KR100899631B1 - 고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법 - Google Patents

고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100899631B1
KR100899631B1 KR1020070039940A KR20070039940A KR100899631B1 KR 100899631 B1 KR100899631 B1 KR 100899631B1 KR 1020070039940 A KR1020070039940 A KR 1020070039940A KR 20070039940 A KR20070039940 A KR 20070039940A KR 100899631 B1 KR100899631 B1 KR 100899631B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
component
fault current
magnitude
time
Prior art date
Application number
KR1020070039940A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080095448A (ko
Inventor
이철균
박경원
조윤성
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020070039940A priority Critical patent/KR100899631B1/ko
Publication of KR20080095448A publication Critical patent/KR20080095448A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100899631B1 publication Critical patent/KR100899631B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H02H3/332—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means responsive to dc component in the fault current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

본 발명은 전력계통에서 고장전류에 포함된 직류성분을 제거하는 장치 및 방법을 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 장치는 계통 전류의 샘플 데이터(sample data)를 검출하여 제공하는 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단; 및 상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단에 접속되고, 상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단이 제공하는 계통 전류의 샘플 데이터로부터 직류성분의 고장 전류의 크기와 시정 수를 산출하고, 산출된 크기와 시정 수의 전류부분을 상기 계통 전류로부터 제거하여, 계통 전류에서 직류성분의 고장 전류를 제거하는 고장 전류 연산기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
전력계통, 고장전류, 직류성분 제거, 샘플 데이터, 적분, 고장 전류의 크기와 시정 수

Description

고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법{APPARATUS FOR REMOVING DIRECT CURRENT COMPONENT OF FAULT CURRENT AND METHOD THEREOF}
도 1은 종래기술에 따른 미믹(Mimic) 임피던스를 이용한 고장전류의 직류 분 제거 회로 구성 예를 보여주는 개략적 회로 도이고,
도 2는 직류 성분을 포함한 고장전류의 파형과 도 1의 직류 분 제거 회로에 의해 직류 성분을 제거한 상태의 고장전류의 파형을 보여주는 파형 도이며,
도 3은 종래기술에 따른 코사인 필터를 이용한 고장전류의 직류 분 제거 회로 구성 예를 보여주는 블록 도이고,
도 4는 종래기술에 따라 코사인 필터와 사인 필터를 고장전류의 직류 분 제거 장치로 이용했을 때 시정 수와 필터 처리 결과의 관계 파형 도이며,
도 5는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 장치의 구성을 보여주는 블록 도이고,
도 6은 도 5 중 고장 전류 연산 기의 세부 구성 예를 보여주는 블록 도이며,
도 7은 전력 계통에서 고장 전류가 직류성분과 기본 파 성분의 합으로 이루어진 것을 보여주는 고장 전류의 구성 파형 도이고,
도 8은 지수함수로 표현되는 고장 전류의 직류 성분과 그의 시간 t 및 시간 t으로부터 미소 샘플링 시간 Δt를 더 경과 시점에서의 파형을 보여주는 직류 성분 파형 도이며,
도 9는 1 주기 T동안의 직류 성분이 포함된 고장 전류와 그 이후의 직류성분이 제거된 상태의 기본 파 성분만(정상 상태 계통 전류)의 파형을 보여주는 파형 도이고,
도 10은 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 방법의 구성을 보여주는 흐름 도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
1: 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단 2: 고장 전류 연산 기
2a: 1주기 적분 기 2b: 시정 수 및 크기 연산 기
2c: 직류 성분 제거기
본 발명은 전력 계통에 있어서 고장 전류에 포함된 직류 성분을 검출하는 장치 및 방법 그리고 이러한 직류 성분을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전력계통에 적용되는 전력 품질 미터(Power Quality Meter), 고장 기록계(Fault Recorder), 디지털 계전기 등 디지털 전력 감시기기에 있어서 신속한 고장 인지와 정밀한 계측에 적합한 고장 전류의 직류 분 검출 장치 및 방법 그리고 직류 분 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전력 계통의 고장 발생시에 고장전류를 인지하여 전력계통 보호를 수행하는 디지털 보호 계전기에 특히 필요한 기술이다.
전력 계통의 고장 전류는 고장 발생 순간에 항상 직류 성분(이하 직류 분으로 약함)을 포함하고 있으며, 고장 전류의 직류 분은 디지털 보호 계전기에서 일반적으로 사용되는 기본 파 전류 추출 방식인 DFT(Discreet Fourier Transform)의 기본 파 추출 시간 및 정확도에 영향을 미쳐 디지털 보호 계전기의 신속하고 정확한 동작을 어렵게 한다.
본 발명은 디지털 보호 계전기의 신속한 정확한 기본 파 전류 추출을 위해 고장전류의 직류 분을 효과적으로 제거하기 위하여 이용될 수 있다. 또한 본 발명은 전력 계통에서 발생하는 각종 외란을 감지, 외란이 발생한 순간의 페이저(phasor)즉 크기와 위상을 기록하는 데 이용될 수 있다.
한편, 전력 계통의 고장 발생시 고장 전류를 검출하고 고장 전류에 포함된 직류 분을 제거하는 종래기술에 따른 장치 및 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 미믹(Mimic) 임피던스를 이용한 고장전류의 직류 분 제거 회로 구성 예를 보여주는 개략적 회로 도이고, 도 2는 직류 성분을 포함한 고장전류의 파형과 도 1의 직류 분 제거 회로에 의해 직류 성분을 제거한 상태의 고장전류의 파형을 보여주는 파형 도이다.
도 1에서 부호 E는 전력 계통의 교류 전원을 표시하고, R은 선로의 저항 성분, X는 선로의 인덕턴스(Inductance) 성분, Zm은 선로 임피던스와 동일한 시정수를 갖는 미믹(Mimic) 임피던스이며, Ip는 계통 전류, Is는 미믹 임피던스에 의해 발생하는 고장 전류의 직류 분과 반대 방향의 직류 전류이다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래기술에 따른 미믹(Mimic) 임피던스(Zm)를 이용한 고장전류의 직류 분 제거 회로는 선로 임피던스(R 및 X)와 동일한 시정 수를 갖는 임피던스 즉 미믹 임피던스(Zm)를 설치하여 고장전류에 포함된 직류 분을 제거한다. 그러나 설치된 미믹 임피던스(Zm)의 시정 수가 선로 임피던스(R 및 X)의 시정 수와 다를 경우 고장전류에 포함된 직류 분은 제거되지 않는다.
도 2는 직류 성분을 포함한 고장전류의 파형 즉, 굵은 실선 표시 파형과 도 1의 직류 분 제거 회로에 의해 직류 성분을 제거한 상태의 고장전류의 파형 즉, 가는 실선 표시 파형을 보여주고 있다. 그러나 직류 성분이 제거되는 것은 미믹 임피던스의 시정 수가 선로 임피던스의 시정 수와 동일할 경우에 한한다.
한편 도 3은 종래기술에 따른 코사인 필터를 이용한 고장전류의 직류 분 제거 회로 구성 예를 보여주는 블록 도이다. 도 3에 있어서, 코사인 필터가 출력하는 현재의 출력 값과 1/4 주기전의 코사인 필터의 출력 값을 이용하여 크기를 계산하여 고장전류의 직류 분을 제거한다. 그러나 이산 퓨리에 변환보다 수렴속도가 1/4주기 지연되는 단점이 있고 시정수가 매우 작은 값일 때 직류 분이 완벽하게 제거되지 않는 문제점이 있다.
한편, 도 4는 종래기술에 따라 코사인 필터와 사인 필터를 고장전류의 직류 분 제거 장치로 이용했을 때 시정 수와 필터 처리 결과의 관계 파형 도로서, 시정수를 0.001에서 0.1까지 변화시켜가며 사인 필터와 코사인 필터의 결과 값을 도시한 것으로서 실선은 코사인 필터의 결과 값이고 점선은 사인 필터의 결과 값이다.
도 4에서 볼 수 있듯이 시정수가 일정값 이상에서는 코사인 필터의 결과 값에는 직류 성분이 제거되는 데, 사인 필터의 결과 값에는 직류 성분이 제거되지 않는다. 따라서 직류 성분을 제거하지 못하는 디지털 퓨리에 변환에서 사인 필터를 적요하지 않고 코사인 필터의 결과 값 만을 가지고 도 3과 같이 현재 값과 1/4주기 이전의 코사인 필터 결과 값으로 디지털 계전기에 적용하여 직류 성분을 제거한다.
상기와 같이 미믹 임피던스를 이용한 직류 성분 제거 방법은 미믹 임피던스가 선로의 임피던스와 동일한 시정수를 가져야 한다. 그러나 전력계통에서 발생하는 고장은 그 발생위치가 다양하여 선로임피던스와 똑같은 시정수를 갖는 미믹 임피던스를 선정하는 것은 불가능하고, 미믹 임피던스의 시정수와 다른 시정수를 갖는 직류 성분이 발생하면 제거되지 않는 문제점이 있다.
또한, 코사인 필터를 이용하는 방법은 시정수가 작은 경우 직류성분이 제거되지 않는 문제가 있고, 현재의 코사인 필터 결과 값과 1/4주기 이전의 코사인 필터 결과 값을 사용하기 때문에 수렴속도가 14주기 늦어진다는 문제가 있다. 이는 전력 감시 유닛(Power Monitoring Unit), 전력 품질 미터(Power Quality Meter), 고장 기록계(Fault Recorder) 등 순시동작을 필요로 하지 않는 기기에서는 큰 문제가 되지 않으나 순시동작을 해야하는 디지털 보호 계전기에서는 치명적인 문제가 된다.
따라서 본 발명의 일 목적은 전력계통의 고장전류에 포함된 직류분을 신속하 고 정확하게 산출할 수 있는 고장 전류의 직류 분 산출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전력계통의 고장전류에 포함된 직류분을 신속하고 정확하게 산출하여 제거할 수 있는 고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 일 목적은, 계통 전류의 샘플 데이터(sample data)를 검출하여 제공하는 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단; 및
상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단에 접속되고, 상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단이 제공하는 계통 전류의 샘플 데이터로부터 직류성분의 고장 전류의 크기와 시정 수를 산출하는 수단을 포함하는 본 발명에 따른 전력 계통의 고장 전류 검출 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 일 목적은, 계통 전류로부터 한 주기의 샘플 데이터를 검출하는 계통 전류의 샘플 데이터 검출 단계;
상기 샘플 데이터 검출 단계에서 검출된 샘플 데이터를 한 주기 적분하여 직류 성분을 산출하는 1주기 적분 단계;
상기 1 주기 적분 단계 다음 한 샘플링 시간 후의 적분 결과를 산출하는 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계;
상기 1주기 적분 단계에서 얻은 고장 전류의 적분 값과 상기 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계에서 얻은 적분 결과를 이용하여, 고장 전류에 포함된 직류 성분의 시정수 및 크기를 산출하는 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적은, 계통 전류의 샘플 데이터(sample data)를 검출하여 제공하는 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단; 및
상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단에 접속되고, 상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단이 제공하는 계통 전류의 샘플 데이터로부터 직류성분의 고장 전류의 크기와 시정 수를 산출하고, 산출된 크기와 시정 수의 전류부분을 상기 계통 전류로부터 제거하여, 계통 전류에서 직류성분의 고장 전류를 제거하는 고장 전류 연산기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적은, 계통 전류로부터 한 주기의 샘플 데이터를 검출하는 계통 전류의 샘플 데이터 검출 단계;
상기 샘플 데이터 검출 단계에서 검출된 샘플 데이터를 한 주기 적분하여 직류 성분을 산출하는 1주기 적분 단계;
상기 1 주기 적분 단계 다음 한 샘플링 시간 후의 적분 결과를 산출하는 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계;
상기 1주기 적분 단계에서 얻은 고장 전류의 적분 값과 상기 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계에서 얻은 적분 결과를 이용하여, 고장 전류에 포함된 직류 성분의 시정수 및 크기를 산출하는 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계; 및
상기 고장 전류로부터 상기 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계에서 얻은 시정수 및 크기의 전류를 제거하는 직류성분 제거 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성과 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 실시 예에 대한 이하의 설명으로써 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 장치의 구성을 보여주는 블록 도이다. 먼저, 도 5를 참조할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 장치는 계통 전류의 샘플 데이터(sample data)를 검출하여 제공하는 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단(1)과; 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단(1)에 접속되고, 상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단(1)이 제공하는 계통 전류의 샘플 데이터로부터 직류성분의 고장 전류의 크기와 시정 수를 산출하는 수단을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 고장 전류의 크기와 시정 수를 산출하는 수단은 고장 전류 연산기(2)로서 불릴 수 있다.
한편, 도 6은 도 5 중 고장 전류 연산 기의 세부 구성 예를 보여주는 블록 도로서, 도 6에 있어서 고장 전류 연산기(2)는 미리 설정된 시간 동안 상기 계통 전류의 샘플 데이터를 적분하여 출력하는 적분 기 즉, 1 주기 적분기(2a); 및
상기 1 주기 적분기(2a)의 적분 출력을 이용하여 상기 고장 전류에 포함된 직류 성분의 크기 및 시정 수를 산출하는 시정 수 및 크기 연산 기(2b)를 포함한 다.
도 6에 있어서, 고장 전류 연산기(2)는 추가적으로 직류 성분 제거기(2c)를 포함한다.
도 6에 있어서 1주기 적분 기(2a)는 1주기 동안 상기 계통 전류의 샘플 데이터를 적분하여 고장전류에 포함된 직류 성분을 출력하고 미소 시간 후 상기 적분 결과를 출력한다.
또, 시정 수 및 크기 연산 기(2b)는 1주기 적분 기(2a)의 적분 출력을 이용하여 상기 고장 전류에 포함된 직류 성분의 크기 및 시정 수를 산출한다.
또한, 직류 성분 제거기(2c)는 상기 고장 전류로부터 상기 시정 수 및 크기 연산 기가 산출한 크기 및 시정수를 갖는 직류 성분을 제거함으로써, 고장 전류에 포함된 직류 성분을 제거한다.
상기 도 5 및 도 6으로 도시한 본 발명에 따른 전력 계통에 있어서 고장 전류의 직류 분 검출 장치 또는 전력 계통에 있어서 고장 전류의 직류 분 제거 장치는 직류 분에 대한 산출 프로그램을 저장하고 이를 이용하여 직류 분을 산출 및 제거 처리하는 소프트웨어적 구성으로 실현될 수 있다.
도 7은 전력 계통에서 고장 전류가 직류성분과 기본 파 성분의 합으로 이루어진 것을 보여주는 고장 전류의 구성 파형 도이다. 도 7는 시간영역에서 전력계통의 고장전류 파형을 보여주고 있다. 도 7에서 고장전류(좌측 파형 참조)는 우측 파형과 같이 기본 파 성분 ifund(t) 와 직류 성분 iDC(t)을 모두 포함하고 있다.
따라서 고장 전류는 시간영역에서 다음과 같은 식 (1)로서 나타낼 수 있다.
Figure 112007031020535-pat00001
여기서 i(t)는 고장전류이고, iDC(t)는 직류 성분, ifund(t)는 기본 파 성분, I0는 직류 성분 전류의 크기이고, τ는 시 정수이고 ω는 각속도, θ는 위상 각이다.
상기 식(1)은 고장 전류가 사인함수로 표시될 수 있는 기본 파 성분과 지수함수적으로 표시할 수 있는 직류 성분의 합으로 표시될 수 있음을 나타낸다.
한편, 도 8은 지수함수로 표현되는 고장 전류의 직류 성분과 그의 시간 t 및 시간 t으로부터 미소 샘플링 시간 Δt를 더 경과 시점에서의 파형을 보여주는 직류 성분 파형 도이다. 도 8에 있어서, 고장전류를 1주기 동안 적분하면 기본 성분은 0(zero)가 되며 직류 성분에 대한 적분 값 Z(t)만 나타난다.
여기서 직류 성분의 적분 값 Z(t)는 다음과 같은 식(2) 및 식(3)과 같은 관계가 있다.
Figure 112007031020535-pat00002
Figure 112007031020535-pat00003
고장전류의 직류 성분은 다음 식(4)을 통하여 정확하게 산출할 수 있다.
Figure 112007031020535-pat00004
한편, 도 9는 1 주기 T동안의 직류 성분이 포함된 고장 전류와 그 이후의 직류성분이 제거된 상태의 기본 파 성분만(정상 상태 계통 전류)의 파형을 보여주는 파형 도이다.
고장 전류의 1주기(T)만큼의 적분 값이 곧 고장 전류에 포함된 직류 성분이므로, 이러한 관계를 이용하여 고장 전류에 포함된 직류 성분을 계산하여 고장 전류에 포함된 직류 성분을 제거하였다.
본 발명에 따라서 전력계통의 사고 시 발생되는 고장전류에서 직류 성분을 제거하기 위해서 이러한 직류 성분의 크기와 시정수를 산출하는 동작을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
전력 계통의 단락과 같은 사고 시 발생되는 고장전류는 일반적으로 기본파를 포함하는 교류 성분뿐 아니라 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 포함하고 있으므로 시간영역에서 고장전류는 다음 식(5)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007031020535-pat00005
여기서 Io는 직류성분의 크기를 나타내며, τ는 지수적으로 감소하는 시정수 를 나타내며 k는 고조파 차수를 나타내고, ω1은 각속도, Θk는 위상각을 나타낸다.
상기 식(5)에 있어서 고조파를 포함한 교류성분은 기본파의 정수배의 주기를 갖는 주기함수이기 때문에 기본파의 주기에 대해서 적분을 취하게 되면 항상 0이 된다.
따라서 상기 식(5)에 대해서 기본파 1주기 적분을 취하게 되면 아래 식(6)과 같이 고장전류에 포함된 직류 성분에 대한 적분 결과를 얻을 수 있으며 식(6)에서 좌변의 고장전류 적분값은 고장전류의 측정을 통하여 계산이 가능하다.
Figure 112007031020535-pat00006
=
Figure 112007031020535-pat00007
=
Figure 112007031020535-pat00008
= Z(t) -------(6)
식 (6)을 이용하여 미소 시간 간격 Δt 이후의 적분 결과를 나타내면 다음 식(7)과 같다.
Figure 112007031020535-pat00009
=
Figure 112007031020535-pat00010
=
Figure 112007031020535-pat00011
따라서 식(6)과 식(7)을 이용하면 아래 식(8) 및 식(9)와 같이 고장전류에 포함된 직류 성분의 시정수 및 크기를 정확히 계산할 수 있다.
Figure 112007031020535-pat00012
Figure 112007031020535-pat00013
여기서, τ는 시정 수이고, Δt는 미소 샘플링(sampling) 시간, ln은 자연로그, Z(t)는 시간 t동안의 고장 전류에 대한 적분 값이고, Z(t+Δt)는 시간 t에 미소 샘플링시간이 더 경과한 시점에서의 고장 전류에 대한 적분 값이며, I0 는 직류 성분의 크기이고, e는 지수함수이다.
따라서 고장 전류에서 직류 성분을 상기와 같이 정확히 산출할 수 있으며,
상기와 같은 산출된 시정수 및 크기를 갖는 직류 성분을 고장전류로부터 제거함으로써 고장전류의 정확한 직류 성분 제거가 이루어질 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 방법의 구성을 보여주는 흐름 도이다.
도 10을 참조하여 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 장치 또는 직류 분 제거 장치의 동작 및 직류 분 검출 방법 또는 직류 분 제거 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 장치의 동작 또는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 방법의 구성은 다음과 같다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 장치의 동작 또는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 방법은, 계통 전류로부터 한 주기의 샘플 데이터(sample data)를 검출하는 계통 전류의 샘플 데이터 검출 단계(ST1)와; 샘플 데이터 검출 단계(ST1)에서 검출된 샘플 데이터를 한 주기 적분하여 직류 성분을 산출하는 1주기 적분 단계(ST2)와; 1 주기 적분 단계(ST2) 다음 한 샘플링(sampling) 시간 후의 적분 결과를 산출하는 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계(ST3)와; 상기 1주기 적분 단계(ST2)에서 얻은 고장 전류의 적분 값과 상기 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계(ST3)에서 얻은 적분 결과를 이용하여, 고장 전류에 포함된 직류 성분의 시정수 및 크기를 산출하는 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계(ST4);로 이루어진다.
계통 전류의 샘플 데이터 검출 단계(ST1)에서는 도 5의 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단(1)에 의해서 전력 계통에 흐르는 계통 전류의 샘플 데이터를 검출한다.
상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단(1)은 디지털 보호 계전기, 전력 감시 유닛, 전력 품질 미터, 디지털 고장 기록계 등에 기본적으로 구비되는 전류 측정 수단으로서, 예컨대 변류기 등이 될 수 있다.
상기 1주기 적분 단계(ST2)에서는 도 5의 고장 전류 연산기(2), 그 중에서도 도 6의 1주기 적분기(2a)가 상술한 식 (6)을 이용하여 고장 전류를 1주기 적분한다.
일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계(ST3)에서는, 도 5의 고장 전류 연산기(2), 그 중에서도 도 6의 1주기 적분기(2a)가 상술한 식 (7)을 이용하여 1주기 적분 후 미소 시간 간격 Δt 이후의 적분 결과를 구한다.
직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계(ST4)에서는, 도 5의 고장 전류 연산기(2), 그 중에서도 도 6의 시정수 및 크기 연산기(2b)가 상기 식 (8) 및 (9)를 이용하여 직류 분의 시정수 및 크기를 산출한다.
이로 서, 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 장치의 동작 또는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 방법이 완료된다.
한편, 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 장치의 동작 또는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 제거 방법은, 상기 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 장치의 동작 또는 본 발명에 따른 고장 전류의 직류 분 검출 방법에 추가하여 직류 분을 제거하는 동작 또는 단계가 추가되어 이루어진다.
즉, 도 10에 있어서, 상기 고장 전류로부터 상기 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계에서 얻은 시정수 및 크기의 전류를 제거하는 직류성분 제거 단계(ST5)를 포함하여 구성되는 것이다.
직류성분 제거 단계(ST5)는 도 5의 고장 전류 연산기(2), 그 중에서도 도 6의 직류 성분 제거기(2c)가 산출된 시정수 및 크기를 가진 직류 성분을 고장 전류 중에서 제거함으로써 달성된다.
따라서 디지털 보호 계전기에 있어서 고장 전류가 발생했을 때도 상기와 같이 1주기 + 1 샘플링 미소시간이면 직류 성분을 정확히 산출하여 제거할 수 있어 신속하고 정확하게 기본파 전류의 추출이 가능하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따라서 전력계통의 고장전류에 포함된 직류분을 신속하고 정확하게 산출할 수 있는 고장 전류의 직류 분 산출 장치 및 방법을 얻을 수 있는 효과가 있고, 또한 전력계통의 고장전류에 포함된 직류 분을 신속하고 정확하게 산출하여 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 계통 전류의 샘플 데이터(sample data)를 검출하여 제공하는 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단; 및
    상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단에 접속되고, 상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단이 제공하는 계통 전류의 샘플 데이터로부터 직류성분의 고장 전류의 크기와 시정 수를 산출하며,
    미리 설정된 시간 동안 상기 계통 전류의 샘플 데이터를 적분하여 출력하는 적분 기 및
    상기 적분 기의 적분 출력을 이용하여 상기 고장 전류에 포함된 직류 성분의 크기 및 시정 수를 산출하는 시정 수 및 크기 연산 기를 포함하여 구성되는 크기 및 시정 수 산출 수단을 포함하는 전력 계통의 고장 전류 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시정 수 및 크기 연산 기가 시정 수와 고장 전류의 크기를 산출하는 데 이용하는 산출 식은,
    Figure 112007031020535-pat00014
    Figure 112007031020535-pat00015
    여기서, τ는 시정 수이고, Δt는 미소 샘플링(sampling) 시간, ln은 자연로그, Z(t)는 시간 t동안의 고장 전류에 대한 적분 값이고, Z(t+Δt)는 시간 t에 미소 샘플링시간이 더 경과한 시점에서의 고장 전류에 대한 적분 값이며, I0 는 직류 성분의 크기이고, e는 지수함수인 것을 특징으로 하는 전력 계통의 고장 전류 검출 장치.
  4. 계통 전류의 샘플 데이터(sample data)를 검출하여 제공하는 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단; 및
    상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단에 접속되고, 상기 계통 전류 샘플 데이터 검출 수단이 제공하는 계통 전류의 샘플 데이터로부터 직류성분의 고장 전류의 크기와 시정 수를 산출하고, 산출된 크기와 시정 수의 전류부분을 상기 계통 전류로부터 제거하여, 계통 전류에서 직류성분의 고장 전류를 제거하며,
    미리 설정된 시간 동안 상기 계통 전류의 샘플 데이터를 적분하여 출력하는 적분 기,
    상기 적분 기의 적분 출력을 이용하여 상기 고장 전류에 포함된 직류 성분의 크기 및 시정 수를 산출하는 시정 수 및 크기 연산 기 및
    직류 성분 제거기를 포함하여 구성되는 고장 전류 연산기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고장 전류의 직류 분 제거 장치.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 고장 전류 연산 기는,
    1주기 동안 상기 계통 전류의 샘플 데이터를 적분하여 고장전류에 포함된 직류 성분을 출력하고 미소 시간 후 상기 적분 결과를 출력하는 1주기 적분 기;
    상기 1주기 적분 기의 적분 출력을 이용하여 상기 고장 전류에 포함된 직류 성분의 크기 및 시정 수를 산출하는 상기 시정 수 및 크기 연산 기; 및
    상기 고장 전류로부터 상기 시정 수 및 크기 연산 기가 산출한 크기 및 시정수를 갖는 직류 성분을 제거함으로써, 고장 전류에 포함된 직류 성분을 제거하는 상기 직류 성분 제거기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고장 전류의 직류 분 제거 장치.
  7. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 시정 수 및 크기 연산 기가 직류 성분의 크기 및 시정 수를 산출하는 산출 식은,
    Figure 112009000637177-pat00016
    Figure 112009000637177-pat00017
    여기서, τ는 시정 수이고, Δt는 미소 샘플링(sampling) 시간, ln은 자연로그, Z(t)는 시간 t동안의 고장 전류에 대한 적분 값이고, Z(t+Δt)는 시간 t에 미소 샘플링시간이 더 경과한 시점에서의 고장 전류에 대한 적분 값이며, I0 는 직류 성분의 크기이고, e는 지수함수인 것을 특징으로 하는 고장 전류의 직류 분 제거 장치.
  8. 계통 전류로부터 한 주기의 샘플 데이터를 검출하는 계통 전류의 샘플 데이터 검출 단계;
    상기 샘플 데이터 검출 단계에서 검출된 샘플 데이터를 한 주기 적분하여 직류 성분을 산출하는 1주기 적분 단계;
    상기 1 주기 적분 단계 다음 한 샘플링 시간 후의 적분 결과를 산출하는 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계;
    상기 1주기 적분 단계에서 얻은 고장 전류의 적분 값과 상기 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계에서 얻은 적분 결과를 이용하여, 고장 전류에 포함된 직류 성분의 시정수 및 크기를 산출하는 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고장 전류의 직류 분 검출 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계에서 이용되는 산출 식은,
    Figure 112007031020535-pat00018
    Figure 112007031020535-pat00019
    여기서, τ는 시정 수이고, Δt는 미소 샘플링(sampling) 시간, ln은 자연로그, Z(t)는 시간 t동안의 고장 전류에 대한 적분 값이고, Z(t+Δt)는 시간 t에 미소 샘플링시간이 더 경과한 시점에서의 고장 전류에 대한 적분 값이며, I0 는 직류 성분의 크기이고, e는 지수함수인 것을 특징으로 하는 고장 전류의 직류 분 검출 방법.
  10. 계통 전류로부터 한 주기의 샘플 데이터를 검출하는 계통 전류의 샘플 데이터 검출 단계;
    상기 샘플 데이터 검출 단계에서 검출된 샘플 데이터를 한 주기 적분하여 직류 성분을 산출하는 1주기 적분 단계;
    상기 1 주기 적분 단계 다음 한 샘플링 시간 후의 적분 결과를 산출하는 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계;
    상기 1주기 적분 단계에서 얻은 고장 전류의 적분 값과 상기 일 샘플링 시간 후 적분 결과 산출 단계에서 얻은 적분 결과를 이용하여, 고장 전류에 포함된 직류 성분의 시정수 및 크기를 산출하는 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계; 및
    상기 고장 전류로부터 상기 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계에서 얻은 시정수 및 크기의 전류를 제거하는 직류성분 제거 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고장 전류의 직류 분 제거 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 직류 성분 시정 수 및 크기 산출단계에서 이용되는 산출 식은,
    Figure 112007031020535-pat00020
    Figure 112007031020535-pat00021
    여기서, τ는 시정 수이고, Δt는 미소 샘플링(sampling) 시간, ln은 자연로 그, Z(t)는 시간 t동안의 고장 전류에 대한 적분 값이고, Z(t+Δt)는 시간 t에 미소 샘플링시간이 더 경과한 시점에서의 고장 전류에 대한 적분 값이며, I0 는 직류 성분의 크기이고, e는 지수함수인 것을 특징으로 하는 고장 전류의 직류 분 제거 방법.
KR1020070039940A 2007-04-24 2007-04-24 고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법 KR100899631B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070039940A KR100899631B1 (ko) 2007-04-24 2007-04-24 고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070039940A KR100899631B1 (ko) 2007-04-24 2007-04-24 고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080095448A KR20080095448A (ko) 2008-10-29
KR100899631B1 true KR100899631B1 (ko) 2009-05-27

Family

ID=40155107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070039940A KR100899631B1 (ko) 2007-04-24 2007-04-24 고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100899631B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101529751B1 (ko) * 2011-09-09 2015-06-19 엘에스산전 주식회사 직류 전류를 측정하기 위한 방법 및 측정 장치
KR101463045B1 (ko) * 2013-06-27 2014-11-18 엘에스산전 주식회사 고장전류에 포함된 직류 성분 검출 및 제거 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000040154A (en) * 1998-12-17 2000-07-05 Lg Ind Systems Co Ltd Method for removing an ac offset of a transmission line
JP2004279321A (ja) 2003-03-18 2004-10-07 Sanyo Electric Co Ltd 電力測定装置、逆潮流検出装置及び系統連系発電装置
KR20060032272A (ko) * 2004-10-11 2006-04-17 명지대학교 산학협력단 왜곡된 변류기의 2차 전류 보상 방법
KR20060104771A (ko) * 2005-03-31 2006-10-09 엘에스전선 주식회사 혼합 송전 선로 보호용 고장 판별 시스템 및 그 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000040154A (en) * 1998-12-17 2000-07-05 Lg Ind Systems Co Ltd Method for removing an ac offset of a transmission line
JP2004279321A (ja) 2003-03-18 2004-10-07 Sanyo Electric Co Ltd 電力測定装置、逆潮流検出装置及び系統連系発電装置
KR20060032272A (ko) * 2004-10-11 2006-04-17 명지대학교 산학협력단 왜곡된 변류기의 2차 전류 보상 방법
KR20060104771A (ko) * 2005-03-31 2006-10-09 엘에스전선 주식회사 혼합 송전 선로 보호용 고장 판별 시스템 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080095448A (ko) 2008-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tosato et al. A tuned lightweight estimation algorithm for low-cost phasor measurement units
Wen et al. Simple interpolated FFT algorithm based on minimize sidelobe windows for power-harmonic analysis
Babu et al. Analysis of SDFT based phase detection system for grid synchronization of distributed generation systems
KR20090124241A (ko) 지수 감쇄하는 직류 옵셋 영향을 제거한 푸리에 변환 기반페이져 추정 방법 및 그 장치
CN107271770A (zh) 用于测量电力线路中频率的数字化测量方法
KR101407864B1 (ko) 임피던스 연산 장치 및 이를 포함하는 정현파 함수형 활선 절연저항 측정 장치
Warichet et al. Considerations about synchrophasors measurement in dynamic system conditions
CN106405210A (zh) 一种采样数据异常检测方法及系统
EP3037831A1 (en) A system and a method for measuring power quality
CN111257701A (zh) 一种高压电缆故障快速定位在线监测方法、系统及介质
KR100899631B1 (ko) 고장 전류의 직류 분 제거 장치 및 방법
Nam et al. An analytic method for measuring accurate fundamental frequency components
JP6778514B2 (ja) インピーダンス測定装置およびインピーダンス測定方法
KR20070069637A (ko) 직교필터를 이용한 주파수 추정 장치 및 그 방법
ElRefaie et al. A novel technique to eliminate the effect of decaying DC component on DFT based phasor estimation
Abdolkhalig et al. Phasor measurement based on IEC 61850-9-2 and Kalman–Filtering
CN104330644B (zh) 检测电力系统中正弦波信号幅值的方法和系统
CN116577594B (zh) 一种继电保护装置的故障监测方法和系统
Jin et al. A dynamic phasor estimation algorithm based on angle-shifted energy operator
WO2011089421A1 (en) Apparatus and method for measuring a phasor of an electrical power system signal
Ortbandt et al. Parameter estimation in electrical power systems using Prony's method
KR101463045B1 (ko) 고장전류에 포함된 직류 성분 검출 및 제거 방법
Das et al. Robust algorithm to estimate fault synchrophasor from fault‐transient synchrophasor in phasor data concentrator
KR20030030260A (ko) 사고 전류 또는 전압 신호의 기본파 성분 검출방법
EP3296752A1 (en) Improvements in or relating to the measurement of current within a conductor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment
FPAY Annual fee payment
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170403

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180502

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190502

Year of fee payment: 11