KR100440545B1

KR100440545B1 - 직류보호장치의 시험기

Info

Publication number: KR100440545B1
Application number: KR10-2001-0067174A
Authority: KR
Inventors: 이근영
Original assignee: 인천광역시 지하철공사
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2004-07-15
Also published as: KR20020001675A

Abstract

본 발명은 직류보호장치를 시험할 수 있는 시험기에 관한 것으로서, 전차선에 공급되는 직류전원(DC 1500V)의 원거리 고장을 감지하기 위한 보호기능으로 정상적인 열차의 고장발생시 열차 및 전차선의 안전을 위해 차단기를 차단시키는 50F(DDL; Line Fault Detection)와, 피더(Feeder)의 부하전류를 측정/분석하여 과부하 및 단락상태를 감지하는 76D 등을 이용하여 차량부하전류와 직류장애전류를 구분하여 차단기를 차단하는 등의 보호기능을 갖는 SEPCOS 등의 직류보호장치에 있어서, 상기 직류보호장치가 상기 50F 및 76D로 감지하는 전류곡선을 만들기 위해 콘덴서(C)와 저항(R)을 병렬연결하는 R-C병렬회로; 및 상기 R-C병렬회로에 전원을 공급하기 위해 전원공급부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

직류보호장치의 시험기{TESTER OF DIRECT CURRENT PROTECTING EQUIPMENT}

본 발명은 직류보호장치의 시험기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 전차선에 공급되는 직류전원(DC 1500V)의 원거리 고장을 감지하기 위한 보호기능으로 정상적인 열차의 고장발생시 열차 및 전차선의 안전을 위해 차단기를 차단시키는 50F(DDL; Line Fault Detection)와, 피더(Feeder)의 부하전류를 측정/분석하여 과부하 및 단락상태를 감지하는 76D를 테스트(TEST)할 수 있는 시험기에 관한 것이다.

일반적으로, 종래에는 교류와 달리 직류는 고장전류를 전류크기와 기울기를 계산하여 감지하므로 특별한 보호장치(SEPCOS)가 필요하고 이를 시험하기 위한 시험장치가 필요했다.SEPCOS(Secheron Protection & Control Operating System)란 수개의 Micro processor가 내장된 강력한 직류계통 전자식 보호 및 제어설비로 Module화 되어있어 확장성이 좋으며, Software에 의하여 설정값을 쉽게 변경할 수 있는 시스템을 말하며, 그 주된 기능은 전차선 가압상태 표시, 직류한시고장전류 감지 및 차단명령, 직류순시고장전류 감지 및 차단명령, 운전전압 및 전류 계측기능 등을 할 수 있다. 상기 SEPCOS의 주요기능 중 50F(DDL; Line Fault Detection)는 SEPCOS에 입력된 전차선 전류를 분석하여 고장전류여부를 판단 고장전류 판명시 관련차단기에 차단명령을 송출하는 SEPCOS 주요기능중의 하나이며, 전류증가분 분석에 의한 고장판단(50FΔI)과 순간지속시간에 따른 전류증가분 분석에 의한 고장판단(50F ΔT)을 하는 것을 말한다. 또한, SEPCOS의 주요기능 중 76D는 SEPCOS에 입력된 전차선전류가 설정최대전류보다 큰 전류로 설정시간을 초과할 때 관련차단기에 차단명령을 송출 고장전류 (한시고장전류)를 차단하는 것을 말한다.

종래의 이러한 시험장치들은 가격이 고가이므로 필요한 만큼 충분히 구비하여 사용할 수 없게 되는 문제점을 가지고 있다.

종래의 시험장치의 다른 문제점은 기존에는 SEPCOS의 각종 사고감지시험을 전류·전압발생기 등을 이용하여 시험하여 왔었으나 전압발생기의 종류에 따라 다르고 시험할 수 없는 항목도 있는데 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 SPECOS를 간편하고 정확하게 시험할 수 있는 시험기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 SEPCOS전용으로 사용하여 시험이 간편하고 모든 종류의 항목을 시험할 수있는 시험기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 저가의 시험기를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 직류보호장치인 SEPCOS의 FEEDER 전류감지 회로도이고,

도 2는 본 발명에 따른 직류보호장치의 시험기의 회로도이고,

도 3은 본 발명에 따른 직류보호장치를 이용한 △ T TEST 결과이고,

도 4는 본 발명에 따른 직류보호장치를 이용한 △I TEST 결과이고,

도 5는 본 발명에 따른 직류보호장치를 이용한 Imax(+) TEST 결과이며,

도 6은 본 발명에 따른 직류보호장치를 이용한 Imax(-) TEST 결과이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : BUS 12 : SHUNT

14 : MIU 16 : SEPCOS

20 : 전원공급부 22 : 토글스위치1

24 : 토글스위치2 28 : 전원스위치

30 : LED 32 : 가변저항1

본 발명은 직류보호장치의 시험기에 관한 것으로서,

전차선에 공급되는 직류전원(DC 1500V)의 원거리 고장을 감지하기 위한 보호기능으로 정상적인 열차의 고장발생시 열차 및 전차선의 안전을 위해 차단기를 차단시키는 50F(DDL; Line Fault Detection)와, 피더(Feeder)의 부하전류를 측정/분석하여 과부하 및 단락상태를 감지하는 76D 등을 이용하여 차량부하전류와 직류장애전류를 구분하여 차단기를 차단하는 등의 보호기능을 갖는 SEPCOS 등의 직류보호장치에 있어서,

상기 직류보호장치가 상기 50F 및 76D로 감지하는 전류곡선을 만들기 위해 콘덴서(C)와 저항(R)을 병렬연결하는 R-C병렬회로; 및

상기 R-C병렬회로에 전원을 공급하기 위해 전원공급부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 R-C병렬회로는 저항1(RV1)과 콘덴서2(C2)를 직렬연결하고, 상기 저항1의 일단을 토글스위치(Toggle Switch)1의 한점(4, 5)에 전기적으로 연결하고 상기 직렬연결된 저항1과 콘덴서2의 사이의 중간점을 상기 토글스위치1의 일단(1, 2)에 연결하여, 상기 콘덴서2의 일단과 상기 토글스위치1의 일단(1, 2)을 통해 고장전류를 출력하는 76D 기능을 하는 회로부와; 저항2(RV2)와 저항3(RV3) 및 콘덴서1(C1)를 직렬연결하고, 상기 저항2의 일단을 토글스위치1의 일단(5, 6)에 전기적으로 연결하고 상기 직렬연결된 저항3과 콘덴서1의 사이의 중간점을 상기 토글스위치1의 일단(2, 3)에 연결하여, 상기 콘덴서1의 일단과 상기 토글스위치1의 일단(2, 3)을 통해 고장전류를 출력하는 50F △I 기능을 하는 회로부; 및 상기 50F △ I 기능을 하는 회로부의 저항2와 콘덴서1사이에 직렬연결되는 저항3과 병렬로 저항4(RV4)를 연결하고 상기 저항3 또는 저항4를 선택할 수 있는 토글스위치2(Toggle Switch 2)를 이용하여 상기 저항3을 배제하고 저항4와 연결하여, 상기 콘덴서1의 일단과 상기 토글스위치1의 일단(2, 3)을 통해 고장전류를 출력하는 50F △T 기능을 하는 회로부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 R-C병렬회로의 저항1, 저항2, 저항3 및 저항4는 전압조정이 가능한 가변저항인 것을 특징으로 한다.

상기 76D 기능을 하는 회로부는 Imax(+) 및 Imax(-)를 극성만 반대로 하여 테스트가 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 전원공급부는 불필요하게 전압을 오래 인가하여 상기 직류보호장치에 무리가 가는 것을 방지하고, 전원공급부의 수명연장을 위하여 푸쉬스위치(PUSH SWITCH)을 이용한 전원스위치;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원공급부로부터 출력되는 전압의 온/오프(ON/OFF)상태를 확인할 수 있도록 상기 전원공급부의 회로에 LED가 병렬로 연결되는 전원표시부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

50F(DDL, Line Fault Detetion)는 전차선에 공급되는 직류전원(DC 1500V)의 원거리 고장을 감지하기 위한 보조기능으로 정상적인 열차의 구동전류와 고장전류를 구분하기 위하여 전류증가량과 시간을 계산하고, 고장발생시 열차 및 전차선의 안전을 위하여 차단기를 차단시키게 된다.

△Imin에 의한 보호는 차량의 보조전원(AUX.) 등으로 사용하는 일반적인 전류의 상한값을 지정하여 그 값 이하에서의 전류증가율은 감지하지 않으며, 변전소 급전구간에 운행되는 차량편성수를 고려하여 산정한다.

di/dt 신호의 지속시간에 의한 감지는 전류가 증가하기 시작하는 초기 기울기(Slope E)와 기울기의 종료값(Slope F)을 감지하여 전류증가 지속시간(E~F까지의 지속시간)이 정정시간(T max)을 초과하게 되면 차단기를 차단시킨다.

△I에 의한 감지는 di/dt의 Slope E를 초과한 후 F 값 이전까지의 전류증가분(차전류)이 정정값(△Imax) 이상으로 상승한 후 정정시간(t △Imax) 이상 지속되면 차단기를 차단시킨다.

76D (Imax±)는 feeder 부하전류 If를 측정/분석하여 과부하 및 단락상태를 감지하고, If 측정은 Shunt(R301 : 3000A/30mV) 및 절연변환기(U301 : 60mV/5V) 를 통하여 SEPCOS VPC Board AN3(J3)로 측정한다. 76D의 동작은 Ids보다 전류가 낮으면서 Imax값보다 큰 전류값으로 설정시간(T)를 초과할 때 동작한다.

본 발명에 따른 직류보호장치의 시험기를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 1에 따라 SEPCOS의 FEEDER 전류감지 회로를 설명하면, DC 1500V가 흐르는 BUS(10)에 SHUNT(12)라는 정밀한 저항(10uΩ = 60mV ÷ 6000A)이 전류값을 전압으로 변환하여 MIU(14)("MIU(Measuring amplifier)란 전차선에 전력을 공급하는 주회로(Bus)의 고전압과 대전류를 안전하게 검출하여 계측기 및 보호설비에 공급하기 위한 절연증폭기를 말한다")로 보내고, MIU(14)는 이를 다시 변환하여 SEPCOS(16)의 J3단자로 보내며, SEPCOS(16)는 입력받은 값을 환산하여 계산하게 된다.

예를 들어, BUS(10)에 3000A의 전류가 흐르면 SHUNT(12)에서 30mV가 출력되고, MIU(14) 2차측에서는 2.5V가 출력되어 SEPCOS(16)에서는 이를 3000A로 인식한다.

도 2에 따라 SEPCOS(16)를 시험할수 있는 직류보호장치 시험기는 SEPCOS(16)가 50F/76D로 감지하는 전류곡선을 만들기 위해 콘덴서와 저항을 이용한 R-C 병렬회로 및 전원을 공급하기 위한 전원공급부(20)로 구성된다.

전원공급부(20)는 회로 내부에 전원 공급을 위해 9V의 건전지를 사용하였고, 50F와 76D를 시험할 수 있도록 토글스위치1(Toggle Switch 1)인 SW3(22)을 부착하여 쉽게 선택할 수 있도록 한다.

50F중 △I와 △T를 선택하여 시험할 수 있도록 토글스위치2(Toggle Switch 2)인 SW4(24)를 이용하고, 76D중 Imax(+)와 Imax(-)를 극성만 반대로 하여 시험이 가능하다.

또한, MIU 1차측 및 2차측에서 모두 시험이 가능하도록 저항을 이용하여 전압을 분배하였고, 토글스위치3(Toggle Switch 3)인 SW2(26)을 이용하여 선택할 수 있도록 한다.

아울러, 불필요하게 전압을 오래 인가하여 SEPCOS 등의 장비에 무리를 가하는 것을 방지하고, 전원공급부(20)의 건전지의 수명연장을 위하여 전원스위치(28)는 푸쉬스위치로 구성된다.

전압이 출력되는 것을 확인할 수 있도록 LED(30)를 전원공급부(20)에 병렬로 연결하였으며, 전압을 조정할 수 있도록 가변저항(△I용, DDL용, 76D용, MIU용)(RV3, RV4, RV1, RV5)을 사용한다.

상기와 같이 구성되는 회로도를 바탕으로 회로의 동작을 설명하면, 상기 회로는 전원공급부(20)의 전원으로 9V 건전지를 사용하였고, 토글스위치들(22, 24, 26)을 이용하여 각 기능을 선택하도록 하였다. 또한, 전원스위치(28)를 이용하여 출력할 수 있도록 하였으며, 전원공급시에 LED(30)가 ON되어 출력을 확인할 수 있도록 하였다.

각 가변저항의 기능을 살펴보면, 가변저항1(RV1)(32)은 76D의 전류기울기를 셋팅(SETTING)하고, 가변저항2(RV2)(34)는 50F의 출력전압을 셋팅하고, 가변저항3(RV3)(36)은 50F 중 △I의 전류기울기를 셋팅하고, 가변저항4(RV4)(38)는 50F 중 △T의 전류기울기를 셋팅하며, 가변저항5(RV5)(40)는 MIU 1차측과 2차측의 전압비를 셋팅한다.

각 스위치의 기능을 살펴보면, SW1(28)은 푸쉬스위치(Push switch)를 이용한 전원스위치(28)로서, 전원공급부(20)에 연결되는 회로에 전원을 공급하고, SW2(26)는 MIU 1차와 MIU 2차측 중 하나를 선택하고, SW3(A,B)(22)은 토글스위치1(22)로서 76D와 50F중 하나의 기능을 선택하며, SW4(24)는 토글스위치2(24)로서 △I와 △T중 하나의 기능을 선택한다.

상기와 같은 회로 구성과 기능적 특성을 이용하여 셋팅 방법을 설명하면, 다음과 같다.

먼저 출력 단자에 시험기를 연결한 후, 셋팅할 기능을 선택하고, SW2(26)를 이용하여 MIU 1/2차를 선택하여 전원스위치(28)를 누른다.

50F 중 △T를 설정시에는 출력이 2차측 2.7V, 1차측 33mV가 되도록 가변저항4(RV4)(38)를 셋팅하고, 50F 중 △I를 설정시에는 출력이 2차측 3.1V, 1차측 38.6mV가 되도록 가변저항3(RV3)(36)을 셋팅하며, 76D를 설정시에는 출력시 전압이 서서히 상승하고 약 5~10초후 전압이 2차측 약 5.65V, 1차측 약 69mV가 되도록 가변저항1(RV1)(32)을 셋팅한다.

가변저항2(RV2)(34)는 50F 출력전압을 조정할 수 있으나 주의가 필요하므로 셋팅하지 않고, 동시에 가변저항5(RV5)(40)도 MIU 1차측으로 출력되는 전압을 조정할 수 있으나 주의가 필요하므로 셋팅하지 않는다.

상기와 같이 회로를 셋팅한 후 시험 방법을 설명하면 다음과 같다.

MIU 1차측에서와 MIU 2차측에서의 시험시에 따라 다르며, 이는 SW2(26)에의해서 선택되어 진다.

먼저, MIU 1차측에서 시험시에는 SW2(26)를 이용하여 MIU 1차측을 선택하고, MIU에 극성을 확인하여 MIU의 IN+(선번호 31), IN-(선번호 32)에 연결하고, 토글스위치1,2(22, 24)를 원하는 위치에 놓고 전원스위치(28)를 눌러서 시험한다.

MIU 2차측에서 시험시에는 SW2(26)를 이용하여 MIU 2차측을 선택하고, 출력단자를 MIU내의 X315 단자대 / 1번(+), 2번(-)에 연결하는데, 이때 SEPCOS J3로 입력되는 선을 제외하고 1·2번 단자의 다른 선은 정확한 시험을 위하여 단자대에서 제거하는 것이 좋다. 그리고 난 후 토글스위치1,2(22, 24)를 원하는 위치에 놓고 전원스위치(28)를 눌러서 시험한다.

이하 도3 내지 도6에서는 직류보호장치의 시험기를 이용한 시험결과를 설명한다.

셋팅을 적정하게 조정하면 MIU 1차측과 2차측의 시험 결과가 동일하며, 다음 도3 내지 도6의 시험결과는 MIU2차 측에서 시험한 결과이다.

도 3의 △T TEST 결과에 따르면,

초기 기울기 50kA/s 이상을 감지하여 55 ms 이상동안 나중 기울기 12 kA/s 이상을 유지하면 △T 가 동작하여 차단기를 트립시킨다.

도 4의 △I TEST 결과에 따르면,

초기 기울기 50kA/s 이상을 감지하고 10ms 이내에 설정 전류치인 3000A를 초과하면 차단기를 트립시킨다.

도 5의 Imax(+) TEST 결과에 따르면,

초기 기울기 50kA/s 이하의 기울기로 서서히 증가하여 설정전류치인 5000A 이상을 10000ms이상 유지하면 사고로 판단하여 차단기를 트립시킨다.

도 6의 Imax(-) TEST 결과에 따르면,

마이너스(-) 방향으로 초기 기울기 50kA/s 이하의 기울기로 서서히 증가하여 설정 전류치인 5000A 이상을 5000ms 이상 유지하면 사고로 판단하여 차단기를 트립시킨다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 일실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 직류보호장치의 시험기는 저항, 가변저항, 콘덴서, 스위치, LED 등의 간단한 부품만을 사용하므로 저렴한 차단기 테스트장비를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 저가의 시험기를 이용하므로 필요한 수 만큼 확보하여 비치하여 사용할 수 있는 효과를 가진다.

Claims

삭제
전차선에 공급되는 직류전원(DC 1500V)의 원거리 고장을 감지하기 위한 보호기능으로 정상적인 열차의 고장발생시 열차 및 전차선의 안전을 위해 차단기를 차단시키는 50F(DDL; Line Fault Detection)와, 피더(Feeder)의 부하전류를 측정/분석하여 과부하 및 단락상태를 감지하는 76D 등을 이용하여 차량부하전류와 직류장애전류를 구분하여 차단기를 차단하는 등의 보호기능을 갖는 SEPCOS 등의 직류보호장치에 있어서,

상기 직류보호장치가 상기 50F 및 76D로 감지하는 전류곡선을 만들기 위해 콘덴서(C)와 저항(R)을 병렬연결하는 R-C병렬회로; 및

상기 R-C병렬회로에 전원을 공급하기 위해 전원공급부;를 포함하여 구성되되,

상기 R-C병렬회로는

저항1(RV1)과 콘덴서2(C2)를 직렬연결하고, 상기 저항1의 일단을 토글스위치(Toggle Switch)1의 한점(4, 5)에 전기적으로 연결하고 상기 직렬연결된 저항1과 콘덴서2의 사이의 중간점을 상기 토글스위치1의 일단(1, 2)에 연결하여, 상기 콘덴서2의 일단과 상기 토글스위치1의 일단(1, 2)을 통해 고장전류를 출력하는 76D기능을 하는 회로부;

저항2(RV2)와 저항3(RV3) 및 콘덴서1(C1)를 직렬연결하고, 상기 저항2의 일단을 토글스위치1의 일단(5, 6)에 전기적으로 연결하고 상기 직렬연결된 저항3과 콘덴서1의 사이의 중간점을 상기 토글스위치1의 일단(2, 3)에 연결하여, 상기 콘덴서1의 일단과 상기 토글스위치1의 일단(2, 3)을 통해 고장전류를 출력하는 50F △I기능을 하는 회로부; 및

상기 50F △I 기능을 하는 회로부의 저항2와 콘덴서1사이에 직렬연결되는 저항3과 병렬로 저항4(RV4)를 연결하고 상기 저항3 또는 저항4를 선택할 수있는 토글스위치2(Toggle Switch 2)를 이용하여 상기 저항3을 배제하고 저항4와 연결하여, 상기 콘덴서1의 일단과 상기 토글스위치1의 일단(2, 3)을 통해 고장전류를 출력하는 50F △T 기능을 하는 회로부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직류보호장치의 시험기.
제 2항에 있어서,

상기 R-C병렬회로의 저항1, 저항2, 저항3 및 저항4는 전압조정이 가능한 가변저항인 것을 특징으로 하는 직류보호장치의 시험기.
제 2항에 있어서,

상기 76D 기능을 하는 회로부는 Imax(+) 및 Imax(-)를 극성만 반대로 하여 테스트가 가능한 것을 특징으로 하는 직류보호장치의 시험기.
제 2항에 있어서,

상기 전원공급부는 불필요하게 전압을 오래 인가하여 상기 직류보호장치에 무리가 가는 것을 방지하고, 전원공급부의 수명연장을 위하여 푸쉬스위치(PUSH SWITCH)을 이용한 전원스위치;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직류보호장치의 시험기.
제 2항에 있어서,

상기 전원공급부로부터 출력되는 전압의 온/오프(ON/OFF)상태를 확인할 수 있도록 상기 전원공급부의 회로에 LED가 병렬로 연결되는 전원표시부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직류보호장치의 시험기.