KR100477886B1 - 가공지선의 영상분 전류를 이용한 과전류 계전기 - Google Patents

가공지선의 영상분 전류를 이용한 과전류 계전기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가공 송전선로의 가공지선을 흐르는 영상분 전류(Zero-sequence current)의 분석에 의거하여 과전류의 발생시 자동적으로 차단기를 작동시키는 과전류 계전기에 관한 것으로, 상세하게는 가공지선을 흐르는 영상분 전류가 변류기에 입력되고 입력된 영상분 전류 신호의 이득을 조정하여 일정하게 증폭하고 증폭된 영상분 전류 신호를 설정된 대역으로 필터링하고 필터링된 영상분 전류 신호를 일정하게 샘플링하고 샘플링된 다수의 영상분 전류 신호 대역을 선택하여 출력하고 출력된 영상분 전류 대역을 디지털 신호로 변환하고 변환된 영상분 전류 신호의 실효치를 계산하고 계산된 실효치가 설정된 영상분 전류치보다 높아지면 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송하도록 구성되는 과전류 계전기에 관한 것이다.

Description

가공지선의 영상분 전류를 이용한 과전류 계전기{Over current relay using zero-sequence current of ground wire}
본 발명은 가공지선을 흐르는 1차 전류를 측정하여 영상분 전류 신호로 변환하는 변류기와, 상기 영상분 전류 신호가 입력되는 입력부와, 입력된 영상분 전류 신호의 이득을 조정하여 일정하게 증폭하는 이득 조정부와, 증폭된 영상분 전류 신호를 설정된 영상분 전류 신호 대역으로 필터링하는 저역 통과 필터부와, 필터링된 영상분 전류 신호 대역을 샘플링하고 일정 시간동안 유지하는 샘플/홀드부와, 샘플링된 영상분 전류 신호 대역을 선택하여 출력하는 멀티플렉서와, 출력된 영상분 전류 신호 대역을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부와, 변환된 디지털 영상분 전류 신호 대역의 실효치를 계산하고 상기 실효치에 의거하여 작동 신호를 출력하는 디지털 신호 처리부로 구성되어 계산된 영상분 전류 신호의 실효치가 설정된 영상분 전류 기준치보다 높아지면 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송하여 상기 차단기를 작동시켜서 과전류를 차단하여 가공 송전선로를 보호하는 가공 송전선로용 과전류 계전기에 관한 것이다.
가공 송전 계통에 고장이나 사고가 발생하면 가공 송전선로에 과전류가 흐르게 되는데, 이러한 과전류를 순간적으로 차단하지 못하면 가공 송전 계통의 큰 고장으로 연결되어 가공 송전 계통의 수리 복구에 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 가공 송전선로의 가공지선의 변류기 설치점의 영상분 전류의 실효치를 실시간으로 측정 및 계산하고, 과전류로 인하여 가공지선의 영상분 전류의 실효치가 설정된 영상분 전류 기준치보다 높아지면 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송하여 상기 가공 송전선로를 흐르는 과전류를 즉시 차단하는 가공 송전선로용 과전류 계전기를 제공하는데 있다.
본 발명의 가공 송전선로용 과전류 계전기는 가공 송전선로의 가공지선(11)을 흐르는 1차 전류를 실시간으로 측정하여 영상분 전류(Zero-sequence current) 신호로 변환하는 변류기(1)와, 상기 변류기(1)에서 변환된 영상분 전류 신호가 입력되는 입력부(2)와, 상기 입력부(2)에서 입력된 영상분 전류 신호의 이득을 조정하여 일정하게 증폭하는 이득 조정부(3)와, 상기 이득 조정부(3)에서 증폭된 영상분 전류 신호를 설정된 영상분 전류 신호 대역으로 필터링하는 저역 통과 필터부(4)와, 상기 저역 통과 필터부(4)에서 필터링된 영상분 전류 신호 대역을 샘플링하고 일정 시간동안 유지하는 샘플/홀드부(5)와, 상기 샘플/홀드부(5)에서 샘플링된 영상분 전류 신호 대역을 선택하여 출력하는 멀티플렉서(6)와, 상기 멀티플렉서(6)에서 선택 출력된 영상분 전류 신호 대역을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(7)와, 상기 아날로그/디지털 변환부(7)에서 변환된 디지털 영상분 전류 신호 대역의 실효치를 계산하고 상기 실효치가 설정된 영상분 전류 기준치보다 높아지면 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송하는 디지털 신호 처리부(8)로 구성되는 특징이 있다.
도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 과전류 계전기의 구성을 도시한 것이고 도 2는 본 발명에 의한 과전류 계전기의 알고리즘 회로를 도시한 것이다.
가공 송전선로의 철탑(9)을 연결하는 각 상의 도체(10)에 가공지선(11)이 형성되고 상기 가공지선(11)에 1차 전류를 실시간으로 측정하는 변류기(1)가 형성된다. 변류기(1)는 설치 및 유지가 용이하도록 변전소(12)의 내부를 통과하는 가공지선(11)에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 변류기(1)는 가공지선(11)의 변류기 설치점을 흐르는 1차 전류를 측정하여 영상분 전류 신호로 변환하며, 변환된 영상분 전류 신호는 입력부(2)로 전송된다.
입력부(2)는 변류기(1)에 연결되어 상기 변류기(1)로부터 전송된 영상분 전류 신호를 입력하고, 입력된 영상분 전류 신호를 이득 조정부(3)로 전송한다.
이득 조정부(3)는 상기 입력부(2)에서 입력되어 전송된 영상분 전류 신호의 이득을 일정하게 조정하고, 상기 이득에 의거하여 상기 영상분 전류 신호를 일정하게 증폭하며, 증폭된 영상분 전류 신호를 저역 통과 필터부(4)로 전송한다.
저역 통과 필터부(4)는 상기 이득 조정부(3)로부터 전송된 영상분 전류 신호를 설정된 영상분 전류 신호 대역으로 필터링하며, 필터링된 영상분 전류 신호 대역을 샘플/홀드부(5)로 전송한다.
상기한 바와 같이 이득 조정부(3)에서 증폭되고 저역 통과 필터부(4)에서 필터링된 영상분 전류 신호 대역은 광대역이므로 변환 시간이 짧은 아날로그/디지털 변환부(7)에서 디지털 신호로 변환하는 것이 불가능하다. 따라서, 상기 영상분 전류 신호 대역의 연속 파형을 다수의 불연속 파형으로 변환시키는 샘플링을 실시하고 샘플링된 불연속 파형을 일정한 시간동안 유지(Hold)해야 아날로그/디지털 변환부(7)에서 상기 영상분 전류 신호 대역을 디지털 신호로 변환하는 것이 가능하다. 샘플/홀드부(5)는 저역 통과 필터부(4)에서 필터링된 영상분 전류 신호 대역을 연속 파형을 다수의 불연속 파형으로 변환시키는 샘플링을 실시하고, 샘플링된 상기 불연속 파형을 일정 시간동안 유지하며, 샘플링된 영상분 전류 신호 대역을 멀티플렉서(6)으로 전송한다.
멀티플렉서(6)는 상기 샘플/홀드부(5)에서 샘플링되어 전송된 다수의 영상분 전류 신호 대역의 불연속 파형을 일정하게 선택하여 출력하며, 선택 및 출력된 영상분 전류 신호 대역을 아날로그/디지털 변환부(7)로 전송한다.
아날로그/디지털 변환부(7)는 상기 멀티플렉서(6)에서 전송된 영상분 전류 신호 대역을 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호로 변환된 영상분 전류 신호 대역을 디지털 신호 처리부(8)로 전송한다.
디지털 신호 처리부(8)는 상기 아날로그/디지털 변환부(7)에서 전송된 디지털 영상분 전류 신호 대역의 실효치를 계산하고, 계산된 실효치와 설정된 영상분 전류 기준치를 비교하고, 상기 실효치가 상기 영상분 전류 기준치보다 높아지면 즉, 가공 송전 계통에 고장이나 사고가 발생하여 가공 송전선로에서 과전류가 흐르는 것으로 나타나면, 상기 디지털 신호 처리부(8)가 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송한다. 상기 디지털 신호 처리부(8)가 차단기로 작동 신호를 전송하면 상기 차단기가 상기 가공 송전선로를 흐르는 과전류를 즉시 차단한다.
상기한 바와 같이, 가공지선에 설치된 변류기(1)에 영상분 전류가 실시간으로 입력되고 입력된 영상분 전류 신호의 이득을 조정하여 일정하게 증폭하고 증폭된 영상분 전류 신호를 설정된 대역으로 필터링하고 필터링된 영상분 전류 신호를 일정하게 샘플링하고 샘플링된 다수의 영상분 전류 신호 대역을 선택하여 출력하고 출력된 영상분 전류 대역을 디지털 신호로 변환하고 변환된 영상분 전류 신호의 실효치를 계산하고 계산된 실효치가 설정된 영상분 전류치보다 높아지면 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송하므로 가공 송전선로에서 흐르는 과전류를 즉시 차단할 수 있다.
본 발명에 의한 가공 송전선로용 과전류 계전기는 가공 송전선로의 가공지선에 변류기를 설치하여 변류기 설치점의 영상분 전류의 실효치를 실시간으로 측정 및 계산하고, 과전류로 인하여 가공지선의 영상분 전류의 실효치가 설정된 영상분 전류 기준치보다 높아지면 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송하여 상기 가공 송전선로를 흐르는 과전류를 즉시 차단하므로서 가공 송전 계통을 보호하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 과전류 계전기의 구성도
도 2는 본 발명의 과전류 계전기의 알고리즘 회로도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 변류기
2 : 입력부
3 : 이득 조정부
4 : 저역 통과 필터부
5 : 샘플/홀드부
6 : 멀티플렉서
7 : 아날로그/디지털 변환부
8 : 디지털 신호 처리부
9 : 철탑
10 : 가공 송전선 도체
11 : 가공지선
12 : 변전소

Claims (1)

  1. 가공 송전선로의 가공지선(11)을 흐르는 1차 전류를 실시간으로 측정하여 영상분 전류(Zero-sequence current) 신호로 변환하는 변류기(1)와, 상기 변류기(1)에서 변환된 영상분 전류 신호가 입력되는 입력부(2)와, 상기 입력부(2)에서 입력된 영상분 전류 신호의 이득을 조정하여 일정하게 증폭하는 이득 조정부(3)와, 상기 이득 조정부(3)에서 증폭된 영상분 전류 신호를 설정된 영상분 전류 신호 대역으로 필터링하는 저역 통과 필터부(4)와, 상기 저역 통과 필터부(4)에서 필터링된 영상분 전류 신호 대역을 샘플링하고 일정 시간동안 유지하는 샘플/홀드부(5)와, 상기 샘플/홀드부(5)에서 샘플링된 영상분 전류 신호 대역을 선택하여 출력하는 멀티플렉서(6)와, 상기 멀티플렉서(6)에서 선택 출력된 영상분 전류 신호 대역을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(7)와, 상기 아날로그/디지털 변환부(7)에서 변환된 디지털 영상분 전류 신호 대역의 실효치를 계산하고 상기 실효치가 설정된 영상분 전류 기준치보다 높아지면 자동적으로 차단기로 작동 신호를 전송하는 디지털 신호 처리부(8)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가공지선의 영상분 전류를 이용한 과전류 계전기.
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