KR101050605B1 - 초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 차단기와 초전도 한류기가 직렬로 연결되어 있는 두 개의 회로가 병렬로 연결되는 초전도 한류 장치, 배전 선로의 소정의 지점에 고장이 발생하는 경우 캐리어 신호를 인가하여 고장 제거 시간을 체크하고, 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 재폐로 차단기 및 재폐로 차단기와 연결되어 부하에 전력을 전달하기 위한 배전 선로를 포함하는 재폐로 제어 시스템 및 이를 이용한 제어 방법을 제공한다.
Figure R1020090072627
전력 계통, 초전도 한류기, 재폐로

Description

초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법{Reclosing Control System Considering the Superconduction Fault Current Limiter}
본 발명은 초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 시간을 결정함으로써 기존의 고정된 무전압 시간을 조정할 수 있는 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
배전 계통에서 사용되는 많은 보호 장치들 가운데 하나인 재폐로 차단기(Recloser)는 일시고장의 경우 계통을 복구하기 위한 목적으로 사용되며, 배전계통의 경우 대부분의 고장이 일시고장이므로 재폐로를 통하여 전력 품질 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
종래의 재폐로 차단기는 고정된 무전압 시간(예를 들어, 0.5sec, 15sec)을 가진다. 종래의 재폐로 차단기는 고장이 빠르게 제거된 경우에도 정해진 재폐로 시간 후에 재투입이 되도록 정해져 있다. 또한, 종래의 재폐로 차단기는 무전압 시간 동안에는 고장이 제거되더라도 고장이 영구 고장인지 일시 고장인지 판별할 수 없으며, 다만 무전압 시간 이후 폐로 되었을 때의 전류를 이용하여 영구 고장 또는 일시 고장 여부를 판단할 수 있게 된다.
여기서, 일시 고장 여부를 판별하기 위한 종래의 기술로는 고장 전압의 실효치 값을 사용하여 2차 아크 소호시간을 판별하는 방법, 고장 전압의 Total Harmonic Distortion(THD)을 이용하여 2차 아크 소호시간을 판별하는 방법 등이 존재한다. 이러한 방법들은 주로 선로의 커패시턴스 성분이 큰 값을 갖는 송전 계통에서 연구된 방법들이며, 배전 계통에서는 영구 고장 또는 일시 고장 여부의 판단을 위한 기법이 거의 연구되지 않았다.
한편, 전력 계통의 대규모화 및 복잡화로 고장 전류 또한 크게 증가하여 보호 장치들이 큰 고장 전류를 견디지 못하고 차단에 실패하는 경우도 발생하게 된다. 이에 대한 대책으로 초전도 한류기(SFCL : Superconducting Fault Current Limiter)의 적용에 대한 연구가 최근에 많이 진행되고 있다.
초전도 한류기의 계통 투입을 위해서는 다른 보호 장치와의 보호협조를 고려해야 한다. 고려하여야 할 재폐로 차단기와의 보호협조 측면으로는 Pick-Up 전류 설정에 따른 오동작의 문제, 초전도 한류기의 회복시간이 재폐로 차단기의 재폐로 시간과 상충되는 문제 등이 존재한다. 여기서 Pick-Up 전류 설정 문제는 제품 제조 시의 설정을 통하여 해결 가능하지만, 초전도 한류기의 회복시간과 재폐로 차단기의 재폐로 시간의 상충 문제는 그 해결이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 재폐로 차단기의 무전압 시간(Dead time)동안 고장이 영구적인지, 일시적인지 판별하고, 일시 고장일 경우 고장전류를 저감하기 위해 계통에 투입되는 초전도 한류기의 회복특성 시간을 고려하는 초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 재폐로 제어 시스템은, 스위치와 초전도 한류기가 직렬로 연결되어 있는 두 개의 회로가 병렬로 연결 구성되는 초전도 한류 장치; 상기 초전도 한류 장치와 배전 선로 사이에 배치되어 재폐로 제어를 수행하는 재폐로 차단기; 및 상기 재폐로 차단기와 연결되어 부하에 전력을 전달하기 위한 배전 선로를 포함하되, 상기 재폐로 차단기는 상기 배전 선로의 소정의 지점에 고장이 발생하는 경우 캐리어 신호를 인가하여 고장 제거 시간을 체크하고, 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 재폐로 차단기는, 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간 이하인 경우, 초전도 한류기의 회복시간의 경과 후 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 재폐로 차단기는, 상기 고장 제거 시간이 기준시간을 초과한 경우, 고 장이 제거된 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 재폐로 차단기는, 상기 고장 제거 시간이 기준시간 이하이며 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간을 초과한 경우, 소정의 시간 경과 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 배전 선로는 부하로의 전력 공급을 위해 BUS와 연결되어 있으며, 상기 재폐로 차단기는 상기 BUS에서 캐리어 신호를 감지하여 고장의 제거 여부를 체크하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우 상기 재폐로 차단기는, 상기 BUS에서의 실효값 변화 감지를 통해 상기 캐리어 신호를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 재폐로 차단기는, 상기 초전도 한류 장치에서 상기 재폐로 차단기로 흐르는 지점의 전류 크기를 체크하여 고장의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 초전도 한류기를 이용한 재폐로 제어 방법은 재폐로 제어 시스템은 배전 선로 소정의 지점에 발생한 고장을 감지하는 단계; 상기 고장을 감지한 재폐로 제어 시스템은 선로를 차단하는 단계; 상기 재폐로 제어 시스템은 상기 배전 선로에 캐리어 신호를 인가하여 고장 제거 여부를 체크하는 단계; 및 상기 재폐로 제어 시스템은 고장의 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 재폐로 제어 시스템이 고장의 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계는, 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간 이하인 경우, 상기 재폐로 제어 시스템은 초전도 한류기의 회복시간의 경과 후 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 재폐로 제어 시스템이 고장의 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계는, 상기 고장 제거 시간이 기준시간을 초과한 경우, 고장이 제거된 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 재폐로 제어 시스템이 고장의 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계는, 상기 고장 제거 시간이 기준시간 이하이며 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간을 초과한 경우, 소정의 시간 경과 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 재폐로 제어 시스템이 상기 배전 선로에 캐리어 신호를 인가하여 고장 제거 여부를 체크하는 단계는, 상기 배전 선로는 부하로의 전력 공급을 위해 BUS와 연결되어 있으며, 상기 재폐로 차단기는 상기 BUS에서 캐리어 신호를 감지하여 고장의 제거 여부를 체크하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우 상기 재폐로 제어 시스템은, 상기 BUS에서의 실효값 변화를 통해 상기 캐리어 신호를 감지하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
상기 재폐로 제어 시스템이 배전 선로 소정의 지점에 발생한 고장을 감지하 는 단계는, 상기 재폐로 제어 시스템의 전단에 흐르는 전류 크기를 체크하여 고장의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 초전도 한류기의 회복특성 시간을 고려하는 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법은, 고장이 영구적인지, 일시적인지 판별하고, 고장전류를 저감하기 위해 계통에 투입되는 초전도 한류기의 회복특성 시간을 고려하여 효과적이고 빠른 계통의 재투입을 할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법은 초전도 한류기의 회복시간과 재폐로 차단기의 재폐로 시간이 상충되는 문제를 해결함으로써 배전 계통의 신뢰도 향상에도 긍정적인 효과를 발생시킨다.
이하, 본 발명에 따른 초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 초전도 한류기를 이용한 재폐로 제어 시스템(100)은 전원부(110), 초전도 한류 장치(120), 버스(Bus) 1(130), 재폐로 차단기(140), DC 전원부(150), 배전 선로(160), 버스 2(170) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
초전도 한류 장치(120)는 계통의 정상운전 상태에서는 거의 0에 가까운 임피 던스를 갖지만, 고장이 발생하여 초전도체의 고유 임계전류 이상의 고장전류가 흐르면 특정한 임피던스를 가짐으로써 고장전류를 일정수준 이하로 감소시키는 특성을 가진다.
초전도 한류 장치 내 초전도 한류기(123, 124)(SFCL)는 초전도 성질이 상실되면서 발생하는 임피던스의 종류에 따라 저항형과 유도형으로 분류할 수 있다. 또한 최근 초전도체의 사용을 극소화하여 경제성 및 냉각 설비를 최소화시킨 하이브리드형 한류기가 개발된 바 있다.
한편, 재폐로 차단기(140)는 배전 계통에서 사용되는 재폐로 차단기인 것이 바람직하며, 계통의 신뢰도 및 안정도 확보와 지속적인 전력의 공급을 유지하기 위한 목적으로 사용되는 보호기기이다. 이러한 재폐로 차단기(140)는 22.9kV 배전선로에서 발생하는 바람에 의한 전선의 혼촉 또는 수목접촉과 같은 일시고장을 판단하여 계통을 차단시키는데 효과적인 기기이다. 현재 배전계통에서 사용되고 있는 재폐로 방식은 첫 번째 차단 후 0.5sec, 두 번째 차단 후 15sec의 무전압 시간을 가지고 있다.
배전 선로(160)의 소정의 지점에서 고장이 발생하게 되면 재폐로 차단기(140)는 스위치 3(180)을 닫아 캐리어 신호(Carrier Signal)를 배전 선로(160)에 주입한다. 캐리어 신호는 고장 지속시간 동안 고장 지점을 통해 흐르게 되어 Bus 2(170)에서 감지되지 않는다.
시간이 경과하여 고장이 제거되면 캐리어 신호는 배전 선로(160)를 통하여 전송되므로, 캐리어 신호는 BUS 2(170)에서 감지된다. 재폐로 차단기(140)는 Bus 2(170)에서 캐리어 신호가 감지되면 고장이 제거되었다고 판단하고 캐리어 신호의 주입을 중지하고 초전도 한류 장치(120)의 SFCL 잔여 회복시간 등을 고려하여 재폐로하게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 초전도 한류 장치와 재폐로 차단기의 상세 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 초전도 한류 장치(120)는 스위치 1(SW1)(121), 스위치 2(SW2)(122)와 SFCL 1(123), SFCL 2(124)로 구성될 수 있으며, 재폐로 차단기(140)는 차단 및 제어부(141)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 때 초전도 한류 장치(120)는 도 2에서 살펴볼 수 있듯이 하나의 스위치와 하나의 SFCL이 직렬로 연결된 두 개의 회로가 병렬 연결되어 구성될 수 있다. 이 때 SFCL 1과 연결되어 있는 SW1은 정상 상태에서는 닫혀 있으며, SFCL 2와 연결되어 있는 SW2는 정상 상태에서 개방되어 있다.
재폐로 차단기(140)의 차단 및 제어부(141)는 초전도 한류 장치(120)의 스위치 1, 2(121, 122)를 제어함으로써 SFCL 1 또는 2(123, 124)를 통한 재폐로를 수행한다.
구체적으로, 정상 상태에서 차단 및 제어부(141)는 스위치 1은 Close 시키고, 스위치 2는 Open 시킨다. Operation 1의 고장이 발생하게 되는 경우 차단 및 제어부(141)는 초전도 한류기의 잔여 회복시간 이후 재폐로를 수행하게 된다. 또한, 아래에서 설명하게 되는 Operation 2, 3의 고장이 발생하게 되는 경우 차단 및 제어부(141)는 스위치 1(121)을 Open 시키고, 스위치 2(122)를 Close 시킴으로써 재폐로를 수행한다.
한편, 차단 및 제어부(141)는 고장의 발생 시 스위치 3(180)을 Close 하여 캐리어 신호를 배전 선로에 주입하는 제어를 수행할 수 있다. 그 후 고장이 제거되어 캐리어 신호가 BUS 2(170)에서 감지되는 경우, 차단 및 제어부(141)는 스위치 3(180)을 Open 하여 캐리어 신호의 주입을 중지할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 한류기를 이용한 재폐로 제어 방법을 나타낸 도면이다.
정상 상태일 경우 두 개의 SFCL(123, 124)이 병렬 연결된 초전도 한류 장치(120)에서는 스위치 1만이 닫혀 있는 상태로 유지된다. 고장이 발생하게 되면(S301), 재폐로 차단기(140)는 소정의 사이클 후(예를 들어, 3 내지 3.5 사이클 후) 순시 차단을 하게 된다(S302).
또한 재폐로 차단기는 순시 차단과 동시에 스위치 3(180)을 닫아 캐리어 신호를 배전 선로(160)에 주입하게 된다(S303). 이 때 인가된 캐리어 신호는 고장 지속시간 동안 고장 지점을 통해 흐르게 되므로, 캐리어 신호는 버스 2(170)에서 감지되지 않는다. 반면, 고장이 제거되는 경우 캐리어 신호는 배전 선로(160)를 통하여 BUS 2(170)까지 흐르게 된다.
이러한 특징을 이용하여 재폐로 차단기는 고장의 제거 여부를 판단할 수 있다. 즉, S304에서 재폐로 차단기는 선로 말단, 즉 버스 2에서 전류의 실효치값 변화를 통해 캐리어 신호를 감지할 수 있다. 만일, 버스 2에서 캐리어 신호가 감지되는 경우 재폐로 차단기는 S305 단계에 따라 스위치 3을 개방하여 캐리어 신호의 주입을 중지한다(S305).
그 후 재폐로 차단기는 고장 제거 시간과 초전도 한류기의 잔여 회복시간을 고려하여, 그에 따라 상이한 방법으로 재폐로를 시행하게 된다. 구체적으로, S306 단계에서 재폐로 차단기는 고장제거시간과 SFCL의 잔여회복시간이 0.5sec 이하인지 체크한다.
S306의 조건이 만족되는 경우 재폐로 차단기는 아래 설명하는 바와 같이 Operation 1에 따른 재폐로를 수행한다(S307).
Operation 1은, 고장 제거 시간 + 초전도 한류기 잔여 회복 시간 0.5sec인 경우이다. Operation 1에서 재폐로 차단기(140)는 초전도 한류 장치(120)의 잔여 회복시간 이후 재투입을 하게 된다. 이는 건전상과 고장상의 용량성 결합에 의하여 발생하는 2차 아크의 크기가 배전계통에서는 아주 작은 값이긴 하지만 존재하기 때문에 초전도 한류기의 잔여회복시간을 기다림과 동시에 2차 아크의 충분한 소호시간을 주기 위함이다.
한편, S306의 조건이 만족되지 않는 경우 재폐로 차단기는 S308에 따라 고장 제거 시간이 0.5sec를 초과하는지 판단한다(S308). 재폐로 차단기(140)는 이에 따 라 Operation 2 또는 Operation 3에 따른 재폐로를 수행하게 된다.
Operation 2는 고장 제거 시간(재폐로 차단기 차단 후) > 0.5s의 조건을 만족하는 경우를 의미한다. Operation 2에서는 2차 아크가 소호될 수 있는 충분한 시간 이후 고장이 제거되었으므로, 재폐로 차단기(140)는 재폐로 차단기(140)가 스위치 1(121)은 개방시키고, 스위치 2(122)를 닫도록 하는 스위칭 동작을 수행한다.
재폐로 차단기(140)는 초전도 상태인 SFCL 2(124)를 투입하여 상전도 상태인 SFCL 1(123)의 회복시간을 기다리지 않고 바로 투입할 수 있도록 한다(S310).
Operation 3은 고장 제거 시간(재폐로 차단기 차단 후) + 초전도 한류기 잔여 회복 시간 0.5sec인 경우를 의미한다.
Operation 3에서는 고장 제거 시간이 재폐로 차단기가 차단 후 0.5sec 보다 작지만, SFCL 1(123)의 잔여 회복시간과 고장 제거 시간의 합이 0.5sec를 넘는 경우이다. 즉, 이는 SFCL 1(123)의 회복시간이 길다는 것을 의미하는데, 이와 같이 장시간의 회복시간은 바람직하지 않으므로, 재폐로 차단기(140)는 Operation 2에서 설명한 스위칭 동작을 통해 초전도 상태인 SFCL 2로 전환을 수행한다.
그러나 이 경우는 Operation 1과 마찬가지로 2차 아크의 소호 시간을 고려할 필요가 있으므로, 재폐로 차단기(140)는 0.5s의 무전압 시간을 갖고 재폐로를 수행하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 재폐로 제어 방법을 모의실험하기 위한 배전계통의 구성을 나타낸 도면이다.
한편, 아래 표 1은 모의실험을 위한 계통 구현을 위한 선로의 파라미터이다.
계통 파라미터 테이블
항 목 값
전원 임피던스 5 + j3[Ω]

선로 임피던스
 정상 0.182300 + j0.390050[Ω/km]
영상 0.455330 + j1.198970[Ω/km]

선로(feeder) 길이
 Line 1 1[km]
Line 2 1[km]
Line 3 3[km]
부하 역률 0.9
표 1에서 살펴본 바와 같이, 도 4의 전원 임피던스는 5 + j3 [Ω] 이다. 또한, 정상상태에서의 선로 임피던스(Z0)는 0.182300 + j0.390050[Ω/km]이며, 영상 상태에서의 선로 임피던스(Z1)는 0.455330 + j1.198970[Ω/km]이다.
한편, 부하 1까지의 선로(Line 1)의 길이, 부하 2까지의 선로(Line 2)의 길이, 부하 3 까지의 선로(Line 3)의 길이는 각각 1Km, 1Km, 3Km이다.
한편, 아래 표 2는 초전도 한류기의 파라미터 테이블이다.
초전도 한류기 파라미터 테이블
항 목 값
quenching 개시전류 300[A]rms
quenching 시간 1[ms]
한류 저항값 2[Ω]
회복 시간 Operation에 따라 변경
표 2에 기재된 바와 같이 모의 실험에서 초전도 한류기의 quenching 개시전류는 300[A]rms로, quenching 시간은 1[ms]로, 한류 저항값은 2Ω으로 설정하였다. 한편, 회복 시간은 이미 설명한 Operation에 따라 변경되는데 이러한 정보는 아래 표 3에서 더욱 구체적으로 설정하였다.
아래 표 3은 본 발명에 따른 재폐로 기법을 검증하기 위한 모의실험 조건을 나타낸 테이블이다.
재폐로 기법 검증을 위한 모의실험 조건 테이블
Operation
 고장 저항 SFCL의 회복 시간 고장 제거시간
Operation 1 0 Ω 0.3s 차단 후 0.1s
30 Ω 0.3s 차단 후 0.1s
Operation 2 0 Ω 0.3s 차단 후 0.7s
30 Ω 0.3s 차단 후 0.7s
Operation 3 0 Ω 0.7s 차단 후 0.1s
30 Ω 0.7s 차단 후 0.1s
표 3의 모의실험 조건은 고장 저항이 0Ω인 경우, 30Ω인 경우를 Operation 별로 설정하였다.
여기서 Operation 1의 경우에는 SFCL의 회복시간과 고장 제거시간의 합이 0.5 이하인 경우를 의미한다. 이러한 조건을 만족하도록 모의실험에서는 SFCL의 회복시간을 0.3sec로 고장 제거시간을 재폐로 차단기 차단 후 0.1sec로 설정하였다.
이와 유사하게 Operation 2의 경우에는 고장 제거시간이 0.5sec를 초과한 경우를 의미한다. 이러한 조건을 만족하도록 SFCL의 회복 시간을 Operation 1과 동일하게 0.3sec로 고장 제거시간을 재폐로 차단기 차단 후 0.7sec로 설정하였다.
마지막으로 Operation 3은 SFCL의 회복시간과 고장 제거시간의 합이 0.5sec를 초과하나, 고장 제거시간이 재폐로 차단기 차단 후 0.5sec 이하인 경우를 의미한다. 이러한 조건을 만족하도록 모의실험에서는 SFCL의 회복시간을 0.7sec로 고장 제거시간을 재폐로 차단기 차단 후 0.1sec로 설정하였음을 알 수 있다.
도 5는 고장 저항이 0Ω인 경우 Operation 1의 결과 파형을 나타낸 도면이며, 도 6은 고장 저항이 30Ω인 경우 Operation 1의 결과 파형을 나타낸 도면이다.
도 5과 도 6에서 살펴볼 수 있는 바와 같이 재폐로 차단기가 개방된 후 전류의 실효치 값이 0이 되는 순간부터 캐리어 신호가 흐름을 알 수 있다. 이 때 도 5과 도 6의 Carrier 신호의 크기를 비교하여 보면, 캐리어 신호의 크기는 고장 저항이 증가할수록 작아지는 것을 확인할 수 있다.
다만, 고장 저항에 따라 캐리어 신호의 크기가 다르더라도, 고장이 제거되면 캐리어 신호의 인가가 중지되고, SFCL 특성곡선이 0이 되는 시점부터 도 4의 부하 3에 전류가 정상적으로 흐르게 되어, 본 발명에 따른 재폐로 기법에 맞게 동작을 하고 있음을 알 수 있다.
도 7은 고장 저항이 0Ω인 경우 Operation 2의 결과 파형을 나타낸 도면이며, 도 8은 고장 저항이 30Ω인 경우 Operation 2의 결과 파형을 나타낸 도면이다.
도 7과 도 8은 Operation 2의 경우이다. Operation 2는 발생된 고장의 제거가 차단 후 0.5sec 이후에 이루어지는 경우이다. 고장이 제거된 후 즉시 재폐로 차단기가 동작하여 계통을 복구 시키는 것을 확인 할 수 있다.
도 9는 고장 저항이 0Ω인 경우 Operation 3의 결과 파형을 나타낸 도면이며, 도 10은 고장 저항이 30Ω인 경우 Operation 3의 결과 파형을 나타낸 도면이다.
Operation 3은 고장이 0.5sec 이전에 제거되지만 초전도 한류기의 회복시간이 길어 재폐로 차단기가 초전도 한류기의 잔여 회복시간까지 고려할 경우 0.5s를 넘는 경우이다.
도 9, 10에서 살펴볼 수 있듯이 고장이 제거된 이후 Operation 1과 유사하게 2차 아크의 소호시간을 고려하지만, 회복시간이 완료될 때까지 기다리는 것이 아니고, 0.5sec 후에 스위칭 동작을 통해 재폐로를 수행한다. 재폐로 차단기는 병렬로 연결되어 있는 2개의 SFCL 중 SFCL 2를 이용하여 즉시 계통에 투입시키게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 한류기를 고려한 재폐로 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 초전도 한류 장치와 재폐로 차단기의 상세 연결 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 한류기를 이용한 재폐로 제어 방법을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 재폐로 제어 방법을 모의실험하기 위한 배전계통의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 고장 저항이 0Ω인 경우 Operation 1의 결과 파형을 나타낸 도면.
도 6은 고장 저항이 30Ω인 경우 Operation 1의 결과 파형을 나타낸 도면.
도 7은 고장 저항이 0Ω인 경우 Operation 2의 결과 파형을 나타낸 도면.
도 8은 고장 저항이 30Ω인 경우 Operation 2의 결과 파형을 나타낸 도면.
도 9는 고장 저항이 0Ω인 경우 Operation 3의 결과 파형을 나타낸 도면.
도 10은 고장 저항이 30Ω인 경우 Operation 3의 결과 파형을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 재폐로 제어 시스템 110 : 전원부
120 : 초전도 한류 장치 121 : 스위치 1(SW1)
122 : 스위치 2(SW2) 123 : 초전도 한류기 1(SFCL 1)
124 : 초전도 한류기 2(SFCL 2) 130 : 버스 1(BUS 1)
140 : 재폐로 차단기 141 : 차단 및 제어부
150 : DC 전원부 160 : 배전 선로
170 : 버스 2(BUS 2) 180 : 스위치 3(SW3)

Claims (14)

  1. 재폐로 제어 시스템에 있어서,
    스위치와 초전도 한류기가 직렬로 연결되어 있는 두 개의 회로가 병렬로 연결 구성되는 초전도 한류 장치;
    상기 초전도 한류 장치와 배전 선로 사이에 배치되어 재폐로 제어를 수행하는 재폐로 차단기; 및
    상기 재폐로 차단기와 연결되어 부하에 전력을 전달하기 위한 배전 선로를 포함하되,
    상기 재폐로 차단기는 상기 배전 선로의 소정의 지점에 고장이 발생하는 경우 캐리어 신호를 인가하여 고장 제거 시간을 체크하고, 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 것을 특징으로 하고,
    상기 배전 선로는 부하로의 전력 공급을 위해 BUS와 연결되어 있으며, 상기 재폐로 차단기는 상기 BUS에서 캐리어 신호를 감지하여 고장의 제거 여부를 체크하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재폐로 차단기는,
    상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간 이하인 경우, 초전도 한류기의 회복시간의 경과 후 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 재폐로 차단기는,
    상기 고장 제거 시간이 기준시간을 초과한 경우, 고장이 제거된 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재폐로 차단기는,
    상기 고장 제거 시간이 기준시간 이하이며 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간을 초과한 경우, 소정의 시간 경과 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 재폐로 차단기는,
    상기 BUS에서의 실효값 변화 감지를 통해 상기 캐리어 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 재폐로 차단기는,
    상기 초전도 한류 장치에서 상기 재폐로 차단기로 흐르는 지점의 전류 크기를 체크하여 고장의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 시스템.
  8. 초전도 한류기를 이용한 재폐로 제어 방법에 있어서,
    재폐로 제어 시스템은 배전 선로 소정의 지점에 발생한 고장을 감지하는 단계;
    상기 고장을 감지한 재폐로 제어 시스템은 선로를 차단하는 단계;
    상기 재폐로 제어 시스템은 상기 배전 선로에 캐리어 신호를 인가하여 고장 제거 여부를 체크하는 단계; 및
    상기 재폐로 제어 시스템은 고장 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 재폐로 제어 시스템이 상기 배전 선로에 캐리어 신호를 인가하여 고장 제거 여부를 체크하는 단계는, 상기 배전 선로는 부하로의 전력 공급을 위해 BUS와 연결되어 있으며, 상기 재폐로 차단기는 상기 BUS에서 캐리어 신호를 감지하여 고장의 제거 여부를 체크하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 재폐로 제어 시스템이 고장 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계는,
    상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간 이하인 경우, 상기 재폐로 제어 시스템은 초전도 한류기의 회복시간의 경과 후 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 재폐로 제어 시스템이 고장 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계는,
    상기 고장 제거 시간이 기준시간을 초과한 경우, 고장이 제거된 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 재폐로 제어 시스템이 고장 제거 시간과 초전도 한류기의 회복시간을 고려하여 재폐로 제어를 수행하는 단계는,
    상기 고장 제거 시간이 기준시간 이하이며 상기 고장 제거 시간과 상기 초전도 한류기의 회복시간의 합이 기준시간을 초과한 경우, 소정의 시간 경과 후 상기 초전도 한류 장치의 초전도 한류기를 스위칭하여 재폐로하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 재폐로 제어 시스템은,
    상기 BUS에서의 실효값 변화를 통해 상기 캐리어 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 재폐로 제어 시스템이 배전 선로 소정의 지점에 발생한 고장을 감지하는 단계는,
    상기 재폐로 제어 시스템의 전단에 흐르는 전류 크기를 체크하여 고장의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 재폐로 제어 방법.
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