KR101545513B1 - System for testing of digital protective relay for main power facility on nuclear power plant, and operation method of said system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 원자력발전소 주전력 설비 보호용 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a system for digital protection relay verification and a method of operating the same, and more particularly, to a system and a method for operating a digital protection relay for protecting a main power facility of a nuclear power plant.
보호 계전기는 발전소 주요 전력설비의 전압과 전류를 계측하여 고장검출, 차단신호 송출 및 고장구간을 분리하여 설비를 보호하는 기기로써, 최근 원자력발전소 주 전력설비 보호용으로 디지털 보호계전기 3중화가 도입되고 있다. The protective relay is a device that protects the equipment by measuring the voltage and current of the main power plant of the power plant and separating fault detection, shutdown signal transmission and fault section. Recently, triple protection digital protection relay has been introduced to protect main power plant of nuclear power plant .
디지털 보호 계전기는 고장원인 분석 용이성, 설치면적 축소 등의 이점을 가지고 있으나, 모듈(아날로그 입/출력, 디지털 입/출력, 통신, CPU, 전원공급) 불량 및 설정(정정, 로직) 오류에 의한 오동작 가능성이 높다는 단점이 있어 보호요소 신뢰성 검증 및 운영자의 이해력 향상을 필요로 한다.Digital protection relay has advantages such as easy to analyze cause of failure and reduction of installation area but it is difficult to prevent malfunction due to module (analog input / output, digital input / output, communication, CPU, power supply) It is necessary to verify the reliability of the protection factor and improve the understanding of the operator.
종래 보호계전기 신뢰성 검증 방법은 보호 요소 개객의 동작값과 시간만을 측정하는 정특성(static characteristic) 시험에 편중되어 있어 보호요소간 협조, 계통 고장시 나타나는 과도 현상, 동작로직에 대한 검증이 제대로 이뤄지지 않고 있다. Conventional reliability verification methods of protection relays are focused on static characteristic tests that measure only the operation value and time of the protection element user, so that it is difficult to verify the cooperation between the protection elements, the transient phenomenon in case of system failure, have.
또한, 발전정지 유발기기인 보호계전기 특성상 발전기 운전 중에는 접근이 제한되며, 접근이 허용되는 정비기간 또한 매우 짧아 디지털보호계전기에 대한 운영자의 이해 및 활용 능력을 향상시키는데 어려움이 있다.In addition, due to the nature of protective relay, which is a generation stopping device, the access is restricted during operation of the generator and the maintenance period during which the access is permitted is also very short, making it difficult to improve the operator's understanding and utilization ability of the digital protection relay.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 원자력발전소 주 전력설비의 계통 모의 고장 파형을 이용하여 보호계전기간 보호 협조와 과도현상 응동특성을 검증할 수 있고, 발전소 현장 환경과 특성을 그대로 반영한 보호 시스템을 구현하여 담당자 교육은 물론, 고장정비에 직접 활용이 가능한 디지털 보호계전기 실증 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a system and method that can verify the protection characteristics of the protection relay period and the transient phenomenon using the failure waveforms of the main power system of the nuclear power plant, The system is implemented to provide a digital protection relay verification system that can be used directly for fault maintenance as well as for personnel training.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작 방법은 보호계전기 성능검증 장치가 발전소 주 전력설비에 대한 계통 모델링을 통한 고장 파형 데이터를 취득하는 단계, 전압전류발생기가 상기 취득된 고장 파형 데이터를 이용하여 고장파형 실제 전압 및 전류를 생성하는 단계, 상기 전압전류발생기가 상기 생성된 전압 및 전류를 상기 보호계전기에 인가하는 단계 및 상기 보호계전기 성능검증 장치가 상기 보호계전기의 과도현상 응동특성을 분석하여 상기 보호계전기의 성능을 검증하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a system for verifying a protection relay of a nuclear power plant, the method comprising: acquiring fault waveform data through system modeling of a main power plant of a power plant; Generating a fault waveform actual voltage and current using the acquired fault waveform data; applying the generated voltage and current to the protection relay by the voltage and current generator; And analyzing the transient phenomenon dynamic characteristics of the relay to verify the performance of the protection relay.
상기 발전소 주 전력성비를 구성하는 발전기 및 변압기에 대한 계통 모델링을 통한 고장 파형 데이터를 취득하는 단계는 상기 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형을 선택하는 단계 및 상기 선택된 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형에 대응되는 고장 파형 데이터를 취득하는 단계를 포함할 수 있다.The step of acquiring the fault waveform data through system modeling of the generator and the transformer constituting the power main power ratio of the plant includes selecting the plant main power plant, the fault section and the fault type, and the step of selecting the plant main power plant, And acquiring fault waveform data corresponding to the fault type.
상기 고장 파형 데이터는 상기 선택된 발전소 주 전력설비를 구성하는 발전기 및 변압기의 정격용량, 송전선로의 선로임피던스, 선종, 긍장, 계기용 변성기(CT, PT) 정격 및 여자특성곡선, 계통등가임피던스가 반영된 계통모델링을 통해 취득될 수 있다.The fault waveform data includes the rated capacity of the generator and the transformer constituting the selected main power plant of the power plant, the line impedance of the transmission line, the type of transformer (CT, PT) and the characteristic curve of the generator, Can be acquired through system modeling.
고장파형 유형은 1) 발전기 보호계전기의 발전기 단자측 지락, 단락, 계자상실, 과여자 및 CT 포화 현상, 2) 변압기 보호계전기의 변압기고압측 지락, 단락, 돌입전류 및 CT 포함 현상 및 3) 송전선로고장, 외부지락 고장 유입 현상을 포함할 수 있다.Fault waveform types include 1) ground fault, short circuit, field loss, overexcitation, CT saturation phenomenon, 2) transformer high voltage side ground fault, short circuit, inrush current and CT phenomenon on the generator terminal side of the protection relay of the generator, and 3) Logo field, and external ground fault inflow phenomenon.
상기 보호계전기의 과도현상 응동특성을 분석하여 상기 보호계전기의 성능을 검증하는 단계는 상기 보호계전기의 보호요소간 협조 관계, 계통고장시 나타나는 과도현상 및 동작로직에 대한 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The step of verifying the performance of the protective relay by analyzing the transient phenomenon dynamic characteristics of the protective relay may include a step of performing an analysis on the cooperation relationship between the protection elements of the protective relay, a transient phenomenon occurring when the system is broken, .
발전기 보호계전기의 응동특성 분석은 비율차동보호요소의 단락고장 시험, 외부고장 및 CT 포화 시험, 거리계전보호요소의 단락고장, 지락고장 시험, PT 퓨즈(fuse) 단선 고장모의 시험 및 계자상실보호요소 시험, 전류 불평형 보호요소 시험, 발전기 역가압시 과전압 보호 시험 및 과여자 보호요소 시험을 통해 수행되고, 변압기 보호계전기의 응동특성 분석은 비율차동보호요소의 단락고장 시험, 외부고장 및 CT 포화 시험, 여자돌입전류 트립(trip), 고조파 블락(block) 시험, 비율차동 지락보호요소의 중성점 접지/비접지 시험 및 외부지락고장 유입 시험을 통해 수행될 수 있다.The analysis of the response characteristics of the generator protection relays is based on the short-circuit fault test of the ratio differential protection element, the external fault and the CT saturation test, the short-circuit fault of the distance relay protection element, the ground fault test, the PT fuse, The test is carried out through the test of the current unbalance protection element, the overvoltage protection test at the generator station pressurization and the overrun protection element test. The analysis of the response characteristic of the transformer protective relay is performed by the short fault test, the external fault and the CT saturation test, Excitation current trip, harmonic block test, neutral point ground / ungrounded test of ratio differential ground fault protection element and external ground fault fault input test.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템은 발전소 주 전력설비에 대한 계통 모델링을 통한 고장 파형 데이터를 취득하고, 상기 보호계전기의 과도현상 응동특성을 분석하여 상기 보호계전기의 성능을 검증하는 보호계전기 성능검증 장치, 상기 취득된 고장 파형 데이터를 이용하여 고장파형 실제 전압 및 전류를 생성하고, 상기 생성된 전압 및 전류를 상기 보호계전기에 인가하는 전압전류발생기 및 상기 인가된 고장파형 실제 전압 및 전류에 대한 동작데이터를 상기 보호계전기 성능검증 장치로 전송하는 보호계전기를 포함할 수 있다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a system for verifying the protection relay of a nuclear power plant, comprising: acquiring fault waveform data through system modeling of a main power plant of a power plant, analyzing transient phenomenon characteristics of the protection relay, A protective relay performance verifying device for verifying the performance of the relay, a voltage and current generator for generating the actual voltage and current of the fault waveform using the acquired fault waveform data, and applying the generated voltage and current to the protection relay, And a protection relay for transmitting operation data on the actual voltage and current to the protective relay performance verifying device.
상기 보호계전기 성능검증 장치는 상기 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형을 선택하는 모드 선택부 및 상기 선택된 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형에 대응되는 고장 파형 데이터를 취득하는 데이터 취득부를 포함할 수 있다.The protective relay performance verifying apparatus includes a mode selection unit for selecting the main power plant of the power plant, a failure section and a failure type, and a data acquisition section for acquiring failure waveform data corresponding to the selected main power plant, the failure section and the failure type can do.
상기 고장 파형 데이터는 상기 선택된 발전소 주 전력설비를 구성하는 발전기 및 변압기의 정격용량, 송전선로의 선로임피던스, 선종, 긍장, 계기용 변성기(CT, PT) 정격 및 여자특성곡선, 계통등가임피던스가 반영된 계통모델링을 통해 취득될 수 있다.The fault waveform data includes the rated capacity of the generator and the transformer constituting the selected main power plant of the power plant, the line impedance of the transmission line, the type of transformer (CT, PT) and the characteristic curve of the generator, Can be acquired through system modeling.
상기 보호계전기 성능검증 장치는 상기 보호계전기의 보호요소간 협조 관계, 계통고장시 나타나는 과도현상 및 동작로직에 대한 분석을 수행할 수 있다.The protection relay performance verifying apparatus can analyze the cooperation relationship between the protection elements of the protection relay, the transient phenomenon occurring when the system fails, and the operation logic.
본 발명의 원자력발전소 주전력 설비 보호용 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템 및 그의 동작 방법에 따르면, 동특성(Dynamic characteristic) 시험을 통한 보호요소 정정, 내부로직, 보호협조 등을 검증하여 보호계전기 오동작 또는 부동작을 사전에 방지하는 효과가 있다.According to the system and the operation method of the digital protection relay for protecting the main power equipment of the present invention, it is possible to verify the protective factor correction, internal logic, and protection cooperation through the dynamic characteristic test, Is prevented in advance.
또한, 발전소 주전력 계통의 고장유형혈 과도 현상을 모의하여 보호계전기 응동특성과 취약점 분석이 가능하며, 보호시스템 신뢰도 향상을 통한 발전소 안정운전, 가동율 향상 및 경제적 수익에 기여하는 효과가 있다.In addition, it is possible to analyze the response characteristics and vulnerability of the protection relay by simulating the fault type transient phenomenon of the main power system of the power plant, and it contributes to stable operation of the plant, improvement of utilization rate and economic profit by improving the reliability of the protection system.
더욱이, 운영자들에게는, 디지털보호계전기의 시험 실습, 고장 분석등의 교육기회를 제공하여 업무역량을 향상시킬 수 있다.In addition, operators can improve their business capabilities by providing training opportunities such as testing and troubleshooting of digital protection relays.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 3은 발전소 주전력설비 계통 모델링 및 발전기 AB상 단락고장 파형을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템의 보호계전기 성능검증 장치를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 5는 동특성 시험을 통한 분석의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing a system for digital protection relay verification according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating an operation method of a digital protection relay authentication system according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a diagram showing the power plant main power system modeling and the short-circuit failure waveform on the generator AB,
FIG. 4 is a detailed block diagram specifically illustrating an apparatus for verifying the performance of a protective relay of a system for demonstrating a digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an example of an analysis through a dynamic characteristic test.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.
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.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
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. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
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.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
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 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템은 보호계전기 성능검증 장치(100), 전압전류 발생기(110), 보호계전기(120) 및 모의 차단기(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 모의 차단기(130)는 필요에 따라 생략가능하다.FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a system for demonstrating a digital protection relay according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a digital protection relay verification system according to an embodiment of the present invention includes a protection relay
도 1을 참조하면, 보호계전기 성능검증 장치(100)는 실제 주 전력 설비의 고장 파형 데이터를 취득하여 전압전류 발생기(110)에 제공하고, 보호계전기(120)의 동작상태를 감시한다. 또한, 보호계전기 성능검증 장치(100)는 보호계전기(120)의 설정을 변경할 수 있다. 보호계전기 성능검증 장치(100)는 보호계전기(120)로부터 보호 계전기(120)가 감지한 주 전력 설비 관련 각종 데이터 및 상태정보를 제공받을 수 있다. 보호계전기 성능검증 장치(100)에서 피시험 대상 설비, 고장구간, 고장유형을 선택하면, 고장파형 정보가 전압전류 발생기(110)에 제공된다. Referring to FIG. 1, the protection relay
전압전류 발생기(110)는 보호계전기 성능검증 장치(100)로부터 고장 파형 정보를 수신하여, 수신된 정보와 동일한 실제 전압 및 전류를 생성하여 보호계전기(120)에 인가할 수 있다. The voltage and
보호계전기(120)는 전압전류 발생기(110)로부터 인가되는 고장 파형을 실제 재생한 전압 및 전류를 입력으로 받아, 해당 고장파형에 대한 반응으로, 모의 차단기(130)를 직접 또는 간접적으로 차단(trip)하는 기능을 수행할 수 있다. 보호계전기(120)는 입력되는 실제 전류 및 전압을 받아, 전압 및 전류의 크기 또는 위상을 감지하고, 감지된 전압 및 전류의 크기 또는 위상 값이 임계값보다 크거나 작은지를 판단하여, 이와 관련된 데이터를 보호계전기 성능검증 장치(100)로 전송할 수 있다. 이와 관련된 데이터는 보호요소 동작상태, 저장된 이벤트(event) 및 고장 관련 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 데이터를 수신한 보호계전기 성능검증 장치(100)는 수신된 데이터를 분석하여 보호계전기(120)의 성능을 검증할 수 있다. 경우에 따라, 보호계전기 성능검증 장치(100)는 모의 차단기(130)의 개폐를 직접 제어할 수 있고, 모의 차단기(130)로부터 상태 정보를 직접 수신할 수 있다. The
모의 차단기(130)는 발전기의 주 전력설비를 차단하는 기능을 시뮬레이션으로 구현한 구성요소로써, 보호계전기 성능검증 장치(100) 및 보호계전기(120)의 제어를 받아 동작할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart schematically illustrating an operation method of a digital protection relay verification system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 먼저, 보호계전기 성능검증 장치는 피시험 설비, 고장 구간 및 고장 유형을 선택한다(S210). 이러한 선택은 보호계전기 성능검증 장치의 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 수행될 수 있다. 즉, 사용자는 사용자 인터페이스를 통해, 보호계전기의 시험을 위한 피시험 설비, 고장구간 및 고장 유형을 디스플레이 화면과 연계하여 선택할 수 있다. 예컨대, 보호계전기 성능검증 장치는 저장부(미도시)에 복수 개의 원자력 발전소 내의 주 전력 설비의 고장 파형 데이터를 취득하여 저장할 수 있다. 상기 고장 파형 데이터의 취득은 발전소 전력설비별 정수가 반영된 계통 모델링을 통해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 2, the protection relay performance verifying apparatus selects an EUT, a fault section, and a fault type (S210). This selection can be performed through a user interface (not shown) of the protective relay performance verifying device. That is, through the user interface, the user can select the equipment to be tested for the test of the protective relay, the fault zone and the fault type in connection with the display screen. For example, the protective relay performance verifying apparatus can acquire and store fault waveform data of a main power facility in a plurality of nuclear power plants in a storage unit (not shown). The acquisition of the fault waveform data can be performed through system modeling that reflects constants for each power plant of the power plant.
도 3은 발전소 주전력설비 계통 모델링 및 발전기 AB상 단락고장 파형을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the power plant main power system modeling and the short circuit failure waveform on the generator AB.
도 3을 참조하면, 보호계전기 성능검증 장치는 계통 모델링을 통해 고장구간별, 고장유형별 파형 데이터를 취득할 수 할 수 있다. 도 3의 우하단 도면에서는 발전기 AB 상 단락 고장 파형을 취득한 것을 도시하고 있는데, 이와 같이 보호계전기 성능검증 장치는 특정 전력설비의 특정 구간의 고장에 따른 데이터를 검출하여 취득 및 저장함으로써, 계통 모델링에 따른 고장 파형 데이터를 확보할 수 있다. Referring to FIG. 3, the protection relay performance verifying apparatus can acquire waveform data for each fault section and fault type through system modeling. 3 shows that the short-circuit failure waveform on the generator AB is obtained. In this way, the protective relay performance verifying apparatus detects, obtains, and stores data corresponding to a failure of a specific section of a specific power plant, The fault waveform data can be secured.
발전소 계통 모델링은 해당 발전소 주전력설비를 구성하는 발전기 및 변압기의 정격용량, %임피던스, 여자특성곡선, 송전선로의 선로임피던스, 선종, 긍장, 계기용 변성기(CT, PT) 정격 및 여자 특성 곡선, 상대단 변전소의 계통 등가화를 반영하여 구축될 수 있다. The modeling of the power system is based on the rated capacity,% impedance, the excitation characteristic curve, the line impedance of the transmission line, the type of the transformer (CT, PT) and the excitation characteristic curve for the generator, transformer, It can be constructed to reflect the system equivalence of the counterpart substation.
또한, 고장 파형 구간은 고장이 일어나는 구간으로써, 발전기 내부의 제 1 구성요소로부터 제 2 구성요소 사이의 구간과 같이 구성요소 간에 특정될 수 있다. 또는, 발전기 외부의 선로에서의 구간으로 정의될 수도 있다. In addition, the fault waveform section is an interval in which the fault occurs, and can be specified among the components, such as the interval between the first component and the second component in the generator. Alternatively, it may be defined as a section on a line outside the generator.
고장 파형 유형은 설비별 내외부 고장, CT 포화 및 PT 퓨즈 단선 등의 비정상 현상에 대한 보호계전기 응동특성을 검증할 수 있도록 선정될 수 있다. 예컨대, 발전기 보호계전기는 발전기단자측 지락, 단락, 계자상실, 과여자, CT 포화등의 유형으로 나눌 수 있으며, 변압기 보호계전기는 변압기 고압측 지락, 단락, 돌입전류, CT 포화 등의 유형이 있을 수 있으며, 외부고장 부동작의 경우로 송전선로 고장(재폐로 포함), 외부지락고장유입 등의 유형을 포함할 수 있다. 다만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. Fault waveform types can be selected to verify the reactive characteristics of the protective relay against abnormal phenomena such as internal and external faults, CT saturation, and PT fuse disconnection. For example, the protective relay of a generator can be classified into types such as ground fault, short circuit, field loss, overexcitation, and CT saturation at a generator terminal. The protection relay of the transformer is classified into types such as a transformer high voltage side ground fault, short circuit, inrush current, In case of external fault, it may include types of fault such as transmission line failure (including reclosing), external earth fault fault, etc. However, the present invention is not limited thereto.
다시 도 2로 돌아가서, 보호계전기 성능검증 장치에서 피시험 대상 설비, 고장구간 및 고장 유형이 선택되면, 해당 고장파형 정보가 전압전류 발생기에 제공되고, 전압전류 발생기는 입력된 정보와 동일한 실제 전압 및 전류를 생성하여 보호계전기에 인가할 수 있다(S220). 즉, 파형재생(Play-Back) 기능이 탑재된 전압전류 발생기를 통해 취득된 고장 파형과 동일한 과도현상을 보호계전기에 실증할 수 있도록 한다. Referring back to FIG. 2, when the equipment under test, the fault section and the fault type are selected in the protection relay performance verifying apparatus, the fault waveform information is provided to the voltage and current generator, and the voltage and current generator outputs the same actual voltage and A current can be generated and applied to the protection relay (S220). That is, it is possible to demonstrate the same transient phenomenon as the failure waveform acquired through the voltage-current generator equipped with the waveform playback (Play-Back) function in the protection relay.
그리고는, 보호 계전기는 전압전류 발생기로부터 인가되는 실제 전압 및 전류를 받아 실제 고장 상태에서의 보호계전기의 반응으로, 보호계전기 내의 각 동작요소를 동작 상태 데이터를 보호계전기 성능검증 장치로 전송한다. 보호계전기 성능검증 장치는 보호계전기로부터 수신되는 데이터를 기반으로 보호계전기의 응동특성을 분석할 수 있다(S230). 이때, 분석은 보호계전기의 보호요소 간의 보호 협조, 연계동작 특성 및 과도현생 응동특성에 대한 검증을 통해 이루어질 수 있다. Then, the protection relay receives the actual voltage and current from the voltage and current generator, and sends each operating element in the protection relay to the protection relay performance verification device in response to the protection relay in the actual failure state. The protection relay performance verification device can analyze the response characteristics of the protection relay based on the data received from the protection relay (S230). At this time, the analysis can be done through the protection cooperation among the protection elements of the protective relay, the coupling operation characteristics and the verification of the transient current dynamic characteristics.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계전기 실증을 위한 시스템의 보호계전기 성능검증 장치를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기 성능검증 장치(400)는 고장파형 데이터 취득부(410) 및 데이터 분석부(420)를 포함할 수 있다.FIG. 4 is a detailed block diagram illustrating an apparatus for verifying the performance of a protective relay of a system for demonstrating a digital protection relay according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the protective relay
도 4를 참조하면, 고장파형 데이터 취득부(410)는 모드 선택부(412) 및 데이터 취득부(414)를 포함할 수 있다. 모드 선택부(412)는 사용자 인터페이스로써, 피시험설비, 고장 구간 및 고장 유형을 선택받는다. 선택되는 대상은 저장부(미도시)에 저장되어 있으며, 선택은 화면을 통해 수행되고, 선택되는 순서는 사용자 설정을 통해 정의될 수 있다. 즉, 이중 적어도 어느 하나의 항목은 생략될 수 있다. 데이터 취득부(414)는 각 피대상 설비, 예컨대, 발전소 내의 주전력설비의 고장 파형 데이터를 수집한다. 이는 네트워크를 통해 연결된 각종 전력설비로부터 고장 파형 관련 데이터를 수신하여, 카테고리화함으로써 수행될 수 있다. 고장 파형 데이터는 각 전력설비별, 고장 구간별, 고장 유형별로 저장될 수 있고, 모드 선택부(412)에서의 선택 정보에 따라 관련 고장 파형 데이터를 패치(fetch)할 수 있다. 상기 고장 파형 데이터는 전압전류 발생기(450)에 전송된다.Referring to FIG. 4, the fault waveform
데이터 분석부(420)는 보호계전기(460)로부터 수신되는 데이터를 분석하여 보호계전기(460)의 응동특성을 파악하는 기능을 수행한다. 데이터 분석부(420)는 보호계전기(460)의 보호특성과 내부로직(예컨대, 3중화 플렉스-로직(Flex-Logic)) 실증 시험을 통해 검증을 수행할 수 있다. 플렉스-로직은 각 보호계전요소의 로직 출력을 사용하여 정지신호 발생 조건을 구성하는 로직으로, 이러한 로직을 포함시켜 보호계전기(460)의 출력 데이터가 고장 파형 데이터에 반응하여 적절하게 주전력 설비를 차단할 수 있는지를 분석할 수 있다. 분석 결과는 디스플레이부(미도시)를 통해 운영자에게 디스플레이될 수 있다. 이에 따라 운영자가 고려한 목표값과의 차이점을 확인할 수 있다. 데이터 분석부(420)는 해당 고장 파형 응동특성에 관한 목표값과 실제 보호계전기의 출력값을 비교하여, 적절한 대응이 이루어지는지 판단하는 구성을 포함할 수 있다. The data analyzer 420 analyzes the data received from the
또한, 보호계전기의 설정값 변경 또는 내부로직 변경 전 보호계전기간 연동시험을 통해 설계 변경에 따른 응동특성을 검증할 수 있고, 적정성을 평가할 수 있다. In addition, the response characteristics of the design changes can be verified and the appropriateness can be evaluated by changing the setting value of the protection relay or the interlocking period of the protection relay period before changing the internal logic.
데이터 분석부(420)가 발전소 주전력계통 전력설비 보호계전기의 응동특성 시험을 수행하기 위한 보호항목에는 다음과 같은 것들이 있다. The protection items for the
먼저, 발전기 보호계전기에 있어서, 비율차동보호요소의 단락고장 시험, 외부고장 및 CT 포화 시험, 거리계전보호요소의 단락고장, 지락고장 시험(Zone 1, 3), PT 퓨즈(fuse) 단선 고장모의 시험 및 계자상실보호요소 시험, 전류 불평형 보호요소 시험(송전선로 재폐로 포함), 발전기 역가압시 과전압 보호 시험(PT 퓨즈 단선 고장 모의 포함) 및 과여자 보호요소 시험이 수행될 수 있다.First, in the protection relay of the generator, the short-circuit failure test of the ratio differential protection element, the external fault and the CT saturation test, the short-circuit failure of the distance relay protection element, the ground fault test (Zone 1 and 3), and the PT fuse disconnection fault simulation Test and field loss protection factor test, current unbalanced protective factor test (including transmission line recloser), overvoltage protection test (including PT fuse breakdown failure simulation) and overcurrent protection test may be performed.
또한, 변압기 보호계전기의 응동특성 분석은 비율차동보호요소의 단락고장 시험, 외부고장 및 CT 포화 시험, 여자돌입전류 트립(trip), 고조파 블락(block) 시험, 비율차동 지락보호요소의 중성점 접지/비접지 시험 및 외부지락고장 유입 시험을 통해 수행될 수 있다.In addition, the analysis of the response characteristics of the transformer protection relay can be carried out by means of short-circuit failure test of the ratio differential protection element, external fault and CT saturation test, excitation current trip, harmonic block test, neutral point ground / Non-ground test and external ground fault fault input test.
도 5는 동특성 시험을 통한 분석의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining an example of an analysis through a dynamic characteristic test.
도 5를 참조하면, 주발전기 보호계전기(G60, GE) 거리계전보호요소를 대상으로 분석을 수행하고, 정상가압 유지시간에 따른 거리계전기 부동작의 고장 유형에 대한 응동특성을 분석한 예시 시험 결과를 나타낸다. 해당 계전기는 정상가압 유지시간 20ms 이내 조건에서 고장발생을 모의하면 VTF 오동작에 의한 블락킹(blocking)으로 거리계전기가 오부동작하는 비정상적인 응동특성을 보이고 있음을 알 수 있다. 즉, 발전기 단자전압 확립순간 단락고장이 발생하여도 거리계전 요소는 부동작하게 되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, an analysis is performed on the protection factor of the main relay of the protection relay (G60, GE), and an example test result of analyzing the response characteristic of the failure type of the distance relay part operation according to the normal pressurization holding time . When the failure is simulated under the condition that the normal pressurization holding time is within 20ms, the relay exhibits an abnormal hysteresis characteristic that the distance relay operates due to blocking due to the VTF malfunction. In other words, it can be confirmed that even if a momentary short-circuit fault occurs in the establishment of the terminal voltage of the generator, the distance relay element becomes inoperable.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions as defined by the following claims It will be understood that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.
Claims (10)
보호계전기 성능검증 장치가 발전소 주 전력설비에 대한 계통 모델링을 통한 고장 파형 데이터를 취득하는 단계;
전압전류발생기가 상기 취득된 고장 파형 데이터를 이용하여 고장파형 실제 전압 및 전류를 생성하는 단계;
상기 전압전류발생기가 상기 생성된 전압 및 전류를 상기 보호계전기에 인가하는 단계; 및
상기 보호계전기 성능검증 장치가 상기 보호계전기의 과도현상 응동특성을 분석하여 상기 보호계전기의 성능을 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작 방법.A method of operating a system for demonstrating a protective relay of a nuclear power plant,
Obtaining fault waveform data through system modeling of the power plant main power facility by the protective relay performance verifying apparatus;
Generating a fault waveform actual voltage and current using the acquired fault waveform data;
The voltage and current generator applying the generated voltage and current to the protection relay; And
And verifying the performance of the protection relay by analyzing the transient phenomenon dynamic characteristics of the protection relay by the protection relay performance verifying apparatus.
상기 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형에 대응되는 고장 파형 데이터를 취득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작 방법.2. The method of claim 1, wherein the step of acquiring fault waveform data through systematic modeling of a generator and a transformer constituting the plant main power ratio comprises
Selecting the plant main power plant, the fault section and the fault type; And
And acquiring fault waveform data corresponding to the selected main plant power plant, fault section, and fault type of the selected plant.
상기 고장 파형 데이터는 상기 선택된 발전소 주 전력설비를 구성하는 발전기 및 변압기의 정격용량, 송전선로의 선로임피던스, 선종, 긍장, 계기용 변성기(CT, PT) 정격 및 여자특성곡선, 계통등가임피던스가 반영된 계통모델링을 통해 취득되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작 방법.3. The method of claim 2,
The fault waveform data includes the rated capacity of the generator and the transformer constituting the selected main power plant of the power plant, the line impedance of the transmission line, the type of transformer (CT, PT) and the characteristic curve of the generator, System modeling of the protection relay of the nuclear power plant.
상기 보호계전기의 보호요소간 협조 관계, 계통고장시 나타나는 과도현상 및 동작로직에 대한 분석을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작 방법.2. The method of claim 1, wherein the performance of the protection relay is verified by analyzing transient phenomenon characteristics of the protection relay,
And performing an analysis of a transition phenomenon occurring when a system failure occurs and an operation logic of the protection relay of the protection relay, and a method of operating the system for demonstrating the protection relay of the nuclear power plant.
발전기 보호계전기의 응동특성 분석은 비율차동보호요소의 단락고장 시험, 외부고장 및 CT 포화 시험, 거리계전보호요소의 단락고장, 지락고장 시험, PT 퓨즈(fuse) 단선 고장모의 시험 및 계자상실보호요소 시험, 전류 불평형 보호요소 시험, 발전기 역가압시 과전압 보호 시험 및 과여자 보호요소 시험을 통해 수행되고,
변압기 보호계전기의 응동특성 분석은 비율차동보호요소의 단락고장 시험, 외부고장 및 CT 포화 시험, 여자돌입전류 트립(trip), 고조파 블락(block) 시험, 비율차동 지락보호요소의 중성점 접지/비접지 시험 및 외부지락고장 유입 시험을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템의 동작 방법.6. The method of claim 5,
The analysis of the response characteristics of the generator protection relays is based on the short-circuit fault test of the ratio differential protection element, the external fault and the CT saturation test, the short-circuit fault of the distance relay protection element, the ground fault test, the PT fuse, Test, current unbalance protective factor test, overvoltage protection test at generator station pressurization and overcurrent protective factor test,
The analysis of the response characteristics of the transformer protection relays is based on the short-circuit fault test of the ratio differential protection element, the external fault and CT saturation test, the inrush current trip, the harmonic block test, the neutral point ground / And the external earth fault fault inflow test. The method of claim 1,
발전소 주 전력설비에 대한 계통 모델링을 통한 고장 파형 데이터를 취득하고, 상기 보호계전기의 과도현상 응동특성을 분석하여 상기 보호계전기의 성능을 검증하는 보호계전기 성능검증 장치;
상기 취득된 고장 파형 데이터를 이용하여 고장파형 실제 전압 및 전류를 생성하고, 상기 생성된 전압 및 전류를 상기 보호계전기에 인가하는 전압전류발생기; 및
상기 인가된 고장파형 실제 전압 및 전류에 대한 동작데이터를 상기 보호계전기 성능검증 장치로 전송하는 보호계전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템.In a system for demonstrating protective relays of a nuclear power plant,
A protective relay performance verifying device that acquires fault waveform data through system modeling on a main power plant of a power plant and verifies performance of the protective relay by analyzing transient phenomenon dynamic characteristics of the protective relay;
A voltage and current generator for generating an actual voltage and current of the fault waveform using the acquired fault waveform data and applying the generated voltage and current to the protection relay; And
And a protection relay for transmitting operation data on the applied voltage and current of the fault waveform to the protection relay performance verifying apparatus.
상기 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형을 선택하는 모드 선택부; 및
상기 선택된 발전소 주 전력설비, 고장구간 및 고장유형에 대응되는 고장 파형 데이터를 취득하는 데이터 취득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템.8. The apparatus of claim 7, wherein the protective relay performance verifying apparatus
A mode selection unit for selecting the main power plant of the power plant, a fault section and a fault type; And
And a data acquisition unit for acquiring fault waveform data corresponding to the selected power plant main power plant, fault section, and fault type of the selected plant.
상기 고장 파형 데이터는 상기 선택된 발전소 주 전력설비를 구성하는 발전기 및 변압기의 정격용량, 송전선로의 선로임피던스, 선종, 긍장, 계기용 변성기(CT, PT) 정격 및 여자특성곡선, 계통등가임피던스가 반영된 계통모델링을 통해 취득되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템.9. The method of claim 8,
The fault waveform data includes the rated capacity of the generator and the transformer constituting the selected main power plant of the power plant, the line impedance of the transmission line, the type of transformer (CT, PT) and the characteristic curve of the generator, And the system is obtained through system modeling.
상기 보호계전기의 보호요소간 협조 관계, 계통고장시 나타나는 과도현상 및 동작로직에 대한 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 보호계전기 실증을 위한 시스템.
8. The apparatus of claim 7, wherein the protective relay performance verifying apparatus
Wherein the protection relays cooperate with each other, analyze transient phenomena occurring when the system fails, and analyze the operation logic of the protection relays.
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