KR101014913B1 - 계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치 - Google Patents

계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치는, 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보를 입력받는 외부 계전기 입력 모듈; 상기 외부 계전기의 on 또는 off 상태를 외부에 표시하기 위한 표시부; 상기 외부 계전기가 설치된 계통에 대한 리셋 신호를 출력하는 리셋 신호 출력 모듈; 및 상기 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보에 따라, 상기 리셋 신호를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
계전기, 릴레이, 집중 제어 장치, 리셋 신호

Description

계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치{DIGITAL CENTRAL CONTROL DEVICE FOR RELAY}
본 발명은 계통의 비정상적인 상황을 처리하기 위한 계전기들을 제어하는 디지털 집중 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전력 계통에는 많건 적건간에 크고 작은 사고가 발생하게 마련이다. 벼락등의 천재지변에 의한 재산 및 인명의 손상뿐 아니라 까치등의 조류에 의한 단락사고, 계통의 과부하로 인한 저전압 발생 및 기기의 손상, 전동기 등 부하의 누전에 의한 지락사고등 수없이 많은 사고들이 항상 잠재해 있다.
이러한 사고들을 그냥 방치했을 경우 인적, 물적 자원의 손실이 대단히 심각해지기 때문에 통상 계전기를 비롯한 계통 보호용 기기들을 채택하여 사고시 사고 계통을 다른 정상 계통과 신속하게 분리하여 다른 계통으로의 사고의 파급을 막는 한편 사고 계통내의 사고 확산도 막는 방법을 취하고 있다.
도 1은 일반적인 전력 계통의 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 모선에서 분기된 간선에 연결되어 운전되고 있는 전동기(M1, M2)의 터미널 블록(11)이 단락 되었다고 가정하면, 단락 전류에 의해 B계통의 선로에는 과전류가 흐르고 이에 의해 곧바로 C계통의 전력 공급에 차질이 생기게 된다. 따라서 방치할 경우 B계통의 사고 및 화재는 물론, C계통의 설비에도 영향을 끼치게 되어 결국 모선에 연결된 모든 장비의 손상 및 계통의 손상을 가져오게 된다. 이러한 이유로 도 2는 일반적인 계전기의 감시장치를 보인 예시도로서, 이와 같이 B계통에 계전기가 있으면 B계통의 사고시 사고 전류를 신속히 감지, 계전기의 차단기 구동용 릴레이를 동작시켜 B계통의 차단기를 차단하여 모선으로부터 분리함으로써 사고의 확대를 막을 수 있다.
이와 같이 계전기에 사용되는 차단기 구동용 릴레이는 그 성격상 자주 동작되는 것이 아니어서 평상시 잊고 지내는 경우가 많다. 그러나 어떤 이유에서든지 유사시 동작되지 않는 릴레이 또는 차단기가 있다면 그 피해는 위에서 기술한 바와 같이 걷잡을 수 없이 확대될 수 있으므로 차단기 구동용 릴레이와 차단회로 및 차단기 트립코일을 이용하여 상시 감시한다. 이와 같은 종래의 기술을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 종래 계전기의 감시 장치를 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 모선으로부터 분기된 간선에 전력의 공급을 선택 차단하여 부하에 전력을 인가하는 차단기(21)와; 상기 차단기(21)를 통해 흐르는 전류 및 인가되는 전압을 2차측으로 유기하는 계기용 변성기(22)와; 상기 계기용 변성기(22)의 출력을 입력받아 그에 상응하는 소정 연산 후 제어 신호를 출력하는 연산 및 제어부(23)와; 상기 연산 및 제어부(23)의 증폭된 출력 신호를 입력받아 상기 차단기(21)의 구동을 제어하는 차단기 구동용 릴레이(RLY1)(25)와; 교류 전원(AC)에 의해 동작되는 포토 커플러(PC1)(26)와; 상기 포토 커플러(PC1)(26)의 동작에 따른 출력 신호를 입력 받아 변환시켜 상기 연산 및 제어부(23)에 신호를 입력하는 아나로그/디지털 변환부(27)로 구성된다.
상기 차단회로의 상태 감시는 교류전원(AC)에 의해 상기 차단기 트립코일(21a)을 거쳐 상기 포토 커플로(PC1)(26)에 전류가 흐르게 되어 상기 연산 및 제어부(23)에 입력됨에 따라 정상적으로 동작하고 있는지 감시 할 수 있다.
이때 상기 차단기 트립 코일(21a)이 동작할 수 있는 전류값보다 낮도록 저항(R)값을 설정하여 그 차단기 트립 코일(21a)이 동작하지 못하도록 하고, 상기 연산 및 제어부(23)의 차단회로 및 상기 차단기 트립 코일(21a)의 단선 혹은 단락이나 상기 교류 전원(AC)의 이상이 발생할 경우 상기 포토 커플러(PC1)(26)는 구동되지 않게 되어 상기 연산 및 제어부(23)는 신호를 입력받지 못하게 된다. 따라서, 상기 연산 및 제어부(23)에서는 차단회로의 이상을 감시할 수 있게 된다.
한편, 과전력이 인가되면 상기 계기용 변성기(22)에 설치된 전력 검출부의 검출된 신호는 상기 연산 및 제어부(23)에 입력되고 제어된 출력 전류를 상기 차단기 구동용 릴레이(RLY1)의 코일을 여자 시킨다.
이에 의해 상기 차단기 구동용 릴레이(RLY1)의 스위치(A접점)가 단락 됨에 따라, 상기 차단기 트립 코일(21a)이 동작되어 상기 차단기(21)는 개방되고 과전력이 부하에 인가되는 것을 막는다.
본 발명은 사용자 편의성을 증대할 수 있는 계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 계통의 리셋 스위치를 동작시킬 수 있는 계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 계통의 설비 구조를 간단히 할 수 있는 계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치는, 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보를 입력받는 외부 계전기 입력 모듈; 상기 외부 계전기의 on 또는 off 상태를 외부에 표시하기 위한 표시부; 상기 외부 계전기가 설치된 계통에 대한 리셋 신호를 출력하는 리셋 신호 출력 모듈; 및 상기 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보에 따라, 상기 리셋 신호를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
구현에 따라, 상기 디지털 집중 제어 장치는, 상기 제어부에 의해 스위칭되며, 상기 계통 중 일부 경로를 제어하는 내부 계전기를 더 포함할 수 있다.
상기 구성에 따른 본 발명의 디지털 집중 제어 장치를 실시하면, 계통을 관리하는 관리자의 사용자 편의성을 증대할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 공간적인 이동없이 계통을 관리하는 관리자측에서 계통의 리셋 스위치를 동작시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 내부 계전기를 제공하여 계통의 설비 구조를 간단히 할 수 있는 이점도 있다.
본 발명은 과전류 계전기 등의 외부 계전기가 복귀한 경우, 디지털 제어 방식의 집중 제어 장치의 명령(예 : FAULT RESET KEY와 FAULT RESET 명령)으로 디지털 집중 제어 장치의 계전기 동작 상태 및 과전류 계전기의 동작 상태(LATCH 잡고 있는 외부 계전기)의 복귀 동작을 동시에 수행할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다만, 하기 설명에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 집중 제어 장치는, 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보를 입력받는 외부 계전기 입력 모듈(120); 상기 외부 계전기가 설치된 계통에 대한 리셋 신호를 출력하는 리셋 신호 출력 모듈(180); 상기 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보에 따라, 상기 리셋 신호를 결정하는 제어부(110); 상기 제어부(110)에 의해 스위칭되며, 상기 계통 중 일부 경로를 제어하는 내부 계전기(130); 상기 외부 계전기 및 외부 계전기의 on 또는 off 상태를 외부에 표시하기 위한 표시부(150); 외부의 입력을 상기 제어부(110)로 전달하는 디지털 입력단(160)과 아날로그 입력단(170); 및 상기 제어부(110)의 출력을 외부로 전달하는 출력단(190)으로 이루어진다.
도시한 외부 계전기 입력 모듈(120)은 외부 계전기의 접점 상태에 대한 정보를 입력받기 위한 것이다. 상기 외부 계전기의 접점 상태에 대한 정보는, 디지털 신호 또는 아날로그 신호로 인가될 수 있다. 도면에서는 on 또는 off에 대한 정보인 것을 표현하였지만, 3 접점 계전기의 경우와 같이, 접점의 위치에 대한 정보일 수 있다. 상기 외부 계전기 입력 모듈(120)은 계통이나 외부의 전기적 충격이 디지털 집중 제어 장치로 입력되는 것을 차단하기 위해, 포토 커플러 같은 절연 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 외부 계전기 입력 모듈(120)이 그 상태 정보를 입력받을 수 있는 외부 계전기로서, 과전류 계전기(OCR : Over Current Relay)나 진공 차단기(VCB : Vacuum Circuit Breaker)등이 될 수 있다.
도시한 디지털 입력단(160)과 아날로그 입력단(170)은, 외부의 디지털 또는 아날로그 신호를 입력받기 위한 것으로, 상기 외부 계전기 입력 모듈(120)과 마찬가지로 포토 커플러 같은 절연 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 디지털 입력단(160)은 외부의 디지털 신호를 출력하는 소자로 부터 신호를 전송받을 수 있고, 상기 아날로그 입력단(170)은 외부에 존재하는 센서의 감지 신호를 전송받을 수 있다.
도시한 리셋 신호 출력 모듈(180)은, 계통에 발생된 비정상 상황이 완료되면, 다시 계통을 리셋시키기 위한 리셋 신호를 출력하기 위한 출력 인터페이스이다. 상기 리셋 신호 출력 모듈(180)은 단순히 제어부(110)의 신호를 출력하도록 구현할 수도 있지만, 리셋 신호의 중요성을 감안하면, 잡음에 의한 오동작을 방지하기 위한 수단들을 구비한 디지털 신호 출력 인터페이스로 구현하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리셋 신호 출력 모듈(180)도 포토 커플러 같은 절연 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
일반적으로 계통에는 수동으로 조작하는 리셋 스위치를 구비한다. 또한, 상기 리셋 스위치를 원격 동작시키기 위해서는, 상기 리셋 스위치가 존재하는 위치에 상기 리셋 스위치를 구동하기 위한 구동 모듈을 구비할 수 있다.
본 발명의 제안에 따른 상기 리셋 신호 출력 모듈(180)을 구비하는 경우, 상기 리셋 신호 출력 모듈(180)의 리셋 신호에 따라 상기 구동 모듈을 작동시켜 상기 리셋 스위치를 구동할 수 있다. 이와 같은 구현은 사용자 편의성을 증대할 수 있음은 물론이다.
상기 리셋 신호는, 상기 제어부(110)가 비정상 상황 처리 알고리즘의 실행 결과에 따라 자동적으로 생성하도록 구현할 수도 있고, 비정상 상황 처리의 완료를 확인한 사용자가 디지털 집중 제어 장치에 대한 사용자 조작 수단(예 : 키 버튼이나 스위치)을 조작하면 생성하도록 구현할 수도 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 리셋 신호는, 그 발생시부터 소정 시간(일반적인 디지털 신호의 지속 시간보다 길다)동안 유지시키는 것이 바람직하다. 상기 소정 시간은 바람직하게는 200msec ~ 1000msec 중 하나일 수 있다(도면에서는 500msec). 이는 상기 리셋 신호의 잡음에 대한 저항성을 높이기 위함이다.
상기 내부 계전기(130)는 디지털 집중 제어 장치와 비교적 가까운 거리에 있는 계통 소자에 대하여 계전기 동작을 제공하기 위한 것이다. 이에 따라, 비교적 가까운 거리에 대해서는 별도의 계전기를 구비할 필요없이, 상기 내부 계전기(130)의 동작에 의해, 필요한 계통 제어를 수행할 수 있는 이점이 있다.
상기 표시부(150)는, 사용자에게 외부 계전기 및/또는 내부 계전기의 상태 정보를 표시한다. 상기 상태 정보는 각 계전기의 접점의 위치일 수 있다. 예컨대, 상기 어느 한 계전기에 대한 상태 정보가 on 또는 off 정보인 경우, 상기 표시부(150)는, 이를 표시하기 위해 상기 계전기가 on 상태인 경우 턴온되고 off 상태인 경우 턴오프되는 발광 다이오드를 구비할 수 있다.
또는, 도시한 내부 계전기의 경우와 같이, 하나의 공통 라인(RO_10)과 계전기 동작에 의해 2개의 라인(RO_11, RO_12) 중 하나를 선택적으로 연결하는 구조의 경우, 상기 표시부(150)는 상기 선택적으로 연결되는 2개의 라인(RO_11, RO_12)을 표시하는 2개의 발광 다이오드를 구비할 수 있다. 상기 각 발광 다이오드는, 대표하는 라인이 공통 라인과 연결되는 경우 턴온되도록 구현할 수 있다.
도시한 출력단(190)은, 상기 제어부(110)의 출력을 외부로 전달하기 위한 출력 인터페이스일 수 있다. 상기 출력단(190)은 상기 리셋 신호 출력단(180)과 동일 한 구조를 가질 수 있으나, 신호의 중요성과 비용을 감안하면 상기 출력단(190)은 보다 저렴한 수단으로 구현하는 것이 바람직하다. 잡음에 의한 출력 신호의 훼손을 억제하기 위해, 상기 출력단(190)은 디지털 신호 출력 인터페이스로 구현하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 출력단(190)의 출력 신호로, 상기 계전기 입력 모듈(120)에 연결된 외부 계전기나 차단기(VCB 또는 ACB 등)를 ON 또는 OFF 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 출력단(190)의 출력 신호에 의해 변경된 상태가 상기 표시부에 의해 표시될 수 있다.
도시한 제어부(110)는, 계통의 비정상적 상황에 대하여, 적절한 처리를 수행한다. 이를 위해, 상기 제어부(110)는 계통 제어를 위한 알고리즘을 실행하는, 디지털 신호 처리를 수행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 다양한 계통 구조로의 유연한 변경을 위해, 프로그램이 가능한 프로세서로 구현하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 설명된 본 발명의 실시예들은 상기 설명된 구성과 방법에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
도 1은 일반적인 전력 계통의 구조도.
도 2는 종래 계전기의 감시 장치를 보인 구조도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계전기를 위한 디지털 집중 제어 장치를 도시한 블록 구성도.
도 4는 도 3의 디지털 집중 제어 장치에서 출력하는 리셋 신호의 일 실시예를 도시한 파형도.

Claims (5)

  1. 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보를 입력받는 외부 계전기 입력 모듈;
    상기 외부 계전기의 on 또는 off 상태를 외부에 표시하기 위한 표시부;
    상기 외부 계전기가 설치된 계통에 대한 리셋 신호를 출력하는 리셋 신호 출력 모듈;
    상기 외부 계전기의 on 또는 off 상태 정보에 따라, 상기 리셋 신호를 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 스위칭되며, 상기 계통 중 일부 경로를 제어하는 내부 계전기를 포함하는 디지털 집중 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는, 상기 내부 계전기의 on 또는 off 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 디지털 집중 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    외부의 입력을 상기 제어부로 전달하는 입력단; 및
    상기 제어부의 출력을 외부로 전달하는 출력단을 더 포함하는 디지털 집중 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셋 신호는,
    200msec ~ 1000msec의 지속 시간을 가지는 것을 특징으로 하는 디지털 집중 제어 장치.
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