KR101064744B1 - Controlled switching device using FET driver for circuit breaker - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 속도가 빠른 FET 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것이다.

Figure R1020050117193

개폐제어기, 차단기, 전력용 반도체소자, FET, 릴레이구동부,

The present invention relates to a circuit breaker open and close control device using a semiconductor device for power, in particular, to minimize the delay of the operation time of the switch controller by including a circuit breaker driving means configured in parallel with the FET driver and the relay drive fast switching speed, It can be expected to open and close circuit breaker control quickly, and in case of failure of the FET driver, the relay driver connected in parallel operates the circuit breaker to operate the circuit breaker. Relates to a device.

Figure R1020050117193

Switchgear, circuit breaker, power semiconductor element, FET, relay driver,

Description

전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치{Controlled switching device using FET driver for circuit breaker}Controlled switching device using FET driver for circuit breaker

도 1 은 본 발명의 전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치를 보인 도면.1 is a view showing a circuit breaker opening and closing control device applying the power semiconductor device of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 아날로그 입력부, 2: 제로-클로징 검출부,1: analog input, 2: zero-closing detector,

3: 디지털 입력부, 4: 트립/클로징 코일,3: digital input, 4: tripping / closing coil,

5: 연산부, 6: 개폐제어부,5: arithmetic unit, 6: opening and closing control unit,

7: 디지털 출력부, 10: 차단기 구동수단,7: digital output, 10: breaker driving means,

11: FET 구동부, Q1: FET,11: FET drive, Q1: FET

12: 릴레이 구동부, RL1: 릴레이스위치,12: relay drive, RL1: relay switch,

Q2: 트랜지스터,Q2: transistor,

본 발명은 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 속도가 빠른 에프이티(FET) 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit breaker open and close control device using a semiconductor device for power, in particular to include a circuit breaker driving means having a fast switching speed FET (Drive) driver and a relay driver in parallel to reduce the delay of the operation time of the switch controller By minimizing the circuit breaker, it is possible to expect the breaker control of the circuit breaker quickly, and in case of failure of the FET driver, the relay driver connected in parallel is operated to operate the circuit breaker. The present invention relates to an applied circuit breaker control device.

현재 전력계통에는 수많은 차단기들이 운영되고 있으며 사용자들은 이 기기들의 신뢰성 향상을 요구하고 있다.There are many breakers in the power system, and users are demanding increased reliability of these devices.

특히 트랜스포머(transformer), 분로 리액터(shunt reactor) 및 캐스시터 뱅크(capacitor bank)와 같은 부하를 차단하고 투입하는 역할을 하는 차단기의 경우, 빈번한 부하개폐 인해 접점 마모 및 파손이 우려되며 기계적/전기적 신뢰성이 점진적으로 저하된다고 할 수 있다.Particularly in the case of a circuit breaker that cuts off and loads loads such as transformers, shunt reactors, and capacitor banks, frequent load switching is concerned about contact wear and breakage and mechanical / electrical reliability. This can be said to gradually decrease.

이러한 문제점에 대응하여 개폐제어 기술을 적용하면 접점의 마모 및 파손을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 차단기 부하 개폐시 발생하는 개폐써지를 감소시킬 수도 있다.In response to this problem, the application of the opening and closing control technology can reduce the wear and tear of the contact as well as reduce the opening and closing surge that occurs when opening and closing the breaker load.

개폐제어기술의 주요한 시안은 시간을 조절하는 것이기 때문에 빠른 응답특성도 중요하지만 시간적 편차를 줄이는 것이 가장 중요하다.Fast response is also important because the main idea of switching control technology is to adjust the time, but it is most important to reduce the time deviation.

그러나, 종래의 차단기 개폐제어장치는 릴레이 또는 기타 스위칭장치를 이용하여 차단기를 개폐제어하기 때문에 동작시간의 지연 또는 편차를 줄여줄 수 없었으며, 또한 개폐제어기 고장으로 인해 차단기가 동작하지 않을 수도 있는 심각한 문제점이 발생하는 것이다.However, the conventional circuit breaker open / close control device can not reduce the delay or deviation of the operation time because it uses the relay or other switching device to control the open / close the breaker, and also the serious breaker may not work due to the breaker controller failure. The problem arises.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 스위칭 속도가 빠른 FET 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치를 제공함을 목적으로 한다.Therefore, the present invention for solving the above problems is to include a circuit breaker driving means configured in parallel with a fast switching speed FET driver and a relay driver to minimize the delay of the operating time of the switchgear controller, it is possible to expect rapid breaker opening and closing control It is an object of the present invention to provide a circuit breaker opening / closing control device applying a power semiconductor element capable of controlling opening and closing of a circuit breaker in any case as the relay driver connected in parallel operates in the event of a failure of the FET driver. .

이하, 첨부된 도면 도 1 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

청구범위 제 1 항에 의하여,According to claim 1,

트립/클로징 코일(4)에 공급되는 전류에 의해 개폐 동작하는 차단기에 있어서, In the circuit breaker which opens and closes by the current supplied to the trip / closing coil 4,

아날로그 입력부(1)를 통해 전원전압 또는 전류를 항시 측정하면서, 상기 차단기에 대한 개폐 동작의 제로-클로징 포인트(Zero-crossing Point)를 검출하는 제로-클로징 검출부(2)와;A zero-closing detector (2) for detecting a zero-crossing point of the opening / closing operation of the circuit breaker while always measuring the power supply voltage or current through the analog input unit (1);

디지털 입력부(3)를 통해 차단/투입 명령이 입력되면 제로-클로징 검출부(2)에 의해 검출된 제로 클로징 포인트(T0)와 내부에 설정된 차단기의 동작시간을 연산하여 개폐제어기의 동작시간 지연 또는 동작시간의 편차를 줄이기 위한 목표지연시간을 계산하는 연산부(5)와;When the blocking / insertion command is input through the digital input unit 3, the operation time delay or operation of the switching controller is calculated by calculating the operating time of the zero closing point T0 detected by the zero-closing detecting unit 2 and the circuit breaker set therein. An arithmetic unit 5 for calculating a target delay time for reducing the deviation of time;

상기 연산부(5)에서 연산된 목표지연시간에 따라 차단기 동작을 위한 제어신호를 출력하는 개폐제어부(6)와;An opening / closing control unit 6 which outputs a control signal for operating the breaker according to the target delay time calculated by the calculating unit 5;

상기 개폐제어부(6)의 제어신호에 따라 트립/클로징 코일(4)로 구동전류를 공급하는 FET(Q1)로 이루어진 차단기 구동수단(10); 으로 구성된 것을 특징으로 한다.Circuit breaker driving means (10) comprising a FET (Q1) for supplying a drive current to the trip / closing coil (4) according to the control signal of the opening and closing control unit (6); .

청구범위 제 2 항에 의하여,According to claim 2,

상기 차단기 구동수단(10)은 개폐제어부(6)의 제어신호에 따라 스위칭 동작하는 전력용 스위칭소자인 FET(Q1)를 포함하는 FET구동부(11)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The circuit breaker driving means 10 is characterized in that it comprises a FET driver 11 including a FET (Q1) that is a switching device for power in accordance with the control signal of the opening and closing control unit (6).

청구범위 제 3 항에 의하여,According to claim 3,

상기 차단기 구동수단(10)은 FET구동부(11)와 병렬로 접속되고, 개폐제어부(6)에서 출력되는 제어신호에 의해 온동작하여 트립/클로징 코일(4)로 구동전류를 공급하는 릴레이 구동부(12)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The circuit breaker driving means 10 is connected in parallel with the FET driving unit 11, the relay driving unit for supplying a drive current to the trip / closing coil (4) by operating on the control signal output from the opening and closing control unit (6) ( It characterized in that it further comprises 12).

청구범위 제 4 항에 의하여,According to claim 4,

상기 개폐제어부(6)는 상기 FET구동부(11)를 구성하는 FET(Q1)가 고장이라고 판단되면 제어신호와 트립/클로징 코일(4)에 인가된 전압을 비교하여 일치하지 않을 경우 릴레이구동부(12)를 구동시켜 트립/클로징 코일(4)이 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The switching controller 6 compares the control signal with the voltage applied to the trip / closing coil 4 when it is determined that the FET Q1 constituting the FET driver 11 is in a failure state. ) To control the trip / closing coil 4 to operate.

상기한 개폐제어부(6)는 디지털 출력부(7)를 통해 제어신호를 차단기 구동수단(10)으로 출력하며, 상기 릴레이 구동부(12)는 개폐제어부(6)에서 출력되는 제어신호에 의해 온/오프 스위칭동작하는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 온동작시 작동하여 트립/클로징 코일(4)로 구동전원을 공급하는 릴레이스위치(RL1)로 구성된다.The open / close control unit 6 outputs a control signal to the breaker driving unit 10 through the digital output unit 7, and the relay driver 12 is turned on / off by the control signal output from the open / close control unit 6. A transistor Q2 that performs an off switching operation and a relay switch RL1 that operates when the transistor Q2 is turned on to supply driving power to the trip / closing coil 4.

그리고, FET구동부(11)에 스위칭속도가 빠른 전력용 FET(Q1)를 사용하는 이유는 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하기 위함이다.In addition, the reason why the fast switching speed of the power FET Q1 is used in the FET driver 11 is to minimize the delay of the operation time of the switching controller.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above is as follows.

개폐제어기는 아날로그 입력부(1)를 통해 항상 전원전압 또는 전류를 측정하게되고, 제로-클로징 검출부(2)는 제로클로징 포인트를 검출한다.The open / close controller always measures the power supply voltage or current through the analog input unit 1, and the zero-closing detection unit 2 detects the zero closing point.

이때, 로컬(local) 또는 메인관리센터에서 차단/투입 명령이 디지털 입력부(3)를 통해 입력되면, 연산부(5)는 제로-클로징 검출부(2)에서 검출된 제로 클로징 포인트를 기준으로 한 기준시간(T0)과 내부에 설정된 차단기의 동작시간을 연산하여 목표시점에 대한 지연시간을 계산한다.At this time, when a cutoff / insertion command is input from the local or main management center through the digital input unit 3, the calculation unit 5 refers to a reference time based on the zero closing point detected by the zero-closing detection unit 2. Calculate the delay time for the target time by calculating the operation time of (T0) and the circuit breaker set inside.

상기 연산부(5)에서 계산된 결과는 개폐제어부(6)로 공급되고, 개폐제어부(6)는 연산부(5)에서 연산된 지연시간 만큼 내부적으로 시간을 지연시킨 다음 디지털 출력부(7)를 통해 차단기 작동을 위한 제어신호를 출력한다.The result calculated by the calculating unit 5 is supplied to the opening and closing control unit 6, the opening and closing control unit 6 delays the time internally by the delay time calculated by the calculating unit 5 and then through the digital output unit 7 Outputs a control signal for circuit breaker operation.

상기 개폐제어부(6)에서 출력된 제어신호는 디지털 출력부(7)를 통해 차단기 구동수단(10)으로 공급된다.The control signal output from the open / close control unit 6 is supplied to the breaker driving means 10 through the digital output unit 7.

이때, 차단기 구동수단(10)을 구성하는 FET 구동부(11)의 FET(Q1)가 신속하게 스위칭동작하여 차단기의 트립/클로징 코일(4)로 구동전원을 공급함에 따라 차단기가 작동하게되는 것이다.At this time, the FET Q1 of the FET driver 11 constituting the circuit breaker driving means 10 switches quickly to supply the driving power to the tripping / closing coil 4 of the circuit breaker.

상기와같이 스위칭소자로서 전력용 FET(Q1)를 사용함에 따라 차단기를 신속하게 작동시킬 수 있게된다.As described above, by using the power FET Q1 as the switching element, the breaker can be quickly operated.

한편, 상기 FET(Q1)가 고장상태가 아니라면 상기 설명과같이 개폐제어부(6) 의 제어신호에 의해 FET구동부(11)가 작동하여 차단기를 작동시키게 되지만, 만약 FET(Q1)가 고장상태라면 개폐제어부(6)의 제어신호에 의해 차단기가 동작하지 않게되며, 이때, 개폐제어부(6)는 제어신호 출력후 제어신호와 트립/클로징 코일(4)에 인가된 전압을 비교하여 일치하지 않을 경우 다음으로 릴레이 구동부(12)를 동작시키기 위한 제어신호를 출력한다.On the other hand, if the FET Q1 is not in a faulty state, as described above, the FET driver 11 operates by the control signal of the open / close control unit 6 to operate the breaker. When the breaker does not operate by the control signal of the control unit 6, the open / close control unit 6 compares the control signal and the voltage applied to the trip / closing coil 4 after outputting the control signal. As a result, a control signal for operating the relay driver 12 is output.

상기 제어신호에 의해 릴레이구동부(12)를 구성하는 트랜지스터(Q2)가 온동작하게되고, 트랜지스터(Q2)의 온동작에 의해 릴레이스위치(RL1)가 온동작하여 트립/클로징 코일(4)로 구동전원이 공급됨으로서 차단기가 작동하게 되는 것이다.The transistor Q2 constituting the relay driver 12 is turned on by the control signal, and the relay switch RL1 is turned on by the ON operation of the transistor Q2 to be driven by the trip / closing coil 4. When the power is supplied, the breaker is activated.

즉, 본 발명은 차단기 구동수단(10)이 FET구동부(11)와 릴레이구동부(12)가 병렬로 접속되어 있어서 어느 한쪽이 고장나더라도 차단기를 정상적으로 작동시킬 수 있게되는 것이다.That is, in the present invention, the circuit breaker driving means 10 is connected to the FET driver 11 and the relay driver 12 in parallel so that the circuit breaker can be normally operated even if one of them is broken.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 스위칭 속도가 빠른 FET 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.As described above, the present invention allows the FET driving unit and the relay driving unit having a fast switching speed to include a circuit breaker driving unit configured in parallel to minimize the delay of the operation time of the switching controller, thereby enabling rapid circuit breaker opening / closing control, and the FET In case of failure of the driving unit, the relay driving unit connected in parallel operates to operate the circuit breaker, thereby providing an effect of providing a circuit breaker opening and closing control device applying a power semiconductor element capable of controlling the opening and closing of the circuit breaker in any case.

Claims (4)

트립/클로징 코일에 공급되는 전류에 의해 동작하는 차단기에 있어서, In a circuit breaker operated by a current supplied to a trip / closing coil, 아날로그 입력부를 통해 전원전압 또는 전류를 항시 측정하면서, 상기 차단기에 대한 개폐 동작의 제로-클로징 포인트를 검출하는 제로-클로징 검출부와;A zero-closing detector for detecting a zero-closing point of the opening / closing operation to the breaker while always measuring a power supply voltage or a current through an analog input unit; 디지털 입력부를 통해 차단/투입 명령이 입력되면 제로-클로징 검출부에 의해 검출된 제로 클로징 포인트와 내부에 설정된 차단기의 동작시간을 연산하여 개폐제어기의 동작시간 지연 또는 동작시간의 편차를 줄이기 위한 목표지연시간을 계산하는 연산부와;When the blocking / insertion command is input through the digital input unit, the zero closing point detected by the zero-closing detection unit and the operating time of the circuit breaker set therein are calculated to reduce the operation time delay or deviation of the operating time of the switching controller. A calculation unit for calculating a; 상기 연산부에서 연산된 목표지연시간에 따라 차단기 동작을 위한 제어신호를 출력하는 개폐제어부와;An opening and closing control unit outputting a control signal for operating the circuit breaker according to a target delay time calculated by the operation unit; 상기 개폐제어부의 제어신호에 따라 트립/클로징 코일로 구동전류를 공급하는 FET로 이루어진 차단기 구동수단; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치.Circuit breaker driving means comprising a FET for supplying a driving current to a trip / closing coil according to a control signal of the opening and closing control unit; Breaker open and close control device applying a power semiconductor device, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 차단기 구동수단은 개폐제어부의 제어신호에 따라 스위칭 동작하는 전력용 스위칭소자인 FET를 포함하는 FET구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐제어장치.And the circuit breaker driving means includes a FET driving unit including a FET which is a power switching element for switching according to a control signal of an opening and closing control unit. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 차단기 구동수단은 FET구동부와 병렬로 접속되고, 개폐제어부에서 출력되는 제어신호에 의해 온동작하여 트립/클로징 코일로 구동전류를 공급하는 릴레이 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치.The circuit breaker driving means further includes a relay driving unit connected in parallel with the FET driving unit, the relay driving unit supplying a driving current to the trip / closing coil by being turned on by a control signal output from the opening and closing control unit. Applied circuit breaker control device. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 개폐제어부는 상기 FET구동부를 구성하는 FET가 고장이라고 판단되면 제어신호와 트립/클로징 코일에 인가된 전압을 비교하여 일치하지 않을 경우 릴레이구동부를 구동시켜 트립/클로징 코일이 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치.If it is determined that the FET constituting the FET driver is faulty, the switching controller compares the control signal with the voltage applied to the trip / closing coil and drives the relay driver to control the trip / closing coil to operate when it does not match. Circuit breaker open / close control device applying power semiconductor element.
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