KR100568960B1 - 이동형 소프트웨어를 사용한 보호계전 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 설비 비용의 과다를 방지하면서도, 보호 계전 시스템을 구성하는 고장 검출 장치 자체가 정상적 동작을 수행하지 않는 경우에 이를 극복하고 정확한 보호 계전 기능이 지속적으로 수행될 수 있도록 하는 새로운 보호 계전 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 보호 계전 시스템은, (1) 피 보호 설비로부터 검출된 신호를 처리 가능한 신호로 변성하는 하나 이상의 신호 변성장치; (2) 네트워크를 통하여 상기 신호 변성 장치와 접속되며, (a) 상기 신호 변성 장치가 모니터링하는 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하기 위한 보호 계전 프로그램을 탑재 가능한 보호 계전 소프트웨어부, (b) 장치의 하드웨어 이상 유무를 검출하는 하드웨어 결함 검출부 및 (c) 상기 하드웨어 결함 검출부에 의해 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 네트워크를 통하여 송신하는 이동 소프트웨어 관리부를 각각 갖는 두 개 이상의 보호 계전 장치; (3) 상기 보호 계전 장치와 네트워크를 통하여 접속되며, (a) 상기 보호 계전 장치 중 하나 이상에 결함이 발생하여 그 보호 계전 장치의 이동 소프트웨어 관리부로부터 이상 검출 신호를 수신하면, 네트워크를 통하여 연결된 나머지 보호 계전 장치 중 대체 사용 가능한 것을 탐색하기 위하여 브로드캐스팅 신호를 발송하는 중앙 이동 소프트웨어 관리부 및 (b) 상기 나머지 보호 계전 장치 중 하나 이상으로부터 상기 네트워크를 통하여 상기 브로드캐스팅 신호에 대한 응답 신호가 검출되면, 상기 응답 신호를 발송한 여분의 보호 계전 장치의 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재하도 록, 상기 결함이 발생한 보호 계전 장치에서 수행되어오던 보호 계전 소프트웨어와 동일한 소프트웨어를 전송하는 중앙 보호 계전 소프트웨어부를 갖는 중앙 제어 장치를 포함한다.
보호 계전기, 전력 계통, 고장검출, 사고판단, 네트워크

Description

이동형 소프트웨어를 사용한 보호계전 시스템 및 방법{PROTECTIVE-RELAYING SYSTEM AND METHODE USING MOBILE SOFTWARE}
도 1에서는 종래 기술의 일반적인 보호 계전기(10) 구성의 한 예를 나타낸다.
도 2에서는 신호 변성 장치와 보호 계전 장치가 분리된 형태의 계전 시스템의 일반적 구성을 도시하였다.
도 3은 본 발명의 한 측면에 따른 보호 계전 장치의 한 바람직한 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 한 측면에 따른 보호 계전 시스템의 한 실시예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 보호 계전 시스템의 작동을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명은 보호 계전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 일부 보호 계전기에 결함이 발생하여 정상적인 동작을 하지 못할 경우에도 전력계통에 대한 보호 계전 기능을 지속적으로 수행할 수 있도록 하기 위한 보호 계전 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
전력계통이란 전기 에너지를 생산하여 소비자에게 공급하기 위한 시스템을 말하며, 발전소, 송전계통, 배전계통으로 이루어진다. 전력계통에 고장이 발생했을 때 이를 검출하여 고장이 발생된 구간과 고장이 발생되지 않은 구간을 분리하기 위한 장치로서 보호 계전기가 일반적으로 사용되고 있는데, 보호 계전기로는 기계식 계전기와 디지털 계전기가 있다. 디지털 계전기는 특성 곡선의 폭넓은 범위에서의 선택이 가능하다는 장점을 갖고 있는데, 대한민국 특허공보 제1994-3002호 및 제1996-13543호에는 기능별로 블록화 된 디지털 계전기들이 제안되어 있다.
고장이란 송전 철탑이 무너져서 전선이 땅에 닿거나(지락사고), 변압기가 과열되어 폭발하는 등과 같이 전력 공급이 정상적으로 이루어지지 않는 비정상상태를 말한다. 보호 계전기는 이와 같은 고장을 정확히 검출하여 정상 구간과 고장 구간을 분리하는 역할을 수행하여야 하는데, 보호 계전기 자체의 하드웨어에 결함이 발생하는 경우에 위 기능을 지속적으로 수행하지 못하는 문제가 발생하게 된다.
전기에너지의 특성을 고려할 때, 전력계통에 고장이 발생하였을 경우 고장구간을 건전한 구간으로부터 신속히 분리하지 않으면 건전한 구간에도 과도한 전류가 흐르고 높은 전압이 인가되어 건전한 구간으로 고장이 번져나가게 되는 문제가 발생하는 것이 당연하다. 따라서 고장을 검출하는 보호 계전기의 역할은 매우 중요하며 어느 한순간이라도 전력계통에 발생하는 고장의 발생을 감시하는 보호 계전기의 역할이 중단되어서는 안 된다. 하지만 보호 계전기 자체도 매우 복잡한 시스템으로 구성되어 있고 환경 특성이 열악한 장소에 설치되어 있는 경우가 많아, 자체 결함으로 인하여 정상적인 보호 계전 기능을 수행하지 못하는 경우가 발생하게 된다.
도 1에는 종래 기술의 일반적인 보호 계전기(10) 구성의 한 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이 종래 기술의 보호 계전기는, 변전소 등 전원단(1)에 구비된 CT(2)로부터 감지된 2차 전류를 다시 한번 변환하는 보조 CT(3), 보조 CT(3)에 의해 변환된 신호에서 고조파 성분을 제거하는 필터(4), 필터링된 신호에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 A/D 변환기(5) 및 이와 같이 얻어진 데이터를 기초로 각종 보호 계전 알고리즘을 수행하는 마이크로프로세서(6)를 구비한다. 이러한 종래 기술의 보호 계전기(10)에서는, CT/PT, 필터 및 A/D 변환기를 포함하는 2차 신호 변성 장치와 마이크로프로세서 등 고장 검출 장치가 하나의 하드웨어에 일체형으로 구성되어 있어서 하드웨어 구조가 표준화되지 못하고 담당하는 보호 설비와 보호 방식에 따라 그에 맞도록 구성되어야 하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 일반적인 보호 계전기(10)를 사용하는 경우, 보호 계전기의 하드웨어에 결함이 발생하는 경우에도 이를 극복하고 지속적으로 전력계통 고장 발생을 검출하도록 하기 위해서는, 동일한 보호 계전기 장치를 이중으로 배치하는 2계열화 방식이 사용된다. 이 방식은 이중으로 설치된 동일한 장치 중에서 하나의 장치에서 결함이 발생하여 기능이 정지되더라도 다른 하나가 고장 검출을 지속하도록 하는 것이다.
그러나 보호 계전기가 고장이 발생하였을 때 정확히 고장을 차단하는 기능을 수행하는 것도 중요하지만, 고장이 발생하지 않았을 때 판단을 잘못하거나 기계적 인 결함으로 전력 계통의 일부를 차단하는 오동작을 하지 않는 일도, 원활한 전력 계통의 운영을 고려할 때, 상술한 고장의 정확한 검출 못지않게 매우 중요하다. 현재 사용되고 있는 단순한 2계열화는 고장시의 부동작 가능성이 줄어드는 것은 분명한 사실이지만, 오동작의 가능성이 높아진다는 문제점을 가진다. 또한 모든 설비에 대한 보호 계전기 장치를 전체적으로 이중으로 설치해야 하기 때문에, 그에 따른 설비 비용이 매우 많이 소요되는 문제점도 존재한다.
최근에는, 2차 신호 변성 장치와 고장 검출 장치를 일체화하지 않고 이를 분리하여 네트워크를 통해 서로 신호를 주고받도록 하는 형태의 계전 시스템이 제안되어 있다. 도 2에서는 이러한 분리 형태의 계전 시스템의 일반적 구성을 도시하였다. 변전소(전원단)(1)로부터 배선(101)을 통하여 집합형 신호 변성 장치(102)(aggregated signal quantizer)로 신호가 전달되면 보조 CT/PT를 통한 신호 변환, 필터링 및 A/D 변환을 거쳐 네트워크(100)를 통하여 해당 장치에 할당된 릴레잉 에이전트 플랫폼(104)으로 신호가 전달되어 계전 알고리즘이 수행된다. 보호 계전 장치인 릴레잉 에이전트 플랫폼(104)에서는 선로 보호 알고리즘, 변압기 보호 알고리즘, 모선 보호 알고리즘 등이 수행되는데, 집합형 신호 변성 장치(102)가 보호 대상으로 하는 각각의 피보호 장치의 종류에 따라, 그에 맞는 계전 알고리즘이 수행되도록 구성된다. 예를 들어, 모선 보호를 위해 과전류 계전기 기능(Over-Current Relay), 지락 과전류 계전기 기능(Over-Current Ground Relay), 방향 지락 과전류 계전기 기능(Directional Ground Relay), 과전압 계전기 기능(Over-Voltage Relay), 지락 과전압 계전기 기능(Over Voltage Ground Relay) 그리고 부족 전압 계전기 기능( Under-Voltage Relay) 등이 수행될 수 있다. 중앙 제어 장치(106)에서는 각 릴레잉 에이전트 플랫폼(104)과 네트워크(100)를 통하여 데이터를 주고받으며, 각 선로의 상태를 모니터링 할 수 있도록 사용자 인터페이스 화면 등을 제공한다.
상술한 집합형 신호 변성 장치와 보호 계전 장치를 분리한 계전 시스템의 구성은, 피 보호설비에 관계없이 하드웨어 구조가 동일한 신호 변성 장치(102)와 보호 계전 장치를 사용하고, 네트워크를 통하여 이들을 연결하고 중앙 제어 장치(106)에서 모니터링 하므로, 표준화된 신호 변성 장치를 사용 가능하게 되어 시스템의 설계 및 유지 보수가 간단하고, 중앙 제어 장치를 통하여 계통의 상황을 신속히 모니터링 할 수 있는 장점이 있으나, 이러한 시스템에서도 보호 계전 장치인 릴레잉 에이전트 플랫폼(104) 그 자체에 결함이 발생하는 경우에는 이를 극복하기 위한 대비책이 마련되어 있지 않은 상황이다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상술한 종래 기술의 2계열화 방식의 문제점인 설비 비용의 과다를 방지하면서도, 보호 계전 시스템을 구성하는 고장 검출 장치 자체가 정상적 동작을 수행하지 않는 경우에 이를 극복하고 정확한 보호 계전 기능이 지속적으로 수행될 수 있도록 하는 새로운 보호 계전 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다양한 기술 사상을 한 관점에 서 바라본 것인, 전력 계통을 보호하기 위한 보호 계전 시스템은, (1) 피 보호 설비로부터 검출된 신호를 처리 가능한 신호로 변성하는 하나 이상의 신호 변성장치; (2) 네트워크를 통하여 상기 신호 변성 장치와 접속되며, (a) 상기 신호 변성 장치가 모니터링하는 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하기 위한 보호 계전 프로그램을 탑재 가능한 보호 계전 소프트웨어부, (b) 장치의 하드웨어 이상 유무를 검출하는 하드웨어 결함 검출부 및 (c) 상기 하드웨어 결함 검출부에 의해 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 네트워크를 통하여 송신하는 이동 소프트웨어 관리부를 각각 갖는 두 개 이상의 보호 계전 장치; (3) 상기 보호 계전 장치와 네트워크를 통하여 접속되며, (a) 상기 보호 계전 장치 중 하나 이상에 결함이 발생하여 그 보호 계전 장치의 이동 소프트웨어 관리부로부터 이상 검출 신호를 수신하면, 네트워크를 통하여 연결된 나머지 보호 계전 장치 중 대체 사용 가능한 것을 탐색하기 위하여 브로드캐스팅 신호를 발송하는 중앙 이동 소프트웨어 관리부 및 (b) 상기 나머지 보호 계전 장치 중 하나 이상으로부터 상기 네트워크를 통하여 상기 브로드캐스팅 신호에 대한 응답 신호가 검출되면, 상기 응답 신호를 발송한 여분의 보호 계전 장치의 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재하도록, 상기 결함이 발생한 보호 계전 장치에서 수행되어오던 보호 계전 소프트웨어와 동일한 소프트웨어를 전송하는 중앙 보호 계전 소프트웨어부를 갖는 중앙 제어 장치를 포함한다.
여기서, 상기 보호 계전 장치는 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재된 상기 보호 계전 프로그램의 실행에 의하여 상기 피 보호 설비의 이상 유무를 판단하며, 상기 피 보호 설비의 이상인 것으로 판단될 경우, 상기 보호 계전 소프트웨어부는 차단기 작동을 위한 신호를 네트워크를 통하여 송신하며, 상기 이동 소프트웨어 관리부는 상기 중앙 제어 장치 내의 이동 소프트웨어 관리부로 피 보호 설비에 관한 갱신된 정보를 송신하는 것임이 바람직하다.
또한, 상기 신호 변성장치는, 상기 피 보호 설비로부터 검출된 신호의 레벨을 변환하는 보조 CT 및/또는 PT, 상기 레벨이 변환된 신호를 필터링하는 필터 및 상기 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 보호 계전 프로그램은, 선로보호 알고리즘, 변압기 보호 알고리즘 및 모선 보호 알고리즘의 어느 하나를 실행할 수 있도록 된, 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램이며, 상기 피 보호 설비의 종류에 따라 그에 해당되는 프로그램이 선택되어 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재되는 것일 수 있다.
본 발명의 기술 사상을 또 다른 관점에서 바라본 것인, 보호 계전 장치는, 전력 계통 내의 피 보호 설비들로부터 검출된 신호를 처리 가능한 신호로 변성하는 하나 이상의 신호 변성장치와 네트워크를 통하여 접속되고, 중앙 제어 장치와 네트워크를 통하여 접속되어 상기 전력 계통 내의 사고를 검출하기 위한 보호 계전 장치에 이며, (a) 상기 신호 변성 장치가 모니터링하는 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하기 위한 보호 계전 프로그램을 탑재 가능한 보호 계전 소프트웨어부; (b) 장치의 하드웨어 이상 유무를 검출하는 하드웨어 결함 검출부; 및 (c) 상기 하드웨어 결함 검출부에 의해 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 상기 중앙 제어 장치로 네트워크를 통하여 송신하는 이동 소프트웨어 관리부를 포함한다.
본 발명의 기술 사상을 또 다른 관점에서 바라본 것인, 중앙 처리 장치는, 전력 계통 내의 피 보호 설비로부터 검출된 신호를 처리 가능한 신호로 변성하는 하나 이상의 신호 변성장치, 네트워크를 통하여 상기 신호 변성 장치와 접속되며, (a) 상기 신호 변성 장치가 모니터링하는 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하기 위한 보호 계전 프로그램을 탑재 가능한 보호 계전 소프트웨어부, (b) 장치의 하드웨어 이상 유무를 검출하는 하드웨어 결함 검출부 및 (c) 상기 하드웨어 결함 검출부에 의해 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 네트워크를 통하여 송신하는 이동 소프트웨어 관리부를 각각 갖는 두 개 이상의 보호 계전 장치와 네트워크를 통하여 접속되어 보호 계전 시스템을 중앙에서 제어하기 위한 중앙 처리 장치이며, (a) 상기 보호 계전 장치 중 하나 이상에 결함이 발생하여 그 보호 계전 장치의 이동 소프트웨어 관리부로부터 이상 검출 신호를 수신하면, 네트워크를 통하여 연결된 나머지 보호 계전 장치 중 대체 사용 가능한 것을 탐색하기 위하여 브로드캐스팅 신호를 발송하는 중앙 이동 소프트웨어 관리부; 및 (b) 상기 나머지 보호 계전 장치 중 하나 이상으로부터 상기 네트워크를 통하여 상기 브로드캐스팅 신호에 대한 응답 신호가 검출되면, 상기 응답 신호를 발송한 여분의 보호 계전 장치의 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재하도록, 상기 결함이 발생한 보호 계전 장치에서 수행되어오던 보호 계전 소프트웨어와 동일한 소프트웨어를 전송하는 중앙 보호 계전 소프트웨어부를 포함한다.
본 발명의 기술 사상을 또 다른 관점에서 바라본 것인, 보호 계전 방법은, 전력 계통을 보호하기 위한 보호 계전 방법이며, 피 보호 설비로부터 검출되어 처리 가능한 신호로 변성된 신호를 네트워크를 통하여 수신하는 단계; 상기 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하여 상기 피보호 설비의 이상 유무를 판단하는 단계; 상기 피보호 설비의 이상 시 차단기 동작 신호를 네트워크를 통하여 송신하는 단계; 및 상기 피보호 설비의 상태에 관한 정보를 갱신하여 네트워크를 통하여 중앙 제어 장치로 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기술 사상을 또 다른 관점에서 바라본 것인, 보호 계전 방법은, 네트워크를 통하여 중앙 제어 장치에 접속된 두 개 이상의 보호 계전 장치를 구비한 보호 계전 시스템을 사용하여 전력 계통을 보호하기 위한 보호 계전 방법이며, 상기 보호 계전 장치의 하드웨어 이상 유무를 체크하는 단계; 상기 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 네트워크를 통하여 상기 중앙 제어 장치로 송신하는 단계; 상기 중앙 제어 장치에서 이상 검출 신호를 수신하면, 네트워크를 통하여 연결된 나머지 보호 계전 장치 중 대체 사용 가능한 것을 탐색하기 위하여 브로드캐스팅 신호를 발송하는 단계; 및 상기 나머지 보호 계전 장치 중 상기 브로드캐스팅 신호에 대한 응답 신호가 검출되면, 상기 응답 신호를 발송한 여분의 보호 계전 장치의 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재하도록, 상기 결함이 발생한 보호 계전 장치에서 수행되어오던 보호 계전 소프트웨어와 동일한 소프트웨어를 전송하는 단계를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 보호 계전 장치 내에서 하드웨어의 결함이 검출되는 경우, 보호 계전 장치 내에 탑재되어 실행되던 보호 계전 프로그램을 결함이 없는 다른 보호 계전 장치로 이동시킴으로써 상기 다른 보호 계전 장치에서 동일한 보호 계전 기능을 계속 수행할 수 있도록 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 측면에 따른 보호 계전 장치의 한 바람직한 실시예를 도시한다. 실시예의 보호 계전 장치는 도 3에서 보는 바와 같이, 운영 소프트웨어부(218), 하드웨어 결함 검출부(216), 이동 소프트웨어 관리부(214) 및 보호 계전 소프트웨어부(212)를 포함한다. 운영 소프트웨어부(218)는 보호 계전 장치의 작동을 위한 기본적인 운영체제를 제공하며, 네트워크를 통한 입출력 신호의 처리 및 장치 내에서의 타 부분의 작동을 제어한다. 하드웨어 결함 검출부(216)는 보호 계전 장치의 하드웨어에 결함이 발생했을 때 이를 검출하는 기능을 담당한다. 공지된 하드웨어 결함 검출 방법의 어느 것이라도 사용될 수 있으며, 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 제1993-24244호에 개시된 바와 같은 계전 장치의 자동 점검 방법 등이 사용될 수 있다.
이동 소프트웨어 관리부(214)는 보호 계전 소프트웨어부(212)에 내장된 보호 계전 알고리즘에 관한 정보를 중앙 제어 장치에 전달하고, 다른 정상적인 보호 계전 장치로 이동시켜 실행할 수 있도록 하는 역할을 담당한다. 보호 계전 소프트웨어부(212)는 전력 계통의 고장 검출을 담당하는 소프트웨어를 탑재하며, 탑재된 소프트웨어는 네트워크를 통하여 중앙 처리 장치나 또는 다른 보호 계전기로 전송되 어 실행될 수 있다. 피 보호 전력 설비의 종류에 따라 선로 보호 소프트웨어, 변압기 보호 소프트웨어, 모선 보호 소프트웨어 및 배전선 보호 소프트웨어 등과 같이 세분화될 수 있는데, 기존의 보호 계전기에서 실행되는 모든 종류의 보호 계전 소프트웨어가 본 발명의 계전 장치 내의 보호 계전 소프트웨어부(212)에 탑재되어 실행될 수 있다. 보호 계전 소프트웨어는 다양한 보호 계전 알고리즘을 프로그램화한 것이며, 본 발명의 보호 계전 소프트웨어부(212)는 보호 계전 소프트웨어를 저장하여 실행시킬 수 있도록 하는 각종 저장 매체(예를 들어, DRAM, 플래시 메모리 등의 메모리 소자, 하드 디스크, 자기 디스크 등)와 이들을 구동하는 구동회로의 형태로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 한 측면에 따른 보호 계전 시스템의 한 실시예를 나타낸다. 전력 설비 내의 CT, PT 등 검출기(2)와, 차단기(12)와, 상기 검출기에 접속된 집합형 신호 변성 장치(102) 및 집합형 제어 출력 장치(122)의 구성은 상술한 종래 기술의 경우와 동일하다.
집합형 신호 변성 장치(102)는 도 2에서 보는 바와 같이 보조CT, 보조PT, 필터, AD변환기 및 통신장치(도시하지 않음)로 구성된다. 집합형 신호 변성 장치는 전력 설비에 설치되어 있는 CT, PT로부터 전압, 전류 등의 아날로그 신호를 받아서 디지털 신호로 변성하고, 데이터를 요청하는 보호 계전 장치에 네트워크(100)를 통해서 전송하는 역할을 담당한다.
집합형 제어 출력 장치(122)는 도 4에 도시된 바와 같이, 보호 계전 장치(204)로부터 네트워크(100)를 통하여 디지털 형태의 전력 설비 제어 코드를 입 력받아 드라이 접점 등 전력 설비가 인식할 수 있는 형태의 신호로 변성하여 차단기(12) 등의 전력 설비에 전달하여 그 작동을 제어하는 역할을 담당한다.
본 실시예의 보호 계전 시스템의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 정상적인 운전 상태의 경우를 설명한다. 도 4에서 전원단(1)의 전력 설비 내에 있는 CT, PT(2)에서 하드 와이어(101)를 통하여 아날로그 전압, 전류 신호가 신호 변성 장치(102)로 입력되면, 신호 변성 장치(102)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 네트워크(100)를 통해서 보호 계전 장치(204)에 전달한다. 보호 계전 장치(204) 내에서는 보호 계전 소프트웨어부(212)에 탑재된 보호 계전 소프트웨어가 고장 발생을 판단하여, 고장이라면 디지털 차단 명령을 네트워크(100)를 통해서 집합형 제어 출력 장치(122)로 전달하고, 집합형 제어 출력 장치(122)는 이를 전력 설비가 인지할 수 있는 아날로그 신호로 변성하여 하드 와이어(101)를 통하여 전원단(1)의 전력설비 내에 있는 차단기(12)로 전달하여 선로를 차단한다. 이때 보호 계전 장치(204)내의 이동 소프트웨어 관리부(214)는 선로의 상태에 관한 변경된 정보를 네트워크(100)를 통하여 중앙 제어 장치(206)의 이동 소프트웨어 관리부(224)로 전달한다.
보호 계전 장치의 하드웨어에 고장이 발생했을 경우, 실시예의 작동을 설명한다. 보호 계전 장치(204)에 하드웨어 결함이 발생하면, 하드웨어 결함 검출부(216)가 이를 검출하여 장치 내의 이동 소프트웨어 관리부(214)에 하드웨어 결함 발생을 신호를 보낸다. 이동 소프트웨어 관리부(214)는 네트워크(100)를 통해서 중앙 제어 장치(206) 내의 이동 소프트웨어 관리부(224)로 결함 발생 신호를 송신하고, 이동 소프트웨어 관리부(224)는 네트워크(100)을 통해서 결함이 발생한 보호 계전 장치(204)를 대치하여 사용 가능한 여분의 하드웨어 탐색을 위한 브로드 캐스팅 신호를 전송한다. 사용 가능한 여분의 보호 계전 장치(204-1) 내에 있는 이동소프트웨어 관리부(214-1)가 상기 브로드캐스팅 신호를 인지하여 응답하면 여분의 이동 소프트웨어 관리부(214-1)와 결함 있는 보호 계전 장치(204) 내의 이동 소프트웨어 관리부(214) 사이에 소프트웨어의 이동을 위한 경로가 설정된다.
중앙 제어 장치(206) 내에 있는 보호 계전 소프트웨어부(222)는 이동 소프트웨어 관리부(224)로부터 결함있는 보호 계전 장치(204)에 관한 정보들을 전달받아 네트워크(100)를 통하여 전송하고, 여분의 보호 계전 장치(204-1) 내의 이동 소프트웨어 관리부(214-1)는 중앙 제어 장치(206) 내의 보호 계전 소프트웨어부(222)로부터 보호 계전 소프트웨어를 수신하여 보호 계전 소프트웨어부(212-1)에 탑재하여 이를 실행한다. 그와 동시에 결함있는 보호 계전 장치(204)의 기능은 정지되고, 여분의 보호 계전 장치(204-1)이 그 역할을 담당하게 된다.
도 5는 본 발명의 보호 계전 시스템의 작동을 설명하기 위한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 하드와이어(101)를 통하여 전원단(1)의 전력설비에 접속된 집합형 신호 변성 장치(102)는 전압, 전류 등 검출 신호를 처리 가능한 형태로 변성하여 네트워크(100)를 통하여 보호 계전 장치(204)로 전송하며, 다수의 보호 계전 장치(204)는 각각의 집합 신호 변성 장치(102)에 대응되어 피 보호 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행한다. 다수의 보호 계전 장치 중 일부(나)에서 고장이 검출되면, 고장이 발생한 보호 계전 장치에서 실행되던 보호 계전 프로그램과 동일한 보호 계전 프로그램이 여분의 보호 계전 장치(다)에 탑재되고, 고장이 발생한 보호 계전 장치(나)의 작동은 정지되며, 여분의 보호 계전 장치(다)에서 그 기능을 대치하게 된다. 이와 같은 방식으로 보호 계전 시스템을 구성하게 되면, 각각의 보호 계전 장치마다 중복된 하드웨어를 배치할 필요가 없을 뿐 아니라, 보호 계전 장치의 규격화를 통하여 간단하고 효율적인 설비의 운영이 가능하게 된다.
본 발명에 의한 보호 계전 시스템 및 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 바람직한 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
본 발명에 의한 보호 계전 시스템 및 방법에서는 결함이 발생한 보호 계전 장치를 대치하기 위하여 여분의 보호 계전 장치에 네트워크를 통하여 이동형의 소프트웨어를 탑재하는 방식을 이용하여, 여분의 하드웨어를 최소화 하면서 보호 계전 장치의 결함을 극복할 수 있도록 함으로써 매우 경제적이면서도 신뢰성 있는 보호 계전 시스템의 구현을 가능하도록 한다.

Claims (8)

  1. 전력 계통을 보호하기 위한 보호 계전 시스템에 있어서,
    (1) 피 보호 설비로부터 검출된 신호를 처리 가능한 신호로 변성하는 하나 이상의 신호 변성장치;
    (2) 네트워크를 통하여 상기 신호 변성 장치와 접속되며, (a) 상기 신호 변성 장치가 모니터링하는 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하기 위한 보호 계전 프로그램을 탑재 가능한 보호 계전 소프트웨어부, (b) 장치의 하드웨어 이상 유무를 검출하는 하드웨어 결함 검출부 및 (c) 상기 하드웨어 결함 검출부에 의해 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 네트워크를 통하여 송신하는 이동 소프트웨어 관리부를 각각 갖는 두 개 이상의 보호 계전 장치;
    (3) 상기 보호 계전 장치와 네트워크를 통하여 접속되며, (a) 상기 보호 계전 장치 중 하나 이상에 결함이 발생하여 그 보호 계전 장치의 이동 소프트웨어 관리부로부터 이상 검출 신호를 수신하면, 네트워크를 통하여 연결된 나머지 보호 계전 장치 중 대체 사용 가능한 것을 탐색하기 위하여 브로드캐스팅 신호를 발송하는 중앙 이동 소프트웨어 관리부 및 (b) 상기 나머지 보호 계전 장치 중 하나 이상으로부터 상기 네트워크를 통하여 상기 브로드캐스팅 신호에 대한 응답 신호가 검출되면, 상기 응답 신호를 발송한 여분의 보호 계전 장치의 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재하도록, 상기 결함이 발생한 보호 계전 장치에서 수행되어오던 보호 계전 소프트웨어와 동일한 소프트웨어를 전송하는 중앙 보호 계전 소프트웨어부를 갖 는 중앙 제어 장치를 포함하는
    보호 계전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 계전 장치는 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재된 상기 보호 계전 프로그램의 실행에 의하여 상기 피 보호 설비의 이상 유무를 판단하며,
    상기 피 보호 설비의 이상인 것으로 판단될 경우, 상기 보호 계전 소프트웨어부는 차단기 작동을 위한 신호를 네트워크를 통하여 송신하며,
    상기 이동 소프트웨어 관리부는 상기 중앙 제어 장치 내의 이동 소프트웨어 관리부로 피 보호 설비에 관한 갱신된 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는
    보호 계전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 변성장치는
    상기 피 보호 설비로부터 검출된 신호의 레벨을 변환하는 보조 CT 및/또는 PT, 상기 레벨이 변환된 신호를 필터링하는 필터 및 상기 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함하는 것인
    보호 계전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호 계전 프로그램은
    선로보호 알고리즘, 변압기 보호 알고리즘 및 모선 보호 알고리즘의 어느 하나를 실행할 수 있도록 된, 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램이며,
    상기 피 보호 설비의 종류에 따라 그에 해당되는 프로그램이 선택되어 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재되는 것인
    보호 계전 시스템.
  5. 전력 계통 내의 피 보호 설비들로부터 검출된 신호를 처리 가능한 신호로 변성하는 하나 이상의 신호 변성장치와 네트워크를 통하여 접속되고, 중앙 제어 장치와 네트워크를 통하여 접속되어 상기 전력 계통 내의 사고를 검출하기 위한 보호 계전 장치에 있어서,
    (a) 상기 신호 변성 장치가 모니터링하는 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하기 위한 보호 계전 프로그램을 탑재 가능한 보호 계전 소프트웨어부;
    (b) 장치의 하드웨어 이상 유무를 검출하는 하드웨어 결함 검출부; 및
    (c) 상기 하드웨어 결함 검출부에 의해 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 상기 중앙 제어 장치로 네트워크를 통하여 송신하는 이동 소프트웨어 관리부를 포함하는
    보호 계전 장치.
  6. 전력 계통 내의 피 보호 설비로부터 검출된 신호를 처리 가능한 신호로 변성하는 하나 이상의 신호 변성장치, 네트워크를 통하여 상기 신호 변성 장치와 접속되며, (a) 상기 신호 변성 장치가 모니터링하는 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하기 위한 보호 계전 프로그램을 탑재 가능한 보호 계전 소프트웨어부, (b) 장치의 하드웨어 이상 유무를 검출하는 하드웨어 결함 검출부 및 (c) 상기 하드웨어 결함 검출부에 의해 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 네트워크를 통하여 송신하는 이동 소프트웨어 관리부를 각각 갖는 두 개 이상의 보호 계전 장치와 네트워크를 통하여 접속되어 보호 계전 시스템을 중앙에서 제어하기 위한 중앙 처리 장치에 있어서,
    (a) 상기 보호 계전 장치 중 하나 이상에 결함이 발생하여 그 보호 계전 장치의 이동 소프트웨어 관리부로부터 이상 검출 신호를 수신하면, 네트워크를 통하여 연결된 나머지 보호 계전 장치 중 대체 사용 가능한 것을 탐색하기 위하여 브로드캐스팅 신호를 발송하는 중앙 이동 소프트웨어 관리부; 및
    (b) 상기 나머지 보호 계전 장치 중 하나 이상으로부터 상기 네트워크를 통하여 상기 브로드캐스팅 신호에 대한 응답 신호가 검출되면, 상기 응답 신호를 발송한 여분의 보호 계전 장치의 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재하도록, 상기 결함이 발생한 보호 계전 장치에서 수행되어오던 보호 계전 소프트웨어와 동일한 소프트웨어를 전송하는 중앙 보호 계전 소프트웨어부를 포함하는
    중앙 제어 장치.
  7. 전력 계통을 보호하기 위한 보호 계전 방법에 있어서,
    피 보호 설비로부터 검출되어 처리 가능한 신호로 변성된 신호를 네트워크를 통하여 수신하는 단계;
    상기 피보호 전력 설비의 특성에 맞는 보호 계전 알고리즘을 실행하여 상기 피보호 설비의 이상 유무를 판단하는 단계;
    상기 피보호 설비의 이상 시 차단기 동작 신호를 네트워크를 통하여 송신하는 단계; 및
    상기 피보호 설비의 상태에 관한 정보를 갱신하여 네트워크를 통하여 중앙 제어 장치로 송신하는 단계를 포함하는
    보호 계전 방법.
  8. 네트워크를 통하여 중앙 제어 장치에 접속된 두 개 이상의 보호 계전 장치를 구비한 보호 계전 시스템을 사용하여 전력 계통을 보호하기 위한 보호 계전 방법에 있어서,
    상기 보호 계전 장치의 하드웨어 이상 유무를 체크하는 단계;
    상기 하드웨어 이상이 검출되면 이상 검출 신호를 네트워크를 통하여 상기 중앙 제어 장치로 송신하는 단계;
    상기 중앙 제어 장치에서 이상 검출 신호를 수신하면, 네트워크를 통하여 연결된 나머지 보호 계전 장치 중 대체 사용 가능한 것을 탐색하기 위하여 브로드캐스팅 신호를 발송하는 단계; 및
    상기 나머지 보호 계전 장치 중 상기 브로드캐스팅 신호에 대한 응답 신호가 검출되면, 상기 응답 신호를 발송한 여분의 보호 계전 장치의 상기 보호 계전 소프트웨어부에 탑재하도록, 상기 결함이 발생한 보호 계전 장치에서 수행되어오던 보호 계전 소프트웨어와 동일한 소프트웨어를 전송하는 단계를 포함하는
    보호 계전 방법.
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