KR100539051B1 - 전기철도의 방향차동지락보호계전기시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 철도 급전계통에 있어서 열차에 DC 전력(power)을 공급하는 각 변전소에 설치되어 지락사고 보호기능을 갖는 지락보호계전기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지락사고 발생 시 지락사고를 감지함과 동시에 지락사고가 발생한 방향을 함께 감지하여 그 방향의 인접 변전소에 지락사고 감지신호를 보내고 동시에 상기 인접 변전소로부터 지락사고 감지신호를 받으면 그 방향의 피더 차단기를 트립시켜 사고구간만을 계통으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에서 제안하는 방향차동지락보호계전기 시스템을 적용하면, 열차가 운행되고 있는 전기철도계통에서 지락사고가 발생할 경우, 최소한의 지락사고 발생 구간만을 신속하게 분리하고 나머지 건전한 구간은 정상운행을 계속할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.

Description

전기철도의 방향차동지락보호계전기시스템 및 그 제어방법{A directiona and differential protective relay system for the traction power supply system to the DC operated electric rail car and the method thereof}

발명은 전기 철도 급전계통에 있어서 열차에 DC 전력(power)을 공급하는 각 변전소에 설치되어 지락사고 보호기능을 갖는 지락보호계전기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지락사고 발생 시 지락사고를 감지함과 동시에 지락사고가 발생한 방향을 함께 감지하여 그 방향의 인접 변전소에 지락사고 감지신호를 보내고 동시에 상기 인접 변전소로부터 지락사고 감지신호를 받으면 그 방향의 피더 차단기를 트립시켜 사고구간만을 계통으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전기철도용 급전계통은 열차에 전력을 공급하기 위해 철도선로를 따라 설치되는 것으로, 연장이 긴 전차선로의 말단까지 규정된 전압을 안정적으로 공급하기 위해서는 적정한 구간마다 변전설비를 갖추고 있으며, 상기 변전소에서 AC 전원을 DC로 정류하여 DC 배전반과 급전선을 통하여 DC 전원을 열차에 공급한다.

상기와 같은 전기철도용 급전시스템에 있어서, 정상 운전 중 예기치 못한 사고 등으로 인하여 지락사고가 발생할 경우 각종 설비를 보호하고 공공의 안전을 확보하기 위하여 지락보호계전기를 설치하여 급격히 증가하는 지락전류를 검출하는 방법으로 사고를 판단하여 신속하게 전력공급을 차단하고 있다.

이를 위해 종래에는 도 1에서 보는 바와 같은 지락보호계전기를 사용하였다. 상기 지락보호계전기는 지락전류가 대지와 네가티브 버스(Negative Bus) 사이에 설치된 저항기를 통해 흐르므로 저항기 양단의 전압을 측정하여 이를 전류값으로 연산하고, 상기 연산 결과 산출된 전류값이 정해진 설정치를 초과하는 경우에는 지락사고로 판단하여 변전소에 설치된 전력공급용 피더(feeder) 차단기를 개방시켜 전력 공급을 차단하고 있다.

그러나 종래의 지락보호계전기시스템에서는 규모가 큰 지락사고가 발생할 때, 지락사고가 직접적으로 발생한 구간의 변전소에 설치된 보호계전기뿐만 아니라 인접한 변전소의 지락보호계전기에서도 계전기 동작에 충분히 큰 상당한 지락전류가 유입될 경우 정확히 어느 구간에서 지락사고가 발생하였는가를 판단할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 지락사고 구간을 정확히 판단할 수 없게 되면, 지락사고와 무관한 여타 건전 구간의 전차선에도 전력공급이 차단되어 광범위한 열차의 운행차질 등 사고의 파급영향이 불필요하게 확대되는 문제점이 있다.

특히, 열차가 교량이나 터널을 통과하고 있는 상황에서, 상기와 같은 문제가 발생하면, 승객과 차량의 안전에 심각한 위험을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기에 서술한 종래 기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 지락사고 발생 시 지락사고를 감지함과 동시에 사고 발생지점의 방향을 함께 감지하여 지락사고가 직접적으로 발생한 최소한의 구간만을 계통으로부터 신속하게 분리하는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 실제의 지락사고가 상행선에서 발생하였는지 아니면 하행선에서 발생하였는지에 대해서는 사고구간의 상하행선 전차선 모두를 계통에서 분리한 후 재폐로 로직을 수행결과에 따라 판단할 수 있는 방향차동지락보호계전기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 정확한 사고 구간과 사고 선로를 오차 없이 판단하여 지락사고가 직접적으로 발생한 구간의 해당 선로만을 계통에서 신속하게 분리시키므로 여타 건전한 전차선에는 전력공급과 정상적인 열차 운행을 계속할 수 있도록 하는 방향차동지락보호계전기시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기에 서술한 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 전기 철도를 따라 운행하는 열차에 전력을 공급하기 위해 급전계통의 각 변전소에 설치되어 접지사고 보호기능을 수행하는 지락보호계전기시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지락사고 발생 시 지락전류의 절대값이 설정치를 초과하는지와 지락전류의 방향성을 검출하여 두 가지 요건이 동시에 만족하는 경우 사고 지점으로 향하는 방향의 피더 차단기를 차단하고, 이어서 재폐로 로직을 수행하여 전기철도의 상행선 또는 하행선 중 어느 구간에서 지락사고가 발생하였는지를 인지할 수 있는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

상기 방향차동지락보호계전기시스템은 변전소와 연결된 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류측정부와, 상기 전류측정부에서 측정한 전류의 값의 합과 차를 연산하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 값이 상기 시스템의 지락사고 판단 기준값과 비교하여 기준값을 초과하는 경우 지락사고로 판단하고 동시에 사고 지점의 방향을 판단하는 누설전류 판단부와, 상기 누설전류 판단부에 의해 지락사고가 발생한 방향에 위치한 인접 변전소로 지락사고 감지신호를 송신하고 인접한 변전소로부터 송신되는 지락사고 감지신호를 수신하는 송수신부 및 일정 조건을 충족하였을 경우에 피더차단기의 트립과 재폐로 로직을 제어하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 누설전류 판단부에 의해 지락사고로 판단되고 일정 조건을 충족하였을 경우 지락사고 발생 지점 방향측에 설치된 피더 차단기를 트립하도록 제어하는 피더차단기 트립 제어부와, 일측 방향의 피더 차단기를 트립한 후 상행선 전차선과 하행선 전차선중 하나를 선택하여 재폐로 로직을 수행시키는 재폐로 제어부와, 상기 재폐로 로직 수행 후 재폐로가 성공했는지를 판단하는 재폐로 성공여부 판단부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 방향차동지락보호계전기 시스템은 다음과 같이 동작한다.

상기 방향차동지락보호계전기시스템이 설치된 임의의 변전소를 기준으로, 상기 임의의 변전소의 왼쪽과 오른쪽의 급전선과 귀환선에 흐르는 전류를 측정하여, 왼쪽으로 인출된 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합과 오른쪽으로 인출된 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합을 연산한다. 정상 상태일 경우에는 대지로의 누설전류는 매우 작으므로 왼쪽 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합과 오른쪽 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합은 모두 매우 작은 값이 된다. 그러나 지락사고가 발생했을 경우에는 지락전류가 커지게 되므로, 방향차동지락보호계전기시스템 내에 지락사고 판단 기준값을 정하여, 왼쪽 또는 오른쪽 전류값이 기준값 보다 크면 일단 지락사고가 발생한 것으로 판단한다. 이때 지락사고가 발생한 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 양(+)의 값을 가지나, 지락사고 발생 지점과 반대 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 음(-)의 값을 가진다. 따라서 인출되는 전류의 합이 양(+)의 값을 가지며 동시에 기준값 보다 큰 값이면 일단 그 방향에서 지락사고가 발생하였다는 것을 알 수 있다. 그러나 이 상태에서는 사고가 발생한 방향만 알 수 있을 뿐 지락사고가 발생한 지점은 알 수 없는 상태이다. 따라서 상기와 같은 방법으로 판단한 결과 임의의 변전소를 기준으로 그로부터 왼쪽 방향에서 지락사고가 발생했을 경우 방향차동지락보호계전기시스템은 사고 방향과 같은 왼쪽의 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 지락사고 감지신호를 전송한다. 상기 지락사고 감지신호를 수신한 왼쪽 변전소를 기준으로 보면 지락사고는 오른쪽에서 발생한 것이므로 동 왼쪽에 위치한 변전소에서는 지락사고 감지신호를 오른쪽 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 송신한다. 따라서 상기 임의의 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템은 자신의 위치에서 검출한 대지전류의 크기와 왼쪽 방향 지락사고 감지 및 왼쪽의 인접 변전소로부터 수신 받은 지락사고 감지신호를 종합하여 자신의 왼쪽 방향 인접구간에서 지락사고가 발생했음을 최종적으로 판단하게 된다.

만약, 상기 두 가지의 감지신호 조건을 동시에 만족하지 않으면, 인접구간에서는 지락사고가 발생하지 않은 것으로 판단한다.

상기 판단결과 자신의 위치로부터 인접된 구간에서 지락사고가 발생한 것으로 판단되면, 방향차동지락보호계전기시스템은 자신이 위치한 변전소로부터 사고 지점 방향으로 전력을 공급하는 피더의 차단기를 트립시켜 사고 구간을 계통으로부터 분리한다.

상기와 같이 지락사고 발생 지점의 양측(왼쪽, 오른쪽)의 변전소의 방향차동지락보호계전기에 의해 피더차단기가 트립되면, 사고 구간은 건전구간으로부터 격리되나 실제 지락사고가 상행선과 하행선중 어느 선로에서 발생하였는지는 여전히 의문으로 남는다. 따라서 상행선과 하생선 중 어느 선로에서 지락사고가 발생했는지를 확인하기 위해서는, 재폐로 로직을 추가적으로 수행하여 지락사고가 발생한 선로를 정확히 판별할 수 있다.

만약, 상행선의 피더 차단기를 재폐로 시켜 재폐로가 성공하면 상행선의 급전선에 지락사고가 존재하지 않음을 의미하고, 재폐로에 실패하면 상행선의 급전선에서 지락사고가 발생한 것임을 알 수 있다. 하행선에 대한 검토도 마찬가지이다. 따라서 최종적으로는 지락사고 구간의 지락선로만을 계통에서 분리시키고 나머지 건전선로에는 전력공급을 계속할 수 있다.

상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 방향차동지락보호계전기시스템의 블럭도를 나타낸 도면이고, 도 3은 DC 급전계통의 방향차동지락보호계전기시스템의 개념과 전류측정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 DC 급전시스템의 지락사고 위치를 검출하기 위한 설명도이다.

상기 방향차동지락보호계전기시스템은 도 2에서 보는 바와 같이, 변전소와 연결된 각각의 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류측정부(20)와, 상기 전류측정부(20)에서 측정한 전류의 값의 합을 비교·연산하는 연산부(21)와, 상기 연산부(21)에서 산출된 값이 상기 시스템의 지락사고 판단 기준값과 비교하여 사고 여부를 판단하고 그 사고 지점의 방향을 감지하는 누설전류 판단부(22)와, 상기 누설전류 판단부(22)에 의해 사고로 판단되면 사고 지점 방향의 인접 변전소로 지락사고 감지 신호를 송신하고 인접변전소로부터 지락사고 감지신호를 수신하는 송수신부(23)와, 상기 누설전류 판단부(22)에 의해 지락사고로 판단되고 일정 조건을 충족하였을 경우에 사고 지점측으로 전력을 공급하는 피더 차단기의 트립과 재폐로 로직을 수행토록 제어하는 제어부(24)를 포함하여 구성된다.

상기 제어부(24)는 상기 누설전류 판단부(22)에 의해 지락사고로 판단되고 일정 조건을 충족하였을 경우 피더차단기(B₁, B₂, 혹은 B₃, B₄ )를 트립하도록 제어하는 피더차단기 트립 제어부(25)와, 피더차단기(B₁, B₂, 혹은 B₃, B₄ )가 트립되고 난 후 재폐로 로직을 수행시키는 재폐로 제어부(26)와, 상기 재폐로 제어부(26)에 의해 재폐로 수행 후 재폐로가 성공했는지를 판단하는 재폐로 성공여부 판단부(27)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 동작하는 방향차동지락보호계전기 시스템의 세부적인 동작을 도 3을 참고로 하여 살펴보면 다음과 같다.

도 3의 B 변전소를 기준으로 하여 설명하면, B 변전소를 중심으로 왼쪽 급전계통과 오른쪽 급전계통으로 구분할 수 있으며, 각 방향으로 나가는 전류의 총화는 키르히호프의 제 1 법칙에 의하여 항시 0이 된다. 그러나 실제로는 네가티브 귀환회로로부터 대지로의 누설전류는 아주 작은 양이 흐르게 된다.

상기와 같은 내용을 식으로 나타내면 다음과 같다.

상기 수학식 1에서 좌변은 급전변전소로부터 오른쪽으로 인출되는 급전선과 궤환선의 전류값을 의미하고, 정상상태에서의 이 값은 매우 작은 값이다. 마찬가지로 수학식 2에서 좌변은 급전변전소로부터 왼쪽으로 인출되는 급전선과 궤환선의 전류값을 의미하며 이 또한 정상상태에서는 매우 작은 값이다. 그러나 지락사고가 발생한 순간에는 지락전류의 값이 급격히 커지며 그에 따라 오른쪽 전류값과 왼쪽 전류값의 크기가 변한다. 이와 같은 점을 이용하여 어느 순간의 왼쪽방향 또는 오른쪽 방향 전류값이 일정치 이상으로 흐르면 지락사고가 발생한 것으로 판단할 수 있도록 미리 설정한 기준값과 비교하여 지락사고 발생여부를 감지한다.

이때 지락사고가 발생한 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 양(+)의 값을 가지나, 지락사고 발생 지점과 반대 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 음(-)의 값을 가진다. 따라서 인출되는 전류의 합이 양(+)의 값을 가지며 동시에 기준값 보다 큰 값이면 일단 그 방향에서 지락사고가 발생하였다는 것을 알 수 있다. 그러나 이 상태에서는 사고가 발생한 방향만 알 수 있을 뿐 지락사고가 발생한 지점은 알 수 없는 상태이다. 따라서 상기 판단결과 지락사고가 임의의 변전소로부터 오른쪽 방향에서 발생한 것으로 감지되면 그 지락사고 감지신호를 오른쪽의 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 전송한다.

만약, 임의의 변전소(B 변전소)에서 지락 사고가 감지되고, 그 지락사고 지점이 오른쪽 방향에서 일어난 것으로 판단되면 B변전소에서는 지락사고 감지신호를 오른쪽에 인접한 C변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로부터 지락사고 감지신호를 송신하고, 동시에 C변전소전소에서 감지되는 사고 지점은 C변전소를 기준으로 할 때의 왼쪽 방향이 되므로 C변전소에서는 왼쪽에 인접한 B변전소로 지락사고 감지신호를 전송한다. 따라서 B변전소에서는 자신의 위치에서 감지한 지락사고 감지신호와 오른쪽의 C변전소로부터 수신된 지락사고 감지신호를 종합하여 오른쪽 방향 인접 구간(B-C구간)에서 지락사고가 발생한 것으로 최종 판단하고 오른쪽 방향의 피더차단기(B₁, B₂)를 모두 트립시키며, C변전소에서는 자신의 위치에서 감지한 지락사고 감지신호와 왼쪽에 인접한 B변전소에서 전송해온 지락사고 감지신호를 종합하여 왼쪽의 인접구간(B-C구간)에서 지락사고가 발생한 것으로 최종 판단하여 왼쪽 방향으로 인출되는 피더 차단기(B₃, B₄ )를 트립시켜 고장구간을 계통으로부터 분리한다. 한편, B변전소 보다 왼쪽에 인접한 A변전소에서도 지락사고 감지신호는 검출될 수 있으나, 그 지락사고가 발생한 방향은 오른쪽 방향이 되므로 A변전소에서는 오른쪽에 인접한 B변전소로 지락사고 감지신호를 보내게 되나, B변전소로부터는 아무런 신호를 받지 못하므로 A변전소의 인접구간에서는 지락사고가 발생하지 않은 것으로 판단한다. 이와 같은 방법으로 지락사고가 발생한 구간을 정확히 계통으로부터 분리할 수 있게 된다.

도면 부호 100은 포지티브 급전선에 전력을 공급하는 DC 급전변전소이고, 도면 부호 200은 전기철도 상에서 운행되는 열차이다.

상기의 설명을 도 4를 참조하여 간단히 설명하면, 지락사고가 F₁에서 발생하였을 경우, B 변전소의 오른쪽 방향의 모든 피더차단기와 C 변전소의 왼쪽 방향 피더차단기가 모두 트립되고, 지락사고가 F₂에서 발생하면 C 변전소의 오른쪽 방향 피더차단기와 D 변전소의 왼쪽 방향 피더차단기가 모두 트립된다.

따라서, 지락사고의 위치가 어느 변전소와 어느 변전소의 사이에서 발생했는지를 판별할 수 있으므로, 지락사고 구간내의 피더 차단기만을 트립시키면 된다.

그러나 상기와 같은 경우에는, 상행 방향의 전차선과 하행 방향의 전차선 중 어느 전차선에서 지락사고가 발생된 것인지는 알 수 없다.

따라서 어느 전차선에서 지락사고가 발생한 것인지는 사고구간이 계통에서 분리된 후 수행되는 재폐로 로직에 의해서 판별된다.

즉, 사고구간이 계통으로부터 격리된 후, 임의로 상행선 전차선의 피더 차단기를 재폐로 하였을 경우에, 재폐로가 성공하면 상행선 전차선에는 지락사고가 존재하지 않음을 의미한다. 하행선의 경우도 마찬가지이다. 그러나 재폐로 로직은 다음과 같은 상황 전개를 유의하여야 한다. 먼저 재폐로가 시도되는 전차선에, 상행선이든 하행선이든, 지락사고가 존재하면 또 다시 상하행선 모두가 지락보호계전기에 의하여 트립되고, 반복하여 재폐로가 시도되면 또 다시 상하행선 모두가 트립되어 회복할 수 없는 Lockout 상태에 빠져 상하행선 모두가 계통으로부터 분리되어 복구가 지연될 우려가 크다. 따라서 이를 피하기 위해서는 최초의 재폐로가 실패하였을 경우에는 실패한 전차선을 기억하였다가 다음번에는 다른 전차선으로 바꾸어 재폐로를 수행하고 실패한 전차선은 재폐로를 수행하지 않는다.

도 5는 B 변전소를 중심으로 방향차동지락보호계전기시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.

방향차동지락보호계전기는 상시적으로 임의의 변전소를 중심으로 나가는 전류값(I_1~I₈)을 측정하여 오른쪽 전류값(I_G-R) 과 왼쪽 전류값(I_G-L ) 의 값을 연산에 의해 산출하고, 그 값이 지락판단 기준값(I_set) 보다 큰지 작은지를 판단하여, 작으면 정상적인 상태로 판단하여 처음으로 되돌아가서 계속 전류(I_1~I₈ ) 의 값을 측정하고, 기준값 보다 크면 지락사고가 발생한 것으로 판단한다. 이때 산출된 오른쪽 전류값(I_G-R)이 지락판단 기준값(I_set)보다 크면 오른쪽 방향에서 지락사고가 발생한 것으로 판단할 수 있고, 반대로 산출된 왼쪽 전류값이 기준값 보다 크면 왼쪽 방향에서 지락사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 상기 과정을 통해 지락사고가 오른쪽 방향에서 발생한 것으로 감지되면 오른쪽에 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 지락사고 감지신호를 송신하고, 동시에 오른쪽에 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기로부터 지락사고 감지를 수신하면 당해 변전소의 오른쪽 인접구간에서 지락사고가 발생한 것으로 판단하여 오른쪽 방향의 피더차단기를 모두 트립시킨다. 한편, 오른쪽에 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템에서는 같은 원리에 의하여 자신의 변전소로부터 왼쪽 인접구간에서 지락사고가 발생한 것으로 판단하여 왼쪽으로 인출되는 피더차단기를 차단하여 지락사고 구간을 계통으로부터 분리한다.

만약, 자신의 위치에서는 지락 전류가 기준값을 초과하여 검출되더라도 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로부터 지락사고 감지신호를 수신하지 못하였을 경우에는 인접구간에서는 지락사고가 발생한 것이 아니라고 판단하여 다시 전류값(I_1~I₈) 측정단계로 복귀한다.

상기와 같은 동작에 의해 지락사고 구간이 외부로부터 완전히 격리되면, 상기 지락사고 구간 내에서 상행선 또는 하행선 중 어느 곳에서 지락사고가 발생하였는지를 판별하기 위해 재폐로 동작을 수행시킨다.

만약, 상행선의 피더차단기를 재폐로 하였을 경우에, 재폐로가 성공적으로 이루어지면 상행선의 급전선에 지락사고가 존재하지 않음을 알 수 있고, 재폐로의 수행이 실패한다면 상행선의 급전선에서 지락사고가 발생한 것임을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 방향차동지락보호계전기 시스템을 적용하면, 열차가 운행되고 있는 전기철도에서 지락사고가 발생할 경우, 지락사고 발생 구간 및 지락사고 발생 방향을 판별하여 지락사고 구간만을 계통에서 분리시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 지락사고 구간만을 계통에서 분리시킴으로서 건전 구간을 주행하는 열차는 정상적으로 운행되도록 하는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 정확한 사고 구간을 판단하여 피더 차단기를 동작하여 전력공급을 차단함으로써, 지락사고로 인한 인명 피해 및 차량의 파손 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 지락보호계전기의 개념도.

도 2는 본 발명에 있어서 전기철도의 방향차동지락보호계전기 시스템의 블럭도.

도 3은 본 발명에 있어서 전기철도의 DC 급전계통 방향차동지락보호계전기 시스템의 개념 및 전류측정을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 있어서, 전기철도의 DC 급전시스템의 지락사고 지점의 방향 검출을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명에 있어서, 방향차동지락보호계전기 시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 종래 전형적인 지락보호계전기

20 : 전류측정부 21 : 연산부

22 : 누설전류 판단부 23 : 송신부

24 : 제어부 25 : 피더 차단기 트립 제어부

26 : 재폐로 회로 제어부 27 : 재폐로 성공여부 판단부

100 : DC 급전 변전소 200 : 열차

B₁, B₂, B₃, B₄ : 피더 차단기

I₁, I₂, I₃, I₄, I₅, I₆, I₇, I₈ : 각 지점의 전류값

F₁, F₂ : 지락사고 위치

Claims (5)

1. 전기철도의 급전계통 변전소에 설치되는 지락보호계전기시스템에 관한 것으로,

   변전소의 양측으로 연결된 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류측정부와, 상기 전류측정부에서 측정한 전류의 값의 합을 비교·연산하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 값이 상기 시스템의 지락사고 판단 기준값과 비교하여 사고 여부와 사고발생 지점의 방향을 판단하는 누설전류 판단부와, 상기 누설전류 판단부에 의해 사고로 판단되면 사고 지점 방향의 인접변전소로로 지락사고 감지 신호를 송신하고 인접변전소로부터 송신되는 사고 감지 신호를 수신하는 송수신부를 포함하는 전기철도의 방향차동지락보호계전기시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 누설전류 판단부에 의해 지락사고로 인지되고 일정 조건을 충족하였을 경우에 피더차단기의 트립과 재폐로 동작을 제어하는 제어부를 더 구비한 전기철도의 방향차동지락보호계전기시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 누설전류 판단부에 의해 지락사고로 인지되고 일정 조건을 충족하였을 경우 피더차단기를 트립하도록 제어하는 피더차단기 트립 제어부와, 피더차단기가 트립되고 난 후 재폐로 로직을 수행시키는 재폐로 제어부와, 상기 재폐로 로직 수행 후 재폐로가 성공했는지를 판단하는 재폐로 성공여부 판단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기철도의 방향차동지락보호계전기 시스템.
4. 전기철도의 급전계통 변전소에 설치되는 지락보호계전기시스템의 제어방법에 있어서,

   변전소의 양측 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 값을 측정하여 변전소 좌우 각 방향의 누설전류를 계산하는 과정과, 상기에서 측정된 양측 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 값을 왼쪽과 오른쪽으로 분리하여 합을 구하는 연산과정과, 상기 측정과정에서 산출된 전류값을 지락판단 기준값과 비교하여 지락사고 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 지락사고가 발생한 방향으로 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 지락사고 감지신호를 송신하고, 또한 상기 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로부터 지락사고 감지신호를 수신하는 과정과, 상기 두 가지 과정을 모두 만족하면 사고발생 지점 방향의 피더차단기를 트립하는 과정으로 이루어진 전기철도의 방향차동지락계전기시스템 제어방법.
5. 제 4항에 있어서 상기 피더차단기의 트립 과정을 수행한 결과 계통으로부터분리된 사고발생 구간의 선로에 대한 재폐로 로직을 수행하는 과정을 더 포함하는 전기철도의 방향차동지락계전기시스템 제어방법.