KR100382897B1

KR100382897B1 - 디지털 과전류 계전기

Info

Publication number: KR100382897B1
Application number: KR10-2000-0041429A
Authority: KR
Inventors: 육유경; 최명국
Original assignee: 디이시스 주식회사
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2003-05-12
Also published as: KR20020007898A

Abstract

본 발명은 마이크로프로세서의 동작을 감시하는 감시수단과, 상기 감시수단에 의해 마이크로 프로세서의 동작 이상 발생시에 상기 마이크로 프로세서를 리셋시키도록 신호를 출력하는 제5 릴레이와, 상기 제5 릴레이의 동작시에 마이크로 프로세서의 동작에 이상있음을 표시하도록 발광하는 발광다이오드와, 상기 마이크로 프로세서에 동작전류치를 설정하며 사용자의 각종 명령을 입력하는 입력수단과, 제4 변류기에 의해 특정시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에 불평형 전류 또는 각 상에 불평형이 발생하였을 경우에 외부로 경보신호를 출력함과 동시에, 부하에 전력의 공급을 차단하도록 제어신호를 출력하는 미세 불평형 전류 경보부를 구비하고 있다.따라서, 본 발명은 원격지에서 무인 변전소의 이상 유무를 감시힐 수 있음과 동시에, 수용가 선로를 차단하기 전(주기능의 동작전)에 변전소 감시자게 배전 선로에 불평형 전류의 발생을 알려 줄 수 있다.

Description

디지털 과전류 계전기{A DIGITAL OVERCURRENT RELAY}

본 발명은 전기를 발전소에서 발전하여 최종 소비자가 사용할 수 있도록 소비자(부하)에 전력을 공급하는 전력선에서 발생되는 각종 사고(과부하, 단락, 지락, 불평형등)를 검출하여 사고 발생시 사고의 파급효과가 광범위하게 확산되는 것을 방지하고, 수용가의 신설 부하 불형형 전류 또는 계전기에 연결된 전류 순환 회로의 불완전 접속을 경보해 주는 기능을 부가한 디지털 과전류 계전기에 관한 것이다.

일반적으로 배전 선로를 통하여 공급되는 전원이 항상 일정하여야 하지만 변전소의 사정이나 수용가의 전력 전력소모량에 따라 수용가(부하)에 공급되는 전류의 값이 변화되고 있으며, 부하에 공급되는 전류의 변화는 가정의 전자제품이나 산업체의 산업용 전기ㆍ전자장비에 크게 영향을 주고 있다.

이와 같은 종류의 계전기로서는 본 출원인이 1997년 5월 7일자로 출원(출원번호 ; 제1997-0017462호)하여 1999년 8월 25일자로 등록(등록번호 제0231019호)받은 디지털 과전류 계전기가 있다.

상기 한국 특허 등록번호 제0231019호로 등록된 디지털 과전류 계전기는 도 1에 도시한 바와 같이 제 1 내지 제 3 전압 검출부(1a)(1b)(1c)에서 선로측의 전압을 검출하여 이에 따른 전류치를 출력하고, 상기 제1 내지 제3 전압 검출부(1a)(1b)(1c)에서 출력되는 각 상(R.S.T)의 전압 및 지락(N) 전압을 제1 내지 제4 입력전압 감지부(2a)(2b)(2c)(2d)에 의해 각각 검출하여 서지 전압을 제거하고, 상기 제1 내지 제4 전압감지부(2a)(2b)(2c)(2d)에서 출력되는 전압을 받아서 일정레벨로 증폭시킨 후, 제 1 내지 제 4 밴드 패스 필터부(3a)(3b)(3c)(3d)에서 필터링하여 일정한 주파수대역 전압을 출력하고, 상기 제1 내지 제4 밴드 패스 필터부(3a)(3b)(3c)(3d)로 부터 출력되는 각 상(R.S.T)의 전압 및 지락(N) 전압에 따른 주파수를 혼합부(4)에서 받아 혼합한다.

상기 혼합부(4)에서 혼합된 각 상(R.S.T)의 전압 및 지락(N) 전압에 따른 주파수를 샘플 앤 홀더(S/H)(5)에서 일정한 단위를 샘플링한 후 홀딩하고, 상기 샘플 앤 홀더(5)에서 출력되는 각 상(R.S.T)의 주파수 및 지락(N)의 주파수에 해당하는 아날로그 값을 아날로그/디지털 변환부(6)에서 받아 디지털 값으로 변환해서 출력하고, 상기 아날로그/디지털 변환부(6)로 부터 디지털 값을 디지털 필터(7)를 통하여 마이크로 프로세서(8)에서 전달받아 과전류에 의한 과부하 또는 순시 단락의 여부를 판별하는 동시에 지락에 의한 과부하 또는 순시 단락의 여부를 판별하여 내부의 동작을 제어한다.

그리고, 상기 마이크로 프로세서(8)에서 출력되는 제어신호를 표시 구동부(9)에서 받아 표시부(10)에 과전류 및 지락의 값을 표시하고, 상기 마이크로 프로세서(8)에서 출력되는 제어신호를 릴레이 구동부(11)에서 받아서 부하에 전력공급을 차단하도록 개폐기를 오프시키고, 상기 마이크로 프로세서(8)에서 출력되는 제어신호를 받아서 다수의 발광 다이오드로 이루어진 램프 표시부(12)를 점,소등시켜 외부에 표시하고, 키이 스캔부(13)에 의해 상기 마이크로 프로세서(8)에 설정신호를 사용자가 입력시키도록 구성되어 있다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 디지털 과전류 계전기는 일시적인 불형형 전류 또는 계전기에 연결된 전류회로의 불완전 접속과 같은 현상을 접지 사고로 인식하고 수용가(부하)측을 차단해 버리는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 원격지에서 선로들의 미세 불평형 전류 상태를 감시해 주고, 송배전선로에 일시적 이상 불평형 전류가 적정치 이상 흐르면 부하를 차단하기 전에 경보 신호를 내어, 보수원이 원인을 파악 할 수 있는 시각적인 여유를 갖도록 하는 기능을 부가한 디지털 과전류 계전기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 주기능의 동작전에 계전기로 흐르는 전류순환 회로에 불완전 접속이 발생해도 일정시간 동안 일정레벨의 과전류가 발생될 때까지는 계전기가 차단되지 않는 디지털 과전류 계전기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마이크로 프로세서의 제어프로그램이 내장되어 있는 ROM과, 상기 마이크로 프로세서의 연산동작에 의한 R상, S상, T상 및 지락(N) 전압을 저장하는 RAM과, 전원차단시에도 저장된 데이터를 유지하는 EEPROM을 구비한 통상의 디지털 과전류 계전기에 있어서, 상기 마이크로 프로세서에 R상, S상, T상 전류 및 불평형 전류의 상한 기준값을 설정하는 입력수단과, R상, S상, 및 T상 전력선에 흐르는 전류량을 각각 검출하는 제1 내지 제3 변류기와, N상 전력선에 흐르는 불평형 전류량을 검츨하는 제4 변류기와, 상기 제1 내지 제4 변류기에 의해 각각 검출한 정현파(Sine Wave)전류에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 필터링하는 제1 내지 제4 필터와, 상기 제1 내지 제4 필터에서 노이즈 및 고조파가 필터링된 전압을 일정레벨로 증폭하는 제1 내지 제4 증폭수단과, 상기 제1 내지 제4 증폭수단에서 일정 레벨로 증폭된 전압을 받아서 입력된 순서대로 판독해서 순차적으로 출력하는 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서에서 출력되는 R상, S상, T상 전류 및 N 상 불평형 전류의 데이터를 각각 받아서 샘플링하여 일정시간 동안 홀딩하는 샘플 홀더와, 상기 샘플 홀더에서 출력돠는 아날로그 전압신호를 받아서 디지털 전압신호로 변환하여 상기 마이크로 프로세서에 출력하는 A/D컨버터와, 상기 A/D컨버터에서 입력되는 디지털화된 신호를 받아서 상기 마이크로 프로세서에서 상기 RAM 및 EEPROM에 저장되어 있는 R상, S상, T상 전류 및 N상의 불평형 전류의 상한 기준값과 비교하여 클 경우에 상기 마이크로 프로세서로 부터 신호를 받는 버퍼와, 상기 버퍼에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 전류 및 N상의 불평형 전류의 발생을 표시하는 표시수단 및 인디케이터와, 상기 버퍼에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 과전류 발생시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제1 릴레이와, 상기 버퍼에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 2선이 단락되었을 경우에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제2 릴레이(145)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 불평형 전류의 발생시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제3 릴레이와, N상에 불평형 전류의 발생시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제4 릴레이와, 상기 마이크로프로세서의 동작을 감시하는 감시수단과, 상기 감시수단에 의해 마이크로 프로세서의 동작 이상 발생시에 상기 마이크로 프로세서를 리셋시키도록 신호를 출력하는 제5 릴레이와, 상기 제5 릴레이의 동작시에 마이크로 프로세서의 동작에 이상있음을 표시하도록 발광하는 발광다이오드와, 상기 제4 변류기에 의해 특정시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에 불평형 전류가 발생하였을 경우에 외부로 경보신호를 출력함과 동시에 상간 부하의 분배를 재분배하는 제어신호를 출력하는 불평형 전류 경보부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 디지털 과전류 계전기를 개략적으로 도시한 블록도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 과전류 계전기의 블록도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 과전류 계전기에 있어서의 불평형 전류 경보부의 상세회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101:제1 변류기 103:제2 변류기

105:제3 변류기 107:제4 변류기

109:제1 필터 111:제2 필터

113:제3 필터 115:제4 필터

117제1 증폭수단 119:제2 증폭수단

121:제3 증폭수단 123:제4 증폭수단

125:멀티플렉서 127:샘플 홀더

129:A/D컨버터(129) 131:마이크로 프로세서

133:ROM(Read Only Memory) 135:RAM(Random Access Memory)

137:EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)

139:감시수단 148:제5 릴레이

151:입력수단 160:불평형 전류 경보부

162:동작전류 설정수단 162a:키보드

162b:아날로그 스위치 163:동작시간 설정수단

164:비교수단 164a:제1 비교기

164b:제2 비교기 165:타이머

165a:제3 비교기 166:릴레이 구동수단

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 과전류 계전기에 관하여 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 과전류 계전기의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 과전류 계전기에 있어서의 미세 불평형 전류 경보부의 상세회로도이다.

도 2 및 도 3에 상세히 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 과전류 계전기는 전체동작을 제어하는 마이크로 프로세서(131)와, 상기 마이크로 프로세서(131)에 R상, S상, T상 전류 및 불평형 전류의 상한 기준값을 설정하는 입력수단(151)과, R상, S상, 및 T상 전력선에 흐르는 전류량을 각각 검출하는 제1 내지 제3 변류기(101,103,105)와, N상 전력선에 흐르는 불평형 전류량을 검출하는 제4 변류기(107)와, 상기 제1 내지 제4 변류기(101,103,105,107)에 의해 각각 검출한 정현파(Sine Wave)전류에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 필터링하는 제1 내지 제4 필터(109,111,113,115)와, 상기 제1 내지 제4 필터(109,111,113,115)에서 노이즈 및 고조파가 필터링된 전압을 받아 일정레벨로 증폭하는 제1 내지 제4 증폭수단(117,119,121,123)과, 상기 제1 내지 제4 증폭수단(117,119,121,123)에서 일정 레벨로 증폭된 전압을 받아서 입력된 순서대로 판독해서 순차적으로 출력하는 멀티플렉서(125)와, 상기 멀티플렉서(125)에서 출력되는 R상, S상, T상 전류 및 N 상 불평형 전류의 데이터를 받아서 샘플링하여 일정시간 동안 홀딩하는 샘플 홀더(127)와, 상기 샘플 홀더(127)에 출력돠는 아날로그 전압신호를 받아서 디지털 전압신호로 변환하여 상기 마이크로 프로세서(131)에 출력하는 A/D컨버터(129)를 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 과전류 계전기는 상기 마이크로 프로세서(131)의 실행을 제어하는 제어프로그램이 내장되어 있는 ROM(Read Only Memory ; 133)과, 상기 마이크로 프로세서(131)의 연산동작에 의한 R상, S상, T상 및 N상의 불평형 전류를 저장하는 RAM(Random Access Memory ; 135)과, 전원차단시에도 저장된 데이터를 유지하는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM ; 137)과, 상기 A/D컨버터(129)에서 입력되는 디지털화된 신호를 받아서 상기 마이크로 프로세서(131)에서 상기 RAM(135) 및 EEPROM(137)에 저장되어 있는 R상, S상, T상 전류 및 N상의 불평형 전류의 상한 기준값과 비교하여 클 경우에 상기 마이크로 프로세서(131)로 부터 신호를 받는 버퍼(141)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 전류 및 N상의 불평형 전류의 발생을 표시하는 표시수단(142) 및 인디케이터(143)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 과전류가 발생하였을 경우에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제1 릴레이(144)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 2선이 단락되었을 경우에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제2 릴레이(145)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 불평형 전류가 발생하였을 경우에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제3 릴레이(146)와, N상에 불평형 전류의 발생시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제4 릴레이(147)와, 상기 마이크로프로세서(131)의 동작을 감시하는 감시수단(139)과, 상기 감시수단(139)에 의해 마이크로 프로세서(131)의 동작 이상(프로그램이 로딩불가, 프로그램 러닝불가, 에러발생, 제어전원 불량) 발생시에 상기 마이크로 프로세서(131)를 리셋시키도록 신호를 출력하는 제5 릴레이(148)와, 상기 제5 릴레이(148)의 동작시에 마이크로 프로세서(131)의 동작에 이상있음을 표시하도록 발광하는 발광다이오드(LED3)와, 상기 제4 변류기(107)에 의해 특정시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에 불평형 전류가 발생하였을 경우에 외부로 경보신호를 출력함과 동시에 상간 부하의 분배를 재분배하는 제어신호를 출력하는 불평형 전류 경보부(160)를 추가로 구비하고 있다.

상기 불평형 전류 경보부(160)는 N상 전력선에서 발생된 불평형 전류의 상한 동작전류를 설정하는 동작전류 설정수단(162)과, N상 전력선에서 발생된 불평형 전류의 발생시간의 상한 시간을 설정하는 동작시간을 설정하는 동작시간 설정수단(163)과, 동작시간 설정수단(163)에 의해 불평형 전류 발생시간의 상한 시간을 설정하였을 경우에 상기 제4 증폭수단(123)에서 일정레벨로 증폭된 불평형 전류신호를 비반전단자(+)에서 받음과 동시에, 상기 동작전류 설정수단(162)에 의해 설정된 불평형 전류의 상한 동작전류를 반전단자(-)에서 받아서 비교하여 상기 제4 증폭수단(123)으로 부터 받은 불평형 전류신호가 상기 동작전류 설정수단(162)에 의해 설정된 동작전류보다 클 경우에 하이레벨의 불평형 전류신호를 출력하는 비교수단(164)과, 상기 비교수단(164)에서 출력되는 하이레벨의 불평형 전류신호를 받아서 동작시간 설정수단(163)에 의해 설정된 동작시간 이상인지를 카운트하는 타이머(165)와, 상기 타이머(165)에 의해 카운트한 시간이 동작시간 설정수단(163)에 의해 설정된 시간보다 길 경우에 경보신호를 발하는 릴레이 구동수단(166)으로 구성되어 있다.

상기 동작전류 설정수단(162)은 동작전류를 설정하도록 입력하는 키보드 (162a)와, 상기 키보드(162a)에 의해 입력되는 동작전류에 따라 스위칭하여 상기 비교수단(164)의 반전단자(-)에 입력하는 아날로그 스위치(162b)로 구성되어 있다.

상기 동작시간 설정수단(163)은 상기 비교수단(164)의 출력신호를 받는 저항(R49,VR51)과, 상기 저항(VR51)의 출력단에 병렬로 접속된 캐패시터(C9)와, 상기 캐패시터(C9)에 충전된 전하를 방전하도록 전류흐름을 제어하는 다이오드(D3)로구성되어 있다.

상기 비교수단(164)은 상기 제4 증폭수단(123)에서 일정레벨로 증폭된 불평형 전류신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C4,C5)와, 기준동작 전류를 설정하는 저항(R43,VR5)과, 상기 저항(R43,VR5)에 의해 설정된 기준동작 전류를 반전단자(-)에서 받음과 동시에, 상기 캐패시터(C4,C5)에서 노이즈 및 고조파가 감쇠된 불평형 전류신호를 받아서 비교하여 상기 불평형 전류신호가 클 경우에 하이레벨의 신호를 출력하는 제1 비교기(164a)와, 상기 제1 비교기(164a)를 보호하는 저항(R8,R10)과, 상기 제1 비교기(164a)의 비반전단자(+)에 일단이 접속되고 타단이 상기 제1 비교기(164a)의 출력단에 접속된 피이드백저항(R45)과, 상기 제1 비교기(164a)에서 출력되는 불평형 전류신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C8)와, 상기 캐패시터(C8)에서 노이즈 및 고조파가 감쇠된 불평형 전류신호가 일정레벨 이상일 경우에 바이패스하는 제너다이오드(ZD2)와, 바이어스저항(R47)과, 상기 제너다이오드(ZD2)를 바이패스한 불평형 전류신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C7)와, 상기 제너다이오드(ZD2)를 바이패스한 하이레벨의 불평형 전류신호를 바이어스저항(R47)을 통해 베이스에서 받아 스위칭 온되는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 스위칭 온시에 바이어스 저항(R56,R58)을 통해 바이어스 전압을 받아 스위칭 온되는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 스위칭 온시에 전류제한 저항(R57)을 통해 전류가 흘러서 발광되는 발광다이오드(LED1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터저항(R46)의 출력단에 출력되는 신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C10)와, 기준전압 설정 저항(R53,R52)에 의해 설정된 기준전압을 비반전단자(+)에서 받음과 동시에, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자에서 출력되는 신호를 반전단자(-)에서 받아 비교하는 제2 비교기(162b)와, 상기 제2 비교기(164b)의 비반전단자(+)에 일단이 접속되고 타단이 출력단에 접속된 피이드백 저항(R54)으로 구성되어 있다.

상기 비교수단(164)에 있어서, R44는 풀업저항이고, R48은 미세 전압을 감쇠시키는 저항이고, R50은 풀업저항이고, C6은 Vcc에 포함된 노이즈를 필터링하는 캐패시터이다.

상기 타이머(165)는 기준전압 설정 저항(R63,VR55,R64)에 의해 설정된 기준전압을 반전단자(-)에서 받음과 동시에, 상기 동작시간 설정수단(163)에서 출력되는 불평형 전압신호를 비반전단자(+)에서 받아 비교하는 제3 비교기(165a)와, 상기 기준전압 설정 저항(R63,VR55)에 의해 설정된 기준전압을 안정화시키는 캐패시터(C11)와, 상기 제3 비교기(165a)의 비반전단자(+)에 일측이 접속되고 타측이 상기 제3 비교기(165a)의 출력단에 접속된 피이드백 저항(R62)과, 풀업저항(R61)으로 구성되어 있다.

상기 릴레이 구동수단(166)은 상기 타이머(165)의 제3 비교기(165a)에 일측이 접속된 바이어스 저항(R59,R60)과, 상기 제3 비교기(165a)에서 출력되는 신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C12)와, 상기 바이어스 저항(R59,R60)을 통해서 바이어스 전압을 받아서 스위칭되는 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 스위칭 온시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터단에 접속되어 구동되는 릴레이(RY1)과, 역전류의 흐름을 방지하도록 상기 릴레이(RY1)에 병렬로 접속된 다이오드(D5)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터단과 릴레이(RY1)사이에 일단이 접속되어 전류 흐름을 제한하는 저항(R65)과, 상기 저항(R65)을 통해서 흐르는 전류에 의해 발광되어 경보신호를 발하는 발광다이오드(LED2)로 구성되어 있다.

상기 설명에 있어서, 과전류는 정상적인 전류가 아닌 이상 전류 즉, 사고로 인해 정상전류가 증가되는 것과 전력선이 단락(SHORT)되었을 경우에 순간적으로 전류가 과대하게 흐르는 전류를 말하고, 지락은 전력이 부하에 의하여 누전 또는 전력선이 땅으로 떨어졌을 경우에 순간적으로 전류가 과도하게 흐르는 것을 말한다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 과전류 계전기의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

먼저, 입력수단(151)에 의해 R상, S상, T상 전류 및 불평형 전류의 상한 기준값을 설정하면, 이들 설정값은 마이크로 프로세서(131)에 입력되며, 상기 마이크로 프로세서(131)에서는 이들 신호를 ROM(133)에 저장되어 있는 실행프로그램에 따라 연산처리하여 RAM(135)에 저장함과 동시에, 정전 시에도 각종 데이터가 유지되도록 EEPROM(137)에 저장한다.

이와 같이 RAM(135) 및 EEPROM(137)에 저장되어 있는 상태에서 상기 R상, S상, 및 T상 전력선(도시하지 않음)에 흐르는 전류량을 제1 내지 제3 변류기 (101,103,105)에 의해 각각 검출하고, N상 전력선에 흐르는 지락 과전류 및 단락전류량을 제4 변류기(107)에 의해 검츨하며, 상기 제1 내지 제4 변류기(101,103,105,107)에 의해 각각 검출한 정현파(Sine Wave)전류에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 제1 내지 제4 필터(109,111,113,115)에서 필터링한다.

상기 제1 내지 제4 필터(109,111,113,115)에서 노이즈 및 고조파가 필터링된 전압은 제1 내지 제4 증폭수단(117,119,121,123)에 의해 일정레벨로 증폭하여 멀티플렉서(125)에 출력하며, 상기 멀티플렉서(125)에서는 상기 제1 내지 제4 증폭수단 (117,119,121,123)에서 출력되는 순서에 따라 판독해서 샘플 홀더(127)에 출력한다.

상기 샘플 홀더(127)에서는 멀티플렉서(125)에서 출력되는 R상, S상, T상 전압 및 지락전압의 아날로그신호를 A/D컨버터(129)에서 아날로그신호를 디지털신호로 변환할 때 신호를 안정시키기 위하여 상기 멀티플렉서(125)에서 출력되는 R상, S상, T상 전압 및 지락전압을 받아서 샘플 홀더(127)에서 일정시간 동안 홀딩함과 동시에, 샘플링하여 A/D컨버터(129)에 출력한다. 상기 A/D컨버터(129)는 상기 샘플 홀더(127)에서 출력돠는 아날로그 전압신호를 받아서 디지털 전압신호로 변환하여 마이크로 프로세서(131)에 출력한다.

상기 마이크로 프로세서(131)는 A/D컨버터(129)에서 출력되는 디지털화된 R상, S상, T상 전압 및 지락전압 신호를 받아서 상기 ROM(133)에 저장되어 있는 실행프로그램에 의해 연산처리하여 상기 RAM(135) 및 EEPROM(137)에 저장되어 있는 R상, S상, T상 전압 및 N상의 불평형 전류의 상한 설정치와 각각 비교판별하여 RAM(135) 및 EEPROM(137)에 저장되어 있는 R상, S상, T상 전압 및 N상의 불평형 전류의 상한 설정치보다 상기 제1 내지 제4 변류기(101,103,105,107)에서 검출한 R상, S상, T상 전압 및 N상의 불평형 전압/전류 중 어느 하나의 값이 클 경우에는 상기 마이크로 프로세서(131)에서 버퍼(141)에 제어신호를 출력하여 표시수단(142) 및 인디케이터(143)에 표시한다.

또한, 상기 마이크로 프로세서(131)에서 버퍼(141)에 제어신호를 출력하면, R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 과전류가 발생하였을 경우에 제1 릴레이(144)가 동작하여 부하에 전력의 공급을 차단하고, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 2선이 단락되었을 경우에는 제2 릴레이(145)가 동작하여 부하에 전력의 공급을 차단하고, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 불평형 전류의 발생시에 제3 릴레이(146)가 동작하여 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하고, N상에 불평형 전류가 발생하였을 경우에 제4 릴레이(147)가 동작하여 부하에 전력의 공급을 차단한다.

그리고, 상기 마이크로프로세서(131)의 동작을 감시하여 마이크로 프로세서 (131)의 동작 이상(프로그램이 로딩불가, 프로그램 러닝불가, 에러발생, 제어전원 불량)이 발생하였을 경우 상기 마이크로 프로세서(131)를 리셋시키도록 제5 릴레이(148)에 신호를 출력하며, 상기 제5 릴레이(148)의 동작시에 마이크로 프로세서(131)의 동작이 이상있음을 발광다이오드(LED3)를 발광하여 표시한다.

또한, 본 발명에서는 제4 변류기(107)에 의해 특정시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에 불평형 전류를 검츨하였을 경우에는 부하에 전력의 공급을 차단하도록 제어신호를 출력함과 동시에, 불평형 전류 경보부(160)에서 외부로 경보신호를 출력한다.

한편, 제4 변류기(107)에 의해 특정시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에서 불평형 전류를 검츨하였을 경우에 비교수단(164)에서 불평형 전류의 데이터를 제4 증폭수단(123)을 통해 받음과 동시에, 상기 동작전류 설정수단(162)에 설정된 동작전류를 받아서 비교하여 불평형 전류의 데이터가 크면, 그 신호 데이터를 타이머(165)에 출력한다.

상기 타이머(165)에서는 비교수단(164)에서 출력되는 하이레벨의 불평형 전류신호 데이터를 받아서 동작시간 설정수단(163)에 의해 설정된 동작시간 이상인지를 카운트하며, 카운트한 불평형 전류신호발생 시간이 동작시간 설정수단(163)에 의해 설정된 시간보다 길 경우에 릴레이 구동수단(166)에 제어신호 및 경보신호를 출력한다.

상기 불평형 전류 경보부(160)의 동작에 대하여 도 3을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

먼저, 동작전류 설정수단(162)의 키보드(162a)에 의해 동작전류를 설정하면, 아날로그 스위치(162b)에서 상기 키보드(162a)에 의해 입력되는 동작전류에 따라 스위칭하여 상기 비교수단(164)의 반전단자(-)에 입력하고, 동작시간 설정수단 (163)의 저항(VR51)을 가변시켜서 캐패시터(C9)와 함께 동작시간을 설정한다.

상기 동작전류 설정수단(162)에 의해 설정된 동작전류는 상기 입력수단(151)에 의해 설정된 N상의 불평형 전류의 상한 기준값보다 낮게 설정되어 있다.

이와 같이 동작전류 설정수단(162)에 의해 동작전류가 설정되고, 동작시간설정수단(163)에 의해서 동작시간이 설정된 상태에서 제4 변류기(107)에 의해 특정 시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에 불평형 전류를 검출하였을 경우에, 비교수단(164)의 캐패시터(C4,C5)는 제4 증폭수단(123)에서 불평형 전류를 받아서 노이즈 및 고조파를 감쇠시키고, 저항(R8,R10)을 통해서 제1 비교기(164a)의 비반전단자(+)에 입력되며, 저항(R43,VR5)에 의해 설정된 기준동작 전류가 제1 비교기(164a)의 반전단자(-)에 입력되어 상기 제1 비교기(164a)의 비교 결과, 불평형 전류신호가 클 경우에, 제1 비교기(164a)의 출력단자에서는 하이레벨의 신호를 출력한다.

상기 제1 비교기(164a)에서 출력되는 하이레벨의 신호, 즉 불평형 전류신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파는 캐패시터(C8,C7)에서 감쇠되고, 제너다이오드(ZD2)에서 불평형 전류신호가 일정레벨 이상일 경우에만 바이패스하여 바이어스저항(R47)을 통해서 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되어 상기 트랜지스터(Q1)를 스위칭 온시킨다.

상기 트랜지스터(Q1)가 스위칭 온됨에 따라 바이어스 저항(R56,R58)을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에 바이어스 전압이 인가되어 트랜지스터(Q2)가 스위칭 온되며, 이에 따라 N상에 불평형 전류가 발생하였음을 발광다이오드(LED1)가 발광하여 표시한다.

또한, 상기 트랜지스터(Q1)가 스위칭 온됨에 따라 상기 트랜지스터(Q1)의 출력신호가 비교기(164b)의 반전단자(-)에 인가되고, 기준전압 설정 저항(R53,R52)에 의해 설정된 기준전압이 제2 비교기(164b)의 비반전단자(+)에 입력되어 상기 제2 비교기(164b)에서 하이레벨의 신호가 출력되며, 상기 제2 비교기(164b)에서 출력되는 하이레벨의 신호는 동작시간 설정수단(163)의 저항(R49,R51)을 통해 캐패시터(C9)를 충전시키며, N상에 불평형 전류가 계속해서 발생되면, 다이오드(D3), 저항(R49,R51) 및 캐패시터(C9)에 의해 구성되는 회로에서 충방전이 계속해서 일어나면서 캐패시터(C9)가 계속 충전된다.

이에 따라 동작시간 설정수단(163)에서 출력되는 신호를 타이머(165)의 비교기(165a)의 비반전단자(+)에 입력되고 저항(R63,R55)에 의해 설정되는 기준전압이 비교기(165a)에 입력되어 상기 비교기(165a)에서 신호가 출력되며, 상기 비교기(165a)에서 출력되는 신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파는 캐패시터 (C12)에서 감쇠시키고 바이어스저항(R59,R60)을 통해 트랜지스터(Q3)의 베이스에 바이어스 전압이 인가되어 상기 트랜지스터(Q3)를 스위칭 온시킨다.

상기 트랜지스터(Q3)가 스위칭 온됨에 따라 릴레이(RY1)에 전류가 흘러서 도시하지 않은 접점을 개방시켜서 부하에 전력이 공급되지 않도록 함과 동시에, 저항(R65)을 통해서 발광다이오드(LED2)가 발광하여 불평형 전류가 발생하였음을 표시한다.

상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 과전류 계전기에 의하면, 마이크로프로세서의 동작을 감시하는 감시수단과, 상기 감시수단에 의해 마이크로 프로세서의 동작 이상 발생시에 상기 마이크로 프로세서를 리셋시키도록 신호를 출력하는 제5 릴레이와, 상기 제5 릴레이의 동작시에 마이크로 프로세서의 동작이 이상있음을 표시하도록 발광하는 발광다이오드와, 상기 마이크로 프로세서에 동작전류치를 설정하며 사용자의 각종 명령을 입력하는 입력수단과, 제4 변류기에 의해 특정시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에 불평형 전류를 검츨하였을 경우에 외부로 경보신호를 출력함과 동시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 제어신호를 출력하는 불평형 전류 경보부를 구비하고 있으므로, 원격지에서 무인변전소의 이상 유무를 감시할 수 있음과 동시에, 수용가 선로를 차단하기 전(주기능의 동작전)에 변전소 감시자에게 배전선로에 불평형 전류의 발생을 알려 줄 수 알 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims

마이크로 프로세서(131)의 실행을 제어하는 제어프로그램이 내장되어 있는 ROM(133)과, 상기 마이크로 프로세서(131)의 연산동작에 의한 R상, S상, T상 및 지락(N) 전압을 저장하는 RAM(135)와, 전원차단시에도 저장된 데이터를 유지하는 EEPROM(137)을 구비한 통상의 디지털 과전류 계전기에 있어서,

상기 마이크로 프로세서(131)에 R상, S상, T상 전류 및 불평형 전류의 상한 기준값을 설정하는 입력수단(151)과, R상, S상, 및 T상 전력선에 흐르는 전류량을 각각 검출하는 제1 내지 제3 변류기(101,103,105)와, N상 전력선에 흐르는 불평형 전류량을 검츨하는 제4 변류기(107)와, 상기 제1 내지 제4 변류기(101,103,105,107)에 의해 각각 검출한 정현파(Sine Wave)전류에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 각각 필터링하는 제1 내지 제4 필터(109,111,113,115)와, 상기 제1 내지 제4 필터(109,111,113,115)에서 노이즈 및 고조파가 각각 필터링된 전압을 받아 일정레벨로 증폭하는 제1 내지 제4 증폭수단(117,119,121,123)과, 상기 제1 내지 제4 증폭수단(117,119,121,123)에서 일정 레벨로 증폭된 전압을 받아서 입력된 순서대로 판독해서 순차적으로 출력하는 멀티플렉서(125)와, 상기 멀티플렉서(125)에서 출력되는 R상, S상, T상 전류 및 N 상 불평형 전류의 데이터를 받아서 샘플링하여 일정시간 동안 홀딩하는 샘플 홀더(127)와, 상기 샘플 홀더(127)에서 출력돠는 아날로그 전압신호를 받아서 디지털 전압신호로 변환하여 상기 마이크로 프로세서(131)에 출력하는 A/D컨버터(129)와, 상기 A/D컨버터(129)에서 입력되는 디지털화된 신호를 받아서 상기 마이크로 프로세서(131)에서 상기 RAM(135) 및 EEPROM(137)에 저장되어 있는 R상, S상, T상 전류 및 N상의 불평형 전류의 상한 기준값과 비교하여 클 경우에 상기 마이크로 프로세서(131)로 부터 신호를 받는 버퍼(141)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 전류 및 N상의 불평형 전류의 발생을 표시하는 표시수단(142) 및 인디케이터(143)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 과전류가 발생하였을 경우에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제1 릴레이(144)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 2선이 단락되었을 경우에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제2 릴레이(145)와, 상기 버퍼(141)에서 출력되는 신호를 받아 R상, S상, T상 중에서 어느 하나에 불평형 전류가 발생하였을 경우에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제3 릴레이(146)와, N상에 불평형 전류의 발생시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 동작하는 제4 릴레이(147)와, 상기 마이크로프로세서(131)의 동작을 감시하는 감시수단(139)과, 상기 감시수단(139)에 의해 마이크로 프로세서(131)의 동작 이상 발생시에 상기 마이크로 프로세서(131)를 리셋시키도록 신호를 출력하는 제5 릴레이(148)와, 상기 제5 릴레이(148)의 동작시에 마이크로 프로세서(131)의 동작에 이상있음을 표시하도록 발광하는 발광다이오드(LED3)와, 상기 제4 변류기(107)에 의해 특정시간 동안 일정치 이상의 N상 전력선에 불평형 전류가 발생하였을 경우에 외부로 경보신호를 출력함과 동시에 상간 부하의 분배를 재분배하는 제어신호를 출력하는 불평형 전류 경보부(160)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.
제1항에 있어서, 상기 불평형 전류 경보부(160)는 N상 전력선에서 발생된 불평형 전류의 상한 동작전류를 설정하는 동작전류 설정수단(162)과, N상 전력선에서 발생된 불평형 전류의 발생시간의 상한 시간을 설정하는 동작시간을 설정하는 동작시간 설정수단(163)과, 상기 동작시간 설정수단(163)에 의해 불평형 전류 발생시간의 상한 시간을 설정하였을 경우에 상기 제4 증폭수단(123)에서 일정레벨로 증폭된 불평형 전류신호를 비반전단자(+)에서 받음과 동시에, 상기 동작전류 설정수단(162)에 의해 설정된 불평형 전류의 상한 동작전류를 반전단자(-)에서 받아서 비교하여 상기 제4 증폭수단(123)으로 부터 받은 불평형 전류신호가 상기 동작전류 설정수단(162)에 의해 설정된 동작전류보다 클 경우에 하이레벨의 불평형 전류신호를 출력하는 비교수단(164)과, 상기 비교수단(164)에서 출력되는 하이레벨의 불평형 전류신호를 받아서 동작시간 설정수단(163)에 의해 설정된 동작시간 이상인지를 카운트하는 타이머(165)와, 상기 타이머(165)에 의해 카운트한 시간이 동작시간 설정수단(163)에 의해 설정된 시간보다 길 경우에 경보신호를 발하는 릴레이 구동수단(166)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.
제2항에 있어서, 상기 동작전류 설정수단(162)은 동작전류를 설정하도록 입력하는 키보드(162a)와, 상기 키보드(162a)에 의해 입력되는 동작전류에 따라 스위칭하여 상기 비교수단(164)의 반전단자(-)에 입력하는 아날로그 스위치(162b)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.
제2항에 있어서, 상기 동작시간 설정수단(163)은 상기 비교수단(164)의 출력신호를 받는 저항(R49,VR51)과, 상기 저항(VR51)의 출력단에 병렬로 접속된 캐패시터(C9)와, 상기 캐패시터(C9)에 충전된 전하를 방전하도록 전류흐름을 제어하는 다이오드(D3)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.
제2항에 있어서, 상기 비교수단(164)은 상기 제4 증폭수단(123)에서 일정레벨로 증폭된 불평형 전류신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C4,C5)와, 기준동작 전류를 설정하는 저항(R43,VR5)과, 상기 저항(R43,VR5)에 의해 설정된 기준동작 전류를 반전단자(-)에서 받음과 동시에, 상기 캐패시터(C4,C5)에서 노이즈 및 고조파가 감쇠된 불평형 전류신호를 받아서 비교하여 상기 불평형 전류신호가 클 경우에 하이레벨의 신호를 출력하는 제1 비교기(164a)와, 상기 제1 비교기(164a)를 보호하는 저항(R8,R10)과, 상기 제1 비교기(164a)의 비반전단자(+)에 일단이 접속되고 타단이 상기 제1 비교기(164a)의 출력단에 접속된 피이드백저항(R45)과, 상기 제1 비교기(164a)에서 출력되는 불평형 전류신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C8)와, 상기 캐패시터(C8)에서 노이즈 및 고조파가 감쇠된 불평형 전류신호가 일정레벨 이상일 경우에 바이패스하는 제너다이오드(ZD2)와, 바이어스저항(R47)과, 상기 제너다이오드(ZD2)를 바이패스한 불평형 전류신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C7)와, 상기 제너다이오드(ZD2)를 바이패스한 하이레벨의 불평형 전류신호를 바이어스저항(R47)을 통해 베이스에서 받아 스위칭 온되는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 스위칭 온시에 바이어스 저항(R56,R58)을 통해 바이어스 전압을 받아 스위칭 온되는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 스위칭 온시에 전류제한 저항(R57)을 통해 전류가 흘러서 발광되는 발광다이오드(LED1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터저항(R46)의 출력단에 출력되는 신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C10)와, 기준전압 설정 저항(R53,R52)에 의해 설정된 기준전압을 비반전단자(+)에서 받음과 동시에, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자에서 출력되는 신호를 반전단자(-)에서 받아 비교하는 제2 비교기(162b)와, 상기 제2 비교기(162b)의 비반전단자(+)에 일단이 접속되고 타단이 출력단에 접속된 피이드백 저항(R54)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.
제2항에 있어서, 상기 타이머(165)는 기준전압 설정 저항(R63,VR55,R64)에 의해 설정된 기준전압을 반전단자(-)에서 받음과 동시에, 상기 동작시간 설정수단(163)에서 출력되는 불평형 전압신호를 비반전단자(+)에서 받아 비교하는 제3 비교기(165a)와, 상기 기준전압 설정 저항(R63,VR55)에 의해 설정된 기준전압을 안정화시키는 캐패시터(C11)와, 상기 제3 비교기(165a)의 비반전단자(+)에 일측이 접속되고 타측이 상기 제3 비교기(165a)의 출력단에 접속된 피이드백 저항(R62)과, 풀업저항(R61)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.
제2항에 있어서, 상기 릴레이 구동수단(166)은 상기 타이머(165)의 제3 비교기(165a)에 일측이 접속된 바이어스 저항(R59,R60)과, 상기 제3 비교기(165a)에서 출력되는 신호에 포함되어 있는 노이즈 및 고조파를 감쇠시키는 캐패시터(C12)와, 상기 바이어스 저항(R59,R60)을 통해서 바이어스 전압을 받아서 스위칭되는 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 스위칭 온시에 부하에 전력의 공급을 차단하도록 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터단에 접속되어 구동되는 릴레이(RY1)과, 역전류의 흐름을 방지하도록 상기 릴레이(RY1)에 병렬로 접속된 다이오드(D5)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터단과 릴레이(RY1)사이에 일단이 접속되어 전류 흐름을 제한하는 저항(R65)과, 상기 저항(R65)을 통해서 흐르는 전류에 의해 발광되어 경보신호를 발하는 발광다이오드(LED2)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.
제2항에 있어서, 상기 동작전류 설정수단(162)에 의해 설정된 동작전류는 상기 입력수단(151)에 의해 설정된 N상의 불평형 전류의 상한 기준값보다 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 과전류 계전기.