KR100445573B1 - 전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법 - Google Patents

전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴전으로 인한 전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법에 관한 것으로, 보호 계전기의 정기 및 기타 특성 시험시, 전력설비 또는 배전선로를 휴전하지 않고 임시 대체용 시험 보조 계전기를 병렬형 병입으로 연결한 후, 전력설비의 휴전 공백없이 운영하면서 시험대상 보호 계전기만을 인출 또는 회로 분리하여 특성 시험을 수행하도록 함으로써, 보호 계전기 시험을 위한 휴전으로 인해 발생하는 전력손실을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법{A PROTECTION RELAY TESTING METHOD FOR REDUCING LOSS OF ELECTRIC POWER}
본 발명은 전력설비의 보호 계전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보호 계전기에 대한 정기 및 기타 특성 시험시, 전력설비 및 배전선로를 휴전하지 않고 효율적으로 보호 계전기를 시험할 수 있는 방법에 관한 것이다.
통상적으로 보호계전기라 함은, 송전 라인을 통해 변전소로 공급된 초고압(154kV ~ 345kV)을 각 수용가(공장, 오피스빌딩, 가정)에게 안정적으로 공급키 위해 필요한 전압으로 받아 이를 나눠주는 장치인 배전반 및 상기 배전반에 연결된 송/배전선로와 변전소의 전력 계통을 감시하며, 송/배전선로상에 사용되는 각종 기기들의 동작상태 및 계측값을 확인하고 이상발생시 고장 구간 선로를 온/오프(On/Off) 제어하여 이상발생의 파급을 방지시키는 장치로써, 전력계통의 안정적 운영에 있어 필수적으로 구비되어야 하는 장치이다.
상기한 바와 같은 보호계전기는 발/변전소 및 송/수전설비의 전력계통상 이상발생 여부를 자동으로 검출하여 발/변전소 또는 송/수전설비내 전력계통상의 이상 발생시 이를 즉시 조치할 수 있도록 하는 장점을 가지고 있으나, 보호 계전기 자체적인 결함 발생으로 인해 감시 동작을 제대로 수행하지 못하는 경우에는 더욱 심각한 문제가 발생할 수 있는 원인을 제공할 수도 있다.
따라서 상기 보호 계전기의 정상동작을 여부를 주기적으로 체크하여 주는 것이 필요하며, 이를 위해 종래에는 발/변전소 또는 전력계통 설비 별로 분기에 한번 또는 수시로 상기 보호 계전기의 특성변화 등 자체성능을 유지시키기 위한 정기, 임시 동작 점검 시험을 수행하여 보호 계전기의 정상동작 여부를 수시로 체크하고 있다.
도 1은 종래 보호 계전기 특성 시험을 위한 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하 상기 도 1을 참조하여 보호 계전기 시험 동작을 살펴보면,
먼저 보호 계전기에 대한 특성 시험을 수행하기 위해서는 먼저 보호 계전기에 연결된 송/배전선로를 휴전시켜 송/배전선로를 통한 전력 공급을 일시 중단시키고(S100), 이어 송/배전선로에 연결된 보호 계전기를 배전반으로부터 분리하여 인출시킨다(S102). 그런 후, 보호 계전기 특성 시험 단계인 (S104)단계에서 여러 가지 시험 장치를 이용하여 상기 인출된 보호 계전기에 대한 특성 시험을 수행한다. 이때 만일 보호 계전기에 문제가 있는 것으로 판단되는 경우에는 새로운 보호 계전기로 교체하여 보호 계전기로 인한 송/배전선로상의 오동작이 방지되도록 한다. 그러나 이와 달리 상기 보호 계전기가 정상인 것으로 판단되는 경우에는 특성 검사 완료된 보호 계전기를 다시 상기 배전반에 삽입하여 정상상태로 하고, 송/배전선로와 연결시킨 후(S106), 송/배전선로로 전력 공급을 재개시키게 된다.
상기한 설명에서 알 수 있는 바와 같이 현재는 상기 보호 계전기의 시험을 위해서는 상기 배전반에 연결된 송/배전선로에 대한 전력공급을 일시 중단하는 것이 불가피하기 때문에 상기 보호계전기 시험시 전력 중단으로 인한 전력 손실을 감수하여야만 한다. 이는 일 예로 연간 전 전력설비의 약 20%∼30%가 상기 보호 계전기 시험만을 위해 휴전되고 있는 것을 감안할 때, 전력 운영측에서의 전력 손실이 상당하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 휴전에 따른 전력손실을 줄이기 위해 송/배전선로에 대한 휴전없이 무보호 상태에서 전력 공급 차단을 하지 않고 보호 계전기를 시험하는 방법도 고려될 수 있으나, 이는 만일 상기 보호 계전기의 시험중 무보호 상태에서 송/배전선로에 이상이 발생하는 경우 심각한 광역정전의 문제가 발생할 수 있는 위험요소가 있었다.
이러한 종래의 보호 계전기 시험방법에의 문제점을 해결하기 위한 기술적 배경하에서 본 발명이 창작된 것이다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래 보호 계전기 시험방법에서 전력공급 일시 중단으로 인한 전력손실이 발생하는 문제점을 해소하고자 함에 있으며, 이러한 기술적 과제 달성을 위한 보호 계전기 시험방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다. 즉, 본 발명은 보호 계전기의 정기 특성 및 기타 시험시, 전력설비 또는 송/배전선로를 휴전하지 않고 임시 대체용 시험 보조 계전기를 병렬형 병입(By pass)으로 연결한 후, 전력설비의 휴전 공백없이 운영하면서 시험대상 보호 계전기만을 인출 또는 회로 분리하여 특성 시험을 수행하도록 함으로써, 보호 계전기 시험을 위한 휴전으로 인해 발생하는 전력손실을 방지시킨다.
도 1은 종래 보호 계전기 시험을 위한 동작 제어 흐름도이다.
도 2는 종래 보호 계전기의 개략적인 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보호 계전기 시험을 위한 동작 제어 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시험 보조 계전기의 개략적인 회로 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 계전기 분리 개념도이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법은, (a)시험 보조 계전기의 한시, 순시 제어신호 출력단자를 계전기 단자에 병렬 연결시키는 단계; (b)상기 시험 보조 계전기에의 송/배전 전류 인입 단자 입력단을 송/배전전력 배전반(CT) 입력단에 연결시키는 단계; (c)배전반으로부터 상기 보호 계전기를 인출시키는 단계; 및 (d)상기 보호 계전기의 특성을 시험하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야한다. 본 발명의 실시 예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
도 2는 종래 송/배전선로에 연결되어 전력선의 장애 감시 및 차단제어를 수행하는 보호 계전기의 개략적인 회로 구성도이다. 상기 도 2를 참조하여 보호 계전기(202)의 동작을 살펴보면, 상기 보호 계전기(202)는 송/배전선로(200)로 연결된 배전반에 구비되어 상기 송/배전선로(200)로부터 각 가정 또는 회사로 송전되는 전류 값 또는 전압값을 감시하고, 이상 전류 또는 전압 발생시 송/배전선로(200)를 차단시켜 송전을 중지시키는 역할을 수행한다.
즉, 송/배전선로(200)를 통해 흐르는 전류는 변성기(CT)를 통해 보호 계전기(202)내 필터부(204)로 입력되어 고조파 성분이 필터링 제거된 일정 범위내의 아날로그 전류 파형 형태로 A/D(Analog-to-Digital)부(206)로 입력된다. 그러면 상기 필터링 출력된 아날로그 전류 파형은 다시 상기 A/D부(206)를 통해 마이컴(Micom)(208)에서 데이터 처리 가능한 디지털 데이터 값으로 변환되어 마이컴(208)으로 입력된다.
이때 상기 마이컴(208)의 롬(ROM: Read Only Memory)에는 보호 계전기(202)에서 송/배전선로(200)의 송전을 차단시키도록 미리 설정된 기준범위의 전류값이 저장되게 되는데, 마이컴(208)은 상기 A/D부(206)로부터 입력되는 송/배전선로(200)를 통해 흐르는 전류 값에 대한 디지털 데이터 값을 미리 설정된 정상 동작 설정값과 비교하여 상기 입력 전류값이 과부하 전류로 판단되는 경우에는 트립(TRIP)제어부(214)를 제어하여 송/배전선로(200)의 차단을 명령한다. 이에따라 트립 제어부(214)는 트립 코일부(216)로 동작 전원을 공급하여 차단기(218)가 송/배전선로(200)를 차단시키도록 제어한다. 상기 정상 동작 설정값이라 함은 상기 송/배전선로(200)의 지락이나 단락으로 인한 과부하 전류를 검출하기 위한 기준 전류값을 의미하는 것으로, 정상 상태에서 통상적으로 흐르는 전류 값의 범위로 전력설비 운용자에 의해 미리 셋팅되어진다. 한편, 상기 설명에서는 송/배전선로로 흐르는 전류값의 감시를 통해 송/배전선로의 이상여부를 검사하는 동작을 설명하였으나, 송/배전선로상 정상 동작시의 전압값을 이용하여 송/배전선로의 고장 여부를 검사하는 것도 가능하다. 상기 전압값을 이용하는 경우에는 PTT(Potential Test Terminal)로부터 입력되는 송/배전선로의 전압값을 이용하여 제어동작을 수행하게 된다.
키입력부(210)는 상기 보호 계전기(202)에 설정되는 여러 가지 기준 값들을 운용자가 직접 입력할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스로 다수의 숫자 키 및 기능 키로 구성되어 있으며, 상기 키입력부(210)로부터 발생된 키이벤트 데이터 값은 마이컴(208)에 의해 인식된다. 표시부(212)는 상기 보호 계전기(202)의 각종 동작 상태 및 과부하로 인한 이상상태 발생을 표시하여 운용자가 이를 인식할 수 있도록 한다. CTT(Current Test Terminal)시험단자 연결단은 보호 계전기(202)로 송/배전선로(200)상 흐르는 전류가 유입될 수 있도록 상기 보호 계전기(202)가 송/배전선로(200)에 연결 가능하도록 하는 단자이며, 이는 후술될 시험 보조 계전기를 이용한 보호 계전기 시험방법에서 시험 보조 계전기를 송/배전선로에 연결시에도 동일하게 사용된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보호 계전기 특성 시험을 위한 동작 제어 흐름을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시험 보조 계전기의 개략적인 회로 구성을 도시한 것이다. 또한 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 계전기 분리 개념을 도시한 것이다. 이하 상기 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 보호 계전기 시험동작을 상세히 설명한다. 한편, 본 발명에 설명에 있어서는 23KV급 배전선로에 연결된 보호 계전기에 대한 무휴전 시험방법에 대해서 설명하고자 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에서는 종래 보호 계전기 특성 시험시와는 달리 먼저 상기 보호 계전기(202)와 동일한 기능을 수행 가능한 시험용 보조 계전기(400)에 상기 보호 계전기(202)의 동작 전원으로 사용되는 DC 125V의 동작 전원을 MCCB단자를 통해 인가시킨다(S300). 상기 시험 보조 계전기(400)는 상기 보호 계전기(202)를 시험 및 인출할 시 보호 계전기(202) 대신 배전선로(200)의 과부하 전류를 감시 및 제어하는 기능을 수행하도록 구비되는 것으로, 보호 계전기(202)와 동일한 기능을 수행하도록 제작된다. 이어 상기 시험 보조 계전기(400)의 한시, 순시 트립단자(402)를 송/배전선로(200), 차단기(218)와 보호 계전기(202)간에 연결된 한시, 순시 트립단자에 병렬 연결시키게 되는데(S302), 이는 보호 계전기(202) 인출시 시험 보조 계전기(400)에서도 상기 보호 계전기(202)에서와 동일하게 송/배전선로(200)에 대한 차단 동작을 수행 가능하도록 하기 위함이다.
도 4는 전술한 바와 같이 시험 보조 계전기(400)에서 동작전원 연결단자(MCCB) 및 트립단자(402)의 연결 상태를 도시한 도면으로, 상기 도 4에서보여지는 바와 같이 시험 보조 계전기(400)의 MCCB단자를 통해 시험 보조 계전기(400)의 동작 전원인 DC 125V가 시험 보조 계전기(400)의 동작 전원으로 공급되며, 한시 및 순시 트립단자(402)가 보호 계전기와 함께 송/배전선로 차단기에 병렬 연결되도록 하고 상기 송/배전선로상 전류, 전압의 이상여부를 보호 계전기와 동일한 기능을 수행하는 시험보조 계전기(400)의 계전부(404)에서 검사하도록 하고 있어 송/배전선로의 과부하 전류 발생시 한시 또는 순시 트립 제어신호를 통해 송/배전선로에 대한 선로 차단이 가능하도록 되어 있음을 알 수 있다.
다시 상기 도 3의 동작 제어 흐름에 대한 설명을 계속하면, 이어 시험 보조 계전기(400)의 CTT 플러그를 배전반에 구비된 CTT 입력단자에 삽입시켜 송/배전선로 인식전류가 완전히 시험 보조 계전기(400)에 연결되도록 한다(S304).
도 5의 (a)는 종래 보호 계전기(202)가 CTT 연결단자를 통해 송/배전선로(200)와 연결된 상태를 도시한 것이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따라 휴전을 실시하지 않고 보호 계전기(202)의 특성을 시험하기 위해 CTT 연결단자를 이용하여 송/배전선로(200)와 시험 보조 계전기(400)를 연결한 상태를 도시한 것이다.
즉, 상기 시험 보조 계전기의 CTT 플러그 삽입 단계(S304)에서는 상기 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 보호 계전기(202)와 송/배전선로(200)를 연결하고 있는 CTT연결단자에 상기 도 5의 (b)에 도시된 바와 같은 시험 보조 계전기(400)와 연결된 CTT 플러그(500)를 삽입시켜 송/배전선로(200)가 시험 보조 계전기(400)에 연결되도록 하고, 보호 계전기(202)는 배전선로(200)와 분리되도록 하는 것이다. 이때,CTT 단자에 플러그를 삽입하는 순간 송/배전선로의 전류값은 시험 보조 계전기(400)로 병렬형 병입으로 연결된다. 이에 따라 보호 계전기(202)의 특성 시험을 위한 보호 계전기(202) 분리시에도 송/배전선로(200)를 통한 전력 공급을 계속 수행하면서도 시험 보조 계전기(400)를 통해 송/배전선로(200)에 대한 감시 및 제어가 가능하게 되어 휴전으로 인한 전력손실을 방지할 수 있게 된다. 이때 상기 CTT 플러그(500)의 일측 단자들은 모두 단락되도록 연결시켜 플러그 삽입 방향의 오삽입에 의한 변성기(CT)의 파손 및 피해가 방지되도록 한다.
그리고 상기와 같이 송/배전선로(200)에 대한 시험 보조 계전기(400)의 병렬 연결이 완성되는 경우 상기 송/배전선로(200)와 분리된 보호 계전기(202)를 배전반으로부터 분리 또는 인출시켜서(S306), 보호 계전기 특성 시험 단계인 (S308)단계에서 여러 가지 시험 장치를 이용하여 상기 인출된 보호 계전기(202)에 대한 특성 시험을 수행한다. 이때 만일 보호 계전기(202)에 문제가 있는 것으로 판단되는 경우에는 새로운 보호 계전기로 교체하여 보호 계전기로 인한 송/배전선로(200)상의 오동작 발생을 방지시키며, 이와 달리 상기 보호 계전기(202)가 정상인 것으로 판단되는 경우에는 특성 시험 완료된 보호 계전기를 배전반에 다시 상기 시험 보조 계전기(400)와 함께 병렬 연결시킨 후(S310), CTT단자로부터 시험 보조 계전기(400)의 CTT 플러그(500)를 제거하여 시험 보조 계전기(400)를 송/배전선로(200)로부터 분리시킨다(S312).
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 실시 예가 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 특히 본발명의 실시 예에서는 23KV급 배전선로에 연결된 보호 계전기에 대한 무휴전 시험방법을 예를 들어 설명하였으나 154KV급을 포함한 다양한 전력 설비에서도 동일하게 적용 가능하다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의하여 정하여져야 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 보호 계전기의 정기 및 기타 특성 시험시, 전력설비, 선로를 휴전하지 않고 임시 대체용 시험 보조 계전기를 병렬형 병입으로 연결하여 전력설비의 휴전 공백없이 운영하면서 시험대상 보호 계전기만을 인출 또는 회로 분리하여 특성 시험이 가능하도록 함으로써, 보호 계전기 시험을 위한 휴전으로 인해 발생하는 전력손실을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 전력 손실을 줄이는 보호계전기 시험방법에 있어서,
    (a)시험 보조 계전기의 한시, 순시 제어신호 출력단자를 계전기 단자에 병렬 연결시키는 단계;
    (b)상기 시험 보조 계전기에의 송/배전 전류 또는 전압 인입 입력단을 송신전력 입력단에 연결시키는 단계;
    (c)배전반으로부터 상기 보호 계전기를 인출시키는 단계; 및
    (d)상기 보호 계전기의 특성을 시험하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (d)단계이후, (e)상기 보호 계전기의 특성이 정상으로 검사되는 경우 상기 보호 계전기를 다시 배전반에 삽입시키는 단계; 및
    (f)상기 병렬 연결된 시험 보조 계전기를 배전반에서 제거하는 단계;를 더 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계 수행 이전에 (a1)상기 시험 보조 계전기의 MCCB 단자로 미리 직류(DC) 동작 전압을 공급하는 단계;를 더 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시험 보조 계전기는, 상기 보호 계전기와 동일하게 전력설비에 대한 감시 및 제어를 수행하는 계전장치인 것을 특징으로 하는 전력손실을 줄이는 보호 계전기 시험방법.
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