KR101207494B1 - 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기 - Google Patents

이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기에 관한 것으로서, 특히 전력시스템의 부하측에서 제공되는 정보를 이용하여 계측, 계전, 사고저장 및 통신 기능을 멀티태스킹(Multitasking)방식으로 연산제어하는 제 1 CPU와, 부하측에서 제공되는 정보를 이용하여 계측 및 계전의 기능만을 수행하는 제 2 CPU로 이루어진 이중 프로세서 구조를 전력용 디지털 보호 계전기에 구성하여 두개의 CPU에서 나오는 결과를 이용하여 차단기를 작동시킴에 따라 보호 계전기의 동작성능에 대한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
디지털 보호 계전기, CPU, 차단기

Description

이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기{Digital relay}
본 발명은 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기에 관한 것으로서, 특히 전력시스템의 부하측에서 제공되는 정보를 이용하여 계측, 계전, 사고저장 및 통신 기능을 멀티태스킹(Multitasking)방식으로 연산제어하는 제 1 CPU와, 부하측에서 제공되는 정보를 이용하여 계측 및 계전의 기능만을 수행하는 제 2 CPU로 이루어진 이중 프로세서 구조를 전력용 디지털 보호 계전기에 구성하여 두개의 CPU에서 나오는 결과를 이용하여 좀더 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있도록 한 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기에 관한 것이다.
보호 계전기는 전력 시스템에 사고가 발생했을 때 이를 재빨리 확인하고 차단기를 동작시킴으로서 사고 부분과 정상계통을 빠르게 분리시켜 정상 계통으로 사고가 파급되는 것을 막는 기기이다.
프로세서 기술이 발전함에 따라 보호 계전기도 아날로그 방식에서 디지털 보호 계전기로 급속히 대체되고 있고, 디지털 보호 계전기의 성능도 기존의 계전 외에도 사고기록 저장, 상위 시스템과의 통신등 다양한 부가기능이 탑재된 다양한 옵션 기능을 갖게 되었다.
하지만, 디지털 계전기는 기본적으로 전자회로의 소신호를 이용하기 때문에 외부의 순간적인 왜란에 약한 특성을 가지고 있고, 다양한 옵션 기능의 수행은 수밀리 초(msec) 안에 사고를 정확하게 판단해내야 하는 계전기의 보호기능의 수행에 부담을 줄 수 있다.
보호 계전기의 보호 대상 또는 보호 영역의 중요도에 따라 계전기 오동작(사고상황이 아닌데 사고로 판단하여 동작하는 것) 또는 오부동작(사고 상황인데 사고를 판단하지 못하여 동작하지 않는 것)으로 인한 사고 피해 규모는 한번의 사고에도 엄청난 피해 규모를 발생시킬 수 있으므로, 설비 운영자들은 이러한 상황으로부터 피해규모를 최소한으로 줄이기 위하여 후비보호 등으로 대비하고 있다.
하지만, 후비비호는 근본적으로 계전기의 오부동작에 대한 대책으로써 계전기의 오동작에 대한 대책은 될 수 없고, 오부동작 시에도 후비보호 계전기가 동작함으로써 이미 사고 범위가 커져버리는 상황은 피할 수 없다. 위와 같은 이유로 계전기의 보호기능의 안정성은 아무리 강조해도 지나치지 않다.
이를위해 본 발명에서는 계전기의 안정성 향상을 위해 디지털 보호 계전기 프로세서를 이중화한 기술을 제공하고자 한다.
도 1 은 종래의 전력용 디지털 보호 계전기를 도시한 것으로서, 부하측으로 부터 전압, 전류, 온도 등 다양한 정보를 입력받는 다수의 정보입력부(1)와; 상기 정보입력부(1)를 통해 수집되는 정보를 취합하여 A/D 변환부(3)로 공급하는 멀티플렉서(2)와; 상기 멀티플렉서(2)에 의해 취합된 아날로그 정보들을 디지털신호로 변환시키는 A/D 변환부(3)와; 상기 A/D 변환부(3)를 통해 공급되는 디지털 정보를 이용하여 전력 시스템 부하측의 계측 및 계전을 수행하여 이상이 발생하였을때 신속히 차단기가 작동되도록 하면서 멀티태스킹 기능을 통해 상위 시스템과의 통신을 제어함은 물론 데이타의 입출력을 제어하고, 사건사고 정보를 저장시키는 CPU(4)와; 상기 CPU(4)의 연산에 필요한 프로그램을 저장하는 롬(ROM)(6)과; 상기 CPU(4)의 연산 동작을 도와주는 램(RAM)(5)과; 디지털 데이타의 입출력을 수행하는 데이타 출력부(7) 및 데이타 입력부(8); 로 구성된다.
이와같이 구성된 종래 디지털 보호 계전기는 다수의 정보입력부(1)에 의해 수집된 아날로그 정보들이 멀티플렉서(2)에 의해 수집되어 A/D 변환부(3)로 공급되고, A/D 변환부(3)는 수집된 정보를 디지털신호로 변환하여 CPU(4)에 공급하며, 상기 CPU(4)는 입력된 디지털 정보를 이용하여 전력 시스템 부하측에 발생된 사고를 판단하여 신속하게 차단기를 작동시키게 되는 것이며, 이와동시에 상기 CPU(4)는 멀티태스킹 기능으로 이용하여 상위시스템과의 통신, 사고정보 저장 및 데이타의 입출력을 모두 제어하게 되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 디지털 보호 계전기는 하나의 프로세서(CPU)가 구성되고, 그 하나의 프로세서에서 계측, 계전, 사고저장, 통신 등의 모든 기능을 멀티 태스킹방식으로 제어하기 때문에, 하나의 프로세서에 분담되는 작업량이 많아져 프로세서에 부하로서 작용하게되고, 이에의해 정작 필요한 계측 및 계전의 연산작업에 대한 신뢰도가 하락하게되어 부하측에서 발생된 사고를 신속하게 판단하지 못하거나 또는 부하측에서 발생하지 않은 사고를 잘못 판단하여 차단기를 작동시키게 되는 오동작이 빈번하게 발생하는 문제점이 발생하고 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기존의 멀티태스킹 기능을 갖는 CPU 이외에 계전 및 계측 기능을 주로 담당하는 별도의 CPU를 추가 구성한 이중 프로세서 구조를 전력용 디지털 보호 계전기에 적용하여 두개의 CPU에서 나오는 결과를 이용하여 좀더 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있도록 한 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은, 부하측으로 부터 전압, 전류, 온도 등 다양한 정보를 입력받는 다수의 정보입력부와; 상기 정보입력부를 통해 수집되는 정보를 취합하여 A/D 변환부로 공급하는 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서에 의해 취합된 아날로그 정보들을 디지털신호로 변환시키는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부를 통해 공급되는 디지털 정보를 이용하여 전력 시스템 부하측의 계측 및 계전을 수행하여 이상이 발생하였을때 신속히 차단기가 작동되도록 하면서 멀티태스킹 기능을 통해 상위 시스템과의 통신을 제어함은 물론 데이타의 입출력을 제어하고, 사건사고 정보를 저장시키는 제 1 CPU를 포함하는 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기에 있어서, A/D 변환부를 통해 공급되는 디지털 정보를 이용하여 계측 및 계전의 기능만을 수행하는 제 2 CPU를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전력시스템의 부하측에서 제공되는 정보를 이용하여 계 측, 계전, 사고저장 및 통신 기능을 멀티태스킹(Multitasking)방식으로 연산제어하는 제 1 CPU와, 부하측에서 제공되는 정보를 이용하여 계측 및 계전의 기능만을 수행하는 제 2 CPU로 이루어진 이중 프로세서 구조를 전력용 디지털 보호 계전기에 구성하여 두개의 CPU에서 나오는 결과를 이용하여 차단기를 작동시킴에 따라 보호 계전기의 동작성능에 대한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도면 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호 표기하여 중복설명을 피하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
상기 도면에 의하면, 본 발명은 부하측으로 부터 전압, 전류, 온도 등 다양한 정보를 입력받는 다수의 정보입력부(1)와; 상기 정보입력부(1)를 통해 수집되는 정보를 취합하여 A/D 변환부(3)로 공급하는 멀티플렉서(2)와; 상기 멀티플렉서(2)에 의해 취합된 아날로그 정보들을 디지털신호로 변환시키는 A/D 변환부(3)와; 상기 A/D 변환부(3)를 통해 공급되는 디지털 정보를 이용하여 전력 시스템 부하측의 계측 및 계전을 수행하여 이상이 발생하였을때 신속히 차단기가 작동되도록 하면서 멀티태스킹 기능을 통해 상위 시스템과의 통신을 제어함은 물론 데이타의 입출력을 제어하고, 사건사고 정보를 저장시키는 제 1 CPU(10)와; A/D 변환부(3)를 통해 공급되는 디지털 정보를 이용하여 계측 및 계전의 기능만을 수행하는 제 2 CPU(11); 를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 CPU(10)는 종래와 마찬가지로 멀티태스킹 기능을 이용하여 부하측의 계측 및 계전, 그리고, 사건정보의 저장 및 통신기능을 제어하고, 상기 제 2 CPU(11)는 오로지 계측 및 계전 기능만을 담당하게 된다.
제 1 CPU(10)는 멀티태스킹 기능을 이용하여 데이타의 입출력, 통신기능 등 여러가지 제어동작을 동시 다발적으로 실시해야만 하므로 수밀리초(msec) 단위로 빠른 시간내에 이루어지는 부하측의 이상상태 연산을 신속하게 수행하지 못하는 경우가 빈번히 발생하게 된다.
이때, 본 발명에서는 오로지 계측 및 계전기능을 제 2 CPU(11)가 수행하게 되므로 부하측에서 발생한 이상상태를 신속하게 검출할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에서는 프로세서가 제 1 CPU(10)와 제 2 CPU(11)로서 이중으로 제공되므로 제 1 및 제 2 CPU(10)(11)의 연산결과가 동일할 경우에는 정상적인 사고판단으로 간주하여 신속히 차단기를 작동시켜 부하를 보호하도록 하고, 만약 제 1 및 제 2 CPU(10)(11)의 연산결과가 상이할 경우에는 계측 및 계전을 전문으로 하는 제 2 CPU(11)의 출력을 선택하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 보호하고 있는 부하의 중요도에 따라 제 1 및 제 2 CPU(10)(11)의 출력을 적절히 조합하여 적용할 수 있다.
예를들어, 보호하고 있는 부하가 중요한 부하일 경우에는 두개의 CPU(10)(11)의 결과가 같을 때에만 연산결과에 따라 차단기가 작동하도록 하거나 계전만 전문으로 하는 제 2 CPU(11)의 결과를 이용하여 차단기를 작동시키도록 할 수 있으며, 보호하고 있는 부하가 중요하지 않은 부하일 경우에는 두개의 CPU(10)(11) 중에서 어느 하나만 작동하여도 차단기를 작동하도록 설정할 수 있다.
도 1 은 종래의 전력용 디지털 보호 계전기를 보인 블럭도.
도 2 는 본 발명의 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기를 보인 블럭도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 정보 입력부, 2: 멀티플렉서,
3: A/D 변환부, 10,11: CPU

Claims (3)

  1. 부하측으로 부터 전압, 전류, 온도 등 다양한 정보를 입력받는 다수의 정보입력부와; 상기 정보입력부를 통해 수집되는 정보를 취합하여 A/D 변환부로 공급하는 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서에 의해 취합된 아날로그 정보들을 디지털신호로 변환시키는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부를 통해 공급되는 디지털 정보를 이용하여 전력 시스템 부하측의 계측 및 계전을 수행하여 이상이 발생하였을때 신속히 차단기가 작동되도록 하면서 멀티태스킹 기능을 통해 상위 시스템과의 통신을 제어함은 물론 데이타의 입출력을 제어하고, 사건사고 정보를 저장시키는 제 1 CPU를 포함하는 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기에 있어서,
    상기 A/D 변환부를 통해 공급되는 디지털 정보를 이용하되, 상기 제 1 CPU가 멀티태스킹 기능을 이용하여 데이타의 입출력과 통신기능 등의 여러가지 제어동작을 동시 다발적으로 실시하여 수밀리초(msec) 단위로 빠른시간내에 이루어지는 부하측의 이상상태 연산을 신속하게 수행하지 못할 때, 계측 및 계전의 기능만을 수행하여 부하측의 이상상태 연산을 신속하게 검출하는 제 2 CPU를 더 포함하고,
    상기 차단기는 보호하고 있는 부하가 중요한 부하인 경우 상기 제 1,2 CPU의 연산결과가 같을 때에만 그 연산결과에 따라 작동되거나 또는 계전만 전문으로 하는 상기 제 2 CPU의 연산결과를 이용하여 작동되도록 구성하고,
    상기 차단기는 보호하고 있는 부하가 중요하지 않은 부하인 경우 상기 제 1,2 CPU 중에서 어느 하나에 의해 작동되도록 설정 구성하는 것을 특징으로 하는 이중프로세서 구조를 갖는 전력용 디지털 보호 계전기.
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