KR100228967B1 - 배전 선로 고장 지점 감식기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 돌입 전류의 영향을 제거한 배전 선로 고장 지점 감식기에 관한 것으로서, 배전 선로의 일 지점에 접속되어 기준 전류 이상의 전류 신호를 검출하기 위한 제 1 검출 수단과; 상기 배전 선로의 다른 일 지점에 접속되어 상기 기준 전류 이상의 전류를 검출하기 위한 제 2 검출 수단; 상기 제 2 검출 수단의 출력부에 접속되어 상기 출력부로부터의 출력을 소정 기간 동안 지연시키기 위한 지연 수단; 상기 제 1 검출 수단의 출력부 및 상기 지연 수단의 출력부에 접속된 논리곱 게이트; 및 상기 논리합 게이트의 출력부에 접속된 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배전 선로 고장 지점 감식기

본 발명은 배전 선로 고장 지점 감식기에 관한 것으로서, 특히 배전 선로의 지락 또는 단락으로 인한 사고 발생시 그 지락 또는 단락 위치를 감식하기 위한 배전 선로 고장 지점 감식기에 관한 것이다.

배전 선로 고장 지점 감식기는 배전 선로의 지락 또는 단락 위치를 쉽게 찾도록 해주는 일종의 표시 장치로서, 배전 선로 전류가 정상적인 부하 전류보다 일정 비율 이상 증가하는 경우 배전 선로에 설치된 고장 검출 수단이 동작하여 광, 음향 또는 음성 등의 경보 신호를 발함으로써 고장 위치를 알려 주는 장치이다.

널리 알려진 바와 같이, 배전 선로는 송전 선로와는 달리 각각의 수용가에 전기를 공급해야 하기 때문에 그 구성은 복잡한 지선들로 이루어지게 된다. 따라서, 배전 선로 상에 지락 또는 단락 사고가 발생하였을 때 그 사고 위치를 찾기 위해서는 많은 노력이 필요하게 된다.

지금까지는, 배전 선로에 고장이 발생하는 경우, 고장 배전선 또는 고장 지점을 찾기 위하여는 변전소 차단 장치 또는 간선이나 분기선에 설치된 차단기를 동작시켜 가면서 현장의 조작자와 변전소 관리자가 주로 통신 수단을 이용하여 사고 지점에 관한 정보를 서로 교환함으로써 사고 지점을 찾는 것이 보편화된 방법이었다. 그러나, 이러한 방법으로 배전 사고 위치를 감식하는 경우 많은 시간과 인력이 소모되며 복구 시간이 길어짐에 따라 정전 시간이 길어져, 수용가와의 마찰이 증가하는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 배선 선로 사고 발생시 그 사고 지점을 신속히 파악하여 정전 시간을 단축함으로써 전력 공급의 신뢰성과 수용가에 대한 서비스의 질을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.

이에 선진국 여러 나라에서는 이러한 배전 선로 사고를 쉽고 빠르게 찾을 수 있도록 해주는 감식 장치의 개발이 진행되어 왔다.

일례로 일본의 동북 전력 등에서 개발하여 사용하고 있는 고장 지점 감식기는 상시 고압 배전선 등에 부착되어 일정 수준 이상의 전류가 흐르는 경우 그 방향과 위치를 확인시켜 주는 표시 타겟이 동작하여 사고 지점을 수색할 수 있도록 해주는 장치이다.

그러나, 이러한 장치는 옥외에 설치되는 관계로 표시 타겟 부분에 먼지 등의 오염 물질이 쌓이게 되는 경우 그 식별이 용이하지 않을 수 있는 등 개선해야 할 문제점을 갖고 있다.

또한, 노르웨이 등에서 개발되어 사용되고 있는 고장 지점 감식기 중에는 고장 전류가 흐를 때 내장된 전원에 의해 동작하는 표시 장치를 구비하여 야간에 원거리에서도 고장 위치를 식별할 수 있도록 해주는 장점을 가진 것도 있다.

이러한 배전 선로 고장 지점 감식기들은 복잡한 배전 선로에서 고장 위치를 신속히 발견할 수 있도록 함으로써 단시간에 사고 원인을 제거하거나 또는 사고 회선 이외의 정상적인 회선은 계속 송전하여 정전 범위를 최소화하면서 사고 회선만을 복구하는 데 크게 기여할 수 있다.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고, 상기 장치들은 돌입 전류 및 리클로저(recloser)에 의한 동작 후 차단 시간이 짧음으로 인해 오동작이 발생하여 사고 지점의 수색을 어렵게 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 배전 선로 고장 지점 감식기에서 상기 오동작의 원인인 돌입 전류의 영향을 배제할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 돌입 전류의 영향을 배제하여 동작 특성을 개선함으로써 배전 선로의 고장 지점을 정확하게 감식할 수 있는 배전 선로 고장 지점 감식기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 돌입 전류 영향 배제 방법은, 배전 선로로부터 고장 전류를 감지하여 고장 위치를 표시하기 위한 배전 선로 고장 위치 감식기에서 돌입 전류에 의한 오동작을 방지하기 위한 고장 신호 감식 방법에 있어서, 배전 선로의 일 지점에서 기준 전류 이상의 제 1 전류 신호를 검출하여 논리곱(AND) 게이트의 일 입력단에 입력하는 단계; 상기 배전 선로의 다른 일 지점에서 상기 기준 전류 이상의 제 2 전류 신호를 검출하여 예측되는 돌입 전류의 지속 시간보다 긴 시간동안 상기 제2전류 신호를 지연시키는 단계; 상기 제 2 전류 신호를 상기 논리곱 게이트의 다른 일 입력단에 입력하는 단계; 및 상기 논리곱 게이트의 출력을 수신하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배전 선로 고장 지점 감식기는, 배전 선로로부터 고장 전류를 감지하여 고장 위치를 표시하기 위한 배전 선로 고장 위치 감식기에 있어서, 배전 선로의 일 지점에 접속되어 기준 전류 이상의 전류 신호를 검출하기 위한 제 1 검출 수단; 상기 배전 선로의 다른 일 지점에 접속되어 상기 기준 전류 이상의 전류를 검출하기 위한 제 2 검출 수단; 상기 제 2 검출 수단의 출력부에 접속되어 상기 출력부로부터의 출력을 소정 기간 동안 지연시키기 위한 지연 수단; 상기 제 1 검출 수단의 출력부 및 상기 지연 수단의 출력부에 접속된 논리곱 게이트; 및 상기 논리합 게이트의 출력부에 접속된 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 배전 선로 고장 위치 감식기는 상기 소정 기간보다 짧은 지속 시간의 돌입 전류가 발생하는 경우 이 돌입 전류를 상기 지연 수단을 통해 지연시킨 후 상기 논리곱 게이트에 돌입 전류 신호를 입력하기 때문에 논리곱 게이트의 출력은 0이 되어 상기 소정 시간보다 짧은 돌입 전류의 영향을 배제할 수 있게 된다.

제1도는 본 발명의 배전 선로 고장 지점 감식기의 일 실시예를 나타내는 블록도.

제2도는 배전 선로에 사용되는 리클로저의 개폐 동작예를 나타내는 도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 배전 선로 12 : 리클로저

14 : 제 1 검출기 16 : 제 2 검출기

18 : 지연 회로 20 : 기준 시간 발생기

22 : 논리곱 게이트 24 : 영구 고장 판단 회로

26 : 경보 구동부 28 : 경보 복귀 구동부

30 : 논리합 게이트 32 : 경보부

32a : 광 경보기 32b : 음향 경보기

32c : 음성 경보기 C1, C2 : 접속점

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 배전 선로 고장 지점 감식기의 일 실시예의 구성을 나타내는 블록도이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 배전 선로 고장 지점 감식기는 두 접속점(C1, C2)을 통해 배전 선로(10)에 각각 접속되어 고장 전류를 검출하는 제 1 검출기(14) 및 제2검출기(16)를 구비하고 있다. 제 2 검출기(16)에는 돌입 전류의 영향을 제거하기 위한 지연 회로(18)가 접속되어 있으며 제 1 검출기(14)의 출력부 및 지연 회로(18)의 출력부는 논리곱 게이트(22)의 두 입력 단자에 접속되어 있다.

또한, 영구 고장 또는 순간 고장 여부를 판단하기 위한 영구 고장 판단 회로(24)가 제 2 검출기(16)에 접속되어 있으며 영구 고장 판단 회로(24)에는 경보 복귀 구동부(28)가 접속되어 있다. 지연 회로(18) 및 영구 고장 판단 회로(24)에는 크리스탈을 이용하여 기준 시간 신호를 발생시키는 기준 시간 발생기(20)가 접속되어 지연 시간 및 영구 고장을 결정하기 위한 클럭을 제공한다.

논리곱 게이트(22)의 출력부에는 경보 구동부(26)가 접속되어 있으며, 경부 구동부(26) 및 경보 복귀 구동부(28)의 출력은 논리합 게이트(30)의 두 입력 단자에 공급된다. 또한, 논리합 게이트(30)의 출력단에는 배전 선로의 고장을 표시하기 위한 광 경보기(32a), 음향 경보기(32b) 및 음성 경보기(32c)로 이루어진 경보부(32)가 접속되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 배전 선로 고장 지점 감식기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도1을 참조하면, 배전 선로(10)의 각 구간 및 분기 선로에는 리클로저(12), 섹션널라이저(도시되지 않음), 가스 개폐기(도시되지 않음) 등의 각종 개폐기들이 설치되어 있다. 특히, 이들 중 리클로저(12)는 섹션널라이저와 함께, 고장 전류가 발생할 경우 정정 회수만큼 자동 개폐 동작을 수행하여 순간 고장과 영구 고장을 판단한다. 이때, 본 발명의 배전 선로 고장 지점 감식기는 이들 개폐기들의 동작과 관계없이 제 1 검출기에서 자기 판단 기능을 수행하지만, 배전 선로 고장 전류 발생시에 리클로저가 도2와 같이 동작한다고 가정하면, 감식기는 적어도 리클러저의 최초 순시 동작 시간 Δt1(0.04초), Δt2(0.5초) 내에 동작해야 하므로 리클로저의 동작 이전에 고장 전류를 감지, 검출해야 한다.

따라서, 본 고장 지점 감식기는 고장 전류가 흐를 경우, 리클로저의 최초 순시 동작 시간인 0.04초 이내에 검출하게 되므로 배전선이 순간 고장 상황이거나 영구 고장 상황에 관계없이 동작 설정 시간만큼 동작하게 된다. 다만, 고장 지점 감식기는 영구 고장의 경우에 한하여 작업자가 사고 지점의 복구를 완료하고 사고 회로 개폐기를 투입하였을 경우 5 내지 15초 동안 경보를 발하여 사고 회선이 영구 고장으로부터 완전 복구되었음을 알리게 된다.

다시 말하면, 배전 선로 고장이 순간 고장일 경우(약 60초 이내의 정전시)에 리클로저(12)가 자동 폐로될 경우 외에는 영구 고장(약 60초 이상 정전시)일 경우에 사고 복구를 완료하고 작업자가 수동 폐로 동작시에는 설정 동작 시간에 관계없이 전원이 정상 복구되면 감식기는 5 내지 15초간 동작하여 정상 상태임을 알리게 된다(예컨대, 고장 지점 감식기의 동작 설정 시간이 1 시간일 경우를 가정하면, 1 시간 이전에 복구하여 개폐기를 투입하였을 경우 투입 시점으로부터 5초 내지 15초간 계속 경보를 발하게 되며, 1시간이 지나 감식기의 동작이 정지된 상태에서도 개폐기를 투입하면 5 내지 15초간 경보를 발하게 된다).

전술한 바와 같이 배전 선로의 고장 전류는 제 1 접속점(C1)에 접속된 제 1 검출부(14)에서 정상 전류를 일정 비율 초과하는 전류에 대해 검출되어 후단의 논리곱 게이트(22)에 입력된다.

한편, 제 2 접속점(C2)을 통해 접속된 제 2 검출기(16)에서는 제 1 검출기(14)의 경우와 같이 고장 전류가 검출되는 동시에, 배전 선로에 정상적인 전류가 흐르는 경우에는 이 정상 전류 신호를 검출하여 이를 영구 고장 판단 회로(24)에 인가하게 된다. 영구 고장 판단 회로(24)는 제 2 검출기로부터의 신호를 기초로 하여 고장 유무를 판단하게 된다.

지락 또는 단락 등으로 인한 고장 전류가 배전 선로(10)를 흐르는 경우, 제 1 검출기(14) 및 제 2 검출기(16)는 고장 전류를 검출하게 되며, 제 1 검출기(14)에서 검출된 고장 신호는 논리곱 게이트(22)의 한 입력단에 가해지고, 제 2 검출기(16)에서 검출된 고장 신호는 지연 회로(18)를 통해 설정된 지연 시간만큼 지연되어 논리곱 게이트(22)의 다른 입력단에 인가된다. 지연 회로(18)의 지연 설정 시간은 돌입 전류의 영향을 배제하기 위하여 예상되는 돌입 전류의 지속 시간보다 길게 설정되어야 하며, 리클로저의 동작에 관계없이 고장 전류를 감식하기 위하여 리클로저의 최초 순시 시간보다는 짧게 설정되어야 한다. 이와 동시에, 제 2 검출기(16)에서 검출된 고장 신호는 영구 고장 판단 회로(24)에도 인가되어 영구 고장 판단의 기준 시점을 제공한다. 이때, 지연 회로 및 영구 고장 판단 회로는 이들에 공통 접속된 기준 시간 발생기(20)에 의해 클럭킹된다.

그 다음, 논리곱 게이트(22)에서는 제 1 검출기(14) 및 지연 회로(18)에서 입력된 고장 전류 신호를 받아 그 결과 신호를 경보 구동부(26)에 전달한다. 제 1 검출기(14)에서 입력된 고장 신호와 지연 회로(18)에서 입력된 고장 신호가 모두 온(ON)인 경우에 논리곱 게이트(22)는 고장 신호를 출력하게 된다. 그러나, 돌입 전류에 의해 고장 전류가 검출되는 경우에는, 제 2 검출기(16)에서 검출된 고장 신호는 제 2 검출기(16)에 접속된 지연 회로(18)에서 돌입 전류 지속 시간보다 긴 시간동안 지연되므로 지연 신호가 논리곱 게이트(22)에 도달하였을 때는 이미 제 1 검출기로부터의 고장 신호는 오프(OFF) 상태가 되어 논리곱 게이트(22)는 고장 신호를 출력하지 않기 때문에 고장 전류의 감식에 있어서 돌입 전류에 의한 영향이 배제될 수 있다.

따라서, 본 발명의 고장 지점 감식기는 통상적인 고장 전류에는 동작하나 돌입 전류에는 동작하지 않게 된다.

그 다음, 논리곱 게이트(22)로부터 출력된 고장 신호는 경보 구동부(26)로 입력되며, 경보 구동부(26)는 논리합 게이트(30)를 통해 경보부(32)를 구동하여 광, 음향 또는 음성 경보 신호를 발하게 된다.

한편, 영구 고장 판단 회로(24)에서는 제 2 검출기(16)로부터 고장 신호를 입력받아 기준 시간 발생기로부터의 클럭 신호를 이용하여 영구 고장 또는 순간 고장 여부를 판단하게 된다. 리클로저(12)의 자동 개폐로 동작은 순시, 지연 등 동작 시간을 최대로 설정할 경우 약 60초 정도로 조정이 가능하므로 뇌격 또는 조류 및 애자 등의 절연물 불량으로 인한 순간 사고의 경우에는 리클로저(12)의 동작에 의해 1분 내에 고장이 복구되므로 기준 시간 발생기(20)의 클럭 신호를 기초로 1분 내에 제2검출기(16)로부터 정상 전류가 다시 인가되는 경우 순간 고장으로 판단하게되며 1분을 초과하도록 정상 전류가 인가되지 않는 경우 영구 고장으로 판단하여 경보 복귀 구동부(28)로 영구 고장 신호를 출력하게 된다. 이 경우, 경보 복귀 구동부(28)는 논리합 게이트(30)를 통해 경보부(30)를 구동하여 광, 음향 또는 음성 경보 신호를 발하게 된다.

일반적으로, 배전 선로의 사고 중 약 90%이상이 순간 고장이며, 이는 리클로저(12)의 재폐로 동작으로 정상 복구된다. 따라서, 리클로저(12)의 자동 재폐로 동작 시간 설정에 의해 경보 복귀 구동부의 순간 고장 및 영구 고장 판단 동작이 결정된다.

다음의 표1은 배전선 고장 상태에 따른 본 발명의 고장 지점 감식기의 동작 상황을 나타낸다.

[표 1]

배전선로 고장 지점 감식기의 동작 상황

● : 고장 지점, 감식기의 동작(사고 발생시)

◑ : 고장 지점, 감식기 동작(재폐로 또는 복구 송전시)

⊙ : 고장 지점, 감식기 복귀(대기 상태)

본 발명의 고장 지점 감식기는 순간 고장이나 영구 고장을 막론하고 일단 고장 선로의 개폐기가 동작하면 설정한 동작 시간만큼 경보를 발하도록 구성하였는바, 다만 영구 고장시에 고장 회로를 복구하고 개폐기를 투입할 경우 5 내지 15초간 경보를 발하여 전원이 정상 가압되었음을 알리고 다시 대기 상태에 있게 된다.

따라서, 본 발명은 돌입 전류에 의한 배전 선로 고장 지점 감식기의 오동작을 방지하여 배전 선로 고장 지점 감식기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 배전 선로로부터 고장 전류를 감지하여 고장 위치를 표시하기 위한 배전 선로 고장 위치 감식기에서 돌입 전류에 의한 오동작을 방지하기 위한 고장 신호 감식 방법에 있어서,

   배전 선로의 일 지점에서 기준 전류 이상의 제 1 전류 신호를 검출하여 논리곱(AND) 게이트의 일 입력단에 입력하는 단계;

   상기 배전 선로의 다른 일 지점에서 상기 기준 전류 이상의 제 2 전류 신호를 검출하여 예측되는 돌입 전류의 지속 시간보다 긴 시간동안 상기 제 2 전류 신호를 지연시키는 단계;

   상기 제 2 전류 신호를 상기 논리곱 게이트의 다른 일 입력단에 입력하는 단계; 및

   상기 논리곱 게이트의 출력을 수신하여 표시하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 신호 감식 방법.
2. 배전 선로로부터 고장 전류를 감지하여 고장 위치를 표시하기 위한 배전 선로 고장 위치 감식기에 있어서,

   배전 선로의 일 지점에 접속되어 기준 전류 이상의 전류 신호를 검출하기 위한 제 1 검출 수단;

   상기 배전 선로의 다른 일 지점에 접속되어 상기 기준 전류 이상의 전류를 검출하기 위한 제 2 검출 수단;

   상기 제 2 검출 수단의 출력부에 접속되어 상기 출력부로부터의 출력을 소정기간 동안 지연시키기 위한 지연 수단;

   상기 제 1 검출 수단의 출력부 및 상기 지연 수단의 출력부에 접속된 논리곱 게이트; 및

   상기 논리합 게이트의 출력부에 접속된 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 선로 고장 지점 감식기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제 2 검출 수단에 접속되어 영구 고장 유무를 판단하는 영구 고장 판단 회로

   를 더 포함하는 배전 선로 고장 지점 감식기.
4. 제3항에 있어서, 상기 지연 수단 및 상기 영구 고장 판단 회로에 접속된 기준 시간 발생기를 더 포함하는 배전 선로 고장 지점 감식기.

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