출하기 위한 영상변압기(GPT)와, 상기 영상변류기(ZCT)의 영상 전류와 영상변압기(GPT)의 영상전압으로 선로차단기(CB2)(CB3) 사이의 지락사고를 검출하여 차단신호를 내는 선택지락 계전기(1)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래의 기술에 있어서, 영상변류기(ZCT)를 통해서 얻은 영상전류(I₀)와 영상변압기(GPT)를 통해 얻은 영상전압(Vo)을 선택지락 계전기(1)에서 입력받아 조합한 후 상기 영상전류(I₀)와 영상전압(V₀)간의 위상각(Φ)이 설정된 최대동작각(Φ₀)에서 최대동작력을 내도록 되어있다.

즉, V₀I₀COS(Φ-Φ₀)의 값이 0보다 크면 자기구간(선로차단기와 선로차단기 사이)사고로 상기 선로차단기(CB2)(CB3)를 트립(TRIP)하게 된다.

그리고, 영상변류기(ZCT)의 사용이 불가능한 곳에서는 영상전압(V₀)에 의해서만 보호하게 되는데 이렇게하면 자기선로와 타선로의 고장구분을 할 수가 없다. 따라서 계전기 동작시 운전원의 경험에 따라 수동으로 선택차단 하든가 사고빈도가 높은 선로를 미리 지정하여 지락과전압 계전기의 동작이 복귀될 때 까지 순서대로 선로를 차단해가는 방식이 사용되어 왔다.

그러나 이와같은 종래의 기술에 있어서, 전압이 높은 계통에서 영상변류기(ZCT)의 사용은 제작상의 어려움으로 사용이 곤란하고 지락과전압에 의한 보호만으로는 정확한 사고구간 차단이 불가능한 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 3상변류기로 부터 정확한 영상지락전류를 검출하여 비접지선로의 지락사고를 선택차단할 수 있도록 한 선택지락 계전기 및 그의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 변류기 오차에 의한 불평형전류를 보상하여 실제 순수한 사고전류만을 유출해냄으로써 변류기오차에 의한 오동작문제를 없애 정확한 사고구간 차단을 가능하도록 한 선택지락 계전기 및 그의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 3상전류와 영상전압을 입력으로 하여 계전기에 적합한 신호로 바꾸기 위한 변성기와, 얼라이징(aliaging)을 방지하기 위해 상기 변성기의 출력신호에 대해 필터링하는 로우패스필터와, 상기 로우패스필터를 통한 각 신호의 동기를 위해 샘플링하고 유지시키기 위한 샘플링홀드부와, 상기 샘플링홀드부로 부터 출력된 홀드된 신호를 하나씩 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서로 부터 출력된 아날로그의 신호를 디지탈의 신호로 변환시켜 출력아는 아날로그/디지탈변환기와, 상기 아날로그/디지탈변환기를 통해 디지탈로 변환된 값으로 보호연산을 수행하여 차단판정을 하는 마이크로프로세서와, 상기 마이크로프로세서로 부터 차단판정시 차단출력을 내는 트립접점과, 동작표시나 동작치 설정을 위한 표시 및 정정부로 구성된 선택지락 계전기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 3상전류와 영상전압 페이저를 구하고 그 페이저로 부터 영상전압의 RMS(Root Mean Square)값(V₀)이 동작치보다 큰가를 비교하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 V₀가 동작치보다 크지 않으면 지락사고가 없는 정상상태로 판단하여 변류기의 불평형 보정계수를 계산하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 V₀가 동작치보다 크면 영상전압에 의한 지락고장으로 판단하여 상기 제2단계에서 구한 불평형 보정계수로 3상전류의 변류기불평형을 보상하는 제3단계와, 상기 제3단계 이후 영상전류와 영상전압을 계산한 후 그 계산된 영상전류 및 영상전압으로 부터 사고구간을 판정하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 사고구간 판정시 차단기로 트랩출력을 발생하여 차단하도록 하는 제5단계로 이루어지는 선택지락 계전기의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 본 발명의 목적에 대하여 첨부한 도면 제3도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

3상전류(I_a, I_b, I_c)와 영상전압(V₀)을 입력으로 하는 변성기(10)가 신호를 전자회로에 적합한 신호로 바꾸어 로우패스필터(11)로 전달하여 준다. 이에 상기 로우패스필터(11)는 얼라이징(aliasing)을 방지하기 위하여 필터링을 행하고 샘플링홀드부(12)에서는 필터링된 각 신호의 샘플링동기를 위하여 샘플링한 후 홀드시켜 멀티플렉서(13)로 출력한다.

상기 멀티플렉서(13)는 상기 샘플링홀드부(12)에서 홀드된 신호를 하나씩 선택하여 아날로그/디지탈변환기(14)로 출력함에 따라 상기 아날로그/디지탈변환기(14)에서 상기 멀티플렉서(13)에서 선택된 신호를 디지탈로 변환시키면 마이크로프로세서(15)는 디지탈값으로 변환된 값으로 보호연산을 수행하여 차단판정을 하는데, 이에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

상기 마이크로프로세서(15)는 먼저 매 샘플주기(12포인트 샘플)마다 3상전류(I_a,I_b,I_c)와 영상전압(V₀)의 기본파의 페이저(phasor)를 구하는데, 이 페이저를 구하는 방법은 RDFT(Recursive Discrete Fourier Transform)을 이용한다.

I_ar[m]=I_ar[m-1]+2/N · (i[m]-i[m-N] · COS(2πK/N)

I_ai[m]=I_ai[m-1]+2/N · (i[m]-i[m-N] · SIN(2πK/N)

m : 샘플링수 I_ar: a상전류의 실수값

I_ai: a상전류의 허수값 i[m] : m번째 전류샘플값

N : 한 주기당 샘플수(=12), K=0~11반복

영상전압 (V₀)도 위에서와 같은 방식으로 V_0r, V_0i를 구하고로 부터 기본파의 RMS(Root Mean Square)를 구한다.

이렇게하여 구한 영상전압(V₀)이 동작정정치 보다 크면 지락사고의 경우로 판단하여 영상전류를 계산한 다음 자기구간 사고인가를 판정하고, 상기 영상전압(V₀)이 동작정정치 보다 작으면 이는 지락사고가 없는 정상상태로 보는데, 이에 대해 살펴보면 아래의 동작에서와 같다.

우선 영상전압(V₀)이 동작정정치보다 작은 경우를 보면, 이 경우는 지락사고가 없는 정상상태로 보고 이때 발생하는 영상전류는 변류기오차나 불평형에 기인한 것으로 본다. 따라서 그 불평형정도를 계산하여 두었다가 사고시에 그 불평형정도를 보상하게 되는데, 이 불평형정도는 a상전류(I_a)를 기준으로 B상, C상 전류의 불평형을 보는 것으로 I_a+K₁·I_b+K₂·I_c= 0가 되는 K₁, K₂를 구한다.

이상에서 K₁, K₂를 구하는데 각각 11개의 곱셈연산이 이루어진다. 이 K₁, K₂는매 샘플주기마다 계산할 필요는 없으므로 상기 마이크로프로세서(15)의 능력에 맞추어서 계산하는 주기를 결정할 수 있다.

그리고 상기 영상전압(V₀)이 동작정정치 보다 커서 지락고장으로 판단시 위에서 구한 K₁, K₂에 의하여 3상전류의 변류기불평형을 보상한 다음 그로부터 영상전류를 계산하게 된다. 이 계산식은 다음과 같다.

위와같이 계산된 영상전류(I₀)와 영상전압(V₀)으로 부터 사고구간(T)판정을 다음식으로 하게된다.

설정된 방향각에 따라 위의 식에서 계산결과가 0보다 크면 트립영역으로 판정한다. 이제 최종적으로 동작카운터에 의해 설정된 동작시간만큼 트립영역에 존재하게 되면 차단기트립 출력을 발생한다. 이때 동작표시나 동작치설정을 표시 및 정정부(16)에서 표시하여 준다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 변류기오차에 의한 불평형전류를 보상하여 실제 순수한 사고전류만을 유출해 냄으로써 변류기오차에 의한 오동작문제를 없애 정확한 사고구간 차단을 가능하게 한 효과가 있다.

Claims

3상전류와 영상전압을 입력으로 하여 계전기에 적합한 신호로 바꾸기 위한 변성기와, 얼라이징(aliaging)을 방지하기 위해 상기 변성기의 출력신호에 대해 필터링하는 로우패스필터와, 상기 로우패스필터를 통한 각 신호의 동기를 위해 샘플링하고 유지시키기 위한 샘플링홀드부와, 상기 샘플링홀드부로 부터 출력된 홀드된 신호를 하나씩 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서로 부터 출력된 아날로그의 신호를 디지탈의 신호로 변환시켜 출력하는 아날로그/디지탈변환기와, 상기 아날로그/디지탈변환기를 통해 디지탈로 변환된 값으로 보호연산을 수행하여 차단판정을 하는 마이크로프로세서와, 상기 마이크로프로세서로 부터 차단판정이 파단출력을 내는 트립접점과, 동작표시나 동작치 설정을 위한 표시 및 정정부로 구성됨을 특징으로 하는 선택지락 계전기.
3상전류와 영상전압 페이저를 구하고 그 페이저로 부터 영상전압의 RMS(Root Mean Squear)값(V₀)이 동작치보다 큰가를 비교하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 V₀가 동작치보다 크지 않으면 지락사고가 없는 정상상태로 판단하여 변류기의 불평형 보정계수를 계산하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 V₀가 동작치보다 크면 영상전압에 의한 지락고장으로 판단하여 상기 제2단계에서 구한 불평형 보정계수로 3상전류의 변류기불평형을 보상하는 제3단계와, 상기 제3단계 이후 영상전류와 영상전압을 계산한 후 그 계산된 영상전류 및 영상전압으로 부터 사고구간을 판정하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 사고구간 판정시 차단기고 트랩출력을 발생하여 차단하도록 하는 제5단계로 이루어짐을 특정으로 하는 선택지락 계전기의 제어방법.