KR101052471B1 - Neutral wire replacement device in power system and method - Google Patents

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Abstract

3상 4선식 배전 계통에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우 과전압에 의해 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하기 위한 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법이 개시된다.
개시된 전력계통에서 중성선 대체장치는, 3상 4선식(R, S, T, N)을 통해 전력을 공급해주는 전력 공급장치와 연계하고, 상기 전력 공급장치에 구비된 중성선의 이상 상태를 검출하여, 상기 중성선의 이상시 상기 중성선을 대체하여 이상전압의 발생을 방지하는 중성선 대체장치를 구비하며, 상기 중성선 대체장치는, 상기 중성선의 단선 여부를 검출하는 단선 검출기와; 상기 단선 검출기에 의해 출력된 단선 검출 값으로 단선 여부를 판단하고, 단선시 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하는 제어기와; 상기 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 전력 공급장치에 구비된 중성선을 대체하여 상별 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기를 포함한다.A neutral wire replacement device and a method thereof are disclosed in a power system for preventing a load device from being burned by an overvoltage when a neutral line break occurs in a three-phase four-wire distribution system.
In the disclosed power system, the neutral wire replacement device is connected to a power supply device that supplies power through three-phase four-wire (R, S, T, N), and detects an abnormal state of the neutral wire provided in the power supply device. And a neutral wire replacement device that prevents occurrence of an abnormal voltage by replacing the neutral wire when the neutral wire is abnormal, the neutral wire replacement device comprising: a disconnection detector for detecting whether the neutral wire is disconnected; A controller for judging disconnection using the disconnection detection value output by the disconnection detector, and generating a control signal for replacing the neutral when disconnection; It includes a neutral line protector to maintain the balance of the phase voltage by replacing the neutral line provided in the power supply according to the control signal generated by the controller.

Figure R1020110003203
Figure R1020110003203

Description

전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법{Device for neutral line replacement in electric power system and method thereof}Device for neutral line replacement in electric power system and method

본 발명은 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3상 4선식 배전 계통에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우 과전압에 의해 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하기 위한 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a neutral wire replacement device and a method thereof in a power system, and more particularly, in order to prevent the load device from being damaged by overvoltage when a neutral line break occurs in a three-phase four-wire distribution system. A neutral wire replacement device in a system and a method thereof.

일반적으로 전력계통에 있어서, 22.9kv-y 배전방식은 3상 4선식 배전선로를 통해 변전소로부터 공장이나 빌딩과 같은 큰 규모의 수용가에 직접 전력을 공급하거나, 2차 변압기를 통해 소규모 공장이나 일반 가정에 전력을 공급하는 방식이다.In general, in power systems, the 22.9kv-y power distribution system directly powers large customers, such as factories and buildings, from substations through three-phase four-wire distribution lines, or through small transformers or homes through secondary transformers. It is a way to supply power.

이와 같은 배전선로는 도시 외곽이나 농어촌 등지에서는 가공선 형태로 시공되나, 대도시나 유원지와 같이 미관이 중시되는 지역에서는 지중으로 매설 시공한다.Such distribution lines are constructed in the form of overhead lines in the outskirts of the city or farming and fishing villages, but are buried underground in areas where beauty is important, such as large cities and amusement parks.

3상 4선식 배전 계통은, Y결선, 델타 결선, 와이 델타결선 등의 방법으로 중성선(N)과 전력선(A상, B상, C상)을 결합하여 전력을 공급해주게 된다. 여기서 연결시 하나의 전력선과 다른 전력선을 연결하면 380V가 되고, 하나의 전력선(예를 들어, A상)과 중성선(N)을 연결하면 220V가 되어, 부하에 전력을 공급해주게 된다.In the three-phase four-wire distribution system, the neutral wire (N) and the power line (A phase, B phase, C phase) are combined to supply power by a Y connection, a delta connection, and a delta connection. In this case, when one power line and another power line are connected, 380V becomes, and when one power line (for example, A phase) and the neutral line (N) are connected, it becomes 220V and supplies power to the load.

여기서 중성선(N)은, 다상 다선식 선로에서 각상의 한쪽의 선로를 공통(common)으로 한 선로를 의미한다. 원칙적으로 3상을 사용하려면 전선이 6가닥이 필요하다. 하지만, 단상 2선식 선로의 위상을 120°씩 틀어서 한쪽 선을 모두 공통으로 하면 4가닥으로 줄어들고, 공통으로 한곳의 전위는 벡터적 합에 의하여 제로(0)가 된다. 이러한 제로전위(영전위)가 바로 기준전위가 되고 이른바 N상 즉, 중성선이 된다.In this case, the neutral line N means a line in which one line of each phase is common in a multiphase multi-line line. In principle, three wires require six strands. However, if the phases of a single-phase two-wire line are twisted by 120 ° and one line is made common, the potential is reduced to four strands. This zero potential (zero potential) immediately becomes the reference potential, and so-called N-phase, that is, the neutral line.

이런 상태에서 중성선은 원칙적으로 대지 전위인 영 전위를 가져야 하나 실제로 현장에서 각상의 위상이 정확히 120°가 나오지 않을 때는 약간의 전압을 가질 수도 있다. 이때 중성선 전위의 상승을 막기 위해 대지 전위 선인 접지 선에 중성선을 공통연결하면 각상의 위상이 약간 차이가 나게 되어도 대지와 닿아있기 때문에 영 전위를 유지하게 된다.In this state, the neutral should in principle have a zero potential, which is an earth potential, but may actually have some voltage when the phase of each phase is not exactly 120 ° out of the field. At this time, if the neutral line is commonly connected to the ground line, which is the earth potential line, to prevent the rise of the neutral potential, the zero potential is maintained because the phase is in contact with the earth even though the phases are slightly different from each other.

3상 4선식을 채택하고 있는 우리나라의 배전 계통의 특징상 단상부하와 3상부하가 혼합되어 중성선에는 불평형 전류가 흐르게 되고, 최근에는 컴퓨터, LED 등 조명장치, 복사기 등 사무기기, 무정전전원공급장치(UPS) 등과 같은 비선형 부하장치의 증가로 인하여 중성선에는 더 많은 영상 고조파가 흐르게 되었다.Due to the characteristics of the distribution system in Korea, which adopts three-phase four-wire system, unbalanced current flows in the neutral wire due to the mixing of single-phase and three-phase loads.In recent years, computers, LED lighting devices, copiers, office equipment, uninterruptible power supply Increasing nonlinear loads, such as UPS, have caused more image harmonics to flow through the neutral.

여기서 고조파(Harmonics)란 기본 주파수의 2배, 3배, 4배와 같이 정수배에 해당하는 주파수를 말하며, 왜곡파 또는 왜형파라고 하며, 특히 여러 차수의 고주파 중에서 3, 6, 9 등과 같이 고주파 차수가 3의 배수에 해당하는 고주파 성분을 영상 고조파라고 한다.Harmonics are frequencies that are integer multiples, such as 2, 3, and 4 times the fundamental frequency, and are called distortion or distortion waves. The high frequency component corresponding to the multiple of 3 is called image harmonic.

영상 고조파는 각 3상의 위상이 동상의 값을 가지므로 단상전원 3개가 병렬로 연결된 것과 같이 중성선에 중첩되어 최대 3배의 영상 고조파가 흐르게 된다. 이와 같이 중성선에 과다한 영상 고조파가 흐르게 되면 중성선 도체의 과열 등으로 인해 붓싱 부분이 단선되거나 중성선이 단선된다.Since the phase harmonics of three phases have in-phase values, up to three times the image harmonics flow by being superimposed on a neutral line as if three single-phase power sources are connected in parallel. When excessive image harmonics flow in the neutral wire, the bushing part is disconnected or the neutral wire is disconnected due to overheating of the neutral conductor.

여기서 중성선이 단선되면 임피던스가 큰 부하 측 누전차단기의 파손이 발생하고, 중성선과 전압측 선로에 연결된 엘리베이터 약전 기기 등의 부하가 소손하는 사고가 발생하게 된다.If the neutral wire is disconnected, damage of the load-side earth leakage breaker with a large impedance occurs, and an accident occurs that the load of the elevator weak circuit equipment connected to the neutral wire and the voltage side line burns out.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.If this is explained in more detail as follows.

도 1은 3상 4선식 전력 계통에서 정상회로의 상별 전압 및 전류 흐름을 도시한 것이다(부하 불평형이 3:1인 경우).Figure 1 shows the phase voltage and current flow of the normal circuit in a three-phase four-wire power system (when the load unbalance is 3: 1).

정상회로에서의 전압은 A상과 N선 220V, B상과 N선은 220V가 공급되고, 전류의 흐름은 A상에서 N선으로, B상에서 N선으로 흐른다.The voltage in the normal circuit is supplied with 220V for the A and N lines, 220V for the B and N lines, and the current flows from the A to the N line and from the B to the N line.

그러나 중성선(N)이 단선되면 220V는 없어지고, 380V만 존재하게 된다. 즉, 중성선은 전류가 흐르지 못하고 A상에서 부하를 직렬로 통하여 B상으로 흐르게 된다.However, if the neutral wire (N) is disconnected, 220V disappears and only 380V exists. That is, the neutral wire does not flow through the current and flows from the A phase to the B phase through the load in series.

즉, 도 2에 도시된 회로도와 같이, 각 상과 중성선과의 임피던스는 A상의 부하와 B상의 부하에 반비례하는 임피던스가 직렬로 되어 380V가 연결된 것과 같게 되므로, 경부하 쪽의 부하가 소손되는 사고가 발생하게 된다.That is, as shown in the circuit diagram shown in Fig. 2, the impedance of each phase and the neutral wire is inversely proportional to the load of the phase A and the load of the phase B, so that 380V is connected in series, so that the load on the light load side is burned out. Will occur.

여기서 부하가 평형인 경우에도, 전압이 변하게 되며 중성선이 연결된 상태에서는 220V로 중성선과 양측 전압선(전력선) 간의 전압이 220V로 동일하지만, 중성선이 단선되면 전압의 불평형이 발생하게 되며, 경부하측 부하의 단선 등으로 점점 불평형은 심화되고, 끝내는 경부하측 기기가 거의 모두 손상된다.Here, even when the load is balanced, the voltage is changed and when the neutral wire is connected, the voltage between the neutral wire and both voltage lines (power line) is equal to 220V, but when the neutral wire is disconnected, voltage unbalance occurs. Unbalance is becoming increasingly severe due to disconnection, and almost all of the light-loaded devices that end up are damaged.

결론적으로, 3상 4선식 배전 계통에서 중성선이 단선되면, 경부하(輕負荷)인 단자의 전압은 상승하게 되고, 중부하(重負荷)인 쪽은 감소하게 되며, 경부하쪽 부하에는 이상이 발생하게 되므로 스위치를 끄거나 고장으로 회로가 개방되게 되며, 전압 불평형은 점점 심화되어 종래에는 경부하쪽 전기기기가 거의 모두 손상하게 된다.In conclusion, if the neutral wire is disconnected in the three-phase four-wire distribution system, the voltage at the lightly loaded terminal is increased, the heavy load is decreased, and the light load is abnormal. As a result, the circuit is opened due to a switch off or a failure, and voltage unbalance is intensified, and in the related art, almost all light load electric equipment is damaged.

그러나 종래의 3상 4선식 전력 계통에서는 이러한 중성선에 대해서, 중성선의 이상 여부를 확인하거나 중성선의 이상시 경부하쪽 전기기기의 소손을 방지하기 위한 보호 기술이 적용되지 않아, 중성선의 단선시 경부하쪽 전기기기가 소손되는 문제점이 발생하였다.
However, in the conventional three-phase four-wire power system, such a neutral wire does not have a protection technology for checking whether the neutral wire is abnormal or preventing the light-loaded electric device from being burned in the event of the neutral wire. There is a problem that the device is burned out.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 3상 4선식 전력 계통에서 발생하는 제반 문제점들을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Therefore, the present invention is proposed to solve all the problems occurring in the conventional three-phase four-wire power system as described above,

본 발명이 해결하려는 과제는, 3상 4선식 배전 계통에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우 과전압에 의해 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하기 위한 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a neutral wire replacement device and a method thereof in a power system for preventing a load device from being burned by an overvoltage when a neutral line break occurs in a three-phase four-wire distribution system. have.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 신속 정확하게 중성선의 단선을 검출할 수 있도록 한 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a neutral wire replacement device and a method thereof in a power system that can detect a disconnection of a neutral wire quickly and accurately.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 중성선 단선이 검출되면 경고를 하여, 후속 조치가 이루어질 수 있도록 한 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a neutral wire replacement device and a method in a power system to warn when the disconnection of the neutral wire is detected, so that subsequent actions can be made.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 중성선 단선에 의해 중성선 보호기를 동작시킨 상태에서도 전압 불평형이 검출되면 자동으로 메인 차단기를 동작시켜 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하기 위한 전력계통에서 중성선 대체장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to replace the neutral wire in the power system to prevent the device of the load is burned by operating the main circuit breaker automatically when voltage unbalance is detected even when the neutral protector is operated by the neutral wire disconnection and To provide that method.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "전력계통에서 중성선 대체장치"는,"Neutral wire substitute device in the power system" according to the present invention for solving the above problems,

3상 4선식(R, S, T, N)을 통해 전력을 공급해주는 전력 공급장치와 연계하고, 상기 전력 공급장치에 구비된 중성선의 이상 상태를 검출하여, 상기 중성선의 이상시 상기 중성선을 대체하여 이상전압의 발생을 방지하는 중성선 대체장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
It is connected with a power supply that supplies power through three-phase four-wire (R, S, T, N), and detects an abnormal state of the neutral line provided in the power supply device, and replaces the neutral line when the neutral line is abnormal. It characterized in that it comprises a neutral wire replacement device to prevent the occurrence of abnormal voltage.

상기 중성선 대체장치는,The neutral wire replacement device,

상기 중성선의 단선 여부를 검출하는 단선 검출기와;A disconnection detector for detecting whether the neutral line is disconnected;

상기 단선 검출기에 의해 출력된 단선 검출 값으로 단선 여부를 판단하고, 단선시 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하는 제어기와;A controller for judging disconnection using the disconnection detection value output by the disconnection detector, and generating a control signal for replacing the neutral when disconnection;

상기 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 전력 공급장치에 구비된 중성선을 대체하여 단상 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기를 포함한다.
It includes a neutral line protector to maintain the balance of the single-phase voltage by replacing the neutral line provided in the power supply in accordance with the control signal generated by the controller.

상기 단선 검출기는,The disconnection detector,

상기 중성선 전압과 대지전압을 측정하여, 상기 중성선 전압과 대지전압이 검출될 경우 중성선 단선으로 단선 검출 값을 출력하여 상기 제어기에 전달하는 것을 특징으로 한다.
The neutral line voltage and the ground voltage are measured, and when the neutral line voltage and the ground voltage are detected, a disconnection detection value is output to a neutral line and transmitted to the controller.

상기 중성선 보호기는,The neutral line protector,

3상(R,S,T)의 연결을 위한 스위치와;A switch for connecting three phases (R, S, T);

상기 3상과 대체용 중성선(N)을 연결하여 단상 전압의 평형을 유지하기 위한 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
It characterized in that it comprises a coil for maintaining the balance of the single-phase voltage by connecting the three-phase and the neutral neutral (N).

상기 중성선 대체장치는,The neutral wire replacement device,

상기 제어기에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 중성선 단선을 경보하는 경보 발생기와;An alarm generator for alarming the disconnection of the neutral wire according to the alarm generation control signal output by the controller;

상기 경보 발생기에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기에 전달하는 경보해제 신호 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
And an alarm release signal input unit configured to generate an alarm release signal and transmit it to the controller when an alarm release switch for alarm release is operated by an administrator after an alarm is generated by the alarm generator.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "전력계통에서 중성선 대체방법"은,The "neutral wire replacement method in the power system" according to the present invention for solving the above problems,

중성선 대체장치에 구비된 제어기에서 중성선 단선시 중성선을 대체하는 방법에 있어서,In the method of replacing the neutral wire in the disconnection of the neutral wire in the controller provided in the neutral wire replacement device,

3상 4선 식을 통해 전력이 공급되면 중성선과 대지전압의 검출을 통해 중성선의 단선 여부를 검출하는 단계와;Detecting whether the neutral wire is disconnected by detecting the neutral wire and the ground voltage when power is supplied through the three-phase four-wire formula;

상기 검출결과 중성선의 단선으로 판단되면, 중성선 보호기를 동작하여 단선된 중성선을 대체하는 단계와;If it is determined that the disconnection of the neutral is detected, operating a neutral protector to replace the disconnected neutral;

상기 중성선 대체 후 중성선 단선에 대한 경보를 발생하는 단계와;Generating an alarm for neutral wire disconnection after the neutral wire replacement;

상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
If an alarm release request occurs after the alarm is generated, comprising the step of releasing the generated alarm.

본 발명에 따르면, 3상 4선식 배전 계통에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우, 중성선을 신속하게 대체해줌으로써, 과전압에 의해 부하의 기기가 소손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, when a neutral line disconnection occurs in a three-phase four-wire distribution system, by replacing the neutral line quickly, there is an advantage of preventing damage to the load device due to overvoltage.

또한, 본 발명에 따르면 신속 정확하게 중성선의 단선을 검출하여 이를 경고해줄 수 있으므로, 관리자가 신속하게 후속 조치를 취할 수 있도록 도모해줌으로써, 중성선 단선으로 인해 발생할 수 있는 부하 기기의 소손을 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.
In addition, according to the present invention can quickly and accurately detect the disconnection of the neutral wire to warn it, by allowing the administrator to quickly follow up, it is possible to prevent damage to the load device that may be caused by the disconnection of the neutral wire in advance. There is an advantage.

도 1은 종래 3상 4선 식 전력 계통의 상별 전압 및 전류 흐름도.
도 2는 종래 3상 4선 식 전력 계통에서 중성선 단선에 의해 이상전압 발생을 설명하기 위한 설명도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력계통에서 중성선 대체장치의 회로도.
도 4는 도 3의 중성선 보호기의 일 실시 예 회로도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력계통에서 중성선 대체방법을 보인 흐름도.1 is a phase voltage and current flow chart of a conventional three-phase four-wire power system.
2 is an explanatory diagram for explaining occurrence of abnormal voltage by disconnection of neutral wire in a conventional three-phase four-wire power system.
3 is a circuit diagram of a neutral wire replacement device in a power system according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of an embodiment of the neutral line protector of FIG.
Figure 5 is a flow chart showing a neutral wire replacement method in a power system according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력계통에서 중성선 대체장치의 회로도로서, 전력 공급장치(100)와 연계된 중성선 대체장치(200)를 포함한다.3 is a circuit diagram of a neutral wire replacement device in a power system according to an exemplary embodiment of the present invention, and includes a neutral wire replacement device 200 associated with a power supply device 100.

이러한 중성선 대체장치(200)는 하나의 모듈로 구현하여 제품화하면, 기존에 설치된 전력 기기에도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.If the neutral wire replacement device 200 is implemented as a single module and commercialized, there is an advantage that it can be easily applied to existing power devices.

전력 공급장치(100)는 한국전력에서 공급해주는 전력을 3상 4선 식(R, S, T, N)으로 공급해주는 일반적인 전력 공급장치를 의미한다.The power supply device 100 refers to a general power supply device that supplies power provided by KEPCO in a three-phase four-wire type (R, S, T, N).

중성선 대체장치(200)는 3상 4선식(R, S, T, N)을 통해 전력을 공급해주는 전력 공급장치(100)와 연계하고, 상기 전력 공급장치(100)에 구비된 중성선(N)의 이상 상태를 검출하여, 상기 중성선의 이상시 상기 중성선을 대체하여 이상전압의 발생을 방지하는 기능을 수행한다.Neutral wire replacement device 200 is connected to the power supply device 100 for supplying power through the three-phase four-wire (R, S, T, N), the neutral wire (N) provided in the power supply device 100 Detects the abnormal state of the, and when the neutral line is abnormal, the neutral line is replaced to prevent the occurrence of the abnormal voltage.

이러한 중성선 대체장치(200)는, 상기 중성선(N)의 단선 여부를 검출하는 단선 검출기(210)와; 상기 단선 검출기(210)에 의해 출력된 단선 검출 값으로 단선 여부를 판단하고, 단선시 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하는 제어기(220)와; 상기 제어기(220)에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 전력 공급장치(100)에 구비된 중성선을 대체하여 상별 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기(230)를 포함한다. The neutral wire replacement device 200 includes a disconnection detector 210 for detecting whether the neutral wire N is disconnected; A controller (220) for determining whether a disconnection is detected by the disconnection detection value output by the disconnection detector (210), and generating a control signal for replacing the neutral line when disconnection; It includes a neutral line protector 230 to replace the neutral line provided in the power supply device 100 in accordance with the control signal generated by the controller 220 to maintain the balance of the phase voltage.

여기서 제어기(220)는 제어 가능한 프로그램을 저장하고, 상기 저장한 프로그램에 따라 중성선 대체장치의 전체 동작을 제어할 수 있는 마이컴, 마이크로프로세서, 중앙처리장치, 마이크로컨트롤러 등으로 구현하는 것이 바람직하다.In this case, the controller 220 stores a controllable program and may be implemented as a microcomputer, a microprocessor, a central processing unit, a microcontroller, or the like capable of controlling the overall operation of the neutral conductor replacement device according to the stored program.

상기에서 중성선 보호기(230)는 도 4에 도시된 바와 같이, 3상(R,S,T)의 연결을 위한 스위치(M1)와; 상기 3상과 대체용 중성선(N)을 연결하여 단상 전압의 평형을 유지하기 위한 코일(L1 ~ L3)을 포함하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the neutral protector 230 includes a switch M1 for connection of three phases R, S, and T; It is preferable to include the coil (L1 ~ L3) for maintaining the balance of the single-phase voltage by connecting the three-phase and the neutral neutral (N).

또한, 상기 중성선 대체장치(200)는, 상기 제어기(220)에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 중성선 단선을 경보하는 경보 발생기(240)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the neutral wire replacement device 200, it is preferable to further include an alarm generator 240 for alarming the disconnection of the neutral wire in accordance with the alarm generation control signal output by the controller 220.

또한, 상기 중성선 대체장치(200)는, 상기 경보 발생기(240)에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기(220)에 전달하는 경보해제 신호 입력부(250)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 경보해제 신호 입력부(250)는 주지한 바와 같이 경보해제 스위치를 구비한다.In addition, the neutral conductor replacement device 200 generates an alarm release signal and transmits it to the controller 220 when an alarm release switch for alarm release is operated by an administrator after an alarm is generated by the alarm generator 240. It is preferable to further include an alarm release signal input unit (250). The alarm release signal input unit 250 has an alarm release switch as is well known.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전력계통에서 중성선 대체장치는, 한국전력으로부터 공급되는 전력을 1차 변압기를 통해 공급받은 후 전력 공급장치(100)가 Y결선 방식을 통해 분전반 및 배전반 등에 공급해주게 된다.In the power system according to the present invention configured as described above, the neutral wire substitute device is supplied with power from the KEPCO through the primary transformer, and then the power supply device 100 supplies the distribution panel and the distribution panel through the Y connection method.

이때 중성선이 단선되면 각상별로 공급되는 전압이 부하의 용량에 따라 다르게 되고, 이로 인해 경부하쪽에서는 이상 전압(과전압)에 의해 부하 기기가 소손되는 사고가 발생한다.At this time, when the neutral wire is disconnected, the voltage supplied to each phase is changed according to the capacity of the load, which causes the load device to be burned out due to an abnormal voltage (overvoltage) at the light load side.

이러한 사고를 미리 방지하기 위해서 본 발명에서는 중성선 대체장치(200)가 상시 중성선의 상태를 감지하고, 중성선의 단선이 감지되면 즉시 경보를 수행함과 동시에 다른 중성선으로 대체를 하여, 상간 전압 불균형을 보상함과 동시에 경부하 쪽에 과전압이 흐르지 못하도록 작용을 한다.In order to prevent such an accident in advance in the present invention, the neutral wire replacement device 200 detects the state of the neutral wire at all times, and when the disconnection of the neutral wire is detected, it immediately performs an alarm and replaces it with another neutral wire to compensate for the voltage imbalance between phases. At the same time, it prevents overvoltage from flowing to the light load side.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 전력 공급장치(100)에 의해 전력이 공급되면, 단선 검출기(210)는 동작을 하여 중성선(N)의 단선 여부를 검출하고, 그 검출한 단선 검출 값을 제어기(220)에 전달한다. 예컨대, 단선 검출기(210)는 중성선의 전압 및/또는 대지전압을 측정하여, 중성선에 전압이 검출되는지 아니면 대지전압이 검출되는지를 확인하여 중성선의 단선을 판단한다. 또 다른 방법으로서, 중성선과 각 상의 전압 불평형 여부를 판단하여 중성선의 단선을 판단한다. 또 다른 방법으로서, 중성선의 A점과 B점의 전압을 측정하여, 전압 검출 여부로 중성선의 단선을 판단한다. 또 다른 방법으로서, 중성선의 A점과 B점의 단선을 확인하여 중성선의 단선을 판단한다. 또 다른 방법으로서, 접촉 불량 검출장치를 통해 중성선 단자의 접촉 불량 여부를 검출하여 중성선의 단선을 판단한다. 또 다른 방법으로 기존에 구비된 결상 보호장치를 이용하여 결상 보호장치의 동작 여부로 중성선의 단선을 판단한다.In more detail, when power is supplied by the power supply device 100, the disconnection detector 210 operates to detect whether the neutral line N is disconnected, and detects the detected disconnection detection value. To 220). For example, the disconnection detector 210 determines the disconnection of the neutral by measuring the voltage and / or the ground voltage of the neutral and confirming whether the neutral or the ground voltage is detected. As another method, the disconnection of the neutral wire is determined by determining whether the neutral wire and each phase have voltage unbalance. As another method, the voltage at the points A and B of the neutral wire is measured, and the disconnection of the neutral wire is determined by the detection of the voltage. As another method, the disconnection of the point A and the point B of a neutral wire is confirmed, and the disconnection of a neutral wire is judged. As another method, a contact failure detection device detects whether a neutral wire terminal has a poor contact and determines disconnection of the neutral wire. In another method, the disconnection of the neutral wire is determined by the operation of the phase protecting device using the existing phase protecting device.

이 판단 결과 중성선의 단선으로 판단되면, 중성선 단선 검출 값에 중성선 단선 이상 정보를 포함시켜 제어기(220)에 제공한다. 여기서 중성선 단선 이상 정보는 하이신호(5V)라고 할 수 있으며, 중성선의 단선이 검출되지 않을 경우 중성선 단선 검출 값은 로우신호(0V)라고 할 수 있다.If it is determined that the neutral wire is disconnected, the neutral wire disconnection abnormality information is included in the neutral wire detection value and provided to the controller 220. Here, the neutral disconnection fault information may be referred to as a high signal (5V), and when the disconnection of the neutral wire is not detected, the neutral disconnection detection value may be referred to as a low signal (0V).

제어기(220)는 상기 단선 검출기(210)로부터 제공되는 단선 검출 값을 내장된 제어 프로그램으로 분석하여, 중성선 단선이 아니라고 판단이 되면 중성선 보호기(230)를 동작하지 않게 되며, 이와는 달리 중성선 단선이라고 판단이 되면 중성선 보호기(230)를 동작시키게 된다.The controller 220 analyzes the disconnection detection value provided from the disconnection detector 210 by using a built-in control program. If it is determined that the disconnection is not the neutral disconnection, the controller 220 does not operate the neutral protector 230. In this case, the neutral line protector 230 is operated.

중성선 보호기(230)는 내부적으로 중성선을 구비하고, 상기 제어기(220)에 의해 동작 제어신호가 전달되면, 스위치(M1)가 동작을 하여 3상(R,S,T)을 연결하게 되고, 이후 대체용 중성선(N)과 각상별 코일(L1 ~ L3)을 연결하게 된다. 즉, 대체용 중성선(N)은 항상 존재한 상태에서 중성선 단선시 3상을 대체용 중성선에 연결하여 단선된 중성선을 대체하게 된다. 여기서 중성선 접속은 마그넷 스위치 등을 이용하면 쉽게 접속할 수 있다.The neutral line protector 230 has a neutral line internally, and when an operation control signal is transmitted by the controller 220, the switch M1 operates to connect the three phases R, S, and T. The replacement neutral wire (N) and the coil (L1 ~ L3) for each phase is connected. In other words, the replacement neutral wire (N) is replaced with the neutral wire disconnected by connecting the three phases to the replacement neutral wire when the neutral wire is disconnected in the state that is always present. Here, the neutral wire connection can be easily connected by using a magnet switch or the like.

중성선 보호기(230)가 동작을 하여 단선된 중성선을 대체하면, 중성선 단선으로 인해 발생할 수 있는 각상별 단상 전압의 불평형을 이전과 같이 평형 상태로 유지할 수 있으며, 이로 인해 전력 공급장치(100)의 중성선이 단선되어도 종래와 같이 경부하 쪽에 과전압이 흘러 전기기기를 소손하게 되는 문제를 방지하게 된다.When the neutral line protector 230 operates to replace the disconnected neutral wire, the unbalance of single phase voltages for each phase which may be caused by the neutral wire disconnection may be maintained in an equilibrium state as before, and thus, the neutral wire of the power supply device 100 may be maintained. Even if this is disconnected, the problem that the overvoltage flows to the light load side and burns out an electric machine like the conventional one is prevented.

한편, 제어기(220)는 주지한 바와 같이 중성선의 단선으로 판단이 되면 즉시 경보 발생기(240)를 구동시키게 된다. 경보 발생기(240)는 구동을 하여 중성선 단선을 경보하게 되는 데, 본 발명에서는 시각적인 경보 및/또는 청각적인 경보 방법을 이용하여 경보를 하게 된다.On the other hand, the controller 220 as soon as it is determined that the disconnection of the neutral wire will immediately drive the alarm generator 240. The alarm generator 240 is driven to alert the disconnection of the neutral wire, in the present invention is to alarm by using a visual alarm and / or an audio alarm method.

시각 또는 청각 경보가 발생한 상태에서 관리자가 이를 인식하면, 신속하게 후속 조치를 취하게 되고, 이로써 중성선의 단선으로 인해 발생할 수 있는 각종 사고를 방지하게 되는 것이다.If the administrator recognizes this in the presence of a visual or auditory alarm, he / she will follow up promptly, thereby preventing various accidents that may occur due to disconnection of the neutral line.

또한, 관리자는 필요에 따라 발생한 경보를 해제할 수 있다. 예컨대, 경보해제 신호 입력부(250)에 구비된 경보해제 스위치를 조작하면, 경보해제신호 입력부(250)에서 경보해제 신호를 발생하여 제어기(220)에 전달한다.In addition, the administrator can release the alarms as needed. For example, when the alarm release switch provided in the alarm release signal input unit 250 is operated, the alarm release signal input unit 250 generates an alarm release signal and transmits it to the controller 220.

제어기(220)는 경보 해제신호가 전달되면, 경보 발생기(240)의 동작을 정지시켜, 경보를 해제하게 된다.When the alarm release signal is transmitted, the controller 220 stops the operation of the alarm generator 240 to release the alarm.

또한, 본 발명은 중성선 단선에 대한 경보를 수행한 후, 미리 설정된 일정 시간 이내에 경보 해제가 요청되지 않으면 자동으로 부하에 공급되는 전력(단상 전력)을 차단하여, 중성선 단선으로 인해 발생할 수 있는 사고를 미리 방지하게 된다.In addition, the present invention, after performing the alarm for the disconnection of the neutral wire, if the alarm is not requested to be released within a predetermined time period automatically cuts off the power (single phase power) supplied to the load, the accident that may occur due to the neutral disconnection This is prevented in advance.

또한, 본 발명은 주지한 바와 같이, 중성선 단선에 의해 중성선 보호기(230)를 동작시킨 상태에서 단선 검출기(210)를 통해 중성선 단선을 지속적으로 검출하게 되는 데, 이때 중성선 단선으로 인해 중성선 보호기(230)를 동작시켰는데도 불구하고 전압 불평형이 검출되면, 제어기(220)에서 제어신호를 이용하여 자동으로 메인 차단기를 동작시키거나 단상 부하 전력을 차단(M2를 이용하여)하거나, 메인 차단기와 단상 부하 전력을 동시에 차단하여 부하의 기기가 소손되는 것을 방지하게 된다.In addition, the present invention is to detect the neutral disconnection through the disconnection detector 210 in the state in which the neutral protector 230 is operated by the neutral disconnection, the neutral protector 230 due to the neutral disconnection Even though the voltage unbalance is detected, the controller 220 automatically operates the main breaker or cuts off the single-phase load power (using M2) using the control signal, or the main breaker and the single-phase load power. Simultaneously shuts off to prevent damage to the load's equipment.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "전력계통에서 중성선 대체방법"을 보인 흐름도로서, 3상 4선 식을 통해 전력이 공급되면 중성선과 대지전압의 검출을 통해 중성선의 단선 여부를 검출하는 단계(S101 ~ S103)와; 상기 검출결과 중성선의 단선으로 판단되면, 중성선 보호기를 동작하여 단선된 중성선을 대체하는 단계(S105 ~ S109)와; 상기 중성선 대체 후 중성선 단선에 대한 경보를 발생하는 단계(S111)와; 상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계(S113 ~ S115)를 포함한다.5 is a flowchart showing a method for replacing a neutral wire in a power system according to a preferred embodiment of the present invention. When power is supplied through a three-phase four-wire equation, the neutral wire and the ground voltage are detected to detect whether a neutral wire is disconnected. Steps S101 to S103; If it is determined that the neutral wire is disconnected, operating the neutral wire protector to replace the disconnected neutral wire (S105 to S109); Generating an alarm for neutral wire disconnection after replacing the neutral wire (S111); If an alarm release request is generated after the alarm is generated, a step of releasing the generated alarm (S113 ~ S115).

이에 도시된 바와 같이, 먼저 단계 S101에서 전력 공급 장치에 의해 전력이 공급되면, 단계 S103에서 단선 검출기(210)가 중성선의 단선 여부를 검출한다. 여기서 중성선의 단선 여부를 검출하는 방법은 전술한 중성선 차단시 보호장치의 동작과 동일한 방법으로 중성선의 단선을 검출하기 때문에 중복기재를 회피하기 위해서 자세한 설명은 생략한다.As shown therein, first, when power is supplied by the power supply device in step S101, the disconnection detector 210 detects whether the neutral wire is disconnected in step S103. Here, since the detection of the disconnection of the neutral wire detects the disconnection of the neutral wire by the same method as the operation of the protection device when the neutral wire is blocked, detailed description is omitted in order to avoid duplicated materials.

중성선의 단선 여부를 확인한 결과 중성선이 단선된 것으로 판단이 되면(S105), 중성선 보호기(230)를 구동시켜 단선된 중성선을 대체하게 된다(S107 ~ S109). 예컨대, 별도로 중성선을 구비하고, 전력 공급 장치(100)의 중성선(N)이 단선되면 상기 별도로 구비한 중성선으로 전력 공급 장치의 중성선을 대체하여, 각 상별 전압 평형을 이루어 중성선 단선으로부터 발생할 수 있는 단상 전력에 연결된 부하 기기의 소손을 방지하게 되는 것이다.When it is determined that the neutral wire is disconnected as a result of checking whether the neutral wire is disconnected (S105), the neutral wire protector 230 is driven to replace the disconnected neutral wire (S107 to S109). For example, if a neutral wire is provided separately and the neutral wire (N) of the power supply device 100 is disconnected, the neutral wire of the power supply device is replaced with the neutral wire provided separately, and a voltage phase for each phase is formed to generate a single phase that may occur from the neutral wire disconnection. This will prevent damage to the load equipment connected to the power.

아울러 중성선이 단선된 것으로 판단이 될 경우에는 경보 발생기(240)를 구동시켜 시청각으로 중성선 단선에 대한 경보를 발생하게 되며, 이후 관리자에 의해 발생한 경보의 해제가 요청되면 상기 경보 발생기(240)의 구동을 정지시켜, 발생한 경보를 해제하게 되는 것이다(S111 ~ S115). In addition, when it is determined that the neutral wire is disconnected, the alarm generator 240 is driven to generate an alarm for the neutral wire disconnection visually, and when the alarm generated by the administrator is requested to be released, the alarm generator 240 is driven. The alarm is stopped to release the generated alarm (S111 to S115).

즉, 본 발명에 따르면 전력 공급 장치의 중성선이 단선되면 자동으로 예비 중성선으로 자동 절체를 수행하여, 중성선 단선으로 인해 발생하는 상별 전압 불평형을 방지하여, 경부하쪽의 전기기기가 소손되는 것을 방지하게 된다. 그리고 중성선 단선이 발생하면 바로 경보를 발생하여 관리자가 이를 인지하도록 하며, 이후 관리자가 후속 조치를 신속하게 취할 수 있도록 함으로써, 중성선 단선으로 인해 추후 발생할 수 있는 시스템 고장 등의 사고를 방지할 수 있게 되는 것이다.That is, according to the present invention, when the neutral wire of the power supply is disconnected, the automatic switching to the preliminary neutral wire is automatically performed to prevent phase voltage unbalance caused by the disconnection of the neutral wire, thereby preventing the electric load on the light load side from being burned out. . In addition, if a neutral wire break occurs, an alarm is generated immediately so that the manager can recognize it, and afterwards, the manager can quickly take follow-up actions, thereby preventing an accident such as a system failure that may occur later due to the wire break. will be.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

100… 전력 공급 장치
200… 중성선 대체장치
210… 단선 검출기
220… 제어기
230… 중성선 보호기
240… 경보 발생기
250… 경보 해제신호 입력부100... Power supply
200 ... Neutral wire replacement device
210... Disconnection detector
220 ... Controller
230... Neutral line protector
240... Alarm generator
250... Alarm release signal input section

Claims (6)

전력계통에서 중성선 단선시 부하의 전기기기가 손상되는 것을 보호하기 위한 장치에 있어서,
3상 4선식(R, S, T, N)을 통해 전력을 공급해주는 전력 공급장치와 연계하고, 상기 전력 공급장치에 구비된 중성선의 이상 상태를 검출하여, 상기 중성선의 이상시 3상(R, S, T) 전원을 내부의 중성선 보호기에 연결하여 공통(COMMON) 선로를 형성하여 상기 이상이 발생한 중성선을 대체하여 이상전압의 발생을 방지하는 중성선 대체장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서 중성선 대체장치.
In the device for protecting the electrical equipment of the load is damaged in the case of neutral wire break in the power system,
It is connected with a power supply that supplies power through three-phase four-wire (R, S, T, N), detects an abnormal state of the neutral line provided in the power supply device, and detects an abnormal state of the neutral line. , S, T) In the power system, characterized in that it comprises a neutral wire replacement device to connect the power to the internal neutral wire protector to form a common (COMMON) line to replace the neutral wire in which the abnormality occurs to prevent the occurrence of abnormal voltage Neutral replacement.
청구항 1에 있어서, 상기 중성선 대체장치는,
상기 중성선의 단선 여부를 검출하는 단선 검출기와;
상기 단선 검출기에 의해 출력된 단선 검출 값으로 단선 여부를 판단하고, 단선시 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하며, 중성선 보호기 동작 후 단선이 검출되면 메인 차단기를 동작시키는 제어신호를 발생하는 제어기와;
상기 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 전력 공급장치에 구비된 중성선을 대체하여 상별 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서 중성선 대체장치.
The method of claim 1, wherein the neutral wire replacement device,
A disconnection detector for detecting whether the neutral line is disconnected;
A controller for determining whether the wire is disconnected by the disconnection detection value output by the disconnection detector, generating a control signal for replacing the neutral wire when the wire is disconnected, and generating a control signal for operating the main circuit breaker when disconnection is detected after the neutral wire protector is operated;
And a neutral line protector for maintaining a balance of phase voltages by replacing neutral lines provided in the power supply device according to a control signal generated by the controller.
청구항 2에 있어서, 상기 단선 검출기는,
상기 중성선 전압과 대지전압을 측정하여, 상기 중성선 전압과 대지전압이 검출될 경우 중성선 단선으로 단선 검출 값을 출력하여 상기 제어기에 전달하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서 중성선 대체장치.
The method according to claim 2, wherein the disconnection detector,
And measuring the neutral voltage and the ground voltage, and when the neutral voltage and the ground voltage are detected, outputting a disconnection detection value through neutral disconnection and transmitting the detected disconnection value to the controller.
청구항 2에 있어서, 상기 중성선 보호기는,
3상(R,S,T)의 연결을 위한 스위치와;
상기 3상과 대체용 중성선(N)을 연결하여 단상 전압의 평형을 유지하기 위한 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서 중성선 대체장치.
The method according to claim 2, The neutral protective group,
A switch for connecting three phases (R, S, T);
Neutral wire replacement device in the power system, characterized in that it comprises a coil for maintaining the balance of the single-phase voltage by connecting the three-phase and the neutral neutral (N).
청구항 4에 있어서, 상기 중성선 대체장치는,
상기 제어기에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 중성선 단선을 경보하는 경보 발생기와;
상기 경보 발생기에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기에 전달하는 경보해제 신호 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서 중성선 대체장치.
The method of claim 4, wherein the neutral wire replacement device,
An alarm generator for alarming the disconnection of the neutral wire according to the alarm generation control signal output by the controller;
Substituting the neutral line in the power system, characterized in that it further comprises an alarm release signal input unit for generating an alarm release signal and delivering to the controller when the alarm release switch for the alarm release by the manager after the alarm is generated by the alarm generator; Device.
중성선 대체장치에 구비된 제어기에서 중성선 단선시 중성선 대체 동작을 수행하는 방법에 있어서,
3상 4선 식을 통해 전력이 공급되면 중성선과 대지전압의 검출을 통해 중성선의 단선 여부를 검출하는 단계와;
상기 검출결과 중성선의 단선으로 판단되면, 중성선 보호기를 동작하여 단선된 중성선을 대체하는 단계와;
상기 중성선 대체 후 중성선 단선에 대한 경보를 발생하는 단계와;
상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서 중성선 대체방법.In the method for performing the neutral wire replacement operation in the case of disconnection of the neutral wire in the controller provided in the neutral wire replacement device,
Detecting whether the neutral wire is disconnected by detecting the neutral wire and the ground voltage when power is supplied through the three-phase four-wire formula;
If it is determined that the disconnection of the neutral is detected, operating a neutral protector to replace the disconnected neutral;
Generating an alarm for neutral wire disconnection after the neutral wire replacement;
And if the alarm release request is generated after the alarm is generated, releasing the generated alarm.
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