KR101073205B1 - Recloser and control method for reducing of asymmetrical fault current - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치가 개시된다. 일 실시 예에서, 재폐로 차단기에 있어서, 고장이 발생하면, 재폐로 차단기의 1차 개로 동작까지의 전류를 이용하여 임피던스 위상각을 검출한 후 그 검출된 임피던스 위상각을 이용하여 비대칭 고장전류가 발생하지 않는 시점을 구한 후 그 시점에서 재폐로 시킴으로써 비대칭 고장전류를 감소시키는 고장전류 조절기를 포함하는 것으로, 재폐로 차단기의 무전압 시간 이후 재폐로시 비대칭 고장전류가 발생하지 않는 시점에서 재폐로를 제공함으로써 시스템을 안정적으로 유지할 수 있는 것입니다. The present invention discloses a reclosing blocking device capable of eliminating asymmetrical fault currents. In one embodiment, in a reclosing circuit breaker, if a fault occurs, the impedance phase angle is detected using the current up to the primary opening operation of the reclosing circuit breaker, and then the asymmetrical fault current is detected using the detected impedance phase angle. It includes a fault current regulator that reduces the asymmetric fault current by finding a time point that does not occur and then reclosing it at that time, and reclosing when the asymmetric fault current does not occur when reclosing after the no-voltage time of the recloser breaker. To keep the system stable.
Description
본 발명은 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a reclosing blocking device capable of eliminating asymmetrical fault current and a control method thereof.
현재 우리나라의 배전계통에서 사용되는 재폐로 차단기는 계통의 신뢰도 및 안정도 확보와 지속적인 전력의 공급을 유지하기 위한 목적으로 사용되는 보호기기이다. 재폐로 차단기는 첫 번째 차단 후 0.5s, 두 번째 차단 후 15s의 고정된 무전압 시간(Dead time)을 가지며, 무전압 시간 이후 폐로 되었을 때의 전류를 바탕으로 고장제거 여부를 판단한다. The reclosing breaker used in the distribution system of Korea is a protection device used for the purpose of securing the reliability and stability of the system and maintaining the continuous supply of power. The reclosing circuit breaker has a fixed dead time of 0.5 s after the first cut-off and 15 s after the second cut-off, and determines whether the fault has been eliminated based on the current when it is closed after the no-voltage time.
비대칭 고장전류는 지수적으로 감소하는 DC 성분을 포함하는 고장전류로써, 고장 발생 시 계통의 저항과 리액턴스 비율로 인한 전압, 전류의 위상차 및 고장 발생각에 따라 비대칭 고장전류가 발생한다. 가장 큰 비대칭 고장전류가 발생할 경우 정상 고장전류의 약 2배 정도의 고장전류가 발생하게 된다. 이러한 고장전류는 계통의 보호 설비 및 운용설비에 절연 열화나 내구성에 악영향을 초래한다. The asymmetric fault current is a fault current that contains an exponentially decreasing DC component. When a fault occurs, an asymmetric fault current is generated depending on the voltage, current phase difference, and fault angle due to the resistance and reactance ratio of the system. When the largest asymmetric fault current occurs, the fault current is about twice the normal fault current. These fault currents adversely affect insulation deterioration or durability of the system's protective and operating equipment.
종래의 재폐로 차단기는 고정된 무전압 시간(1차 : 0.5s, 2차 : 15s)을 가진다. 고장 발생 시 고장 발생각과 저항과 리액턴스 비율에 따라 비대칭 고장전류가 발생하며, 비대칭 고장전류가 포함된 고장전류는 정상상태의 고장전류의 2배에 가까운 크기로 증가할 수 있다. 이러한 비대칭 고장전류는 무전압 시간 이후 폐로 동작 시의 고장전류에도 영향을 미칠 수 있으며 비대칭 고장전류가 포함된 고장전류는 계통에 악영향을 미치는 문제점이 있었다. Conventional reclosing breakers have a fixed no-voltage time (primary: 0.5 s, secondary: 15 s). When a fault occurs, an asymmetric fault current is generated depending on the fault angle, resistance and reactance ratio, and the fault current including the asymmetric fault current can be increased to about twice the fault current in the normal state. Such asymmetrical fault current may affect the fault current during closing operation after no-voltage time, and the fault current including the asymmetric fault current adversely affects the system.
본 발명은 상기 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고장 발생 시 저항과 리액턴스 비율 및 고장 발생각으로 인해 발생할 수 있는 비대칭 고장전류에 대해 재폐로 차단기가 첫 번째 개로 동작 이전에 전압, 전류의 위상각을 DFT를 이용하여 추정하고 무전압 시간 이후 재폐로 차단기의 재폐로 동작 시에는 추정된 위상각을 고려하여 전압의 위상이 추정된 임피던스의 위상과 동일한 시점에 재폐로 동작을 하여 비대칭 고장전류를 줄일 수 있는 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치 및 그 제어방법을 제공함에 목적이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, the phase angle of the voltage, current before the reclosing circuit breaker first operation for the asymmetrical fault current that may occur due to the resistance and reactance ratio and the failure angle at the time of failure Is estimated using the DFT and the reclosing operation of the circuit breaker after no-voltage time reduces the asymmetrical fault current by operating the reclosing at the same time as the phase of the estimated impedance considering the estimated phase angle. It is an object of the present invention to provide a reclosing blocking device capable of eliminating asymmetrical fault current and a control method thereof.
본 발명의 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치에 따른 일 측 면은 재폐로 차단기에 있어서, 고장이 발생하면, 재폐로 차단기의 1차 개로 동작까지의 전류를 이용하여 임피던스 위상각을 검출한 후 그 검출된 임피던스 위상각을 이용하여 비대칭 고장전류가 발생하지 않는 시점을 구한 후 그 시점에서 재폐로 시킴으로써 비대칭 고장전류를 감소시키는 고장전류 조절기를 포함하며, 상기 고장전류 조절기는 고장 발생 시, 고장전류에 대하여 기본파를 추출하는 DFT; 상기 DFT를 통해 추출한 기본파의 전류와 전압의 0 교차점에서의 시간차를 통해 고장 발생 후 변화된 임피던스의 위상각을 구하는 재폐로 시점 검출부; 및 재폐로 차단기의 전압 위상이 상기 재폐로 시점 검출부를 통해 구해진 임피던스의 위상각과 같아지는 시점에 재폐로를 수행하는 재폐로 제어부를 포함할 수 있다. One side of the reclosing circuit breaker capable of removing the asymmetrical fault current of the present invention is a reclosing circuit breaker. When a fault occurs, the impedance phase angle is detected by using the current until the primary opening operation of the reclosing circuit breaker. The fault current regulator includes a fault current controller for reducing the asymmetric fault current by finding a time point at which the asymmetric fault current does not occur by using the detected impedance phase angle and then closing it again at the time point. A DFT for extracting fundamental waves with respect to current; A reclosing time detector for obtaining a phase angle of the impedance changed after the occurrence of a failure through a time difference between zero current and voltage of the fundamental wave extracted through the DFT; And a reclosing control unit performing reclosing at a time point when the voltage phase of the reclosing circuit breaker is equal to the phase angle of the impedance obtained through the reclosing time detecting unit.
본 발명의 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단기 제어방법에 따른 일 측면은 DFT가 고장 발생 시, 고장전류에 대하여 기본파를 추출하는 단계; 재폐로 시점 검출부가 DFT를 통해 추출한 기본파의 전류와 전압의 0 교차점에서의 시간차를 통해 고장 발생 후 변화된 임피던스의 위상각을 구하는 단계; 및 재폐로 제어부가 재폐로 차단기의 전압 위상이 상기 재폐로 시점 검출부를 통해 구해진 임피던스의 위상각과 같아지는 시점에 재폐로를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a recloser circuit breaker capable of removing asymmetrical fault currents, including extracting a fundamental wave with respect to a fault current when a DFT occurs; Obtaining a phase angle of the impedance changed after the occurrence of a failure through a time difference at a zero crossing point of the current and voltage of the fundamental wave extracted through the DFT by the reclosing time detector; And reclosing, by the reclosing control unit, when the voltage phase of the reclosing breaker is equal to the phase angle of the impedance obtained through the reclosing time detector.
전술된 구성에 의해 본 발명에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치 및 그 제어방법은 재폐로 차단기의 무전압 시간 이후 비대칭 고장전류가 발생하지 않는 시점에서 재폐로를 제공함으로써 시스템을 안정적으로 유지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. According to the above-described configuration, the reclosing blocking device and the control method capable of eliminating the asymmetrical fault current according to the present invention stably provide a system for providing a reclosing at a time when an asymmetrical faulting current does not occur after a no-voltage time of the reclosing breaker. It has an excellent effect to maintain.
특정 실시예의 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특정 실시예의 여러 설명을 제공한다. 그러나, 본 발명은 청구범위에 의해 한정되고 커버되는 다수의 여러 방법으로 구현될 수 있다. 본 상세한 설명은 동일한 참조 번호가 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타내는 도면을 참조하여 설명된다. The following detailed description of specific embodiments provides several descriptions of specific embodiments of the present invention. However, the present invention can be implemented in many different ways, which are defined and covered by the claims. The detailed description is described with reference to the drawings, wherein like reference numerals refer to the same or functionally similar elements.
본 명세서에서 제공되는 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단순히 본 발명의 특정 실시예의 상세한 설명을 위해 사용된 것이기 때문에 본 발명을 특정 방법으로 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 나아가, 본 발명의 실시예는, 전체적으로 본 발명의 바람직한 속성들을 나타내거나 본 명세서에 제공된 발명을 실시하는데 필수적인 여러 신규한 특징을 포함할 수 있다. The terminology used in the description provided herein is for the purpose of describing particular embodiments of the invention only and should not be construed as limiting or limiting the invention to any particular method. Furthermore, embodiments of the present invention may include a number of novel features which are necessary to represent the overall desirable properties of the invention or to practice the invention provided herein.
도 1은 본 발명에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치의 기능 블록도이다. 1 is a functional block diagram of a reclosing blocking device capable of removing an asymmetric fault current according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치는 DFT(Discrete Fourier Transform; 이하 "DFT"라 함)(110), 재폐로 시점 검출부(120) 및 재폐로 제어부(130)로 구성된 고장전류 조절기(100)를 포함한다. A reclosing blocking device capable of removing an asymmetrical fault current according to an embodiment of the present invention includes a discrete fourier transform (DFT) 110, a reclosing
고장전류 조절기(100)는 배전계통(10)에 고장이 발생하면, 재폐로 차단기의 1차 개로 동작까지의 전류를 이용하여 임피던스 위상각을 검출한 후 그 검출된 임 피던스 위상각을 이용하여 비대칭 고장전류가 발생하지 않는 시점을 구한 후 그 시점에서 재폐로 시킴으로써 비대칭 고장전류를 감소시키는 것으로, DFT(110), 재폐로 시점 검출부(120) 및 재폐로 제어부(130)를 포함한다. The
즉, 고장전류 조절기(100)의 DFT(110)는 회로 고장 발생 시, 고장전류에 대하여 기본파를 추출한다. That is, the DFT 110 of the fault
그리고 고장전류 조절기(100)의 재폐로 시점 검출부(120)는 DFT(110)를 통해 추출한 기본파의 전류와 전압의 0 교차점에서의 시간차를 통해 고장 발생 후 변화된 임피던스의 위상각을 구한다. The re-closing
또한, 고장전류 조절기(100)의 재폐로 제어부(130)는 재폐로 차단기의 전압 위상이 상기 재폐로 시점 검출부(120)를 통해 구해진 임피던스의 위상각과 같아지는 시점에 배전계통(10)를 재폐로시킨다. In addition, the reclosing
한편, 고장전류 조절기는 DFT(110)를 이용하여 기본파를 추출하고 전압, 전류의 0 교차점을 이용하여 임피던스의 위상각을 구한다. Meanwhile, the fault current controller extracts the fundamental wave using the
이때, 고장 발생 시의 계통의 저항과 리액턴스의 비율은 달라질 뿐만 아니라 고장 발생각에 따라 비대칭 고장 전류가 발생한다. At this time, the ratio of resistance and reactance of the system at the time of failure is not only changed, but asymmetrical fault current is generated according to the failure angle.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 간단한 회로에서 고장이 발생할 경우의 전류는 [수학식 1]과 같다.Therefore, as shown in FIG. 2, the current in the case of a failure in the simple circuit is as shown in [Equation 1].
여기서, [수학식 1]에서 는 t=0일 경우의 전압의 위상, 고장 발생 각이며,는 임피던스의 위상이며, 은 재폐로 동작 시 제거하고자 하는 비대칭 고장전류와 관련된 식이다. Where [Equation 1] Is the phase of voltage and the angle of failure when t = 0. Is the phase of impedance, Is the equation related to the asymmetric fault current to be removed during reclosing operation.
비대칭 고장전류를 포함하는 [수학식 1]에서 재폐로 차단기의 두 번째 재폐로 동작부터 비대칭 고장전류를 줄이기 위해서는 고장이 발생한 시점부터 재폐로 차단기의 첫 번째 개로 동작 이전인 3~3.5 cycle 내에 의 정확한 값이 계산되어야만 한다. In order to reduce the asymmetrical fault current from the second recloser operation of the recloser circuit breaker in [Equation 1] which includes the asymmetrical fault current, within 3 ~ 3.5 cycles before the first opening of the recloser circuit breaker from the point of failure The exact value of must be calculated.
따라서, 고장전류 조절기(100)의 DFT(110)는 의 정확한 값을 계산하기 위하여 DFT(110)를 수행하여 지수적으로 감소하는 DC성분의 비대칭 고장전류를 제외한 기본 주파수를 갖는 기본파를 추출하여 전압과 전류의 영교차점에서의 시간차로 를 계산 한다. Therefore, the
즉, 배전계통(10)에 고장이 발생하여 변화된 저항과 리액턴스의 비율을 계산하기 위해 고장 발생과 동시에 DFT 연산이 수행되며 이렇게 수행되는 DFT(110)는 고장 발생 후 3~3.5 cycle내에 계산되어야 하므로 3~3.5 cycle내의 값 이외의 값이 0인 유한 구간 신호라고 가정하고 DFT(110)의 연산은 DTFS(Discrete Times Fourier Series)로 수행할 수 있다. That is, the DFT operation is performed at the same time as the failure occurs to calculate the ratio of the resistance and reactance changed due to the failure of the
또한, 전류의 값 i(t)는 [수학식 2]와 같이 직류 성분, 기본파 성분, 고조파 성분으로 나누어 나타낼 수 있기 때문에 비대칭 고장전류는 지수적으로 감소하는 DC성분이므로 성분에 해당한다. In addition, since the current value i (t) can be represented by the DC component, the fundamental wave component, and the harmonic component as shown in [Equation 2], the asymmetric fault current is an exponentially decreasing DC component. Corresponds to the ingredients.
여기서, i(t)는 DTFS를 이용하여 다음의 [수학식 3]과 같이 쓸 수 있다.Here, i (t) can be written as Equation 3 below using DTFS.
여기서, 에 해당하는 것이 비대칭 고장전류 성분이며, 은 [수학식 4],[수학식 5]와 같이 계산이 된다.here, Corresponds to the asymmetric fault current component, Is calculated as shown in [Equation 4] and [Equation 5].
여기서, 을 이용하여 [수학식 6]과 같이 전류의 값을 표현할 수 있다.here, By using Equation 6 can be expressed as a value of the current.
여기서, 은[수학식 7], [수학식 8]과 같이 계산되며, n은 고조파의 차수를 의미하며 n=1일 경우가 기본파 성분에 해당한다.here, Is calculated as in [Equation 7] and [Equation 8], where n is the order of harmonics and n = 1 corresponds to the fundamental wave component.
한편, 재폐로 시점 검출부(120)는 [수학식 1]의 비대칭 고장전류가 포함된 전류의 식을 [수학식 6]에 대입하여 [수학식 9]와 같이 나타낸다. On the other hand, the re-closing
따라서, DC 성분인 비대칭 고장전류의 파형을 제외한 나머지 전류의 식을 이용하여 [수학식 4], [수학식 5], [수학식 7], [수학식 8], [수학식 9]에 대입하고 , , , 을 구하면 [수학식 10]과 같다. Therefore, using the equation of the remaining current except the waveform of the asymmetric fault current, which is a DC component, it is substituted into [Equation 4], [Equation 5], [Equation 7], [Equation 8], and [Equation 9]. and , , , To obtain Equation (10).
여기서 의 한 주기 적분은 0이므로 식을 간략화 하면 다음의 [수학식 11]과 같이 표현할 수 있다. here Since one period integral of is 0, it can be expressed as the following [Equation 11].
한편, 상기의 [수학식 10], [수학식 11]를 이용하여 을 구하면 다음의 [수학식 12]와 같다. On the other hand, using the above [Equation 10], [Equation 11] The equation is given by Equation 12 below.
[수학식 11]과 [수학식 12]를 통하여 구해진 , 을 이용하여 , 을 계산하면 다음의 [수학식 13], [수학식 14]와 같다. Obtained through [Equation 11] and [Equation 12] , Using , Calculate Equation 13 and Equation 14 below.
상기의 [수학식 14]의 계산을 통하여 고정값 C를 구할 수 있고, 은 의 전류의 위상각을 의미하므로 전압과 전류의 영교차점의 시간차를 이용하여 임피던스의 위상을 구하면 다음 [수학식 15]와 같다.Through the calculation of Equation 14, the fixed value C can be obtained. silver Since it means the phase angle of the current, the impedance phase is calculated using the time difference between the zero crossing point of voltage and current.
[수학식 13], [수학식 14], [수학식 15]에서 구해진 , , 를 이용하여 [수학식 9]에 대입 하면 다음의 [수학식 16]와 같다. Obtained from [Equation 13], [Equation 14], and [Equation 15]. , , Substituting in [Equation 9] by using the following [Equation 16].
[수학식 16]과 같이 표현된 수식에서 재폐로 차단기의 무전압 시간 이후 재폐로 동작 시, 비대칭 고장전류가 발생하지 않기 위해서는 전압의 위상인 가 C와 같은 위상에서 재폐로 동작이 수행되어야 한다. In the formula expressed as [Equation 16], when the reclose operation is performed after the no-voltage time of the reclose circuit breaker, the asymmetric fault current does not occur so that the phase of the voltage Reclose operation should be performed at the same phase as C.
따라서, 고장전류 조절기(100)의 재폐로 제어부(130)는 재폐로 차단기의 개로 동작 이후 고정된 무전압 시간 0.5s가 경과하고 전압의 위상이 C의 값과 같아지는 시점에 재폐로함으로써 기존 재폐로 차단기의 동작 시 발생 가능한 비대칭 고장전류를 감소시킬 수 있다. Therefore, the reclosing
또한, 장치는 저항 값과 리액턴스 비율에 따른 임피던스의 위상에 대한 추정값을 저장하는 저장부(140)를 포함한다. The apparatus also includes a
여기서, 상기 저장부(140)에 저장되는 정보는 [표 1]에 도시된 바와 같다. Here, the information stored in the
상기 재폐로 제어부(130)는 상기 저장부(140)에 저장된 재폐로 시간에 재폐로 회로를 재폐로시킬 수 있다. The reclosing
이러한 정보는 상기 장치를 통해 측정한 값으로 무전압 시간 이후 재폐로 시의 결과를 도 3a 내지 도 3e를 통해 나타나 있다. This information is measured through the device and the results of reclosing after the no-voltage time are shown through FIGS. 3A-3E.
EMTP(ElectroMagnetic Transient Program)/ATPDraw를 이용하여 모델링 하였다. Modeled using EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) / ATPDraw.
[표 1]의 모의 조건과 같이 저항과 리액턴스 비율을 다양하게 변화시켜 기존 재폐로 차단기의 고장전류와 본 발명에서 제시한 재폐로 차단기의 고장전류를 비교하여 우수성을 검증하였다. As shown in the simulation conditions of Table 1, the resistance and reactance ratios were varied to verify the superiority by comparing the fault current of the existing recloser breaker with the fault current of the recloser breaker proposed in the present invention.
[표 1]의 고장 발생 시간을 기존 재폐로 차단기의 비대칭 고장전류가 발생할 경우와 비교하기 위해 0.05s + tan-1(X/R)+90도로 선정하였다.The failure time in [Table 1] was selected as 0.05s + tan -1 (X / R) + 90 degrees to compare with the case of asymmetric fault current of the existing recloser.
도 3a는 저항과 리액턴스 비율(X/R)이 1인 경우로 0.05를 기준으로 이후의 시간인 0.05625s에 고장을 발생시켰을 때의 결과파형이다. X/R 값이 작기 때문에 비대칭 고장전류는 빠른 시간에 소멸이 되는 것을 확인 할 수 있으며, 또한 기존 재폐로 차단기에서 발생하는 비대칭 고장전류가 비대칭 고장전류를 고려한 재폐로 차단기에서는 재폐로 동작 이후 발생하지 않는 것을 확인 할 수 있다. Figure 3a is based on a case where the resistance and reactance ratio (X / R) is 1 This waveform is the result of a fault occurring at 0.05625 s, which is a later time. As the X / R value is small, it can be confirmed that the asymmetric fault current disappears quickly. Also, the asymmetric fault current generated in the existing reclose circuit breaker does not occur after the reclose operation in the reclose circuit breaker considering the asymmetric fault current. You can check that it does not.
고장 발생 시 임피던스의 위상은 로 계산이 되며 이 계산값과 DFT를 통해 추출한 기본파 파형에서 추정한 임피던스의 위상은 45.153도로 고장 발생 이후 실제의 임피던스의 위상각에 근사한 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. In case of failure, the phase of the impedance The impedance phase estimated from the calculated value and the fundamental wave waveform extracted by the DFT is 45.153 degrees, and it can be confirmed that the phase angle of the impedance after the failure occurs is close to the phase angle of the actual impedance.
도 3b는 저항과 리액턴스 비율(X/R)이 5인 경우로 0.05를 기준으로 이후의 시간인 0.0578s에 고장을 발생시켰을 때의 결과파형이다. 고장이 발생하고 비대칭 고장전류가 발생하였으며 X/R 값이 크며 이 값은 지수적으로 감소하는 비대칭 고장전류의 지속시간이 도 3a의 경우보다 더욱 긴 것을 확인할 수 있다. 따라서 비대칭 고장전류는 첫 번째 개로 동작 시 완전히 소멸되지 않는다. Figure 3b is based on 0.05 when the resistance and reactance ratio (X / R) is 5 The waveform is the result of a fault occurring at 0.0578 s. It can be seen that the fault occurs, the asymmetric fault current is generated, and the X / R value is large and the duration of the asymmetric fault current that decreases exponentially is longer than that of FIG. 3A. Therefore, the asymmetric fault current does not completely disappear in the first operation.
기존 재폐로 차단기의 비대칭 고장전류와 비교하였을 때 재폐로 차단기는 비대칭 고장전류가 거의 생기지 않음을 확인할 수 있다. 고장 발생 시 임피던스의 위상은 로 계산이 되며 이 계산값과 DFT를 통해 추출한 기본파 파형에서 추정한 임피던스의 위상은 81.116도로써 2.5도의 근사한 차이를 보이는 것을 확인하였다. Compared with the asymmetric fault current of the existing recloser breaker, it can be seen that the recloser breaker hardly generates the asymmetrical fault current. In case of failure, the phase of the impedance The phase of the impedance estimated from the calculated value and the fundamental wave waveform extracted by the DFT is 81.116 degrees and shows an approximate difference of 2.5 degrees.
도 3c는 저항과 리액턴스 비율(X/R)이 10인 경우로 0.05를 기준으로 이후의 시간인 0.05807s에 고장을 발생시켰을 때의 결과파형이다. 고장이 발생하고 비대칭 고장전류가 발생하였으나 X/R 값이 도 3a보다 크며 이 값은 지수적으로 감소하는 비대칭 고장전류의 지속시간을 더욱 길게 한다. 따라서 비대칭 고장전류는 첫 번째 개로 동작 시 완전히 소멸되지 않으며 이는 무전압 시간 이후 재폐로 동작시에도 영향을 미친다. 기존 재폐로 차단기의 비대칭 고장전류와 비교하였을 때 본 발명에서 제안한 재폐로 차단기의 결과 파형에서는 비대칭 고장전류가 거의 발생하지 않음을 확인 할 수 있다. 고장 발생 시 임피던스의 위상은 로 계산이 되며 이 계산값과 DFT를 통해 추출한 기본파 파형에서 추정한 임피던스의 위상은 84.156도로써 0.13도의 근사한 차이를 보이는 것을 확인하였다. Figure 3c is based on 0.05 in the case where the resistance and reactance ratio (X / R) is 10 The waveform is the result of a fault occurring at 0.05807s. A fault has occurred and an asymmetric fault current has occurred, but the X / R value is larger than FIG. 3A, which makes the duration of the asymmetric fault current decrease exponentially longer. Therefore, the asymmetric fault current does not completely disappear during the first opening operation, which also affects the reclosing operation after the no-voltage time. Compared with the asymmetric fault current of the existing reclose circuit breaker, it can be seen that the asymmetric fault current hardly occurs in the waveform of the reclose circuit breaker proposed by the present invention. In case of failure, the phase of the impedance The impedance phase estimated from the calculated value and the fundamental wave waveform extracted by the DFT is 84.156 degrees, showing an approximate difference of 0.13 degrees.
도 3d는 저항과 리액턴스 비율(X/R)이 15인 경우로 0.05를 기준으로 이후의 시간인 0.058156s에 고장을 발생시켰을 때의 결과 파형이다. 고장이 발생하고 비대칭 고장전류가 발생하였으나 X/R 값이 도 3c보다 크기 때문에 비대칭 고장전류의 감소비율은 작아지므로 비대칭 고장전류는 첫 번째 개로 동작 시 완전히 소멸되지 않으며 기존 재폐로 차단기의 고장전류 파형과 비교하였을 때 재폐로 차단기의 결과 파형은 비대칭 고장전류가 거의 생기지 않음을 확인 할 수 있다. 고장 발생 시 임피던스의 위상은 로 계산이 되며 이 계산값과 DFT를 통해 추출한 기본파 파형에서 추정한 임피던스의 위상은 87.156도로써 0.97도의 근사한 차이를 보이는 것을 확인 하였다. Figure 3d is based on 0.05 in the case where the resistance and reactance ratio (X / R) is 15 This waveform is the result when a failure occurs in the subsequent time, 0.058156s. The fault occurs and the asymmetric fault current occurs, but the reduction ratio of the asymmetric fault current becomes smaller because the X / R value is larger than FIG. 3C, so the asymmetric fault current does not completely disappear when the first opening is operated. Compared with, it can be confirmed that the resultant waveform of the recloser circuit breaker generates little asymmetrical fault current. In case of failure, the phase of the impedance The phase of the impedance estimated from the calculated value and the fundamental wave waveform extracted by the DFT is 87.156 degrees, showing an approximate difference of 0.97 degrees.
도 3e는 저항과 리액턴스 비율(X/R)이 20인 경우로 하였을 때 0.05를 기준으로 이후의 시간인 0.0582s에 고장을 발생시켰을 때의 결과 파형이다. 고장이 발생하고 비대칭 고장전류가 발생하였으나 X/R 값이 도 3d보다 크기 때문에 비대칭 고장전류의 감소 비율은 작기 때문에 비대칭 고장전류는 첫 번째 개로 동작 시 완전히 소멸되지 않으며 기존 재폐로 차단기의 고장전류 파형과 비교하였을 때 재폐로 차단기의 결과 파형은 비대칭 고장전류가 거의 발생하지 않음을 확인 할 수 있다. 고장 발생 시 임피던스의 위상은 로 계산이 되며 이 계산값과 DFT를 통해 추출한 기본파 파형에서 추정한 임피던스의 위상은 87.187도로써 0.49도의 근사한 차이를 보이는 것을 확인하였다. 3E is based on 0.05 when the resistance and reactance ratio (X / R) is 20. This waveform is the result when a failure occurs in the subsequent time of 0.0582s. The fault occurs and the asymmetric fault current occurs, but since the reduction ratio of the asymmetric fault current is small because the X / R value is larger than FIG. Compared with, it can be confirmed that the resultant waveform of recloser breaker hardly generates asymmetric fault current. In case of failure, the phase of the impedance The phase of impedance estimated from the calculated value and the fundamental wave waveform extracted by DFT is 87.187 degrees and shows an approximate difference of 0.49 degrees.
결과 파형에서 보는 바와 같이 기존의 재폐로 차단기와 비대칭 고장전류를 고려한 재폐로 차단기의 전류 파형을 비교했을 경우 본 발명에서 제안한 비대칭 고장전류를 고려한 재폐로 차단기의 무전압 시간 이후 재폐로 동작 시 비대칭 고장전류가 나타나지 않음을 확인 할 수 있다.As shown in the result waveforms, when comparing the current waveforms of the recloser circuit breaker considering the asymmetrical fault current with the existing recloser circuit breaker, the asymmetrical failure of the recloser circuit breaker after the voltage-free time of the recloser circuit breaker considering the asymmetrical fault current proposed by the present invention You can see that no current appears.
따라서, 도 2에 따른 임피던스 위상각과 그에 따른 계산값 및 기본파를 이용한 추정 값은 [표 2]에 도시된 바와 같다. Therefore, the impedance phase angle according to FIG. 2, the calculated values and the estimated values using the fundamental waves are shown in [Table 2].
본 발명의 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단기 제어방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. A reclosing circuit breaker control method capable of removing the asymmetrical fault current of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
즉, 배전계통(10)에 고장이 발생하면, DFT(110)가 고장전류에 대하여 기본파를 추출한다(S1). That is, when a failure occurs in the
[수학식 2][Equation 2]
여기서, i(t)는 DTFS를 이용하여 다음의 [수학식 3]과 같이 쓸 수 있다.Here, i (t) can be written as Equation 3 below using DTFS.
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, 에 해당하는 것이 비대칭 고장전류 성분이며, 은 [수학식 4],[수학식 5]와 같이 계산이 된다.here, Corresponds to the asymmetric fault current component, Is calculated as shown in [Equation 4] and [Equation 5].
[수학식 4]&Quot; (4) "
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 을 이용하여 [수학식 6]과 같이 전류의 값을 표현할 수 있다.here, By using Equation 6 can be expressed as a value of the current.
[수학식 6]&Quot; (6) "
여기서, 은[수학식 7], [수학식 8]과 같이 계산되며, n은 고조파의 차수를 의미하며 n=1일 경우가 기본파 성분에 해당한다.here, Is calculated as in [Equation 7] and [Equation 8], where n is the order of harmonics and n = 1 corresponds to the fundamental wave component.
[수학식 7][Equation 7]
[수학식 8][Equation 8]
이어서, 재폐로 시점 검출부(120)가 DFT(110)를 통해 추출한 기본파의 전류와 전압의 0 교차점에서의 시간차를 통해 고장 발생 후 변화된 임피던스의 위상각을 구한다(S2). Subsequently, the
즉, 변화된 임피던스의 위창차를 구하는 단계(S2)에서 재폐로 시점 검출부(120)는 [수학식 1]의 비대칭 고장전류가 포함된 전류의 식을 [수학식 6]에 대입하면 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있다.That is, in the step S2 of obtaining the difference in the difference in impedance, the reclosing
[수학식 9][Equation 9]
한편, DC 성분인 비대칭 고장전류의 파형을 제외한 나머지 전류의 식을 이용하여 [수학식 4], [수학식 5], [수학식 7], [수학식 8], [수학식 9]에 대입하고 , , , 을 구하면 [수학식 10]과 같다.On the other hand, using the equation of the remaining current excluding the waveform of the asymmetric fault current, which is a DC component, it is substituted into [Equation 4], [Equation 5], [Equation 7], [Equation 8], [Equation 9] and , , , To obtain Equation (10).
[수학식 10][Equation 10]
여기서 의 한 주기 적분은 0이므로 식을 간략화 하면 다음의 [수학식 11]과 같이 표현할 수 있다. here Since one period integral of is 0, it can be expressed as the following [Equation 11].
[수학식 11][Equation 11]
한편, 상기의 [수학식 10], [수학식 11]과 같이 을 구하면 다음의 [수학식 12]와 같다. On the other hand, as shown in [Equation 10], [Equation 11] above The equation is given by Equation 12 below.
[수학식 12][Equation 12]
[수학식 11]과 [수학식 12]를 통하여 구해진 , 을 이용하여 , 을 계산하면 다음의 [수학식 13], [수학식 14]와 같다. Obtained through [Equation 11] and [Equation 12] , Using , Calculate Equation 13 and Equation 14 below.
[수학식 13][Equation 13]
[수학식 14][Equation 14]
상기의 [수학식 14]의 계산을 통하여 고정값 C를 구할 수 있고, 은 의 전류의 위상각을 의미하므로 전압과 전류의 영교차점의 시간차를 이용하여 임피던스의 위상을 구하면 다음 [수학식 15]와 같다.Through the calculation of Equation 14, the fixed value C can be obtained. silver Since it means the phase angle of the current, the impedance phase is calculated using the time difference between the zero crossing point of voltage and current.
[수학식 15][Equation 15]
[수학식 13], [수학식 14], [수학식 15]에서 구해진 , , 를 이용하여 [수학식 9]에 대입 하면 다음의 [수학식 16]와 같다. Obtained from [Equation 13], [Equation 14], and [Equation 15]. , , Substituting in [Equation 9] by using the following [Equation 16].
[수학식 16][Equation 16]
[수학식 16]과 같이 표현된 수식에서 재폐로 차단기의 무전압 시간 이후 재폐로 동작 시, 비대칭 고장전류가 발생하지 않기 위해서는 전압의 위상인 가 C와 같은 위상에서 재폐로 동작이 수행되어야 한다. In the formula expressed as [Equation 16], when the reclose operation is performed after the no-voltage time of the reclose circuit breaker, the asymmetric fault current does not occur so that the phase of the voltage Reclose operation should be performed at the same phase as C.
이후, 재폐로 제어부(130)가 재폐로 차단기의 전압 위상이 상기 재폐로 시점 검출부(120)를 통해 구해진 임피던스의 위상각과 같아지는 시점에 배전계통(10)를 재폐로시킨다(S3). Thereafter, the
즉, 배전계통(10)를 재폐로시키는 단계(S3)는 고장전류 조절기(100)의 재폐로 제어부(130)가 재폐로 차단기의 개로 동작 이후 고정된 무전압 시간 0.5s가 경과하고 전압의 위상이 C의 값과 같아지는 시점에 재폐로함으로써 기존 재폐로 차단기의 동작 시 발생 가능한 비대칭 고장전류를 감소시킬 수 있다. That is, in the step of reclosing the distribution system 10 (S3), a fixed voltage-free time 0.5 s has elapsed since the
또한, 방법은 저항 값과 리액턴스 비율에 따른 임피던스의 위상에 대한 추정값을 저장하는 저장부(140)를 포함한다. The method also includes a
여기서, 상기 저장부(140)에 저장되는 정보는 [표 1]에 도시된 바와 같다. Here, the information stored in the
[표 1]TABLE 1
상기 재폐로 제어부(130)는 상기 저장부(140)에 저장된 재폐로 시간에 재폐로 회로를 재폐로시킬 수 있다. The
이러한 정보는 상기 장치를 통해 측정한 값으로 무전압 시간 이후 재폐로 시의 결과를 도 3a 내지 도 3f을 통해 나타나 있다. This information is measured through the device and the results of reclosing after the no-voltage time are shown in FIGS. 3A-3F.
따라서, 도 2에 따른 임피던스 위상각과 그에 따른 계산값 및 기본파를 이용한 추정 값은 [표 2]에 도시된 바와 같다. Therefore, the impedance phase angle according to FIG. 2, the calculated values and the estimated values using the fundamental waves are shown in [Table 2].
[표 2]TABLE 2
만약, 재폐로 동작이 2회 이상되면 재폐로 동작을 종료한다. If the reclosing operation is two or more times, the reclosing operation is terminated.
전술된 상세한 설명이 여러 실시예에 적용된 바와 같이 본 발명의 기본적인 신규한 특징들을 도시하고 기술하고 언급하였지만, 예시된 시스템의 형태 및 상세 사항에 대해 본 발명의 의도를 벗어남이 없이 여러 생략, 교체 및 변경이 이 기술 분야에 숙련된 자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. Although the foregoing detailed description has shown, described, and mentioned the basic novel features of the invention as applied to the various embodiments, various omissions, substitutions, and changes in the form and details of the illustrated system may be made without departing from the intention of the invention. It will be appreciated that changes may be made by those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치 를 나타낸 기능블록도. 1 is a functional block diagram showing a reclosing blocking device capable of removing the asymmetric fault current according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치에서 모의 계통도를 나타낸 회로. Figure 2 is a circuit diagram showing a simulated schematic diagram in a reclosing disconnection device capable of removing the asymmetric fault current according to the present invention.
도 3a는 도 2에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치에서 X/R=1 일 때의 결과 파형을 나타낸 도면. Figure 3a is a view showing the resulting waveform when X / R = 1 in the re-closure blocking device capable of removing the asymmetric fault current according to FIG.
도 3b는 도 2에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치에서 X/R=5 일 때의 결과 파형을 나타낸 도면. Figure 3b is a view showing the resulting waveform when X / R = 5 in the reclosing breaker device that can remove the asymmetric fault current according to FIG.
도 3c는 도 2에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치에서 X/R=10 일 때의 결과 파형을 나타낸 도면. Figure 3c is a view showing the resulting waveform when X / R = 10 in the reclosing breaker device capable of removing the asymmetric fault current according to FIG.
도 3d는 도 2에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치에서 X/R=15 일 때의 결과 파형을 나타낸 도면. Figure 3d is a view showing the resulting waveform when X / R = 15 in the reclosing breaker device capable of removing the asymmetric fault current according to FIG.
도 3e는 도 2에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 장치에서 X/R=20 일 때의 결과 파형을 나타낸 도면. Figure 3e is a view showing the resulting waveform when X / R = 20 in the reclosing breaker device that can remove the asymmetric fault current according to FIG.
도 4는 본 발명에 따른 비대칭 고장 전류 제거가 가능한 재폐로 차단 방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a reclosing blocking method capable of removing an asymmetric fault current according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 고장전류 조절기 110 : DFT100: fault current regulator 110: DFT
120 : 재폐로 시점 검출부 130 : 재폐로 제어부120: reclosing time detection unit 130: reclosing control
140 : 저장부 140: storage unit
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