KR100835388B1 - 고저항의 지락고장 검출장치 및 방법 - Google Patents

고저항의 지락고장 검출장치 및 방법 Download PDF

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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 변전소에서 배전선을 통해 수용가로 전력을 공급함에 있어서, 배전선에 고저항의 지락고장이 발생되었는지를 검출하는 고저항의 지락고장 검출장치 및 방법에 관한 것으로서 배전선을 통해 수용가로 공급되는 전류를 이용하여 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있는지의 여부를 판단하고, 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있을 경우에 배전선의 영상전류 및 역상전류의 값으로 고저항의 지락고장이 발생되었는지를 검출하며, 고저항의 지락고장이 발생되었음이 검출될 경우에 이를 배전 자동화 시스템에 통보하여 고저항의 지락고장에 대한 소정의 조치를 신속하게 취할 수 있도록 한다.
Figure R1020080020764
변전소, 고저항, 지락, 영상전류, 역상전류, 재폐로보호용 계전기, 지락고장

Description

고저항의 지락고장 검출장치 및 방법{Apparatus and method for monitoring ground fault of high resistance}
본 발명은 고저항(High Resistance) 지락고장의 발생 여부를 정확히 검출하는 고저항의 지락고장 검출장치 및 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 배전선을 통해 수용가로 공급되는 전류를 검출하여 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있는지의 여부를 판단하고, 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있다고 판단될 경우에 배전선의 영상전류(Zero Phase Sequence Current) 및 역상전류(Negative Phase Sequence Current)를 이용하여 배전선에 고저항의 지락고장이 발생되었는지를 여부를 정확하게 검출하며, 고저항의 지락고장이 발생되었음이 검출될 경우에 이를 배전 자동화 시스템에 알려 고저항의 지락고장에 대한 소정의 조치를 신속하게 취하도록 하는 고저항의 지락고장 검출장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 변전소는, 송전선을 통해 송전되는 송전전압을 배전전압으로 변 환하고, 변환한 배전전압을 배전선을 통해 수용가로 공급하고 있다. 예를 들면, 송전선을 통해 송전되는 154㎸ 또는 345㎸ 등의 송전전압을 변전소에서 22.9㎸의 배전전압으로 변환하여 배전선을 통해 수용가로 배전하고 있다.
상기 변전소가 상기 배전선을 통해 수용가로 전력을 공급함에 있어서, 배전계통에 접지사고 또는 단락사고 등이 발생할 경우에 배전선을 통해 매우 큰 전류가 공급되고, 이로 인하여 배전계통이 손상됨은 물론 감전사고가 발생할 우려가 있다. 그러므로 변전소에서는 상기 배전선의 인출단에 재폐로 보호용 계전기를 구비하고, 배전선을 통해 매우 큰 전류가 공급될 경우에 재폐로 보호용 계전기가 접점을 트립(trip)시켜 전력이 공급되지 않도록 차단시키고 있다.
상기 재폐로 보호용 계전기는, 미리 설정된 레벨 이상의 과전류가 미리 설정된 시간 이상 지속적으로 배전선을 통해 수용가로 공급될 경우에 접점을 트립시키고 있다.
즉, 상기 재폐로 보호용 계전기는 상기 배전선을 통해 미리 설정된 레벨 이상의 과전류가 공급될 경우에 접점을 트립시켜 전력이 공급되지 않도록 한다. 이와 같이 접점을 트립시킨 상태에서 상기 재폐로 보호용 계전기는 미리 설정된 소정의 시간이 경과될 경우에 상기 접점을 다시 접속시키게 되고, 상기 접점을 다시 접속시켰을 경우에도 상기 배전선을 통해 계속 과전류가 공급되면, 상기 재폐로 보호용 계전기는 상기 접점을 다시 트립시키게 된다.
이와 같이 상기 재폐로 보호용 계전기가 상기 접점을 다시 접속시킨 후 과전류로 다시 트립시키는 동작이 미리 설정된 횟수 예를 들면, 2회 또는 3회 이상 반 복되면, 상기 재폐로 보호용 계전기는 더 이상 상기 접점을 다시 접속시키지 않고, 계속 트립상태를 지속하여 상기 배전선을 통해 더 이상 전력이 공급되지 않도록 하고 있다. 이를 지속고장이라고 한다.
그리고 상기 미리 설정된 횟수 이상 반복되기 전에 상기 접점을 접속시켰을 경우에 상기 배전선을 통해 과전류가 흐르지 않게 되면, 상기 재폐로 보호용 계전기는 더 이상 상기 접점을 트립시키지 않고, 계속 접속상태로 유지하여 정상으로 전력이 공급되게 한다. 이를 순간고장이라고 한다.
그리고 수용가로 전력이 공급되는 전력량을 계량하는 변전소 전력량계 내에는 고장 검출장치를 내장하고 있다.
상기 고장 검출장치는 상기 배전선을 통해 수용가로 공급되는 전류를 검출하고, 검출한 전류를 이용하여 미리 설정된 레벨 이상의 과전류가 공급되는지의 여부를 인지한다.
그리고 상기 고장 검출장치는 과전류 고장의 발생이 인지될 경우에 상기 재폐로 보호용 계전기의 접점의 트립 여부를 판단하고, 상기 재폐로 보호용 계전기의 접점의 계속 트립상태를 지속할 경우에 지속고장의 발생을 검출하고, 검출한 지속고장의 발생을 배전 자동화 시스템에 통보하여 지속고장의 발생에 대한 소정의 조치를 취하도록 하고 있다.
그러나 상기한 고장 검출장치는 상기 재폐로 보호용 계전기에 미리 설정된 레벨 이상의 과전류가 미리 설정된 시간 이상 지속적으로 배전선을 통해 수용가로 공급될 경우에만 지속고장의 발생을 검출할 수 있을 뿐이고, 고저항의 지락고장은 검출하지 못하였다.
즉, 배전선에 고저항의 지락고장이 발생하여 과전류가 공급되어도 그 고저항의 지락고장으로 인한 과전류가 상기 재폐로 보호용 계전기에 미리 설정된 레벨의 전류보다 낮을 경우에 재폐로 보호용 계전기는 접점을 트립시키지 않게 되고, 상기 고장 검출장치는 고저항의 지락고장을 검출하지 못하게 된다.
그러므로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배전선을 통해 공급되는 전류를 검출하여 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있는지의 여부를 판단하고, 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있다고 판단될 경우에 배전선의 영상전류 및 역상전류로 배전선에 고저항의 지락고장이 발생되었는지를 여부를 검출하는 고저항의 지락고장 검출장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고저항의 지락고장이 발생되었음이 검출될 경우에 이를 배전 자동화 시스템에 알려 고저항의 지락고장에 대한 소정의 조치를 신속하게 취할 수 있도록 하는 고저항의 지락고장 검출장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 배전선을 통해 수용가로 공급되는 전류를 검출하고, 그 검출한 전류를 미리 설정된 전류와 비교하여 지속고장이 발생한 가능성과, 고저항의 지락고장이 발생한 가능성이 있는지의 여부를 판단한다.
지속고장이 발생한 가능성이 있을 경우에 재폐로 보호용 계전기의 접점이 트립되었는지의 여부로 지속 고장이 발생하였는지를 판단하고, 지속고장이 발생하였음이 판단될 경우에 이를 배전 자동화 시스템에 알려 지속고장의 발생에 대한 소정의 조치를 신속하게 취할 수 있도록 한다.
그리고 지속고장이 발생한 가능성이 있음이 판단된 상태에서 지속고장이 발생하였음이 검출되지 않거나 또는 상기 고저항의 지락고장이 발생한 가능성이 있음이 판단될 경우에 배전선의 영상전류 또는 역상전류를 이용하여 고저항 지락고장이 발생하였는지를 검출한다.
상기 고저항 지락고장의 검출은 상기 영상전류가 미리 설정한 영상전류 한계값 이상이거나 또는 역상전류가 미리 설정한 역상전류 한계값 이상일 경우에 고저항 지락고장이 발생한 것으로 검출하고, 검출한 고저항 지락고장의 발생을 배전 자동화 시스템에 알려 고저항 지락고장의 발생에 대한 소정의 조치를 신속하게 취할 수 있도록 한다.
그러므로 본 발명의 고저항 지락고장 검출장치는, 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압을 센싱하는 전류/전압 센서와, 상기 전류/전압 센서의 출력신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과 영상전류 및 역상전류를 연산하는 신호 연산 부와, 상기 신호 연산부가 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 고저항 지락고장을 인지하는 고장 인지부와, 상기 고장 인지부가 고저항 지락고장을 인지할 경우에 상기 신호 연산부가 연산한 영상전류 및 역상전류로 고저항 지락고장의 여부를 검출하는 고저항 지락고장 판단부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 고저항 지락고장 검출장치는, 상기 전류/전압 센서가 센싱한 전류 및 전압을 검출하는 전류/전압 검출부와, 상기 전류/전압 검출부가 검출한 전류 및 전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 신호 연산부로 출력하는 ADC(Analog to Digital Converter)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고장 인지부는 상기 신호 연산부가 연산한 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 고장 발생을 인지하고, 상기 고장 인지부가 고장 발생을 인지할 경우에 재폐로 보호용 계전기의 접점이 계속 트립 상태를 지속하는 지속 고장이 발생하는지의 여부를 판단하는 고장 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고장 인지부는 상기 고저항 지락고장 판단부가 판단한 고저항 지락고장 및 상기 고장 검출부가 검출한 지속고장 발생을 배전 자동화 시스템에 전송하기 위한 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고장 인지부가 고장 발생을 인지한 상태에서 상기 고장 검출부가 지속고장의 발생을 검출하지 못할 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부가 고저항 지락고장의 발생여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 고저항 지락고장 검출방법의 일 양태는, 전류/전압 센서의 센싱신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과, 영상전류를 연산하는 과정과, 상기 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 상기 영상전류와 미리 설정된 영상전류 한계값을 비교하여 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은 미리 설정된 시간 이상 상기 영상전류가 상기 영상전류 한계값 이상일 경우에 고저항 지락고장의 발생으로 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고저항 지락고장 검출방법의 다른 양태는, 전류/전압 센서의 센싱신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과, 역상전류를 연산하는 과정과, 상기 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 상기 역상전류와 미리 설정된 역상전류 한계값을 비교하여 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은 미리 설정된 시간 이상 상기 역상전류가 상기 역상전류 한계값 이상일 경우에 고저항 지락고장의 발생으로 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고저항 지락고장 검출방법의 또 다른 양태는, 전류/전압 센서의 센싱신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과, 영상전류 및 역상전류를 연산하는 과정과, 상기 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 상기 영상전류 및 역상전류를 미리 설정된 영상전류 한계값 및 역상전류 한 계값을 각기 비교하여 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은 미리 설정된 시간 이상 상기 영상전류가 상기 영상전류 한계값 이상이거나 또는 상기 역상전류가 상기 역상전류 한계값 이상일 경우에 고저항 지락고장의 발생으로 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은 미리 설정된 시간동안 대기하여 상기 배전선을 통해 공급되는 전류가 안정화된 후 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 고저항 지락고장의 발생이 검출될 경우에 배전 자동화 시스템에 고저항 지락고장의 발생을 통보하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 고저항 지락고장 검출방법은 상기 연산한 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 재폐로 보호용 계전기의 접점이 계속 트립상태를 지속하는 지속 고장의 발생여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지속 고장의 발생이 판단될 경우에 배전 자동화 시스템에 지속고장의 발생을 통보하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지속 고장의 발생이 판단되지 않을 경우에 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고저항의 지락고장이 발생할 경우에 배전선의 역상전류 및 영상전류를 이용하여 고저항의 지락고장을 정확하게 검출하고, 이를 배전 자동화 시스템에 통보하여 고저항의 지락고장에 대한 소정의 조치를 취하도록 한다.
그러므로 고저항의 지락고장이 발생하였을 경우에 빠른 시간 내에 소정의 조치를 취하여 안전사고의 발생을 최소화할 수 있다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 일반적인 변전소의 개략적인 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 100은 송전선이다. 상기 송전선(100)은 예를 들면, 발전소(도면에 도시되지 않았음)에서 송전하는 송전전압 예를 들면, 154㎸ 또는 345㎸의 송전전압을 변전소로 송전한다.
상기 송전선(100)을 통해 송전되는 송전전압은 변전소의 변압기(102)에서 배 전전압으로 변환된다. 예를 들면, 상기 154㎸ 또는 345㎸의 송전전압은 상기 변압기(102)에서 22.9㎸의 배전전압으로 변환된다. 상기 변환된 전력은 배전선(104)을 통해 수용가로 공급된다.
부호 106은 재폐로 보호용 계전기이다. 상기 재폐로 보호용 계전기(106)는 상기 배전선(104)에 CT(Current Transformer) 등과 같은 계기용 변류기를 포함하는 전류센서(108)를 설치하여 상기 배전선(104)을 통해 수용가로 공급되는 전류를 검출하고, 그 전류센서(108)가 센싱하는 전류가 미리 설정된 레벨 이상의 과전류일 경우에 접점(110)을 트립시켜 수용가로 전력이 공급되지 않도록 차단시킨다.
또한 상기 재폐로 보호용 계전기(106)는 상기 접점(110)이 트립된 상태에서 미리 설정된 소정의 시간이 경과될 경우에 상기 접점(110)을 다시 접속시키고, 수용가로 전력이 공급되게 한다.
이와 같은 상기 접점(110)을 다시 접속시킨 상태에서 상기 전류센서(108)가 과전류를 검출하지 않을 경우에 상기 재폐로 보호용 계전기(106)는 순간고장으로 판단하고, 상기 접점(110)을 계속 접속시킨 상태로 유지하여 수용가로 전력이 공급되게 한다.
그리고 상기 접점(110)을 다시 접속시킨 상태에서 상기 전류센서(108)가 계속 과전류를 검출할 경우에 상기 재폐로 보호용 계전기(106)는 상기 접점(110)을 다시 트립시켜 전력을 차단하게 하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같이 상기 접점(110)을 트립시킨 후 다시 접속시켜도 상기 전류센서(108)가 계속 과전류를 검출하여 접점(110)을 트립시키는 것이 미리 설정된 횟수 예를 들면, 2회 또는 3회 정도 반복되면, 상기 재폐로 보호용 계전기(106)는 지속 고장의 발생으로 판단하고, 상기 접점(110)을 더 이상 접속시키지 않고, 계속 트립 상태를 지속시켜 수용가로 전력이 공급되지 않도록 한다.
그리고 변전소 전력량계(112)는 CT 등과 같은 계기용 변류기와 PT(Potential Transformer) 등과 같은 계기용 변성기를 포함하는 전류/전압 센서(114)를 상기 배전선(104)에 설치하여 수용가로 공급되는 전압 및 전류를 센싱하고, 그 센싱한 전압 및 전류를 이용하여 수용가로 공급되는 전력량을 계량한다.
또한 상기 변전소 전력량계(112)에는 고장 검출장치(112a)가 내장되어 있다. 상기 변전소 전력량계(112)에 내장되어 있는 고장 검출장치(112a)는 상기 전류/전압 센서(114)가 센싱하는 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상의 과전류인지의 여부를 검출하고, 상기 전류/전압 센서(114)가 센싱하는 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상의 과전류일 경우에 고장의 발생을 인지한다. 또한 상기 고장 검출장치(112a)는 상기 고장의 발생이 인지될 경우에 상기 접점(110)의 트립상태를 검출하는 트립상태 검출신호를 이용하여, 지속고장의 발생으로 상기 접점(110)이 계속 트립되고 있는지의 여부를 판단하고, 지속고장의 발생으로 상기 접점(110)이 계속 트립되고 있을 경우에 상기 고장 검출장치(112a)는 고장이 발생되었음을 검출하고, 배전 자동화 시스템(116)에 검출한 고장의 발생을 전송하여 고장의 발생에 대한 소정의 조치를 신속하게 취할 수 있도록 한다.
도 2는 변전소 전력량계에 설치되는 고장 검출장치의 구성을 보인 블록도이 다. 도 2를 참조하면, 상기 고장 검출장치(112a)는 상기 전류/전압 센서(114)가 센싱한 전압 및 전류가 전압/전류 검출부(200)로 입력된다.
상기 전압/전류 검출부(200)는 상기 전류/전압 센서(114)가 센싱한 전압 및 전류를 이용하여 수용가로 공급되는 전압 및 전압을 검출하고, 상기 전압/전류 검출부(200)가 검출한 전압 및 전류는 ADC(Analog to Digital Converter)(202)가 디지털 신호로 변환하며, 그 디지털 신호로 변환한 전류 및 전압으로 전류/전압 연산부(204)가 상기 배전선(104)을 통해 수용가로 공급되는 전류 및 전압을 연산하게 된다.
상기 전류/전압 연산부(204)가 연산하는 전류 및 전압으로 변전소 전력량계(112)는 수용가로 공급되는 전력량을 계량할 수 있다.
그리고 상기 전류/전압 연산부(204)가 연산하는 전류로 고장 인지부(206)가 고장의 발생 여부를 인지한다. 예를 들면, 상기 고장 인지부(106)는 상기 전류/전압 연산부(204)가 연산하는 전류와 미리 설정된 고장 인지전류의 레벨을 비교하고, 비교 결과 상기 전류/전압 연산부(204)가 연산하는 전류가 상기 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 고장 인지부(206)는 수용가로 과전류가 공급되는 고장이 발생하였음을 인지하고, 고장 인지신호를 발생하여 고장 검출부(210)로 출력한다.
그리고 상기 재폐로 보호용 계전기(106)의 접점(110)의 트립 여부에 따라 발생되는 트립상태 검출신호를 상태 판단부(208)가 입력하여 접점(110)의 트립상태를 판단하고, 판단한 접점(110)의 트립상태 신호를 상기 고장 검출부(210)로 출력한다.
상기 고장 검출부(210)는 상기 고장 인지부(206)가 고장의 발생을 인지하였을 경우에 상기 상태 판단부(208)의 출력신호로 상기 접점(110)이 트립되었는 지의 여부를 판단하고, 판단 결과 접점(110)이 트립되고, 그 트립상태가 미리 설정된 소정의 시간 이상 계속 지속될 경우에 지속 고장이 발생되었음을 검출한다.
이와 같이 지속고장의 발생이 검출되면, 상기 고장 검출부(210)는 인터페이스부(212)를 통해 배전 자동화 시스템(116)에 접속하여 검출된 고장의 발생을 통보하여 발생된 고장에 대한 소정의 조치를 취할 수 있도록 한다.
이러한 고장 검출장치(112a)는 전류/전압 센서(114)가 센싱하는 전류가 미리 설정된 고장인지 전류 이상의 과전류이고, 또한 지속고장이 발생하여 상기 재폐로 보호용 계전기(106)가 상기 접점(110)을 계속 트립시킬 경우에 고장 검출부(210)가 지속고장의 발생을 검출하고, 배전 자동화 시스템(116)에 고장 발생의 검출을 통보한다.
그리고 상기한 고장 검출장치는 고저항의 지락고장이 발생하고, 그 고저항의 지락고장으로 인하여 상기 배전선(104)을 통해 수용가로 공급되는 전류가 상기 재폐로 보호용 계전기(106)에 미리 설정된 레벨 이상의 과전류일 경우에 상기 고장 검출부(210)가 고장의 발생을 검출하여 배전 자동화 시스템(116)에 통보할 수 있다.
그러나 고저항의 지락고장으로 인하여 상기 배전선(104)을 통해 수용가로 공급되는 전류가 상기 재폐로 보호용 계전기(106)에 미리 설정된 레벨보다 낮은 과전 류일 경우에 상기 재폐로 보호용 계전기(106)가 상기 접점(110)을 트립시키지 않게 되고, 이로 인하여 상기 고장 검출장치(112a)는 고저항의 지락고장을 검출하지 못하게 된다.
상기 고장 검출장치(112a)가 고저항의 지락고장을 검출하지 못하게 되면, 고저항의 지락고장이 발생한 위치에서 계속 누전이 발생되고, 이로 인하여 고저항의 지락고장이 발생한 지역을 지나가는 보행인들이 고저항의 지락고장에 의해 감전사고 등이 발생할 우려가 있다.
그러므로 고저항의 지락고장이 발생하였는지의 여부를 정확하게 검출하고, 고저항의 지락고장의 발생이 검출될 경우에 이를 배전 자동화 시스템(116)에 알려 고저항의 지락고장에 대한 신속한 조치를 취하도록 하는 기술이 시급히 요구되고 있는 실정이다.
도 3은 변전소 전력량계에 설치되는 본 발명의 고장 검출장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 고장 검출장치는 전압/전류 센서(114)가 센싱한 전류 및 전압을 검출하는 전류/전압 검출부(302)와, 상기 전류/전압 검출부(302)가 검출한 전류 및 전압을 디지털 신호로 변환하는 ADC(304)와, 상기 ADC(304)의 출력신호에서 각 상의 전류 및 전압과, 영상전류 및 역상전류를 연산하는 신호 연산부(306)와, 상기 신호 연산부(306)가 연산한 각 상의 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 고장 발생을 인지하고 상기 신호 연산부(306)가 연산한 각 상의 전류가 미리 설정된 고저항 지락판단 전류 이 상일 경우에 고저항 지락고장을 인지하는 고장 인지부(308)와, 재폐로 보호용 계전기(106)의 접점(110)의 현재 트립상태인지의 여부를 판단하는 상태 판단부(310)와, 상기 신호 연산부(306)가 상기 고장 발생을 인지할 경우에 상기 상태 판단부(310)의 출력신호로 상기 접점(110)이 지속적으로 트립된 지속고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 고장 검출부(312)와,
상기 고장 인지부(308)가 고저항 지락고장을 인지하거나 또는 상기 신호 연산부(306)가 상기 고장 발생을 인지한 상태에서 상기 고장 검출부(312)가 지속 고장을 검출하지 못하였을 경우에 상기 신호 연산부(306)가 연산한 영상전류 및 역상전류로 고저항의 지락고장이 발생하였는 지의 여부를 판단하는 고저항 지락고장 판단부(312)와, 상기 고장 검출부(310)가 고장의 발생을 판단하거나 또는 상기 고저항 지락고장 판단부(312)가 고저항 지락고장을 판단할 경우에 이를 배전 자동화 시스템(116)에 알리는 인터페이스부(314)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 고저항 지락고장 검출장치는 전류/전압 센서(114)가 센싱한 전압 및 전류가 전압/전류 검출부(302)로 입력된다. 상기 전압/전류 검출부(302)는 상기 전류/전압 센서(114)가 센싱한 전압 및 전류를 이용하여 배전선으로 공급되는 전압 및 전압을 검출하고, 검출한 전압 및 전류를 ADC(Analog to Digital Converter)(304)가 디지털 신호로 변환하며, 그 디지털 신호로 변환한 전류 및 전압으로 신호 연산부(306)가 배전선으로 공급되는 각 상의 전류 및 전압과, 영상전류 및 역상전류를 연산한다.
상기 연산한 전류 및 전압으로 변전소 전력량계(112)는 배전선으로 공급되는 전력량을 계량할 수 있다.
그리고 상기 신호 연산부(306)가 연산한 전류가 고장 인지부(308)로 입력된다. 그러면, 상기 고장 인지부(308)는 상기 신호 연산부(306)가 연산한 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상인지의 여부를 판단하고, 고장 인지전류 이상일 경우에 고장의 발생을 인지한다. 또한 상기 고장 인지부(308)는 상기 신호 연산부(306)가 연산한 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상이 아닐 경우에 상기 신호 연산부(306)가 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상인지의 여부를 판단하고, 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 고저항 지락고장을 인지한다.
상기 고장 인지부(308)가 상기 고장의 발생을 인지하였을 경우에 이를 고장 검출부(312)에 알린다. 그러면, 상기 고장 검출부(312)는 상태 판단부(310)의 출력신호로 재폐로 보호용 계전기(106)의 접점(110)이 트립되었고, 그 트립상태가 지속되는 지속 고장이 발생하였는지의 여부를 판단한다.
상기 판단 결과 지속 고장이 발생되었을 경우에 상기 고장 검출부(312)는 인터페이스부(316)를 통해 배전 자동화 시스템(116)에 접속하여 지속 고장이 발생하였음을 통보한다.
그리고 상기 판단 결과 상기 접점(312)이 트립되지 않고, 계속 접속되어 있거나 또는 상기 접점(110)이 일시적으로 트립되었다가 다시 접속되고, 그 접속상태가 계속 유지할 상기 고장 검출부(310)는 순간고장 또는 과전류 도통이 발생하였음 을 판단하고, 이를 고저항 지락고장 판단부(314)에 알린다.
상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 상기 고장 인지부(308)가 고저항 지락고장을 인지하거나 또는 상기 고장 검출부(310)는 순간고장 또는 과전류 도통을 판단하였을 경우에 상기 신호 연산부(306)가 연산한 영상전류 및 역상전류를 입력하고, 그 입력한 영상전류 및 역상전류를 이용하여 고저항 지락고장이 발생하였는지를 판단한다. 즉, 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 영상전류 및 역상전류가 미리 설정된 시간 이상 미리 설정된 값 이상인지의 여부를 판단하고, 판단 결과 영상전류 또는 역상전류가 미리 설정된 시간 이상 미리 설정된 값 이상일 경우에 고저항 지락고장이 발생하였음을 판단한다.
상기 고저항 지락고장의 발생이 판단될 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 인터페이스부(316)를 통해 배전 자동화 시스템(116)에 접속하여 고저항 지락고장이 발생하였음을 통보한다.
한편, 도 4는 본 발명의 고저항의 지락고장 검출방법을 보인 신호흐름도이다. 도 4를 참조하면, 전류/전압 센서(114)가 센싱한 전류 및 전압 신호를 전류/전압 검출부(302) 및 ADC(304)를 통해 신호 연산부(306)가 입력하여 연산한다. 상기 신호의 연산은 각 상으로 공급되는 전류 및 전압과, 영상전류 및 역상전류를 연산한다(S400).
상기 전류가 연산되면, 고장 인지부(308)는 상기 연산된 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상인지의 여부를 판단하고(S402), 고장 인지전류 이상이 아닐 경 우에 상기 연산된 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단 전류 이상인지의 여부를 판단한다(S404).
상기 판단 결과 상기 연산된 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 고장 인지부(308)의 출력신호에 따라 고장 검출부(312)가 동작하여 고장이 발생하였는지의 여부를 판단한다(S406). 즉, 상기 고장 검출부(312)는 상기 연산된 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 상태 판단부(310)의 출력신호를 입력하여 상기 접점(110)이 지속적으로 트립상태를 유지하는 지속 고장인지 상기 접점(110)이 일시적으로 트립되었다가 다시 접속되어 그 접속상태를 계속 유지하거나 또는 연산된 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상이나 상기 접점(110)이 트립되지 않은 과전류 도통 상태인지의 여부를 판단한다.
상기 고장 검출부(312)의 판단 결과 지속 고장일 경우(S408)에 상기 고장 검출부(312)는 인터페이스부(316)를 통해 배전 자동화 시스템(116)에 접속하여 지속 고장이 발생하였음을 통보한다(S410).
그리고 상기 신호 연산부(306)가 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단 전류 이상이거나(S404) 또는 상기 고장 검출부(312)가 지속 고장을 판단하지 않을 경우에(S408) 고저항 지락고장 판단부(314)가 고저항 지락고장 판단루틴을 수행하여 고저항 지락고장이 발생하였는지를 판단한다(S412).
상기 고저항 지락고장 판단루틴은 도 5에 도시된 바와 같이 고저항 지락고장 판단부(314)는 시간을 카운트하여(S500) 소정의 시간(T1)이 경과되었는지를 판단한다(S502). 일반적으로 고저항 지락고장이 발생하였을 경우에 발생한 초기에는 배전 선(104)을 통해 순간적으로 많은 전류가 흐르게 되고, 어느 정도의 시간이 경과되면, 배전선(104)을 통해 공급되는 전류가 안정화된다.
그러므로 본 발명에서는 소정의 시간(T1)을 카운트하여 배전선(104)을 통해 공급되는 전류가 안정화될 때까지 대기한다.
상기 소정의 시간(T1)이 경과되면, 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 고저항 지락고장을 감시할 감시시간(T2)을 설정하고(S504), 설정한 고저항 지락고장 감시시간(T2)을 감소시키며(S506), 고저항 지락고장 감시시간(T2)이 경과(T2=0)되었는지의 여부를 판단한다(S508).
상기 판단 결과 고저항 지락고장 감시시간(T2)이 경과되지 않았을 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 상기 신호 연산부(306)가 연산한 영상전류가 미리 설정된 영상전류 한계값 이상인지의 여부를 판단하고(S510), 영상전류가 미리 설정된 영상전류 한계값 이상이 아닐 경우에 상기 신호 연산부(306)가 연산한 역상전류가 미리 설정된 역상전류 한계값 이상인지의 여부를 판단한다(S512).
상기 단계(S510)의 판단 결과 영상전류가 미리 설정된 영상전류 한계값 이상일 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 영상전류 카운트 값을 증가시키고(S514), 영상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상인지의 여부를 판단한다(S516).
상기 판단 결과 영상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상이 아닐 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 상기 단계(S506)로 복귀하여 고저항 지락고장 감시시간(T2)이 경과되었는지를 판단하면서 영상전류가 미리 설정된 영상전류 한계 값 이상일 경우에 영상전류 카운트 값을 증가시키고, 영상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상인지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같은 상태에서 고저항 지락고장 감시시간(T2)이 경과되기 전에 영상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상으로 되면, 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 고저항의 지락고장이 발생하였음을 검출하고(S518), 고저항 지락고장 판단루틴을 종료한다.
그리고 상기 단계(S512)의 판단 결과 역상전류가 미리 설정된 역상전류 한계값 이상일 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 역상전류 카운트 값을 증가시키고(S520), 역상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상인지의 여부를 판단한다(S522).
상기 판단 결과 역상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상이 아닐 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 상기 단계(S506)로 복귀하여 고저항 지락고장 감시시간(T2)이 경과되었는지를 판단하면서 역상전류가 미리 설정된 역상전류 한계값 이상일 경우에 역상전류 카운트 값을 증가시키고, 역상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상인지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같은 상태에서 고저항 지락고장 감시시간(T2)이 경과되기 전에 상기 역상전류 카운트 값이 미리 설정된 값 이상으로 되면, 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 고저항의 지락고장이 발생하였음을 검출하고(S518), 고저항 지락고장 판단루틴을 종료한다.
그리고 상기 고저항 지락고장 감시시간(T2)이 경과되어도 영상전류 카운트 값 및 역상전류 카운트 값이 모두 미리 설정된 값 이상이 아닐 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 고저항 지락고장이 발생하지 않았음을 판단하고, 고저항 지락고장 판단루틴을 종료한다.
이와 같이 고저항 지락고장 판단루틴을 수행한 후에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 고저항 지락고장 판단루틴에서 고저항 지락고장을 검출하였는지의 판단한다(S414). 상기 판단 결과 고저항 지락고장 판단루틴에서 고저항 지락고장을 검출하였을 경우에 상기 고저항 지락고장 판단부(314)는 인터페이스부(316)를 통해 배전 자동화 시스템(116)에 접속하여 고저항 지락고장이 발생하였음을 전송하고(S416), 종료한다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 변전소에서 변전소 전력량계에 내장되어 배전선에 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 것으로서 먼저 배전선을 통해 수용가로 공급되는 전류를 이용하여 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있는지의 여부를 판단한다.
그리고 고저항의 지락고장이 발생할 가능성이 있을 경우에 배전선의 영상전류 및 역상전류의 값으로 고저항의 지락고장이 발생되었는지를 검출하고, 고저항의 지락고장이 발생되었음이 검출될 경우에 이를 배전 자동화 시스템에 통보함으로써 고저항의 지락고장에 대한 소정의 조치를 신속하게 취할 수 있도록 한다.
도 1은 일반적인 변전소의 개략적인 구성을 보인 도면,
도 2는 변전소 전력량계에 설치되는 고장 검출장치의 구성을 보인 블록도,
도 3은 변전소 전력량계에 설치되는 본 발명의 고장 검출장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 4는 본 발명의 고저항의 지락고장 검출방법의 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도, 및
도 5는 도 4에서 고저항 지락고장 판단루틴의 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도이다.

Claims (17)

  1. 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압을 센싱하는 전류/전압 센서;
    상기 전류/전압 센서의 출력신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과 영상전류 및 역상전류를 연산하는 신호 연산부;
    상기 신호 연산부가 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 고저항 지락고장을 인지하는 고장 인지부; 및
    상기 고장 인지부가 고저항 지락고장을 인지할 경우에 상기 신호 연산부가 연산한 영상전류 및 역상전류로 고저항 지락고장의 여부를 검출하는 고저항 지락고장 판단부를 포함하여 구성된 고저항 지락고장 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류/전압 센서가 센싱한 전류 및 전압을 검출하는 전류/전압 검출부; 및
    상기 전류/전압 검출부가 검출한 전류 및 전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 신호 연산부로 출력하는 ADC(Analog to Digital Converter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고장 인지부는;
    상기 신호 연산부가 연산한 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 고장 발생을 인지하고,
    상기 고장 인지부가 고장 발생을 인지할 경우에 재폐로 보호용 계전기의 접점이 계속 트립 상태를 지속하는 지속 고장이 발생하는지의 여부를 판단하는 고장 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고저항 지락고장 판단부가 판단한 고저항 지락고장 및 상기 고장 검출부가 검출한 지속고장 발생을 배전 자동화 시스템에 전송하기 위한 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 고장 인지부가 고장 발생을 인지한 상태에서 상기 고장 검출부가 지속고장의 발생을 검출하지 못할 경우에;
    상기 고저항 지락고장 판단부가 고저항 지락고장의 발생여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출장치.
  6. 전류/전압 센서의 센싱신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과, 영상전류를 연산하는 과정;
    상기 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 상기 영상전류와 미리 설정된 영상전류 한계값을 비교하여 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 포함한 고저항 지락고장 검출방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은;
    미리 설정된 시간 이상 상기 영상전류가 상기 영상전류 한계값 이상일 경우에 고저항 지락고장의 발생으로 검출하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  8. 전류/전압 센서의 센싱신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과, 역상전류를 연산하는 과정;
    상기 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 상기 역상전류와 미리 설정된 역상전류 한계값을 비교하여 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 포함한 고저항 지락고장 검출방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은;
    미리 설정된 시간 이상 상기 역상전류가 상기 역상전류 한계값 이상일 경우에 고저항 지락고장의 발생으로 검출하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  10. 전류/전압 센서의 센싱신호로 배전선을 통해 공급되는 전류 및 전압과, 영상전류 및 역상전류를 연산하는 과정;
    상기 연산한 전류가 미리 설정된 고저항 지락고장 판단전류 이상일 경우에 상기 영상전류 및 역상전류를 미리 설정된 영상전류 한계값 및 역상전류 한계값을 각기 비교하여 고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 포함한 고저항 지락고장 검출방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은;
    미리 설정된 시간 이상 상기 영상전류가 상기 영상전류 한계값 이상이거나 또는 상기 역상전류가 상기 역상전류 한계값 이상일 경우에 고저항 지락고장의 발생으로 검출하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  12. 제 7 항, 제 9 항 및 제 11 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정은;
    미리 설정된 시간동안 대기하여 상기 배전선을 통해 공급되는 전류가 안정화된 후 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  13. 제 7 항 내지 제 11 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 고저항 지락고장의 발생이 검출될 경우에;
    배전 자동화 시스템에 고저항 지락고장의 발생을 통보하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  14. 제 7 항, 제 9 항 및 제 11 항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 연산한 전류가 미리 설정된 고장 인지전류 이상일 경우에 재폐로 보호용 계전기의 접점이 계속 트립상태를 지속하는 지속 고장의 발생여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 지속 고장의 발생이 판단될 경우에;
    배전 자동화 시스템에 지속고장의 발생을 통보하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 지속 고장의 발생이 판단되지 않을 경우에;
    고저항 지락고장이 발생하였는지의 여부를 검출하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 고저항 지락고장의 발생 여부를 검출하는 과정에서;
    영상전류와 역상전류의 값이 설정치를 초과 후 정상으로 돌아오는 반복 횟수가 미리 설정된 횟수 이상일때 고저항 지락 고장으로 검출하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출방법.
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