KR100940313B1

KR100940313B1 - 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기 및 그의 오동작 방지 방법

Info

Publication number: KR100940313B1
Application number: KR1020080057919A
Authority: KR
Inventors: 노재근; 이돈시
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2010-02-04
Also published as: KR20090131920A

Abstract

본 발명은 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기 및 그의 오동작 방지 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 전력계통 이상 발생시에 정상 계통으로부터 이를 분리, 차단하는 역할을 수행하는 디지털 보호계전기(100)에, 외부 아날로그신호를 스케일링(scaling) 하는 연산증폭기(113)로 공급되는 제어 전원을 분압하는 전원분압부(120)와, 상기 전원분압부(120)에 의해 분압된 제어전원을 A/D변환하는 A/D변환채널부(122)가 구비된다. 상기 전원분압부(121)와 A/D변환채널부(122)의 구비에 따라 상기 연산증폭기(113)의 제어 전원을 상시 감시할 수 있게 된다. 그리고 디지털 보호계전기(100)의 제어부(130)는 상기 A/D변환된 제어 전원에 이상발생시, 보호계전요소(170)로 출력되는 트립(trip)신호보다 더 빠르게 이를 차단하는 트립-블로킹신호(trip-blocking)를 출력하여 상기 보호계전요소(170)의 구동을 차단하도록 한다. 즉 연산증폭기(113)의 제어 전원에 대한 상시 감시 및 이에 대한 제어동작은 항상 가장 빠르게 동작해야 하는 보호계전요소보다 더 빨리 이루어져야 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 아날로그 입력 신호 변화에 따라 디지털 보호계전기가 오동작되더라도 전력계통에 미치는 영향을 방지할 수 있는 이점이 있다.

디지털 보호계전기, 보호계전요소, 자기 검사, 연산증폭기, 제어 전원

Description

확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기 및 그의 오동작 방지 방법{DIGITAL PROTECTION RELAY HAVING SELF OBSERVING FUNCTION AND METHOD FOR PREVENTING MISOPERATION THTEROF}

본 발명은 보호계전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특히 보호계전기에 구비된 아날로그 증폭 소자의 제어 전원을 감시하고 보호계전기의 오동작을 방지하도록 한 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기 및 그의 오동작 방지 방법에 관한 것이다.

전력계통에서의 안정적이고 지속적인 양질의 전력 공급은 현대사회에서 아주 중요한 문제이다. 이로 인해 전력계통의 보호에 대한 중요성이 날로 증가되고 있으며 고장 발생시의 신속하고 정확한 고장 검출 능력은 전력계통 보호의 관건이라 할 수 있다.

그래서 전력계통을 구성하는 각종 전력기기, 설비들의 고장 및 사고 발생시 이를 검출하여 보호하기 위해 보호계전기가 사용되고 있다.

보호계전기는 피보호 전력계통이나 기기 설비에 단락이나 지락 고장 발생시 이를 신속히 검출하고 정상 계통으로부터 분리, 차단하여 전력 수급 안정성을 도모 하기 위한 기기이다. 근래에는 피보호 설비의 구성과 특징이 복잡하고 다양해져서 그 보호 요구조건이 보다 엄격하게 높아지고 있을 뿐만 아니라, 디지털 기술의 발전으로 아날로그 형태보다 디지털 방식의 보호계전기가 실용화되고 있다.

디지털 보호계전기는, 전력계통에 대한 단순한 보호 기능이 아닌 예방 진단 기능으로서 전력 품질에 대한 감시 및 제어 기능이 있고, 따라서 IED(intelligent electronic device)라는 용어로 사용된다.

초창기 디지털 보호계전기에 비해, 전력 계통 구성의 복잡함에 따라 디지털 보호계전기도 보다 다양한 기능이 요구되는데, 이러한 이유로 디지털 보호계전기는 구성 모듈이 더 다양해지고 복합적인 내부 장치 등이 구성되고 있다. 그 결과 전력 계통 현장에서의 다양한 외란 등에 대해 예상치 못한 오류 현상 등이 자주 발생하고, 최악의 경우 오동작을 일으켜 전체 전력 계통의 정전을 초래하는 문제가 발생한다.

이 때문에 디지털 보호계전기에는 기본적인 자기 감시 기능을 제공한다. 자기 감시 기능은 디지털 보호계전기를 구성하고 있는 각종 소자, 즉 중앙처리유닛(CPU), 메모리, 제어전원부, 디지털 입/출력부, 아날로그 입력 변환부 등에 대해 자기 감시를 수행하는 것이다. 일 예로, CPU는 워치독(watchdog) 기능을 이용하여 자기 감시를 하고, 메모리는 자체 감시 어드레스의 데이터를 비교하여 자기 감시를 수행한다. 이러한 CPU, 메모리, 제어전원부, 디지털 입/출력부 등은 이미 상당한 내구성을 가지고 있고, 또 아날로그 입력 변환부도 보호계전요소를 동작시키는 전압, 전류 소스를 공급하고 있기 때문에 뛰어난 내구성과 성능을 이미 제 공하고 있고, 아울러 자체 레퍼런스 수치와 비교하여 자기 감시를 수행하고 있다.

이와 같은 자기 감시 기능 즉 상기한 소자에 대한 주기적인 자기 감시 명령을 하달함으로써 비교적 짧은 주기인 1~2초 간격으로 각 소자 및 주요한 칩(chip) 등의 상태를 감시하고, 감시 결과 이상이 발생하면 외부 알람 등을 통해 관리자에게 전달하고, 디지털 보호계전기의 모든 기능을 정지시키고 초기화하게 된다.

한편, 디지털 보호계전기는 전력계통이나 기기 설비에 단락이나 고장 발생시 이를 검출하여 정상적인 전력계통과 차단하는 것이 기본적인 기능인데, 반대로 디지털 보호계전기의 오동작에 따라 전력계통에 영향을 미치는 것은 전체 전력계통에서 심각한 문제가 아닐 수 없다.

앞서 설명한 바와 같이 각종 소자에 대한 자기 감시 기능으로 이러한 문제는 어느정도 해결되고 있지만, 그러나 여전히 오동작을 일으켜 전체 전력계통의 정전을 초래하는 문제가 존재하고 있다.

이와 같은 문제는 디지털 보호계전기에 구성되는 아날로그 소자인 연산증폭기(OP-Amp)의 동작과 관계가 있다.

즉 디지털 보호계전기의 보호계전요소를 위한 전압 및 전류 소스(source)는 연산증폭기에 의해 처리되어 제공된다. 그런데 만약 연산증폭기의 제어전원에 이상이 발생하면, 그 출력단에서의 아날로그 전압/전류 파형은 예측하지 못한 크기로 증폭될 수 있다. 예컨대, 연산증폭기는 일반적으로 ±15v의 직류전원을 공급받는데, 이 전원에 이상이 발생하면 아날로그 출력 증폭값도 큰 오차로 흔들리게 된다. 그러면 아날로그 출력 증폭값의 크기 및 위상을 알 수 없고, 결국 출력측 에서는 큰 폭으로 증가되거나 큰 폭으로 감소되는 파형이 출력된다.

그래서 디지털 보호계전기에서 연산증폭기 외의 다른 소자는 모두 정상이지만 연산증폭기의 이상으로 인하여 디지털 보호계전기가 오동작을 일으키게 되고, 이에 상기 출력된 파형의 A/D 변환으로 만들어진 데이터를 가지고 보호계전요소를 구동시키게 된다. 예를 들어, 연산증폭기에 의한 신호 스케일링시, 그 신호 스케일이 적정 신호보다 커지면 과전류, 과전압 등의 보호계전요소를 오동작시킬 수 있고, 반대로 적정 신호보다 신호 스케일이 작으면 부족 전류, 부족 전압 등의 보호계전요소를 오동작 시킬 수 있다.

그러면 전력계통에는 이상이 없는데도 불구하고 상기 디지털 보호계전기의 오동작에 따른 트립(trip)신호에 의해 정상적인 디지털 보호계전기의 보호계전요소가 동작하여 전력계통에 큰 손실이 발생할 문제점이 초래된다.

이와 같이 연산증폭기는 제어전원에 많은 영향을 받는데, 아직까지는 이와 같은 현상을 인지하지 못하고 연산증폭기에 대한 상시 감시를 수행하지 않고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 연산증폭기에 인가되는 제어전원에 대한 상시 감시기능을 수행하도록 하는 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 디지털 보호계전기의 오동작에 따라 가장 빠르게 동작해야 하는 보호계전요소보다 연산증폭기의 제어 전원에 대한 상시 감시 및 이에 대한 제어동작이 더 빠르게 수행되도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 디지털 보호계전기에 구비된 증폭부로 인가되는 제어전원을 분압하는 분압단계; 상기 분압된 제어전원을 A/D변환하는 A/D변환단계; 상기 A/D변환된 제어전원의 이상여부를 판단하는 판단단계; 그리고, 상기 판단결과 상기 A/D변환된 제어전원 이상시, 상기 디지털보호계전기에서 보호계전요소로 출력되는 트립신호보다 더 빠르게 트립-블로킹신호를 출력하도록 제어하는 제어단계를 포함한다.

상기 트립-블로킹신호가 출력되면, 상기 디지털보호계전기는 모든 기능 정지와 함께 초기화되고, 또 상기 트립-블로킹 신호가 미출력되면, 상기 트립신호에 의해 대응되는 보호계전요소가 동작한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 디지털보호계전기의 중앙처리유닛(CPU), 메 모리, A/D변환소자, 전원소자에 대하여 소정 시간주기로 자기 감시를 수행하는 제1단계; 보호계전요소의 구동을 위한 아날로그 소스를 공급하는 상기 디지털보호계전기내의 증폭부로 인가되는 제어전원에 대한 감시를 상기 제1단계의 자기 감시시간보다 빠르게 수행하는 제2단계; 그리고, 상기 제2단계의 감시수행결과 상기 제어전원에 이상이 발생하면, 상기 디지털보호계전기에서 보호계전요소로 가장 빠르게 출력되는 트립신호를 차단하는 제3단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 디지털 보호계전기에 구비된 증폭부로 인가되는 제어전원을 분압하는 전원분압부, 상기 전원분압부에 의해 분압된 제어전원을 A/D변환하는 A/D변환채널부, 그리고 상기 A/D변환된 제어전원의 이상여부에 따라 트립-블로킹신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 A/D변환된 제어전원 이상시, 상기 디지털 보호계전기에서 보호계전요소로 출력되는 트립신호보다 더 빠르게 상기 트립-블로킹신호를 출력하도록 구성된다.

상기 A/D변환된 제어전원 이상여부를 판단하기 위해 임계값을 저장하는 저장부가 더 구성된다.

상기 임계값은, 상기 제어전원의 샘플 데이터의 기울기 값, 상기 제어전원의 크기 값, 상기 증폭부의 최소 동작 전압 및 최대 동작 전압 값 중 적어도 하나 이상으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 디지털 보호계전기의 중앙처리유닛(CPU), 메모리, A/D변환소자, 전원소자에 대한 자기감시를 수행하는 제1자기감시부와, 상기 디지털 보호계전기에 구비된 증폭부로 인가되는 제어전원에 대한 이상 여부를 상기 제1자기감시부의 자기감시기능보다 고속으로 감시하는 제2자기감시부를 포함하여 구성되고, 상기 제어전원 이상시 상기 디지털 보호계전기에서 보호계전요소로 출력되는 트립신호보다 더 빠르게 상기 트립신호의 출력을 차단하도록 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기 및 그의 오동작 방지 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

즉 디지털 보호계전기의 중앙처리유닛(CPU), 메모리, A/D변환소자, 전원소자에 대한 자기감시항목 이외에, 외부 아날로그 신호를 내부적으로 처리 가능한 아날로그 신호로 스케일링해주는 증폭소자에 대한 제어 전원을 감시하는 자기감시항목을 추가함으로써, 디지털 보호계전기의 전압, 전류 소스에 대한 신뢰성을 향상시키게 된다.

또 증폭소자의 제어전원 이상시 디지털 보호계전기의 오동작을 유발하게 되고, 이에 트립신호 출력에 따른 보호계전요소가 구동되어 전력 계통에 큰 손실을 유발하고 있으나, 본 실시 예에 따른 추가된 자기감시항목에 따라 제어전원 이상시 보호계전요소로 출력되는 트립신호를 미리 차단할 수 있게 되어, 전력계통에 미치는 영향을 방지할 수 있다.

또 디지털 보호계전기 오동작시 전력계통에 문제가 있는 것으로 잘못 판단하여 디지털 보호계전기를 포함한 전체 시스템을 불필요하게 정비해야 하는 문제점도 해결할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기 및 그의 오동작 방지 방법을 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참고하여 상세하게 설명한다.

도1에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기의 블록 구성도가 도시되어 있다.

도1을 참조하면, 전력계통의 전력선(L)에 디지털 보호계전기(이하, '계전기'라 약칭함)(100)가 연결된다.

상기 계전기(100)에는 계전기(100)의 보호 동작 및 계측을 위해 다수의 센서(CT,PT)들로부터 검출된 아날로그 신호의 전압/전류값을 처리하기 위한 아날로그 입력부(110)가 구비된다. 상기 아날로그 입력부(110)에는 상기 센서(CT,PT)에서 검출된 값을 일정 값으로 변환하는 입력변환부(111), 상기 변환된 값을 필터링하는 저역통과필터(Low-Pass Filter)(112), 필터링된 아날로그 신호를 계전기(100) 내부에서 처리 가능한 아날로그 신호로 스케일링하는 연산증폭기(113), 증폭된 신호를 처리하는 멀티플렉서(114) 및 이를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터(115)가 순서대로 연결된다.

상기 계전기(100)에는 상기 연산증폭기(113)의 제어 전원을 감시하기 위한 전원감시부(120)가 구비된다. 상기 연산증폭기(113)에는 전원부(SMPS)(116)로부터 DC ±15V의 전원이 인가되는데, 상기 전원감시부(120)는 상기 직류전원의 상태를 감시한다. 전원감시부(120)는 상기 직류전원을 분압하는 전원분압부(121)와, 상기 분압된 직류전원을 A/D 변환하는 A/D변환채널부(122)을 포함하여 구성된다. 상기 전원감시 주기는 계전기(100) 이상 발생시, 보호계전요소(170)로 출력되는 트립(trip)신호를 블로킹할 수 있는 충분한 시간이 제공되어야 한다. 통상 일반적인 순시 보호요소는 약 50msec 이내로 동작하지만, 연산증폭기(113)의 전원 감시는 약25msec의 동작시간과 같이 고속으로 동작하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 A/D변환된 직류 전원값과 메모리(RAM)(150b)에 미리 저장된 임계값을 비교하고, 비교 결과에 따라 모든 보호계전요소로 출력되는 트립신호를 블로킹하도록 제어하는 제어부(130)가 구비된다. 통상 계전기(100)에는 연산 CPU(130)와 메인 CPU(140)로 이루어진다. 연산 CPU(130)는 아날로그 입력, 디지털 입력과 메모리(ROM)에 저장된 연산 알고리즘을 바탕으로 보호 및 계측 작업에 필요한 각종 연산을 수행하고 수행 결과를 메모리에 저장하는 역할을 수행한다. 그리고 메인 CPU(140)는 통신 및 각종 데이터를 관리하며 디스플레이와 키 입력을 제어하는 역할을 수행한다. 본 실시 예에서 언급하고 있는 제어부는 연산 CPU(130)를 말한다. 그러나 반드시 연산 CPU(130)이지는 않아도 상관없고, 기능에 따라 메인 CPU(140)가 대신할 수도 있다.

상기 계전기(100)에는 각종 메모리(ROM, RAM, DPRAM, NVRAM)(150a ~ 150d)가 구비된다. 롬(150a)에는 펌웨어의 저장 및 수행에 사용되는 알고리즘 및 로직 프로그램 등이 저장된다. 램(150b)은 각종 데이터 저장에 사용된다. 즉 임계값 등이 저장된다. 임계값은 연산증폭기(113)의 특성을 파악할 수 있는 다양한 값이 될 수 있 다. 예컨대, 직류전원의 샘플 데이터의 기울기 값, 직류전원의 크기 값, 연산 증폭기(113)의 최소동작전압 및 최대동작전압 값 등을 말할 수 있다. NVRAM(150c)은 정전시에도 자체 배터리에 의해 데이터 유지를 목적으로 사용된다. DPRAM(150d)은 2개의 독립된 버스 사이에서 각각의 버스에 영향을 주지않고 데이터 교환이 가능하도록 제공된다.

상기 계전기에는 디지털입력부(DI)(160a) 및 디지털출력부(DO)(160b)가 구비된다. 상기 디지털입력부(160a)는 보호계전요소(170) 예컨대, 차단기(CB)의 디지털 출력인 'CB ON', 'CB OFF' 및 배전 판넬의 각종 디지털 신호를 입력받아 상기 제어부(130)에서 처리할 수 있도록 한다. 상기 디지털출력부(160b)는 상기 제어부(130)의 연산 결과 및 각종 외부신호에 의하여 디지털 신호를 출력해야 할 경우 해당 신호를 처리한다. 예컨대 전력계통에 이상이 있는 경우, 보호계전요소(170)로 트립(trip) 신호를 출력한다.

그리고 상위 컴퓨터와 통신하는 통신장치(180)가 구비된다. 또 도면부호 190은 메인CPU(140)에 의해 통신장치(180)를 이용하여 상위 컴퓨터와 통신을 하는 경우에 사용되는 통신드라이버이다.

이와 같이 구성된 디지털 보호계전기에서, 그 디지털 보호계전기의 이상 발생시, 트립신호를 차단하는 방법을 도2를 참조하여 설명한다. 도2에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기의 오동작 방지 방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.

여기서, 이후에 설명하게 되는 계전기(100)의 '기본동작', '저속 자기감시' 기능, '고속 자기감시'기능은 계전기(100)가 구동하면 동시에 실행되는 것이다.

먼저, 계전기의 기본 동작이다.

계전기(100)가 정상 구동하면(s100), 계전기(100)의 입력변환부(111)로 센서(PT,CT)에 의해 검출된 전압,전류값의 아날로그 신호가 입력된다(s102). 그러면 상기 아날로그 신호는 저역통과필터(112)에서 소정 대역이 필터링되고, 그 필터링된 아날로그 신호는 연산증폭기(113)로 전달된다.

상기 연산증폭기(113)는 상기 아날로그 신호를 계전기 내부에서 처리 가능한 아날로그 신호로 스케일링 처리한다(s104). 상기 스케일링 처리된 아날로그 신호는 멀티플렉서(114)를 거쳐 A/D 컨버터(115)로 전달되고, A/D 컨버터(115)에서 디지털 신호로 변환되어 양자화된다(s106)(s108).

상기 양자화된 데이터는 RMS(Root Mean Square; 실효) 값을 추출 알고리즘을 통해 크기와 위상을 생성한다(s110). 상기 생성된 크기와 위상은 과전류 계전요소, 과/부족전압 계전요소, 기타 전력형 계전요소등의 기본 소스로 이용된다. 그래서 만약 과전류, 과/부족전압, 전력에 이상이 있는 경우(s112의 '예'), 제어부(130)는 디지털출력부(160b)을 통해 트립신호를 발생시키고(s114), 해당되는 보호계전요소(170)를 동작시키게 된다(s116).

이와 같은 동작에 따라, 전력계통에 이상이 발생하면 보호계전요소(170)가 구동되고, 따라서 정상 계통과 분리시킬 수 있다.

계전기(100)는 이러한 기본 기능(s100 내지 s116)을 수행하면서, 동시에 계전기(100) 내부의 구성 소자 즉 중앙처리유닛(CPU), 메모리, A/D변환소자, 전원소 자에 대해서 주기적인 상시 감시를 수행한다.

이는 계전기(100)의 외란에 대한 오류 가능성을 배제할 수 없기 때문이다. 통상 상기 구성 소자에 대해서는 계전기(100)의 주요 기능에 부담되지 않는 범위내에서 1~2초의 주기로 자기감시를 수행한다. 이 감시를 '저속 자기감시' 기능이라 한다.

여기서 상기 '저속 자기감시'에 포함되는 소자, 즉 중앙처리유닛(CPU), 메모리, A/D변환소자, 전원소자 등은 앞에서 설명한 바와 같이 감시 부분의 오류가 체크되면 계전기(100)의 기능이 완전 정지되거나 다시 초기화되도록 설계되어 있다. 그래서, 본 실시 예에서는 이러한 소자에 대한 오류 발생시 계전기(100)의 기본동작인 보호계전요소(170)가 동작되어 전력계통에 영향을 미치는 경우는 발생하지 않는 것으로 한다. 참고로, '저속 자기감시'에 대한 흐름도는 생략되어 있다.

그러나, 계전기(100)의 연산증폭기(113)에 인가되는 제어전원에 이상이 발생하면, 전력계통에도 영향을 미치게 된다. 따라서 이 연산증폭기(113)의 제어전원을 감시하는 과정이 수행되게 되며, 이는 상기 '저속 자기감시'보다 고속으로 이루어지고, 따라서 '고속 자기감시'라 칭한다.

'고속 자기감시' 과정은 다음과 같다.

우선하여, 계전기(100)에 장착되어지는 연산증폭기(113)의 특성을 고려하여 임계값을 설정한다. 임계값에는 다양한 값이 적용될 수 있다. 즉 직류전원에 대한 크기, 직류전원의 샘플 데이터의 기울기, 연산증폭기의 최소동작전압 및 최대동작전압 등을 이용할 수 있다. 물론 한가지 이상을 조합하여 백업 임계값으로 적용하 고 순차적인 감시가 이루어지도록 할 수 있다.

임계값이 메모리(RAM)(150b)에 설정된 상태에서, 계전기(100)는 정상 구동하기 시작한다(s100).

계전기(100)의 입력변환부(111)로 센서(PT,CT)에 의해 검출된 전압,전류값의 아날로그 신호가 입력된다(s102). 그런 다음 상기 아날로그 신호가 필터링된 후, 그 필터링 된 아날로그 신호는 계전기(100) 내부에서 처리 가능한 아날로그 신호로 스케일링 된다(s104).

이런 상태에서, 연산증폭기(113)에 공급되고 있는 제어전원 즉 직류전원 감시를 위해 전원감시부(120)의 전압분압부(121)가 전압분압방식으로 직류전원을 분압한다(s118). 그 분압된 직류전원을 A/D변환채널부(122)로 전달하여 A/D 변환한다(s120). 여기에서 상기 A/D 변환된 값은 직류전원 크기를 말한다.

상기 A/D 변환된 값은 상기 메모리(150b)에 저장된 임계값과 비교된다(s122).

상기 비교 과정을 예를 들면, 직류전원과 임계값을 비교할 때 직류전원의 크기가 임계값의 오차 범위를 벗어났는지 비교한다. 또는 직류전원의 크기가 오차범위 이내에 포함되더라도, 직류전원은 리플(ripple) 상태가 될 수 있기 때문에, 이러한 값에 대한 백업 임계값을 별도 제공하여 감시가 계속 되도록 한다. 이외에도, 연산증폭기(113)의 동작 특성에 따른 최소동작전압 및 최대동작전압과 실제 연산증폭기(113)에서 검출되는 최소동작전압 및 최대동작전압을 비교하여, 임계 범위를 벗어났는지 등을 비교할 수도 있다.

상기 비교 결과, 직류전원의 값에 이상이 있다라고 판단되면(s124의 '예'), 제어부(130)는 미도시하고 있는 외부 알람 장치 등을 통해 관리자에게 통보한다(s126).

아울러 제어부(130)는 직류전원 이상에 따라 트립신호를 디지털출력부(160b)를 통해 보호계전요소(170)로 발생시키는데, 이 트립신호를 차단하기위한 트립-블로킹신호를 먼저 출력시킨다(s128). 즉 상기 트립-블로킹신호는 트립신호에 따라 가장 빠르게 동작하게 되는 보호계전요소(170)보다 더 빨리 체크되어 출력되어야 한다.

그러면, 보호계전요소(170)가 구동되지 못하고, 대신 계전기(100)의 모든 기능이 정지되고 초기화된다(s130). 따라서 전력계통이 정상임에도 불구하고, 계전기(100)의 오동작으로 인해 보호계전요소(170)가 구동되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 디지털 보호계전기 내부에서 약 1~2초 정도의 주기적으로 수행하는 자기 감시 항목으로 방지할 수 없는 오동작 현상을 효과적으로 방지한다. 이는 현재 자기 감시 항목을 디지털 보호계전기의 주요 기능에 부담되지 않는 범위내에서 저속 상시감시 및 고속 상시감시로 분리하고, 본 실시 예에서 설명하고 있는 연산증폭기의 제어 전원에 대해 고속으로 감시하도록 함으로써 가능하다.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기의 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기의 오동작 방지 방법을 나타내는 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 디지털 보호계전기 111 : 입력변환부

112 : 저역통과필터 113 : 연산증폭기

121 : 전압분압부 122 : A/D변환채널부

130 : 제어부 170 : 보호계전요소

Claims

디지털 보호계전기에 구비된 증폭부로 인가되는 제어전원을 분압하는 분압단계;

상기 분압된 제어전원을 A/D변환하는 A/D변환단계;

상기 A/D변환된 제어전원의 이상여부를 판단하는 판단단계; 그리고,

상기 판단결과 상기 A/D변환된 제어전원 이상시, 상기 디지털보호계전기에서 보호계전요소로 출력되는 트립신호보다 더 빠르게 트립-블로킹신호를 출력하도록 제어하는 제어단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계전기의 오동작 방지방법.
제1항에 있어서,

상기 트립-블로킹신호가 출력되면, 상기 디지털보호계전기는 모든 기능 정지와 함께 초기화되는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계전기의 오동작 방지방법.
제1항에 있어서,

상기 트립-블로킹 신호가 미출력되면, 상기 트립신호에 의해 대응되는 보호계전요소가 동작하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계전기의 오동작 방지방법.
디지털보호계전기의 중앙처리유닛(CPU), 메모리, A/D변환소자, 전원소자에 대하여 소정 시간주기로 자기 감시를 수행하는 제1단계;

보호계전요소의 구동을 위한 아날로그 소스를 공급하는 상기 디지털보호계전기내의 증폭부로 인가되는 제어전원에 대한 감시를 상기 제1단계의 자기 감시시간보다 빠르게 수행하는 제2단계; 그리고,

상기 제2단계의 감시수행결과 상기 제어전원에 이상이 발생하면, 상기 디지털보호계전기에서 보호계전요소로 가장 빠르게 출력되는 트립신호를 차단하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계전기의 오동작 방지방법.
디지털 보호계전기에 구비된 증폭부로 인가되는 제어전원을 분압하는 전원분압부,

상기 전원분압부에 의해 분압된 제어전원을 A/D변환하는 A/D변환채널부, 그리고

상기 A/D변환된 제어전원의 이상여부에 따라 트립-블로킹신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함하고,

상기 제어부는 상기 A/D변환된 제어전원 이상시, 상기 디지털 보호계전기에서 보호계전요소로 출력되는 트립신호보다 더 빠르게 상기 트립-블로킹신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기.
제5항에 있어서,

상기 A/D변환된 제어전원 이상여부를 판단하기 위해 임계값을 저장하는 저장부가 더 구성됨을 특징으로 하는 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기.
제6항에 있어서,

상기 임계값은, 상기 제어전원의 샘플 데이터의 기울기 값, 상기 제어전원의 크기 값, 상기 증폭부의 최소 동작 전압 및 최대 동작 전압 값 중 적어도 하나 이상으로 구성됨을 특징으로 하는 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기.
디지털 보호계전기의 중앙처리유닛(CPU), 메모리, A/D변환소자, 전원소자에 대한 자기감시를 수행하는 제1자기감시부와,

상기 디지털 보호계전기에 구비된 증폭부로 인가되는 제어전원에 대한 이상 여부를 상기 제1자기감시부의 자기감시기능보다 고속으로 감시하는 제2자기감시부를 포함하여 구성되고,

상기 제어전원 이상시 상기 디지털 보호계전기에서 보호계전요소로 출력되는 트립신호보다 더 빠르게 상기 트립신호의 출력을 차단하도록 구성됨을 특징으로 하는 확장된 자기 감시 기능을 갖는 디지털 보호계전기.