KR101024668B1 - 디지털 계전기용 계통보호 전송장치 및 계통보호신호의 송수신 방법 - Google Patents

디지털 계전기용 계통보호 전송장치 및 계통보호신호의 송수신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 송전선로 양단의 변전소들에 각각 설치되며, 전력 계통의 고장시 상기 변전소들에 설치된 계전기들이 고장구간을 차단하도록 계통보호신호를 송수신하는 계통보호 전송장치에 있어서, 계전기로부터 전송된 고장 신호를 근거로 별도의 신호를 각각 발생시키는 제1 및 제2클럭공급부와; 상기 제1 및 제2클럭공급부에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2클럭공급부로부터 전달되는 신호들에 의해 계통보호신호를 주선로로 송수신하는 제1인터페이스부; 및 상기 제1 및 제2클럭공급부에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2클럭공급부로부터 전달되는 신호들에 의해 계통보호신호를 예비선로로 송수신하는 제2인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치 및 이를 이용한 계통보호신호의 송수신 방법을 개시한다.
Figure R1020090041798
변전소, 전력 계통, 계통보호, 고장구간

Description

디지털 계전기용 계통보호 전송장치 및 계통보호신호의 송수신 방법{PROTECTIVE INFORMATION TRANSMITTING AND RECEIVING DEVICE, AND TRANSMITTING AND RECEIVING METHOD OF PROTECTIVE INFORMATION}
본 발명은 송전선로의 전력 계통 고장시 고장구간을 차단할 수 있도록 계통보호신호를 송수신하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치의 와 계통보호신호의 송수신 방법에 관한 것이다.
변전소는 발전소에서 생산한 전력을 송전선로나 배전선로를 통하여 수요자에게 보내는 과정에서 전압이나 전류의 성질을 변환하기 위한 시설을 말한다.
이러한 변전소들 사이에는 송전선로나 배전선로가 설치되며, 송전선로나 배전선로들은 지역적으로 복잡하게 분포되어 있다. 송배전 선로의 전력 계통에 고장(단락, 지락, 낙뢰 등)이 발생하게 되면, 고장 구간의 고장이 고장 발생 이외의 구간(건전 구간)으로 파급되어 광역 정전, 저전압 등의 문제가 발생한다.
이와 같이 고장구간의 고장이 건전구간으로 파급되는 것을 방지하기 위하여 송전선로의 고장상태를 판별하여 고장구간을 차단하여 전력계통에서 분리시키기 위한 장치로서 디지털 계전기가 적용되고 있다.
아울러, 보다 정확한 차단을 위하여 송전선로 양단에는 고장 발생시 송전선로들의 계전기들간의 계통보호신호를 송수신하는 계통보호전송장치가 적용되고 있다. 송전선로 일단(자국)에 설치된 계통보호전송장치는 송전선로 타단(대국)의 계통보호전송장치에 계통보호신호를 전송하여 송전선로 타단의 디지털 계전기가 작동하도록 한다.
이러한 계통보호전송장치는 전력계통의 고장시 전기적 악조건 속에서도 계통보호신호를 에러 없이 정확하게 전송해야 하므로, 보다 높은 수준의 신뢰성을 요하고 있다.
본 발명은 송전선로 양단의 계전기들이 정확하게 고장 구간을 차단시킬 수 있도록 신뢰성을 향상된 디지털 계전기용 계통보호 전송장치와 계통보호신호의 송수신 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 송전선로 양단의 변전소들에 각각 설치되며, 전력 계통의 고장시 상기 변전소들에 설치된 계전기들이 고장구간을 차단하도록 계통보호신호를 송수신하는 계통보호 전송장치에 있어서, 계전기로부터 전송된 고장 신호를 근거로 별도의 신호를 각각 발생시키는 제1 및 제2클럭공급부와; 상기 제1 및 제2클럭공급부에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2클럭공급부로부터 전달되는 신호들에 의해 계통보호신호를 주선로로 송수신하는 제1인터페이스부; 및 상기 제1 및 제2클럭공급부에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2클럭공급부로부터 전달되는 신호들에 의해 계통보호신호를 예비선로로 송수신하는 제2인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치를 개시한다.
상기 제1 및 제2인터페이스부는 저속의 데이터를 고속의 데이터로 변환하여 상기 주선로 및 예비선로로 각각 송수신하도록 구성될 수 있다.
상기 계통보호 전송장치는 상기 계전기에 연결되며 상기 계전기로부터 전송된 전기신호를 광신호로 변환하는 광신호 변환부; 및 상기 광신호 변환부에 연결되며, 상기 광변환부에서 전송된 광신호를 전기신호로 변환하여 전송하는 광신호 전 송부를 더 포함할 수 있다.
상기 광신호 변환부는 상기 계전기로부터 전송된 G.703 64Kbps 데이터를 광신호로 변환하며, 상기 제1 및 제2인터페이스부는 상기 광신호 전송부에서 전송된 64Kbps 데이터를 1.544Mbps 또는 2.048Mbps 데이터로 변환하여 송신하도록 구성될 수 있다.
상기 계통보호 전송장치는 상기 계전기에 연결되며 상기 계전기와 데이터를 송수신하는 송수신부; 및 상기 송수신부에 연결되며, 전력 계통의 고장시점으로 일정 시간 전후의 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 송전 선로의 전력 계통의 고장시 송전선로 양단의 계전기들이 고장구간을 차단하도록 계통보호신호를 송수신하는 계통보호신호의 송수신 방법에 있어서, 상기 계전기로부터 고장신호를 수신하는 단계; 상기 고장신호를 근거로 제1 및 제2클럭공급부를 통해 별도의 신호들을 발생시키는 단계; 및 상기 제1 및 제2클럭공급부에 연결된 제1인터페이스부를 통해 계통보호신호를 주선로로 송수신함과 아울러, 상기 제1 및 제2클럭공급부에 연결된 제2인터페이스부를 통해 계통보호신호를 예비선로로 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 송수신 방법을 개시한다.
본 발명은 제1 및 제2클럭공급부로 하여금 별도의 신호를 발생시키고 제1 및 제2인터페이스부가 계통보호신호를 주선로와 예비선로로 각각 송수신하는 구성에 의하여, 제1 및 제2클럭공급부 중 어느 하나에 장애가 발생하더라도 다른 하나를 통하여 데이터 전달이 이루어지므로 보다 안정적인 계통보호신호의 전송이 가능하다.
또한, 본 발명은 계전기와 광신호 형태의 데이터를 송수신할 수 있게 구성함으로서 계전기와 보다 정확한 데이터를 송수신할 수 있다.
이하, 본 발명에 관련된 디지털 계전기용 계통보호 전송장치와 계통보호신호의 송수신 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 디지털 계전기용 계통보호 전송장치가 변전소에 설치된 것을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 각 변전소들(11 내지 14)은 송전선로들(21 내지 23)에 의하여 연결되어 있으며, 송전선로들(21 내지 23)의 양단에는 계전기들(Relay, 31 내지 36)이 각각 설치된다.
계전기들(31 내지 36)은 송전선로들(21 내지 23)의 고장상태를 판별하여 고장구간(L2)을 차단하여 전력계통에서 분리시킨다. 예를들어, 어느 하나의 송전선로(22)에 고장(단락, 지락, 낙뢰 등)이 발생하면, 고장구간(L2)의 계전기들(33,34)은 송전선로(22)의 고장을 감지하며, 고장구간(L2)의 양단을 차단하여 전력 계통에서 분리시킴으로써 고장구간(L2)의 고장이 건전구간들(L1,L3)로 파급되는 것을 방지한다.
송전선로들(21 내지 23)의 양단에는 계통보호 전송장치들(41 내지 46)이 설치되며, 계통보호 전송장치들(41 내지 46)은 계전기들(31 내지 36)간의 계통보호신 호를 송수신하여 계전기들(31 내지 36)이 고장구간을 보다 정확하게 차단할 수 있도록 한다.
예를 들어, 고장구간(L2)의 일단(자국)에 설치된 계전기(33)는 고장구간(L2)의 고장 감지시 고장구간(L2)의 일단(자국)을 차단한다. 그리고, 고장구간(L2) 일단(자국)의 계전기(33)에 연결된 계통보호 전송장치(43, 이하 '제1전송장치')는 고장구간(L2)의 타단(대국)에 설치된 계통보호 전송장치(44, '이하 제2전송장치')로 계통보호신호를 송신한다. 제2전송장치(44)는 고장구간(L2) 타단의 계전기(34)로 신호를 송신하여 계전기(34)가 동작하도록 한다. 이에 따라 고장구간(L2) 타단의 계전기(34)가 고장구간(L2)의 고장을 감지하지 못한 경우에도 계전기(34)가 고장구간(L2)의 타단을 차단하도록 할 수 있다.
고장구간(L2)의 타단에 설치된 계전기(34) 또한 고장구간(L2)의 고장 감지시 고장구간(L2)의 타단을 차단하며, 제2전송장치(44)는 제1전송장치(43)로 계통보호신호를 송신한다.
이와 같이, 고장구간(L2) 양단의 계통보호 전송장치들(43,44)은 계통보호신호를 서로 송수신함으로써 고장구간(L2) 양단의 계전기들(33,34)이 갖는 작동 신뢰성을 향상시킨다. 즉, 계통보호 전송장치들(43,44)의 작동에 의하여 고장구간(L2) 양단에 설치된 계전기들(33,34) 중 어느 하나가 작동하지 않는 등의 현상이 방지될 수 있다.
이하에서는 계통보호 전송장치들(41 내지 46)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는 설명의 편의상 고장구간(L2) 양단에 설치된 계통보호 전송장치들(43,44)을 예로 들어 설명하며, 나머지 계통보호 전송장치들(41,42,45,46) 또한 이들과 동일한 구성을 갖는다 할 것이다.
도 2는 도 1의 고장구간 양단에 설치된 계전기들과 계통보호 전송장치들의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 송전선로(22)의 양단에 설치된 계전기들(33,34)은 변전소에 설치된 계전기실에 설치되며, 송전선로(22)의 양단에 설치된 계통보호 전송장치들(43,44)은 계전기실과 별도로 구비된 통신실에 설치된다.
본 실시예와 관련된 계통보호 전송장치들(43,44)은 계전기들(33,34)과 G.703 64Kbps 데이터를 송수신하도록 구성된다. 그리고, 계통보호 전송장치들(43,44)은 G.703 64Kbps 데이터를 1.544Mbps 또는 2.048Mbps 데이터로 변환하여 고속의 1.544Mbps 또는 2.048Mbps 데이터를 서로 송수신하도록 구성된다.
계통보호 전송장치들(43,44)은 주선로(51)와 예비선로(52)에 의하여 데이터를 송수신하도록 구성된다. 이는 주선로(51)와 예비선로(52) 중 어느 하나에 장애가 발생하더라도 다른 하나를 통해 데이터의 송수신이 가능하도록 계통보호 전송장치들(43,44)의 송수신 라인을 이중화시킨 것이다.
도 3은 본 발명과 관련된 계통보호 전송장치의 블록 구성도이며, 도 4는 계통보호 전송장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도이다. 참고로, 도 3에서의 화살표는 데이터의 이동 방향을 나타낸다.
이하의 설명에서는 송전선로(22)의 일단(자국)에 설치된 계통보호 전송장치(43, 제1전송장치)를 중심으로 설명하나, 이는 송전선로(22) 타단(대국)에 설치된 계통보호 전송장치(44, 제2전송장치)에도 동일하게 적용 가능하다.
본 실시예와 관련된 계통보호 전송장치(43)는 제1클럭공급부(61), 제2클럭공급부(62), 제1인터페이스부(63), 및 제2인터페이스부(64)를 포함한다.
제1클럭공급부(61)와 제2클럭공급부(62)는 계전기(33)로부터 전송된 고장신호를 근거로 별도의 신호를 각각 발생시킨다. 본 실시예에 따르면, 제1 및 제2클럭공급부(61,62)는 계통보호 전송장치(43)가 필요로 하는 1.544Mhz 또는 2.048Mhz의 클럭을 각각 공급한다.
계통보호 전송장치(43)는 계전기(33) 및 외부기기(예를 들어, PC, 전화 등)와 데이터를 송수신할 수 있도록 송수신 채널(70)을 구비한다. 송수신 채널(70)에는 계전기(33)로부터 전송된 고장신호를 수신받을 수 있도록 계전기(33)와 데이터를 송수신하는 송수신부(67)가 구비된다.
송수신부(67)는 계전기(33)로부터 전송된 G.703 64Kbps 데이터를 2진 펄스로 변환한 후 다중화하여 전송한다.
송수신 채널(70)의 데이터는 제1 및 제2클럭공급부(61,62)로 각각 전달되며, 이에 따라 제1 및 제2클럭공급부(61,62)는 별도의 신호를 각각 발생시킨다.
제1인터페이스부(63)는 제1 및 제2클럭공급부(61,62)에 각각 연결되며, 제1 및 제2클럭공급부(61,62)가 동작됨에 따라 계통보호신호를 주선로(51)로 송수신한다.
제2인터페이스부(64) 또한 제1 및 제2클럭공급부(61,62)에 각각 연결되며, 제1 및 제2클럭공급부(61,62)가 동작됨에 따라 계통보호신호를 예비선로(52)로 송 수신한다.
제1 및 제2인터페이스부(63,64)는 주선로(51) 또는 예비선로(52)로부터 전송된 데이터를 수신하여 제1 및 제2클럭공급부(61,62)로 각각 전송한다.
제1 및 제2인터페이스부(63,64)는 계전기(33)로부터 전송된 저속의 데이터(예를 들어, G.703 64Kbps)를 고속의 데이터(예를 들어, 1.544Mbps 또는 2.048Mbps)로 변환하여 전송한다. 아울러, 제1 및 제2인터페이스부(63,64)는 주선로(51) 또는 예비선로(52)로부터 전송된 고속의 데이터를 저속의 데이터로 변환하여 송수신 채널(70)로 전송한다.
제1 및 제2클럭공급부(61,62)에는 계통보호 전송장치(43)의 각종 구성요소들을 제어하는 제어부(65)가 연결된다. 제어부(65)는 송수신 채널들(70)로부터 전송된 데이터를 제1 및 제2클럭공급부(61,62)에 전달하는 등 데이터를 전달하는 기능을 수행한다.
제어부(65)는 송수신 채널(70)과 제1 및 제2클럭공급부(61,62) 사이를 연결하는 매개체 역할을 함으로써, 제1 및 제2클럭공급부(61,62) 중 어느 하나가 교체 등을 위하여 제거되거나 장애를 일으키라도 다른 하나가 송수신 채널(70)과 정상적으로 데이터를 교환하도록 한다.
제어부(65)는 PC 등의 외부 기기(81,82)에 연결되어 외부 기기(81,82)에 의하여 계통보호 전송장치(43)가 제어될 수 있도록 한다. 외부 기기(81,82)는 계통보호 전송장치(43)에 직접 연결되거나 LAN(83)에 의하여 계통보호 전송장치(43)에 연결될 수 있다.
한편, 계통보호 전송장치(43)에는 전송장치에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부들(66)과, 음향의 송수신을 위한 음향 송수신부(67′), 및 일정 시간에서의 데이터 저장을 위한 데이터 저장부(68), 시각 정보를 출력하기 위한 디스플레이부(69) 등이 구비될 수 있다.
전원 공급부들(66)은 복수개, 예를 들어 2개로 구성될 수 있으며, 어느 하나에 장애가 발생하였을 때 다른 하나가 계통보호 전송장치(43)에 전원을 공급할 수 있도록 구성된다.
음향 송수신부(67′)는 계통보호전송장치들(43,44)간, 또는 계전기들(33,34)간에 전화를 통한 음향 데이터를 송수신하도록 구성된다.
데이터 저장부(68)는 송수신부(67)에 연결되며, 전력 계통의 고장 시점으로부터 일정 시간 전후의 전력 관련 데이터를 저장하도록 구성된다.
디스플레이부(69)는 전력 계통의 상태, 계통보호 전송장치(43)의 동작 상태 등에 관한 정보를 시각적으로 표시하며, LCD 또는 LED 등의 형태로 구현될 수 있다.
계통보호 전송장치(43)는 송수신부(67)를 통하여 계전기(33)와 전기신호를 주고 받을 수 있게 구성될 뿐만 아니라, 광신호 전송부(72)를 통하여 계전기(33)와 광신호로서 송수신할 수 있다.
계전기(33)에는 광신호 변환부(71)가 연결되며, 광신호 변환부(71)는 계전기로부터 전송된 전기 신호(예를 들어, G.703 64Kbps 데이터)를 광신호로 변환시킨다.
광신호 전송부(72)는 송수신 채널(70)의 일부를 이루며, 광신호 변환부(71)에 연결된다. 광신호 전송부(72)는 광신호 변환부(71)로부터 전송된 광신호를 제어부(65) 또는 제1 및 제2클럭공급부(61,62)로 전송한다. 아울러, 광신호 전송부(72)는 광신호 변환부(71)와 연결된 선로의 성능 정보를 감지한다.
이하에서는 이상에서 설명된 계통보호 전송장치(43)의 구성을 기초로 하여 계통보호 전송장치(43)의 작동 상태 및 계통보호신호의 송수신 방법에 대하여 설명한다.
계전기(33)가 송전선로(22)의 고장을 감지하면, 계통보호 전송장치(43)는 송수신부(67)를 통해 계전기(33)로부터 전송된 고장신호를 수신한다. 여기서, 계통보호 전송장치(43)는 광신호 변환부(71)에 의하여 변환된 광신호를 광신호 전송부(72)를 통해 수신할 수도 있다. 계통보호 전송장치(43)가 광신호를 수신하는 경우, 전기 신호의 수신시 노이즈가 수반되는 것에 대비하여 정확한 데이터를 수신받을 수 있다.
제어부(65)는 계전기(33)로부터 전송된 고장신호를 제1 및 제2클럭공급부(61,62)에 전송하며, 제1 및 제2클럭공급부(61,62)는 고장신호를 근거로 별도의 클럭을 각각 발생시킨다.
제1 및 제2클럭공급부(61,62)에서 발생된 신호는 제1인터페이스부(63)로 전달됨과 아울러 제2인터페이스부(64)로도 전달된다. 이에 따라 제1 및 제2클럭공급부(61,62) 중 어느 하나에 장애가 발생하더라도, 다른 하나에 의하여 제1 및 제2인터페이스부(63,64)로 신호가 전달될 수 있다.
제1 및 제2인터페이스부(63,64)는 제1 및 제2클럭공급부(61,62)의 신호 전달에 따라 송수신 채널(70)의 데이터를 주선로(51) 및 예비선로(52)로 각각 전송한다. 이 과정에서 제1 및 제2인터페이스부(63,64)는 계전기(33)로부터 전송된 G.703 64Kbps 데이터를 1.544Mbps 또는 2.048Mbps 데이터로 변환하여 전송한다.
이러한 데이터들은 주선로(51) 및 예비선로(52)를 통해 광단국(75)으로 전송되며, 이들 데이터는 대국 장치(44), 즉 송전 선로(22)의 타단에 설치된 계통보호 전송장치(43)로 전송된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 계통보호 전송장치는 제1 및 제2클럭공급부(61,62)로 하여금 별도의 신호를 발생시키고 이들 신호들에 따라 제1 및 제2인터페이스부(63,64)가 계통보호신호를 주선로(51)와 예비선로(52)로 각각 송신하는 구성을 가짐으로써, 제1 및 제2클럭공급부(61,62) 중 어느 하나에 장애가 발생하더라도 다른 하나를 통하여 데이터 전달이 이루어지므로 보다 안정적인 계통보호신호의 전송이 가능하다.
이상에서 설명한 디지털 계통보호 전송장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 디지털 계전기용 계통보호 전송장치가 변전소에 설치된 것을 나타내는 개략도.
도 2는 도 1의 고장구간 양단에 설치된 계전기들과 계통보호 전송장치들의 구성을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 계통보호 전송장치의 블록 구성도.
도 4는 도 3의 계통보호 전송장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도.

Claims (6)

  1. 송전선로 양단의 변전소들에 각각 설치되며, 전력 계통의 고장시 상기 변전소들에 설치된 계전기들이 고장구간을 차단하도록 계통보호신호를 송수신하는 계통보호 전송장치에 있어서,
    계전기로부터 전송된 고장 신호를 근거로 별도의 신호를 각각 발생시키는 제1 및 제2클럭공급부;
    상기 제1 및 제2클럭공급부에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2클럭공급부로부터 전달되는 신호들에 의해 계통보호신호를 주선로로 송수신하는 제1인터페이스부; 및
    상기 제1 및 제2클럭공급부에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2클럭공급부로부터 전달되는 신호들에 의해 계통보호신호를 예비선로로 송수신하는 제2인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2인터페이스부는 저속의 데이터를 고속의 데이터로 변환하여 상기 주선로 및 예비선로로 각각 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계전기에 연결되며, 상기 계전기로부터 전송된 전기신호를 광신호로 변환하는 광신호 변환부; 및
    상기 광신호 변환부에 연결되며, 상기 광신호 변환부에서 전송된 광신호를 전기신호로 변환하여 전송하는 광신호 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광신호 변환부는 상기 계전기로부터 전송된 G.703 64Kbps 데이터를 광신호로 변환하며,
    상기 제1 및 제2인터페이스부는 상기 광신호 전송부에서 전송된 64Kbps 데이터를 1.544Mbps 또는 2.048Mbps 데이터로 변환하여 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계전기에 연결되며, 상기 계전기와 데이터를 송수신하는 송수신부; 및
    상기 송수신부에 연결되며, 전력 계통의 고장시점으로 일정 시간 전후의 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기용 계통보호 전송장치.
  6. 송전 선로의 전력 계통의 고장시 송전선로 양단의 계전기들이 고장구간을 차 단하도록 계통보호신호를 송수신하는 계통보호신호의 송수신 방법에 있어서,
    계전기로부터 고장신호를 수신하는 단계;
    상기 고장신호를 근거로 제1 및 제2클럭공급부를 통해 별도의 신호들을 발생시키는 단계; 및
    상기 제1 및 제2클럭공급부에 연결된 제1인터페이스부를 통해 계통보호신호를 주선로로 송수신함과 아울러, 상기 제1 및 제2클럭공급부에 연결된 제2인터페이스부를 통해 계통보호신호를 예비선로로 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통보호신호의 송수신 방법.
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