KR100333108B1 - Circuit and method for detecting a phase of load break switch - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부하개폐장치의 위상검출회로 및 위상검출방법에 관한 것으로서, 부하개폐장치의 전원측과 출력측으로 입력되는 각 전압의 동위상 여부에 따라서 상기 부하개폐장치를 온 또는 오프로 스위칭하기 위하여 상기 각 전압간 위상차를 검출하는 부하개폐장치의 위상검출회로에 있어서, 상기 전원측으로 입력되는 전압을 기준전압과 비교하는 제1 비교기; 상기 출력측으로 입력되는 전압을 상기 기준전압과 비교하는 제2 비교기; 상기 제1 및 제2 비교기들에서 출력되는 각각의 출력신호를 대수합하는 대수합수단; 및 상기 대수합수단에서 발생되는 출력신호를 카운트하여 시간을 측정하고, 상기 측정된 시간에 의하여 상기 전원측으로 입력되는 전압과 상기 출력측으로 입력되는 전압의 위상차를 검출하는 카운터를 포함함으로써 부하개폐장치로 인가되는 전압을 안전하게 스위칭할 수 있다.The present invention relates to a phase detection circuit and a phase detection method of a load switching device, wherein the load switching device is switched on or off depending on whether the voltages input to the power supply side and the output side of the load switching device are in phase. A phase detection circuit of a load switching device for detecting a phase difference between voltages, comprising: a first comparator for comparing a voltage input to the power supply side with a reference voltage; A second comparator for comparing the voltage input to the output side with the reference voltage; An algebraic summation means for logarithmizing the respective output signals output from the first and second comparators; And a counter for counting an output signal generated by the logarithmic means to measure time, and detecting a phase difference between the voltage inputted to the power supply side and the voltage inputted to the output side by the measured time. It is possible to safely switch the applied voltage.
Description
본 발명은 부하개폐장치(load break switch)에 관한 것으로서, 특히 배전선로에 흐르는 전기를 스위칭하기 위하여 부하개폐장치에 인가되는 전기의 위상(phase)을 검출하는 부하개폐장치의 위상검출회로 및 위상검출방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load break switch, and in particular, a phase detection circuit and phase detection circuit of a load breaker for detecting a phase of electricity applied to the load breaker for switching electricity flowing in a distribution line. It is about a method.
일반적으로, 부하개폐장치는 발전소로부터 수용가로 전기를 공급하는 배전선로에서 고압전기를 개폐하는 장치로서, 발전소로부터 수용가로 인가되는 22,900볼트 이상으로 되는 고압의 전기를 스위칭하여 개폐하는 장치이다. 또한, 부하개폐장치는 내부에서 상기 고압을 기계적인 접점을 사용하여 스위칭한다. 부하개폐장치가 3 상에서 스위칭되는 경우, 부하개폐장치를 오프에서 온으로 스위칭할 때, 각 상이 바뀌지 않도록 부하개폐장치의 스위치에서 스위칭되는 상기 각 상을 감지하고, 감지된 각 상의 일치에 의하여 부하개폐장치를 온으로 스위칭하여야 한다.In general, the load switching device is a device for opening and closing the high voltage electricity in the distribution line for supplying electricity from the power plant to the customer, a device for switching and switching the high voltage electricity of more than 22,900 volts applied from the power plant to the customer. In addition, the load switching device switches the high pressure using a mechanical contact therein. When the load switch is switched in three phases, when switching the load switch from off to on, the respective phases switched by the switch of the load switch are sensed so that each phase does not change, and the load is switched by the match of the detected phases. The device must be switched on.
부하개폐장치의 전원측 즉, 입력측에서 인가되는 3 상은 A, B 및 C상이라고 하고, 부하측 즉, 출력측에서 출력되는 3 상은 각각 R, S 및 T 상이라고 설정한다. 전원측 즉, 발전소로부터 인가되는 전원에서 문제가 발생되어 부하개폐장치가 차단되면, 수용가는 출력측에 연결된 다른 변전소로부터 전기를 공급받으며, 상기 발전소로부터 정상적인 전원이 인가되면, 부하개폐장치는 다시 온으로 스위칭되어서 전원측의 A, B 및 C상이 R, S 및 T 상으로 되는 출력측으로 도통된다.The three phases applied from the power supply side, that is, the input side, of the load switching device are set to A, B, and C phases, and the three phases output from the load side, that is, the output side, are set to R, S, and T phases, respectively. If a problem occurs in the power source, i.e., the power applied from the power plant, and the load switching device is cut off, the customer receives electricity from another substation connected to the output side, and when normal power is applied from the power plant, the load switching device is switched back on. Thus, the A, B and C phases on the power supply side are conducted to the output side which becomes the R, S and T phases.
이때, 부하개폐장치의 전원측과 부하측의 상 범위가 설정치 이내 일 때, 부하개폐장치는 상이 일치한 것으로 판단하여 스위치를 온함으로써 발전소로부터 인가되는 전원측 전기를 수용가로 공급되는 부하측으로 도통되도록 스위칭시킨다. 그러나, 상기 A, B 및 C상에 R, S 및 T 상으로 되는 각 상이 일치하지 않으면, 전원측과 부하측이 서로 도통되도록 스위칭할 수 없다. 이는 상의 불일치에 의한 전기기기의 오동작을 방지하고, 이에 따라서 부하개폐장치에 연결된 수용가의 전기기기를 보호하기 위함이다.At this time, when the phase ranges of the power supply side and the load side of the load switchgear are within the set value, the load switchgear determines that the phases coincide with each other so that the switch is turned on so as to conduct electricity from the power source applied from the power plant to the load side supplied to the consumer. However, if the respective phases of the R, S, and T phases on the A, B, and C phases do not coincide, the power supply side and the load side cannot be switched so as to conduct with each other. This is to prevent the malfunction of the electrical equipment due to the phase mismatch, and thus to protect the consumer's electrical equipment connected to the load switching device.
종래 기술에서의 위상검출은 부하개폐장치에서 입력측과 출력측 각각에서 서로 반대되는 각각의 출력측과 입력측으로 인가되는 전압의 상을 검출하기 위하여인가되는 전압과 비교되는 기준전압을 이용한다. 즉, 기준전압과 인가되는 전압의 차이를 검출하고, 검출된 전압의 차이가 설정된 범주 내에 있으면, 동일한 상으로 되는 전압이 인가된 것으로 판단하고, 설정된 범주 내에 있지 않으면, 동일한 상이 인가되지 않은 것으로 판단한다.The phase detection in the prior art uses a reference voltage which is compared with the applied voltage to detect the phase of the voltage applied to the respective output side and the input side opposite each other on the input side and the output side in the load switching device. That is, when the difference between the reference voltage and the applied voltage is detected, and the difference between the detected voltages is within the set range, it is determined that the voltage that becomes the same phase is applied, and when not within the set range, the same phase is not applied. do.
그러나, 상기의 종래 기술에 따른 위상검출은 전원이 싸인파를 형성하면서 부하개폐장치로 인가되기 때문에 위상이 정확하게 일치하여서 부하개폐장치로 인가된다면, 문제가 되지 않지만, 수용가에서 사용되는 전원 소모량 또는 송전되는 전원의 주위 환경에 따라서 인가되는 전압의 크기가 변화되는 경우에는 검출되는 상이 변화되는 문제가 있다. 즉, 종래 기술에서는 인가되는 전압의 크기는 기준전압에 의하여 비교되고, 비교된 전압의 크기에 따라서 위상을 판단하기 때문에 주위 환경에 따라서 인가되는 전압이 변화되면, 상기 변화되는 전압에 의하여 정확하게 위상을 검출하지 못하여서 위상불일치되는 전기가 서로 연결되면서 수용가 전기기기를 손상시키는 문제점이 있었다.However, since the phase detection according to the related art is applied to the load switching device because the phase is exactly matched because the power is applied to the load switching device while forming a sine wave, it is not a problem, but the power consumption or power transmission used in the consumer If the magnitude of the applied voltage is changed according to the surrounding environment of the power supply, there is a problem that the detected phase is changed. That is, in the prior art, the magnitude of the applied voltage is compared based on the reference voltage, and the phase is determined according to the magnitude of the compared voltage. Therefore, when the applied voltage is changed according to the surrounding environment, the phase is accurately corrected by the changed voltage. There was a problem in that damage to the consumer electrical equipment is connected to each other because the phase mismatch is not detected.
따라서 본 발명의 목적은, 전원측과 부하측으로 인가되는 각각의 전압이 동위상으로 되어서 스위칭되도록 전압을 카운트하고, 카운트되는 정도를 이용하여 인가된 전압들이 서로 동위상인 지를 판별하는 부하개폐장치의 위상검출회로 및 위상검출방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to detect a phase of a load switchgear device for counting voltages so that respective voltages applied to the power supply side and the load side are in phase and switching, and determining whether the applied voltages are in phase with each other using the counted degree. To provide a circuit and a phase detection method.
도 1은 본 발명에 따른 위상검출회로를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a phase detection circuit according to the present invention.
도 2는 도 1의 위상검출방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a phase detection method of FIG. 1.
도 3은 도 1의 동작관계를 보여주는 파형도이다.3 is a waveform diagram illustrating an operation relationship of FIG. 1.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10; 비교회로10a; 연산증폭기10; Comparison circuit 10a; Operational Amplifier
12; 오아게이트14; 카운터12; Oragate14; counter
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상검출회로는Phase detection circuit of the present invention for achieving the above object
부하개폐장치의 전원측과 출력측으로 입력되는 각 전압의 동위상 여부에 따라서 상기 부하개폐장치를 온 또는 오프로 스위칭하기 위하여 상기 각 전압간 위상차를 검출하는 부하개폐장치의 위상검출회로에 있어서, 상기 전원측으로 입력되는 전압을 기준전압과 비교하는 제1 비교기; 상기 출력측으로 입력되는 전압을 상기 기준전압과 비교하는 제2 비교기; 상기 제1 및 제2 비교기들에서 출력되는 각각의 출력신호를 대수합하는 대수합수단; 및 상기 대수합수단에서 발생되는 출력신호를 카운트하여 시간을 측정하고, 상기 측정된 시간에 의하여 상기 전원측으로 입력되는 전압과 상기 출력측으로 입력되는 전압의 위상차를 검출하는 카운터를 포함하는 부하개폐장치의 위상검출회로를 제공한다.A phase detection circuit of a load switchgear for detecting a phase difference between the voltages in order to switch the load switchgear on or off depending on whether the voltages input to the power side and the output side of the load switchgear are in phase. A first comparator for comparing the voltage input to the reference voltage; A second comparator for comparing the voltage input to the output side with the reference voltage; An algebraic summation means for logarithmizing the respective output signals output from the first and second comparators; And a counter for counting an output signal generated by the logarithmic means to measure time, and detecting a phase difference between the voltage input to the power supply side and the voltage input to the output side by the measured time. A phase detection circuit is provided.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상검출방법은Phase detection method of the present invention for achieving the above object
부하개폐장치의 전원측과 출력측으로 입력되는 각 전압의 동위상 여부에 따라서 상기 부하개폐장치를 온 또는 오프로 스위칭하기 위하여 상기 각 전압간 위상차를 검출하는 부하개폐장치의 위상검출방법에 있어서, 상기 전원측으로 입력되는 전압과 상기 출력측으로 입력되는 전압을 각각 기준전압과 비교하는 단계; 상기 비교단계에서 얻어지는 신호들을 대수합하는 단계; 상기 대수합단계에서 얻어지는 신호를 카운트하여 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 시간에 의하여 상기 전원측으로 입력되는 전압과 상기 출력측으로 입력되는 전압의 위상차를 검출하는 단계를 포함하는 부하개폐장치의 위상검출방법을 제공한다.A phase detection method of a load switchgear for detecting a phase difference between the voltages in order to switch the load switchgear on or off depending on whether the voltages input to the power side and the output side of the load switchgear are in phase. Comparing the voltage inputted to the input voltage and the voltage inputted to the output side with a reference voltage, respectively; Algebraic sum of the signals obtained in the comparing step; Measuring time by counting a signal obtained in the logarithmic step; And detecting a phase difference between the voltage inputted to the power supply side and the voltage inputted to the output side by the measured time.
이하, 본 발명의 구성 및 동작을 첨부 도면에 의거 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 위상검출회로를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a phase detection circuit according to the present invention.
도 1에서, 본 발명에 따른 부하개폐장치의 위상검출회로는 비교수단인 비교회로(10)와, 대수합수단인 오아게이트(OR gate)(12) 및 카운트수단인 카운터(14)로 구성된다.In Fig. 1, the phase detection circuit of the load switching device according to the present invention comprises a comparison circuit 10 as a comparison means, an OR gate 12 as an algebraic means and a counter 14 as a count means. .
비교회로(10)는 부하개폐장치의 전원측과 부하측에서 각각 인가되는 전압이 동위상인지를 판단하기 위하여 비교되도록 복수개의 연산증폭기(Operational Amplifier; OP Amp)(10a)가 구비된다. 연산증폭기(10a)의 반전입력단(-)에는 비교의 기준이 되는 기준전압(Vref)이 연결되고, 비반전입력단(+)에는 서로 연결되는 전압 예를 들면, 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)이 각각 연결된다.The comparison circuit 10 is provided with a plurality of Operational Amplifiers (OP Amps) 10a to be compared to determine whether voltages respectively applied at the power supply side and the load side of the load switching device are in phase. A reference voltage Vref as a reference for comparison is connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 10a, and a voltage that is connected to each other to the non-inverting input terminal (+), for example, a power supply side voltage V1 and a load side voltage ( V2) is connected respectively.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 부하개폐장치의 위상검출회로를 도 2와 도 3을 참조하여 동작관계를 설명한다.The operation relationship will be described with reference to FIGS. 2 and 3 of the phase detection circuit of the load switching device according to the present invention configured as described above.
도 3은 도 1의 동작관계를 보여주는 파형도이다. 도 2는 도 1의 위상검출방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a waveform diagram illustrating an operation relationship of FIG. 1. 2 is a flowchart illustrating a phase detection method of FIG. 1.
도 1을 참조하면, 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)이 부하개폐장치를 통하여 서로 연결되도록 부하개폐장치의 전원측과 부하측으로 인가되면, 상기 전원측과 부하측에 인가되는 상기 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)의 위상을 검출하기 위하여 연산증폭기(10a)의 비반전입력단(+)으로 각각 입력된다.Referring to FIG. 1, when the power supply side voltage V1 and the load side voltage V2 are applied to the power supply side and the load side of the load switching device so as to be connected to each other through the load switching device, the power supply voltage V1 applied to the power supply side and the load side. In order to detect the phase of the overload voltage (V2) is input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 10a, respectively.
상기 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)이 비반전입력단(+)으로 입력되는 연산증폭기(10a)의 반전입력단(-)에 연결된 기준전압(Vref)에 의하여 상기 입력되는 전압이 비교되어서 각각 일정한 전위를 갖는 디지털신호인 신호(D1)(D2)를 출력한다(도 2의 30 단계).The input voltage is compared by the reference voltage Vref connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 10a in which the power side voltage V1 and the load side voltage V2 are input to the non-inverting input terminal (+). Signals D1 and D2, which are digital signals having a constant potential, are output (step 30 in FIG. 2).
기준전압(Vref)은 바람직하게는 "0" 전위로 되기 때문에 각각의 연산증폭기(10a)에서는 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)의 입력에 따라서 양(+)의 영역에 대한 출력만이 형성된다.Since the reference voltage Vref is preferably at " 0 " potential, in each of the operational amplifiers 10a, only the output of the positive region depends on the input of the power supply side voltage V1 and the load side voltage V2. Is formed.
전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)에 의하여 상기와 같이 각각 일정한 전위로 형성되는 신호(D1)(D2)는 오아게이트(12)의 입력으로 인가되고, 이에 따라서 오아게이트(12)를 통하여 대수합(sum)된다(도 2의 32 단계).The signals D1 and D2 respectively formed at the constant potentials as described above by the power supply side voltage V1 and the load side voltage V2 are applied to the inputs of the oragate 12 and thus through the oragate 12. Are summed (32 steps in FIG. 2).
상기 대수합(sum) 신호는 의미적으로 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)이 합쳐진 정도를 나타낸다. 이러한 대수합(sum) 신호는 카운터(14)로 인가되고, 카운터(14)는 대수합(sum) 신호의 폭을 소정의 주기를 갖는 펄스 신호에 의하여 카운트하여 대수합(sum)된 신호의 시간을 측정한다(도 2의 34 단계).The logarithm sum signal semantically represents a degree in which the power supply side voltage V1 and the load side voltage V2 are combined. This algebraic sum signal is applied to the counter 14, and the counter 14 counts the width of the algebraic sum signal by a pulse signal having a predetermined period to time the algebraic sum signal. Measure (step 34 of Figure 2).
바람직하게는 상기 펄스 신호의 주기는 1마이크로초([㎲])이다.Preferably, the period of the pulse signal is 1 microsecond ([Hz]).
즉, 대수합(sum)의 신호의 시작에서 카운터(14)는 카운트를 시작하고, 대수합(sum) 신호의 종료에서 카운트를 종료한다. 60헤르츠([Hz])로 되는 싸인파의 한 주기를 360°라고 할 때, 상기 1마이크로초로 되는 펄스 신호의 주기에 의하여 60헤르츠로 되는 싸인파의 1°동안에 카운터(14)는 시간을 측정한다. 카운터(14)는 약 46.296번의 카운트를 수행함으로써 시간이 측정될 수 있다.That is, the counter 14 starts counting at the start of the logarithmic sum signal and ends counting at the end of the logarithmic sum signal. When a period of the sine wave of 60 Hz ([Hz]) is 360 °, the counter 14 measures time during 1 ° of the sine wave of 60 Hz by the period of the pulse signal of 1 microsecond. do. The counter 14 may be timed by performing about 46.296 counts.
예를 들어, 인가되는 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)의 위상차가 15°이면, 카운터(14)의 카운트 회수는 약 9027, 위상차가 20°이면, 회수는 약 9257 등으로 되기 때문에, 상기 카운트 회수를 확인함으로써 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)의 위상차를 정밀하게 검출할 수 있는 것이다(도 2의 36 단계).For example, if the phase difference between the applied power supply side voltage V1 and the load side voltage V2 is 15 °, the count number of the counter 14 is about 9027, and when the phase difference is 20 °, the number is about 9257, and so on. By confirming the count count, it is possible to accurately detect the phase difference between the power supply side voltage V1 and the load side voltage V2 (step 36 in Fig. 2).
또한, 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)이 서로 대수합(sum)되어 동위상임을 검출하기 위한 허용범위는 다음의 식으로 정의된다.In addition, an allowable range for detecting that the power supply-side voltage V1 and the load-side voltage V2 are logarithmically summed with each other is in phase and is defined by the following equation.
따라서, 상기 수학식 1에서와 같이, 기준신호와 상기 대수합(sum)되는 신호의 차이인 위상차(PL)가 허용범위 내에 있는 것으로 검출되면, 부하개폐장치의 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)은 서로 동일한 위상이기 때문에 부하개폐장치를 온으로 스위칭하여 상기 전원측 전압(V1)과 부하측 전압(V2)으로 인가되는 전압이 서로 연결되도록 제어할 수 있다.Therefore, as shown in Equation 1, when it is detected that the phase difference PL, which is the difference between the reference signal and the logarithm summed signal, is within an allowable range, the power supply side voltage V1 and the load side voltage ( Since V2) is in phase with each other, the load switching device may be switched on so that the voltage applied to the power supply side voltage V1 and the load side voltage V2 are connected to each other.
본 발명에 따르면 부하개폐장치의 전원측과 부하측으로 인가되는 각각의 전압의 카운터에서 카운트되는 정도에 의하여 위상차를 정밀하게 검출함으로써 부하개폐장치로 인가되는 전압을 안전하게 스위칭할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to safely switch the voltage applied to the load switching device by accurately detecting the phase difference according to the degree counted by the counter of each voltage applied to the power supply side and the load side of the load switching device.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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1998
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH06284560A (en) * | 1993-03-24 | 1994-10-07 | Ngk Insulators Ltd | System anomaly detection method |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |