KR100228473B1 - 송,변전 설비의 시간 지연 제어 계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송, 변전 설비의 시간 지연 제어 계전기에 관한 것으로서, 종래에는, 전력 계통의 주 선로에서 이상(고장)이 발생하여 더 이상 선로로 전력 공급이 불가능하게 되었을 때, 이를 차단하고 예비 선로를 사용하여 전력을 계속 공급(송전) 하도록 하고 있다.

현재 사용중인 기계식 계전기는 그 동작 시간이 수백 분의 일초로 극히 짧아 최대 2.0초 내외의 접속 시간을 필요로 하는 현재의 중앙 감시 체계에 고장신호를 전달하지 못하는 경우가 있어 사용상의 문제점으로 되어왔던 바, 본 발명에 의하면 접속 시간을 연장 내지는 축소 가능할 수 있는 타이머를 채용하여 선로의 고장 발생 시에 어떠한 상황에서라도 중앙 감시 체계에 연결하여 릴레이의 신뢰성을 확보할 수 있게 된 송, 변전 설비의 시간 지연 제어 계전기를 제공하여 기존 설비의 개조 없이 단순 교체로서 사용하여 송, 변전 설비의 자동화 무인화에 기여할 수 있게 된 발명인 것이다.

Description

송, 변전 설비의 시간 지연 제어 계전기

본 발명은 송, 변전 설비 보호 계통에 사용되는 시간 지연 제어 계전기에 관한 것으로서 전력 설비에 고장 발생시 전력 공급 선로를 차단할 때 순간적으로 차단하는 회로에 흐르는 직류 전류를 감지하여 중앙 감시체계에 전달 되도록 하여 운전원 또는 감시원이 필요한 조치를 취할 수 있도록 하고 배전 선로에서 순간적인 수목 접촉 등 자연적으로 소멸되는 고장 등에서 사용되는 재폐로 계전기와 시간 협조용으로 사용되어 전력 공습 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 된 송, 변전 설비의 시간 지연 제어 계전기에 관한 것이다.

종래 송, 변전 설비에 고장 발생시 정비에 전력을 공급하는 선로를 차단 할 때 차단 속도가 40∼50㎳ 정도로써 전력 공급 선로 차단 신호 감지가 가능하였으나 현재는 기계적 및 디지털(Digital) 기술의 발달로 인하여 차단 속도가 극히 짧게되어(수 백 분의 일초) 종래의 감지 기술로는 차단 신호감지가 불가능하게 되었다.

상세하게 설명하면 송, 변전 설비에 고장이 발생할 때 보호 계전기에서 고장 상태를 즉시 감지하여 고장 설비를 전력 계통으로부터 분리하여 건전 설비로의 고장 파급 및 확대를 방지하도록 하고 계통으로부터 고장 설비를 분리하고 차단기 및 동작 계전기의 상황을 감시원에게 알려 주도록 하고 있다.

최근에는 중앙 감시체계를 도입하여 전력 공급 상태 및 운전 상태 감시를 원격으로 자동화함에 따라 감시자는 중앙 감시 장치에서 전력 설비의 고장 및 전력의 공급상태를 감시하여 필요한 조치를 취하도록 되어 있다.

그러나, 상기에 있어서, 종래의 계전기는 중앙식 감시 체계가 도입되기 전부터 전력 설비의 이상 고장 상태를 벨, 부저 등과 같은 경보 장치에 연결하여 감시자에게 알려주는 역할을 담당하였으나 디지털 기술 등의 발달로 극히 차단속도가 빠른 계전기 및 차단기의 동작 사항을 종래의 계전기는 감지 할 수 없어 현재의 중앙 감시 체계에는 사용상의 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 개발된 것으로서 어떠한 순간적인 고장 신호라도 즉시 감지하여 접속 시간을 조절하는 시간 조절 기능을 채용하여 전력 설비 고장 상태를 중앙 감시 체계에 연결하여 계통 운전의 신뢰성을 확보함과 송, 변전 설비의 자동화 무인화에 기여 할 수 있게 하는데 주된 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자 이루어지는 본 발명은 전력 계통의 발생된 이상 검출 신호를 연결하는 검출 수단과, 이 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 발생부와 신호 발생부의 신호에 의하여 릴레이의 동작 유무를 결정하는 신호 처리부와 상기 신호 처리부의 신호를 지연 출력하여 상기 릴레이의 동작 시한을 조정하는 신호 지연부와 상기 신호 처리부의 신호로 구동이 시작되며 출력을 후비 장치로 전달하기 위한 릴레이 구동부와 상기 장치의 동작 상태를 표시하는 표시부로 이루어지는 것에 의한다.

제1도는 본 발명의 계전기에 대한 블록 구성도.

제2도는 본 발명의 동작을 설명키 위한 상세 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 검출부 20 : 신호 처리부

21 : 신호 발생부 22 : 시간 지연부

30 : 릴레이 구동부 40 : 동작 표시부

50 : 전원부 U1 : 인버터

U2 : 비교기 D1∼D13 : 다이오드

VR1, VR2 : 가변저항 LED1∼LED3 : 광다이오드

RY1, RY2 : 릴레이 PC1 : 포토 커플러

이하 첨부된 도면을 참조하여본 발명의 기술 사상에 대하여 상세하게 살펴 보기로 한다.

제1도는 본 발명의 전자식 계전기에 대한 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이다.

참조부호 10은 이상 신호 검출부이며, 20은 신호 처리부, 21은 신호 발생부, 22는 신호 지연부, 30은 릴레이 구동부, 40은 동작 표시부이고, 50은 전원부를 지칭하는 것이다.

상기 구성으로 이루어진 계전기의 외관은 하부측에 11핀이 형성되어 있으며 소켓을 이용한 배선을 이루어 배전반 내부에 설치가 용이한 구조로 되어 있다.

제2도는 본 발명의 상세 회로도로써 전력 계통에서 발생된 이상 검출 신호를 본 발명인 지연 계전기에 연결하도록 핀 소켓과 브릿지 정류기를 포함하는 검출부(10)와, 이 정류된 이상 검출 신호를 디지털 신호로 변환하도록 포토커플러(PC)로 이루어진 신호 발생부(21)와 신호 발생부의 신호에 의하여 릴레이의 동작을 제어하는 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하는 신호 처리부(20)를 형성한다.

상기 신호 처리부에 제1 비교기(U2A)와 제2 비교기(U2B), 가변저항(VR1)과 콘덴서(C5)로된 지연 시정수를 형성하여 상기 릴레이의 동작 시한을 조정하도록 신호 지연부(22)를 이루어 상기 신호 처리부(20)의 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)에 연결한다.

한편, 상기 신호 처리부(20)의 신호로 턴온되고 신호 지연부(22)의 출력으로 온 동작을 유지하며 출력을 후비 장치로 전달하기 위한 릴레이(RY1, RY2)를 형성한 릴레이 구동부(30)와 이 릴레이 접점 출력을 상기 검출부(10)의 커넥터에 접속하여 외부로 신호 전달이 가능하도록 이루는 것이다.

릴레이 구동부와 상기 장치의 동작 상태를 표시하는 램프(LED1∼LED3)로 이루어진 동작 표시부(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 릴레이는 순시형 접점과 한시형 접점으로 구성되고 릴레이(RY1)의 순시 접점 사용 용도는 송전 선로에서 고장이 발생시 차단기의 기계적 불량 또는 제어 전원 회로 불량 등으로 고장 선로의 차단 실패 시 등 고장 제거가 실패하였을 경우에 고장 확대 및 파급 방지를 위하여 후비 보호 계전기의 동작 요소로 사용되어 송전 선로 고장 발생시 주 보호로서 고장이 제거되지 안을 시 확실하게 후비 보호로 동작할 수 있도록 2중으로 보호하는데 사용된다.

또한 릴레이(RY2)의 시간 지연 접점은 차단기 또는 고장 판단용 계전기가 순간적으로 동작 할 시 순간적인 차단 신호를 감지하여 중앙 감시 체계에 정확하게 정보를 전송 할 수 있도록 하고 또 배전 선로에서 수목 접촉 등 순간적인 지락 고장 등 자동적으로 고장이 제거 될 수 있는 고장에서 자동 개폐로 계전기와 시간 협조를 위하여 사용된다. 표준 눈금 범위는 0∼2초까지로 시간 지연 범위를 선택 사용 할 수 있는 구조로 되어 있다.

상기 본 발명의 제 작용을 이하 좀더 상세하게 살펴 보기로 한다.

제2도에 도시한 바와 같이 이상 신호 검출부(10)의 소켓 2번 핀과 10번 핀 사이에 고장 설비 제거용 전류가 순간적으로 인가되면, 저항(R15)을 통하여 양단의 전압을 검출하고 이 전압으로 신호 발생부(21)의 포토커플러(PC)가 턴온 된다.

포토커플러(PC)는 외부로부터 들어오는 어떠한 잡음이나 노이즈 등으로부터 영향을 받지 않고 정확히 시간 지연을 시킬 수 있을 뿐 아니라 로직 회로의 잡음 칩입도 방지한다. 또한 극히 짧은 신호라도 광으로 감지하기 때문에 충분히 감지하여 시간 지연회로를 통하여 충분히 중앙 감시 체계에 전달하여 감시원으로 하여금 적절한 조치를 취할 수 있게 된다.

다이오드(D1∼D4)는 포토커플러(PC)에 입력되는 전압을 극성에 관계없이 안전하게 동작하기 위한 것이며, 소켓 핀 2, 10을 통과한 고장 제거용 신호는 포토커플러(PC)를 통하여 구형파의 펄스 신호로 변환된다.

포토커플러(PC)의 구형파 출력이 인버터(U1A) 및 다이오드(D14, D16)를 통하여 제너다이오드(D7, D9)를 거쳐 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스에 안정된 신호를 인가하면 트랜지스터는 턴온된다.

트랜지스터(Q1, Q2)가 온 되면서 릴레이(RY1, RY2)가 연동되고 릴레이 접점 동작으로 출력이 발생된다.

한편, 인버터(U1A)의 출력이 다시 인버터(U1B)로 입력되어 나온 출력은 비교기(U2A, U2B)에 입력된다. 비교기(U2B)에 입력된 신호는 포토커플러(PC)의 입력부에 입력되는 시간만큼 동작 후 포토커플러(PC)에 입력이 사라지면 트랜지스터(Q1)의 바이어스가 로우 상태가 되고 이에 트랜지스터(Q1)는 턴 오프 되며 따라서 릴레이(RY1)는 노말 상태로 복귀 된다. 즉, 트랜지스터(Q1)는 포토커플러에 입력되는 실기간 만큼의 출력을 발생하며 저항(R5)과 콘덴서(C4)에 의하여 포토커플러에 입력되는 신호가 불안정하게 되어도 안정적으로 트랜지스터(Q1)의 베이스에 로우 신호를 주어 확실한 턴 오프 신호를 주게 된다.

또한 비교기(U2A)에 입력된 신호는 포토커플러(PC)의 입력이 정지된 후에도 입력의 신호를 가변저항(VR1, VR2)과 콘덴서(C5)에 의하여 가변저항의 조정된 시정수에 따라 설정되어진 시간(0.1∼2초) 동안 출력을 유지한 후에 트랜지스터(Q2)의 바이어스 전압을 로우로 한다. 가변 저항(VR1, VR2)은 출력시간 조정용 시정수로써 조정된 시간만큼 포토커플러에 입력이 정지된 후에도 릴레이(RY2)의 출력은 시간 지연된 출력으로 나타나게 된다.

여기서 코일(11), 다이오드(D13), 저항(R12)으로 이루어진 전원회로는 DC 125(V)의 전원을 감쇄 시켜, DC 12(V)의 안정된 정전압을 로직에 제공하는 전원 공급용으로 사용된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같은 본 발명은 송, 변전 선로에서 이상이 발생하였을 경우에 극히 짧은 시간의 동작 신호를 감지하여 실시간 및 시간 지연된 출력을 얻을 수 있으므로 송, 변전 설비 보호 장치의 후비 보호용 동작 요소로 사용할 수 있고, 또한 자동 개폐로 계전기와의 협조로 전력 계통의 안정적 운전에도 기여할 뿐만 아니라 중앙 감시 체계에서 충분히 신호를 감지할 수 있도록 하여 어떠한 상황에서라도 설비의 운전에 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였으며, 현재 사용되고 있는 기계식 계전기를 전자식 계전기로 대체 할 수 있는 것으로서 기존 설비의 개조 없이 릴레이만 단순 교체하여 사용할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 송, 변전 설비에서 사고 발생시 그 신호를 검출하여 후비 장치에 고장 신호를 전달하는 제어 계전기에 있어서, 전력 계통에서 발생된 이상 검출 신호를 연결하도록 핀 소켓과 브릿지 정류기를 포함하는 검출부(10)와, 상기 정류된 이상 검출 신호를 디지털 신호로 변환하도록 포토커플러(PC)로 이루어진 신호 발생부(21)와, 상기 신호 발생부의 신호에 의하여 릴레이의 동작을 제어하는 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하는 신호 처리부(20)와, 상기 신호 처리부의 출력에 연결된 제1 비교기(U2A)와 제2 비교기(U2B), 가변저항(VR1, VR2)과 콘덴서(C5)로 된 지연 시정수를 형성하여 상기 릴레이의 동작 시한을 조정하는 신호 지연부(22)를 이루어 상기 신호 처리부(20)의 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)에 연결하고, 상기 신호 처리부(20)의 신호로 턴 온 되고 신호 지연부(22)의 출력으로 온 동작을 유지하며 출력을 후비 장치로 전달하기 위한 릴레이(RY1, RY2)를 형성한 릴레이 구동부(30)와, 상기 릴레이 접점 출력을 상기 검출부(10)의 커넥터에 접속하여 외부로 신호 전달이 가능하도록 이루며, 동작 상태를 표시하는 램프(LED1∼LED3)로 이루어진 동작 표시부(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 송, 변전 설비의 시간 지연 제어 계전기.

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