KR101482192B1 - 과전류 제한형 영상 고조파 저감 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 고조파 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 저감 장치는 배전 계통의 N 상과 영상 고조파 필터를 연결하는 N 상선 상의 전류값을 모니터링하는 전류 모니터링부; 및 상기 N 상선 상의 전류값이 기 설정된 제 1 기준치 이상인 경우, 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상을 연결시키는 모드 전환부-상기 바이패스 경로는 상기 N 상선에 병렬로 연결됨-를 포함한다.

Description

과전류 제한형 영상 고조파 저감 장치{ZERO HARMONIC FILTER}
본 발명은 영상 고조파 저감 장치에 관한 것으로, 영상 고조파 필터로 유입되는 과전류를 제한하는 것에 의해 영상 고조파 필터의 과부하를 방지할 수 있는 과전류 제한형 영상 고조파 저감 장치에 관한 것이다.
기기의 보급이 확대되면서 3상 4선식 배전 계통의 중성선 영상분 고조파 전류가 다양한 형태의 장애를 일으킨다. 영상 고조파 필터는 부하측에 설치되어 비선형 부하에 의해 발생하는 영상분 고조파를 제거한다. 즉, 영상 고조파 필터는 영상분 임피던스를 낮게 하여 부하에 의해 발생한 영상분 전류를 필터로 유입시켜 영상분을 내부에서 순환시키는 방식으로 영상분을 제거할 수 있다. 다만, 영상분이 필터 내부를 순환하는 과정에서 필터 내의 저항 성분에 의한 온도 증가가 유발되기에 부하에 따른 정격 용량을 적용하고 있으나 부하 변동에 따른 일시적인 영상분 증가로 필터 용량을 초과하는 영상분 전류가 필터로 유입되면 필터가 과열되어 필터 소손 또는 분전반 내 화재까지 발생할 수 있기에 이를 해결하고자 현재 필터 내 온도를 감시하여 설정 온도 이상이 되면 필터를 선로에서 분리하는 보호 기능을 적용하고 있다. 그러나 이는 필터의 열화를 방지할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 과전류가 필터내부에 유입되어도 설정 온도까지 상승하는 시간이 필요하기에 코일의 소손은 피할 수 없게 된다.
이에, 본 발명은 영상 고조파 필터의 과부하를 미연에 방지할 수 있는 영상 고조파 저감 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 저감 장치는 배전 계통의 N 상과 영상 고조파 필터를 연결하는 N 상선 상의 전류값을 모니터링하는 전류 모니터링부; 및 상기 N 상선 상의 전류값이 기 설정된 제 1 기준치 이상인 경우, 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상을 연결시키는 모드 전환부-상기 바이패스 경로는 상기 N 상선에 병렬로 연결됨-를 포함한다.
여기서, 상기 모드 전환부는, 상기 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상이 연결된 상태에서, 상기 N 상선의 전류값이 기 설정된 제 2 기준치 이하인 경우, 상기 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상을 연결하는 것을 중단시키고, 상기 N 상선을 통해 직접 상기 영상 고조파 필터와 상기 배전 계통의 N 상을 연결시킬 수 있다.
그리고, 상기 모드 전환부는, 상기 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상이 연결된 상태에서, 상기 N 상선 상의 전류값이 기 설정된 제 3 기준치 이상인 경우, 상기 영상 고조파 필터를 상기 배전 계통으로부터 분리시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 N 상으로 유입되는 전류값에 기초하여 영상 고조파 필터에 유입되는 전류를 제어하는 것에 의해, 영상 고조파 필터의 과부하를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 저감 장치의 설치 상태도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 바이패스부의 일 실시예를 나타낸다.
도 3은 도 1의 바이패스부의 다른 실시예를 나타낸다.
도 4는 도 1의 제어모듈의 기능 블록도를 나타낸다.
도 5는 도 1의 제어 모듈의 제어 동작을 나타내는 플로우차트이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 저감 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 저감 장치의 설치 상태도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 바이패스부의 일 실시예를 나타낸다. 도 3은 도 1의 바이패스부의 다른 실시예를 나타낸다. 도 4는 도 1의 제어모듈의 기능 블록도를 나타낸다. 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해, 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 1을 참조하면, 영상 고조파 필터(100)가 3상 4선식 배전 계통의 임의의 구간에 연결될 수 있다. 영상 고조파 필터(100)는 일례로, 지그-재그 결선 방식의 변압기일 수 있다. 영상 고조파 필터(100)는 R상선(101), S상선(102), T상선(103), N상선(104)을 통해 배전 계통의 R, S, T, N 상에 각각 연결될 수 있다. 도 1의 R, S, T, N 상은 분전반 내의 부스바일 수 있다.
R상선(101), S상선(102), T상선(103), N상선(104)에는 각각 제 1 스위치(201), 제 2 스위치(202), 제 3 스위치(203), 제 4 스위치(204)가 각각 설치될 수 있다. 제 1 스위치(201), 제 2 스위치(202), 제 3 스위치(203), 제 4 스위치(204)는 온/오프 동작을 통해 각각 R상선(101), S상선(102), T상선(103), N상선(104) 상의 전류의 도통/차단 동작을 수행할 수 있다.
바이패스부(300)가 제 4 스위치(204)와 병렬로 설치될 수 있다. 바이패스부(300)는 적어도 하나의 임피던스 소자를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 바이패스부(300)는 임피던스 소자 만을 포함할 수 있다. 임피던스 소자는 적어도 하나의 임피던스 소자가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 연결된 구조일 수도 있다. 도 3을 참조하면, 복수의 임피던스 소자가 병렬로 배치되고, 그 각각의 복수의 임피던스 소자를 경유하는 바이패스 경로 상에 스위치가 각각 설치될 수 있다. 경우에 따라, 복수의 바이패스 경로 중 적어도 하나에는 스위치가 설치되지 않을 수도 있다. 여기서, 임피던스 소자는 영상 고조파의 주파수 특성에 맞도록 설계된 것으로서, 예컨데, 3 고조파를 중심으로 가장 높은 임피던스 특성을 갖도록 저항과 리액턴스의 크기가 결정될 수 있다. 임피던스 소자는 저항 만으로 구현될 수도 있다.
제어모듈(400)는 도 4를 참조하면, 전류 모니터링부(410)와 모드 전환부(420)를 포함할 수 있다. 전류 모니터링부(410)는 N상선(104) 상의 전류를 검출하는 전류 검출부(500)의 전류 검출값을 사용하여 N상선(104) 상의 전류를 모니터링할 수 있다. 전류 검출부(500)는 예를 들어, CT(Current Transformer)일 수 있다. 그리고, 모드 전환부(420)는 N상선(104) 상의 전류값에 따라, 영상 고조파 필터(100)의 운행 모드를 전환할 수 있다. 모드 전환부(420)는 N상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 1 기준치 미만인 경우, 정상모드에서 영상 고조파 필터(100)가 운행되도록 할 수 있다. 이하에서, N상선(104) 상의 전류값이라 함은, N상선(104) 상의 전류값 자체, 영상분, 또는 기 설정 대역의 고조파 성분 중 어느 하나를 지칭할 수 있다. 정상모드에서 제 4 스위치(204)는 온되는 것에 의해, N상으로 유입되는 영상분이 바이패스부(300)에 의해 형성된 바이패스 경로를 통하지 않고, N상선(104)을 통해 직접 영상 고조파 필터(100)로 유입될 수 있다. 모드 전환부(420)는 N상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 1 기준치 이상인 경우, 바이패스 모드에서 영상 고조파 필터(100)가 운행되도록 할 수 있다. 바이패스 모드일 때 제 4 스위치(204)가 오프되는 것에 의해, N상으로 유입되는 영상분이 바이패스부(300)에 의해 형성된 바이패스 경로를 통해 영상 고조파 필터(100)로 유입될 수 있다. 바이패스 모드에서 바이패스 경로 상의 임피던스에 의해, 영상 고조파 필터로 유입되는 전류가 저감될 수 있다. 바이패스 모드로 전환된 상태에서 N 상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 2 기준치 이하인 경우, 모드 전환부(420)는 영상 고조파 필터(100)가 정상모드에서 운행되도록 할 수 있다. 이와 달리, N 상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 2 기준치 초과이고 N 상선 상의 전류가 제 3 기준치 이상인 경우, 영상 고조파 필터(100)를 계통으로부터 분리시킬 수 있다(트립 모드). 이때, 제 1 스위치(201), 제 2 스위치(202), 제 3 스위치(203)는 오프될 수 있다. 여기서, 제 1 기준치는 영상 고조파 필터의 정격용량(A)일 수 있다. 그리고, 제 2 기준치는 영상 고조파 필터의 정격용량의 50%에 해당하는 값일 수 있다. 제 3 기준치는 영상 고조파 필터의 정격용량(A)일 수 있다. 제 1 내지 제 3 기준치는 설계자에 따라 용이하게 변형 실시될 수 있다. 영상 고조파 필터(100)의 과부하를 유발할 수 있는 전류값을 제 1 기준치로 설정하고, 그 제 1 기준치의 적정 퍼센티지에 해당하는 값을 제 2 기준치로 설정하고, 바이패스 모드로 동작하는 경우에도 영상 고조파 필터(100)의 과부하를 유발할 수 있는 전류값을 제 3 기준치로 설정하는 한 본 발명의 범위에 속할 수 있다. 본 발명은 위와 같이, 영상 고조파 필터(100)로 유입되는 전류값 또는 영상분에 기초하여 영상 고조파 필터(100)의 과부하를 방지할 수 있다. 또한, 중성선 상에만 바이패스 경로가 형성되므로, 영상 고조파 저감 장치의 사이즈가 작을 수 있다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 저감 장치의 제어 동작에 대하여 설명한다. 도 5는 도 1의 제어 모듈의 제어 동작을 나타내는 플로우차트이다. 이하의 설명에 의해, 앞서 설명된 구성이 보다 명확해 질 수 있다.
먼저, 영상 고조파 필터(100)가 정상 모드에서 운행될 수 있다(S51). 정상모드에서 제 4 스위치(204)는 온되는 것에 의해, N상으로 유입되는 영상분이 바이패스부(300)에 의해 형성된 바이패스 경로를 통하지 않고, N상선(104)을 통해 직접 영상 고조파 필터(100)로 유입될 수 있다. 정상 모드에서 모드 전환부(420)는 N상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 1 기준치 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S52).
S52에서 제 1 기준치 미만이라고 판단되면, 정상모드에서 영상 고조파 필터(100)가 운행되도록 할 수 있다. 이와 달리, S52에서 제 1 기준치 이상이라고 판단되면, 바이패스 모드에서 영상 고조파 필터(100)가 운행되도록 할 수 있다(S53). 바이패스 모드일 때 모드 전환부(420)는 제 4 스위치(204)를 오프시키는 것에 의해, N상으로 유입되는 영상분이 바이패스부(300)에 의해 형성된 바이패스 경로를 통해 영상 고조파 필터(100)로 유입되게 할 수 있다.
바이패스 모드로 전환된 상태에서 모드 전환부(420)는 N 상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 2 기준치 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S54).
S54에서 N 상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 2 기준치 이하인 것으로 판단되면, 모드 전환부(420)는 영상 고조파 필터(100)가 정상모드에서 운행되도록 할 수 있다(S55). 이와 달리, S54에서, N 상선(104) 상의 전류값이 기 설정된 제 2 기준치 초과라고 판단되면, 모드 전환부(420)는 N 상선 상의 전류가 제 3 기준치 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S56).
S56에서, N 상선 상의 전류가 제 3 기준치 이상인 것으로 판단되면, 모드 전환부(420)는 제 1 스위치(201), 제 2 스위치(202), 제 3 스위치(203)를 오프시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터(100)를 계통으로부터 분리시킬 수 있다(S57).
S51 내지 S57은 그 순서를 달리하여 실시될 수도 있다. 그리고, 일부 단계를 생략한 형태로 실시될 수도 있다. 예를 들어, S54와 S56이 그 순서를 역으로 하여 실시될 수도 있다. 그리고, 도 5의 순서와 달리, N상선 상의 전류가 제 1 기준치, 제 2 기준치, 제 3 기준치 중 어디에 속하는 지를 일괄적으로 판단하고, 그 판단 결과에 따라, 영상 고조파 필터의 운행 모드를 선택하고 그 선택된 모드에 따라 영상 고조파 필터를 운용할 수도 있다.
여기서, 제 1 기준치는 영상 고조파 필터의 정격용량(A)일 수 있다. 그리고, 제 2 기준치는 영상 고조파 필터의 정격용량의 50%에 해당하는 값일 수 있다. 제 3 기준치는 영상 고조파 필터의 정격용량(A)일 수 있다. 제 1 내지 제 3 기준치는 설계자에 따라 용이하게 변형 실시될 수 있다. 영상 고조파 필터(100)의 과부하를 유발할 수 있는 전류값을 제 1 기준치로 설정하고, 그 제 1 기준치의 적정 퍼센티지에 해당하는 값을 제 2 기준치로 설정하고, 바이패스 모드로 동작하는 경우에도 영상 고조파 필터(100)의 과부하를 유발할 수 있는 전류값을 제 3 기준치로 설정하는 한 본 발명의 범위에 속할 수 있다. 본 발명은 위와 같이, 영상 고조파 필터(100)로 유입되는 전류값 또는 영상분에 기초하여 영상 고조파 필터(100)의 과부하를 방지할 수 있다. 또한, 중성선 상에만 바이패스 경로가 형성되므로, 영상 고조파 저감 장치의 사이즈가 작을 수 있다.
100: 영상 고조파 필터
101: R상선
102: S상선
103: T상선
104: N상선
201: 제 1 스위치
202: 제 2 스위치
203: 제 3 스위치
204: 제 4 스위치
300: 바이패스부
400: 제어모듈
410: 전류 모니터링부
420: 모드 전환부
500: 전류 검출부

Claims (3)

  1. 배전 계통의 N 상과 영상 고조파 필터를 연결하는 N 상선 상의 전류값을 모니터링하는 전류 모니터링부; 및
    상기 N 상선 상의 영상분이 기 설정된 영상 고조파 필터 정격 용량 이상인 경우, 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상을 연결시키는 모드 전환부-상기 바이패스 경로는 상기 N 상선에 병렬로 연결됨-를 포함하고
    상기 모드 전환부는,
    상기 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상이 연결된 상태에서,
    상기 N 상선 상의 영상분이 기 설정된 영상 고조파 필터 정격 용량의 기 설정 비율 이하인 경우, 상기 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상을 연결하는 것을 중단시키고, 상기 N 상선을 통해 직접 상기 영상 고조파 필터와 상기 배전 계통의 N 상을 연결시키며,
    상기 모드 전환부는,
    상기 바이패스 경로를 통해 상기 영상 고조파 필터와 배전 계통의 N 상이 연결된 상태에서,
    상기 N 상선 상의 영상분이 기 설정된 영상 고조파 필터 정격 용량 이상인 경우, 상기 영상 고조파 필터를 상기 배전 계통으로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 영상 고조파 저감 장치.



  2. 삭제
  3. 삭제
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