KR100878726B1 - Electronic trip device comprising a capacitor for supply of a trip coil - Google Patents
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Abstract
트립장치는 트립코일의 전원용 커패시터를 구비하는 시스템 구동 전원회로를 포함한다. 트립장치를 작동하는 경우, t1 - t2 시점에서, 커패시터는 충전하며, 필요하다면, 트립코일을 활성화시키기에 충분한 제 1 기준전압 (19볼트) 에 따라, 전압 (V1) 은 조정된다. 프리셋 기간 (T) 후에, t2 - t3 시점에서, 제 1 기준전압보다 작은 제 2 기준전압 (10볼트) 에 따라, 커패시터 단자에서의 전압조정을 수행한다. 측정된 전류가 트립핑이 요구될 장애의 존재표시를 구성하는 프리셋 임계값에 이르는 t3 시점에서, 동일한 프리셋 기간 동안 기준전압은 제 1 값으로 되돌아간다. 따라서, 일반적으로, 트립핑을 하기위해 필요한 것보다 낮은 전압에서 커패시터가 충전되므로, 커패시터의 크기를 감소시킬 수 있다.The trip device includes a system drive power supply circuit having a trip coil capacitor. When operating the trip device, at the time t 1 -t 2 , the capacitor charges and, if necessary, the voltage V 1 is adjusted according to a first reference voltage (19 volts) sufficient to activate the trip coil. After the preset period T, at the time t 2 -t 3 , the voltage adjustment at the capacitor terminal is performed according to the second reference voltage (10 volts) smaller than the first reference voltage. At the time t 3 when the measured current reaches a preset threshold which constitutes an indication of the presence of the fault to be tripped, the reference voltage returns to the first value during the same preset period. Thus, in general, since the capacitor is charged at a voltage lower than necessary for the tripping, the size of the capacitor can be reduced.
트립코일, 트립핑장치 Trip coil, tripping device
Description
다른 장점과 특징을, 비제한적인 예로서 작성되고 첨부 도면에 나타낸 발명의 구체적인 실시형태를 통하여 자세히 설명한다.Other advantages and features will be described in detail through specific embodiments of the invention, which are created by way of non-limiting example and are shown in the accompanying drawings.
도 1 은 종래기술에 따른 전자트립장치를 개략적인 형태로 나타낸 도면.1 is a schematic view showing an electronic trip device according to the prior art.
도 2 는 종래기술에 따른 트립장치의 전원회로를 나타낸 도면.2 is a view showing a power circuit of a trip device according to the prior art;
도 3 은 본 발명에 따른 트립장치의 구체적인 실시형태를 나타낸 도면.3 shows a specific embodiment of a trip device according to the invention.
도 4 는, 도 3 에 따른, 공급커패시터 단자에서 시간에 따른 전압의 변화량과, 시간에 따른 트립장치 전자회로의 전원신호의 변화량을 나타낸 도면.FIG. 4 is a diagram showing the amount of change in voltage over time at the supply capacitor terminal and the amount of change in power signal of the trip device electronic circuit over time according to FIG.
도 5 는 도 3 에 따른 트립장치 전원회로의 동작에 대한 플로차트의 구체적인 실시형태를 나타낸 도면.FIG. 5 shows a specific embodiment of a flowchart of the operation of the trip device power supply circuit according to FIG. 3; FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1, 6 : 전류센서 2 : 전자처리회로1, 6
3, 9 : 전자 스위치 4 : 트립코일3, 9: electronic switch 4: trip coil
5 : 전원 7 : 정류회로5
8 : 컨덕터 10 : 다이오드8: conductor 10: diode
11 : 조정회로 D : 트립핑 신호11: adjusting circuit D: tripping signal
본 발명은, 보호기능을 수행하도록 설계되고 측정한 전류와 하나 이상의 트립핑 임계값을 비교하는 전자처리회로에 접속되고 프리셋 기준전압에 따라 커패시터 단자에서의 전압을 조정하기 위한 수단 및 전원 커패시터를 구비하는 전원회로에 접속된 전류측정수단을 구비하는 전자트립장치에 관한 것이다.The invention comprises a power supply capacitor and means for adjusting the voltage at the capacitor terminal according to a preset reference voltage and connected to an electronic processing circuit designed to perform a protective function and comparing the measured current with one or more tripping thresholds. An electronic trip device comprising a current measuring means connected to a power supply circuit.
일반적으로, 종래의 트립장치에서는, 전원회로의 공급 커패시터에 의해 트립코일은 급전된다. 시스템 구동형 트립장치에서는, 보호될 전력시스템의 컨덕터에 연결된 전류센서에 의해, 공급 커패시터를 충전한다. 일반적으로, 전원회로는 공급 커패시터 단자에서의 전압을 조정할 수 있는 스위칭 전원형이다.In general, in the conventional trip device, the trip coil is fed by the supply capacitor of the power supply circuit. In a system driven trip device, the supply capacitor is charged by a current sensor connected to the conductor of the power system to be protected. In general, the power supply circuit is a switching power supply type capable of adjusting the voltage at the supply capacitor terminal.
일반적으로, 종래의 트립장치에서는 트립코일에 의해 신뢰할 만한 트립핑을 달성하기 위해, 공급 커패시터 단자에서 약 18 볼트의 제 1 공급전압이 요구된다. 예를 들어, 트립핑 커패시터 단자에서의 전압으로부터, 트립장치의 전자회로의 공급에 충분한 약 10 볼트의 낮은 제 2 공급전압이 분기된다.In general, in a conventional trip device, a first supply voltage of about 18 volts is required at a supply capacitor terminal in order to achieve reliable tripping by the trip coil. For example, from the voltage at the tripping capacitor terminal, a low second supply voltage of about 10 volts sufficient to supply the electronic circuit of the tripping device is diverged.
커패시터의 수명은 커패시터에 의해 허용되는 최대전압 (정격전압) 과 실제 작동전압 사이의 차이에 의해 결정되기 때문에, 트립핑 커패시터의 신뢰성은 충분한 크기의 커패시터 사용을 수반한다. Since the lifetime of a capacitor is determined by the difference between the maximum voltage (nominal voltage) allowed by the capacitor and the actual operating voltage, the reliability of the tripping capacitor involves the use of a capacitor of sufficient size.
본 발명의 목적은 트립핑 커패시터의 신뢰성을 유지시키거나 증가시킴과 동 시에, 그의 크기와 비용을 절감시킬 수 있는 트립장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a tripping device which can maintain or increase the reliability of the tripping capacitor and at the same time reduce its size and cost.
본 발명에 따르면, 상기 목적은, 전자처리회로는 측정한 전류를 트립핑 임계값보다 작은 프리셋 임계값과 비교하는 수단을 구비하고, 트립장치가 작동되거나 측정된 전류가 프리셋 임계값 이상인때인 프리셋기간동안 조정수단의 기준전압을 제 1 프리셋값으로 설정하고, 상기 프리셋 기간후 제 1 프리셋값보다 작은 제 2 프리셋값으로 설정하는 수단을 트립장치가 구비한다는 사실에 의해 달성한다.According to the invention, the object is that the electronic processing circuit comprises means for comparing the measured current with a preset threshold which is less than the tripping threshold, and the preset when the trip device is operated or the measured current is above the preset threshold. The fact that the trip device comprises means for setting the reference voltage of the adjusting means to the first preset value during the period and to a second preset value smaller than the first preset value after the preset period.
본 발명의 전개에 따르면, 제 2 기준전압값은 트립장치의 트립코일을 활성화시키는데 필요한 전압보다 낮다.According to the development of the present invention, the second reference voltage value is lower than the voltage required to activate the trip coil of the trip device.
도 1 에서는 종래기술에 따른 전자트립장치가 도시되어 있다. 도면에서 본 발명을 이해하는데 필요한 소자만을 나타냈다. 보호될 전력시스템의 컨덕터에 연결된 전류센서 (1) 는 컨덕터에서 흐르는 전류를 나타내는 신호를 전자처리회로 (2) 에 공급한다. 전자처리회로 (2) 는, 바람직하기로는, 보호기능을 수행하도록 마이크로프로세서에 기반하여 설계된 것으로, 측정된 전류를 하나 이상의 트립핑 임계값과 비교하고, 과부하 또는 단락회로와 같은 장애의 경우에 트립핑신호 (D) 를 공급한다. 예를 들어, 사이리스터로 구성된 전자스위치 (3) 의 제어전극에 트립핑신호 (D) 를 인가한다. 트립핑신호(D)에 의한 전자스위치 (3) 의 폐쇄는 제 1 공급전압 (V1) 의 단자에 전자스위치와 직렬로 접속된 트립코일 (4) 의 여기를 야기한다.1 shows an electronic trip device according to the prior art. In the drawings, only the elements necessary for understanding the present invention are shown. A
전원회로 (5) 는 제 1 공급전압 (V1) 을 공급한다. 시스템 구동형 트립장치에서는, 전원회로 (5) 는 보호될 전력시스템의 컨덕터에 연결된 전류센서에 의해 공급된다. 전원회로에 접속된 전류센서는 전류센서 (1) 이거나, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 전류센서 (1) 와 다른 전류센서 (6) 일 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 전류센서 (1) 는, 예를 들어 로고우스키 (Rogowski) 코일로 구성된 에어센서가 바람직하고, 반면 전류센서 (6) 는 철심센서가 바람직하다.The
또한, 전원회로 (5) 는 제 1 공급전압보다 낮고, 트립장치의 전자회로의 전원에 충분한 제 2 공급전압 (V2) 을 공급한다.In addition, the
종래에서, 전원회로 (5) 는 공급캐퍼시터의 단자에서 전압을 조정할 수 있는 스위칭전원형이다. 도 2 에 나타낸 구체적인 실시형태에서, 전류센서 (1 또는 6) 는 바람직하기로는 2 개의 출력단자를 구비하되, 2 개의 출력단자 중 하나는 그라운딩되고 다른 하나는 컨덕터 (8) 에 접속되는 전파정류기형인 정류회로 (7) 에 접속된다. 초퍼의 기능을 수행하는 전자스위치 (9) 는 정류회로의 출력단자에 병렬로 접속된다. 제 1 공급전압 (V1) 을 공급하는 전원회로 (5) 의 제 1 출력단자는, 정류회로 (7) 의 출력 전압이 V1 이상인 경우 온되고 그 반대 경우에는 오프되는 그런 방식으로 접속된 다이오드 (10) 를 경유하여 컨덕터 (8) 에 접속된다. 커패시터 (C) 는 전원회로(5)의 제 1 출력단자와 그라운드 사이의 전압분배기와 병렬로 접속된다. 전압분배기는 직렬로 접속된 제 1 저항 (R1) 및 제 2 저항 (R2) 으로 구성된 저항분배기이다. 저항분배기의 중앙지점은 전자스위치 (9) 를 제어하는 조정회로 (11) 의 입력에 접속된다. 제 3 저항 (R3) 은 커패시터 (C) 와는 병렬로, 제너다이오드 (Zd) 와 직렬로 접속되고, 제 3 저항 (R3) 과 제너다이오드 (Zd) 의 공통지점은 제 2 공급전압 (V2) 을 공급하는 전원회로 (5) 의 제 2 출력을 구성한다.In the related art, the
저항분배기의 중앙지점의 전압 (V3) 는 커패시터 단자에서의 전압 (V1) 을 나타낸다. 전압 (V3) 이 프리셋 기준전압보다 낮은 한, 조정회로 (11) 는 전자스위치 (9) 를 개방상태 (트랜지스터의 경우에는 오프) 로 유지한다. 그러므로, 커패시터 (C) 는 변류기 (current transformer) 로부터 정류회로 (7) 및 다이오드 (10) 를 경유하여 충전된다. 전압 (V3) 가 기준전압에 도달하자마자, 조정회로 (11) 는 전자스위치 (9) 를 폐쇄하여 (트랜지스터의 경우 턴온), 정류회로의 출력을 단락시킨다. 그 후에, 다이오드 (10) 는 턴오프되며, 커패시터 (C) 의 충전이 계속되는 것을 방지한다. 따라서, 제 1 공급전압 (V1) 은 프리셋 기준전압값으로 조정된다. 그 후에, 제너다이오드 (Zd) 의 단자에서 제 2 공급전압 (V2) 을 얻는다.The voltage V 3 at the center of the resistor divider represents the voltage V 1 at the capacitor terminals. As long as the voltage V 3 is lower than the preset reference voltage, the adjusting
종래의 트립장치에서, 장애시 항상 트립코일의 신뢰할 만한 트립핑을 확보하도록 기준전압을 선택한다. 예를 들어, 신뢰할 만한 트립코일 (4) 의 트립핑에 요구되는 전압이 약 18 볼트라면, 기준전압은 19 볼트로 고정된다.In a conventional tripping device, a reference voltage is selected to ensure reliable tripping of the trip coil in the event of a failure. For example, if the voltage required for the tripping of the
도 3 에 나타낸 본 발명에 따른 트립장치는, 조정회로 (11) 가 트립장치의 전자처리회로 (2) 의 또다른 출력에 접속된 또다른 입력을 구비한다는 점에서 상술한 트립장치와는 다르다. 전자처리회로 (2) 는, 트립장치가 작동되거나 측정된 전류 (I) 가 트립핑 임계값보다 낮은 프리셋 임계값 이상 (Is) 이 되는 프리셋 기간동안에는, 조정회로 (11) 의 기준전압의 변화를 초래하여 제 1 프리셋값을 취하고 , 상기 프리셋 기간후에는 제 1 프리셋 값보다 낮은 제 2 프리셋 값을 취한다.The trip device according to the invention shown in FIG. 3 differs from the trip device described above in that the adjusting
다음으로, 본 발명에 따른 트립장치의 동작을, 도 4 의 (a), 도 4 의 (b) 및 도 5 를 참조하여, 좀 더 상세하게 설명한다.Next, the operation of the trip device according to the present invention will be described in more detail with reference to Figs. 4A, 4B and 5.
개시하면, 즉 트립장치가 작동될 때, 커패시터 (C) 단자에서의 전압 (V1) 은 영이 된다. 전자스위치 (9) 가 개방될 때, 커패시터는 충전을 시작한다. 전압 (V1) 이 증가한다. t1 시점에서, 도 4 의 (a) 와 같이, 전압은 충분한 값, 예를 들어 8 볼트에 도달하여, 트립장치의 전자회로, 더욱 구체적으로 전자처리회로 (2) 에 공급된다. 지금까지 영이었던 전원신호 (A) (도 4 의 (a)) 는 그 후에 1 값을 가지며, 전자처리회로 마이크로프로세서의 개시 단계 F1 (도 5)를 초기화한다. 그 후에, 이 회로는 단계 F2 에서 Δt 값을 영으로 설정하고, 단계 F3 에서 기준전압 (Vref) 값을 제 1 값으로 설정한다. 나타낸 구체적인 실시형태에서, 제 1 기준전압값은 19 볼트이다. 전자처리회로 (2) 의 제어하에, 프리셋기간 (T), 예를 들어 10 밀리세컨드 내지 100 밀리세컨드동안, 조정회로 (11) 는 제 1 기준전압값을 이용한다.Initiating, ie when the trip device is activated, the voltage V 1 at the terminal of capacitor C becomes zero. When the electronic switch 9 is opened, the capacitor starts to charge. The voltage V 1 increases. At the time t1, as shown in Fig. 4A, the voltage reaches a sufficient value, for example, 8 volts, and is supplied to the electronic circuit of the trip device, more specifically the
그 후에, 단계 F4 에서, 기간 (T) 이 경과 (Δt = 1s ?) 했는지를 마이크로프로세서가 체크한다. 이 경우, 단계 F4 의 출력이 예이면, 그 후에, 단계 F5 에서 마이크로프로세스는 기준전압 (Vref) 값을 제 1 값보다 낮은 제 2 값으로 변경한다. 나타낸 구체적인 실시형태에서, 제 2 기준전압값은 10 볼트이다. 전자처리회로 (2) 의 제어하에, t2 시점 (t2 = t1 + T) 부터 조정회로 (11) 는 이 제 2 기준전압값을 이용한다. 그 후에, 커패시터 단자에서의 전압이 제 2 기준값을 가질때까지 커패시터 (C) 는 방전한다. 이 값은 트립장치의 전자회로에 신뢰할 만한 전원을 제공하기에 충분하도록 선택되며, 즉 나타낸 구체적인 실시형태에서, 트립코일의 신뢰할 만한 동작을 보장하는데 필요한 전압보다 낮으면서 8 볼트보다 커야 한다. 만약 기간 (T) 이 경과하지 않았다면 (단계 F4 의 출력이 아니오), 단계 F4 로 궤환하기 전에, 마이크로프로세서는 Δt (Δt = Δt + 1) 의 값을 증분시키는 단계 F6 로 진행한다.Thereafter, in step F4, the microprocessor checks whether the period T has elapsed (Δt = 1 s?). In this case, if the output of step F4 is YES, then in step F5, the microprocess changes the reference voltage Vref value to a second value lower than the first value. In the specific embodiment shown, the second reference voltage value is 10 volts. Under the control of the
기준전압이 제 2 의 더 낮은 값으로 떨어지는 단계 F5 후에, 측정된 전류 (I) (I ≥Is ?) 에 의해, 마이크로프로세스는 트립핑임계값보다 낮은 프리셋임계값 (Is) 의 가능한 오퍼슈트를 감시한다 (단계 F7). 측정된 전류가 이 임계값보다 낮은 경우 (단계 F7 의 출력이 아니오), 기준전압은 변하지 않고, 단계 F7 에 궤환함으로써 마이크로프로세서는 전류발생의 감시를 지속한다.After step F5, when the reference voltage falls to the second lower value, by means of the measured current I (I ≥ Is?), The microprocess makes a possible operation of the preset threshold Is lower than the tripping threshold. Monitor (step F7). If the measured current is lower than this threshold (no output of step F7), the reference voltage does not change, and by returning to step F7, the microprocessor continues to monitor current generation.
만약 t3 시점에서 측정된 전류가 임계값 (Is) 에 이르거나 초과하면 (단계 F7 의 출력이 예), 마이크로프로세서는 단계 F2 로 궤환한다. 그 후에, 기준전압 (Vref) 은 제 1 의 더 높은 값으로 궤환하며, 이 값에 이를 때까지 커패시터 (C) 는 재충전한다. 전류에 의한 임계값 (Is) 의 오버슈팅은 전류가 표준값을 초과함을 표시하며, 트립핑이 요구될 장애의 검출 임박의 가능성을 나타낸다. 예로서는, In 이 트립장치의 정격전류이면, 임계값 (Is) 은 2 (In) 가 될 수 있다. 만약 전자처리회로 (2) 가 t3 시점에 후속하는 기간 (T) 동안 장애를 검출하지 못하면, 이 기간후에 기준전압은 제 2 값으로 되돌아간다. 반면, 만약 이 기간동안 장애가 검출되면, 그 후에, 도 4 (b) 의 t4 시점에서, 트립핑 신호 (D) 를 전송한다. 그 후에, 이제 방금 재충전된 커패시터 (C) 에 의해 정확히 공급되는 트립코일 (4) 은 보호될 전력시스템에서 전류방해를 수행한다. 그 후에, 전원회로 (5) 는 전류센서에 의해 더이상 공급되지 않으며, 커패시터는 방전된다. t5 시점에서, 정확하게 커패시터 단자에서의 전압은 트립장치의 전자회로를 공급하기에 불충분하게 된다 (A = 0). 종래의 방법에서는, 트립핑에 후속하는 기간 (t4 내지 t5) 동안, 마이크로프로세서는 어떤 데이타를 저장하는 조처를 취한다.If the current measured at time t 3 reaches or exceeds the threshold Is (the output of step F7 is yes), the microprocessor returns to step F2. Thereafter, the reference voltage Vref returns to the first higher value, and the capacitor C recharges until it reaches this value. Overshooting of the threshold Is by the current indicates that the current exceeds the standard value, and indicates the likelihood of imminent detection of a failure for which tripping will be required. As an example, if In is the rated current of the trip device, the threshold Is may be 2 (In). If the
도 5 의 실시형태에서, 기준전압의 구체적인 값 (19볼트 및 10볼트) 은 단계 F3 와 단계 F5 동안 고정되며, 그 후에, 이 값은 조정회로 (11) 에 전송된다. 다른 실시형태에서, 기준전압 (Vref) 으로 취할수 있는 2 개의 값은 조정회로내에 프리셋되며, 마이크로프로세서는 사용할 값을 나타내는 2 진 신호를 조정회로에 전송만 행한다.In the embodiment of Fig. 5, specific values (19 volts and 10 volts) of the reference voltage are fixed during steps F3 and F5, after which the values are transmitted to the adjusting
따라서, 본 발명은 장애의 경우에 신뢰할 만한 트립코일의 작동을 확보하면서 트립코일 (4) 의 공급커패시터 (C) 의 크기 및 비용을 감소시킬 수 있다. 트립은 비교적 드문 경우이기 때문에, 예를 들어, 장애가 발생하기 쉬운 1 초의 짧은 기간동안, 즉 트립장치가 작동되는 기간 동안과, 측정된 전류가 프리셋 임계값 (Is) 에 이르는 기간동안에만, 커패시터는 완전 충전 상태에 있다.Therefore, the present invention can reduce the size and cost of the supply capacitor C of the
예컨대, 최대전압 35볼트를 가진 22 μF 커패시터는 최대전압 25 볼트를 가진 22 μF 커패시터로 대체할 수 있다. 커패시터의 최대전압과 작동전압 사이의 차이는 35 볼트 마이너스 19 볼트, 즉 16 볼트로부터 25 볼트 마이너스 10 볼트, 즉 15볼트로 감소되기 때문에, 커패시터의 크기 및 비용의 상당한 감소에도 불구하고 커패시터의 수명 및 신뢰성이 상당히 유지된다. 반대로, 일정한 커패시터 크기에서, 커패시터의 수명 및 신뢰성의 큰 증가를 달성할 수 있다.For example, a 22 μF capacitor with a maximum voltage of 35 volts can be replaced with a 22 μF capacitor with a maximum voltage of 25 volts. Since the difference between the maximum voltage and the operating voltage of the capacitor is reduced from 35 volts minus 19 volts, or 16 volts to 25 volts minus 10 volts, or 15 volts, the lifetime of the capacitor and Reliability is significantly maintained. In contrast, at constant capacitor size, a large increase in the lifetime and reliability of the capacitor can be achieved.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 전자트립장치에 의하면, 트립코일 (4) 의 공급커패시터 (C) 의 크기 및 비용을 감소시킬 수 있으며, 장애의 경우에 신뢰할 만한 트립코일의 작동을 확보한다.As described above, according to the electronic trip device of the present invention, the size and cost of the supply capacitor C of the
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