KR101628971B1 - 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 별도의 고장점 표정 장치가 필요하지 않고 보호 계전기만으로 구성하여 설비에 대한 비용을 절감하거나, 고장점 표정 장치를 변전소(SS)에만 설치하여 설비 및 설치 비용을 절감하거나, 또는 GPS 시각 동기화 기술을 적용하여, 기존 방식의 시간 불일치에 의한 전류비 오차를 감소시킬 수 있는 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 변전소(SS)에 설치되어 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 전류전압 계측부; 상기 전류전압 계측부로부터 전류 및 전압 데이터를 취득하고 내부 연산을 통하여 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고로 판단 시, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하는 보호 제어부; 및 고장점 표정 연산부를 포함하는 변전소(SS)의 보호 계전기를 포함하고, 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 고장점 표정 연산부는 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정하는 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 개시한다.

Description

교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR FAULT LOCALIZATION OF PROTECTION RELAY WITH TIME SYNCHRONIZATION IN AC RAILWAY SYSTEM}
본 발명은 교류 전기 철도 급전 시스템의 단락 및 지락 사고 시 상하행선 시각 동기화 기술을 적용한 보호 계전기를 이용한 고장점 표정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변전소(SS, Substation), 급전구분소(SP, Sectioning post), 보조급전구분소(SSP, Subsectioning post)에 설치되는 보호 계전기에 시각 동기화 기술을 추가하여 고장점을 표정하는 고장점 표정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
기존의 단권 변압기(AT; Auto Transformer) 급전 시스템 고장점 표정 기술과 관련해서는, 등록특허공보 제10-0384815호(이하, '선행문헌 1') 및 등록특허공보 제10-1093030호(이하, '선행문헌 2') 외에 다수 공개 및 등록되어 있다.
상기한 선행문헌 1은, 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 각각의 단권 변압기(AT)의 중성점에서 고장 전류를 측정하고 전류비를 연산하여 고장점을 표정하는 방법이다.
또한 상기한 선행문헌 2는, 단권 변압기(AT) 급전 시스템의 사고 시, 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소의 각 단권 변압기(AT)에서 고장 전류를 측정하고 전류비를 연산하여 고장점을 표정하는 방법이다.
기존 일반 교류 전기 철도 급전 시스템(분리급전계통)에서의 고장점 표정 방식은 상기 선행문헌 1과 2에서 제시한 단권 변압기(AT) 중성점 흡상전류비 방식을 사용하고 있다. 단권 변압기(AT) 중성점 전류비 방법의 경우, 고장 지점을 기준으로 양단의 단권 변압기(AT) 중성점으로 흐르는 전류를 측정하는 방식으로서 시스템 구성을 위해 전류 측정 장비, 통신 장비, 고장점 표정 장비 등의 별도 장비들이 필요하여 고가의 설치비용이 요구된다.
또한 중성점 전류비 방식과 전차선 전류비 방식의 공통적인 특성은 고장점 표정을 위해 고장 지점 양단의 전류 정보를 변전소로 전달하여야 하고 이를 위해, 통신 장비 간의 거리가 10~30 km로 장거리 통신을 하고 있다. 원거리의 통신으로 전류 데이터를 송수신하기 때문에 송수신 시간 불일치에 의한 오차가 발생하는 문제점이 있다.
한편, 이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 별도의 고장점 표정 장치가 필요하지 않고 보호 계전기만으로 구성하여 설비에 대한 비용을 절감할 수 있는 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 고장점 표정 장치를 변전소(SS)에만 설치하여 설비 및 설치 비용을 절감할 수 있는 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 GPS 시각 동기화 기술을 적용함으로써, 기존 방식의 시간 불일치에 의한 전류비 오차를 감소시킬 수 있는 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고장점 표정 시스템은 변전소(SS)에 설치되어 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 전류전압 계측부; 상기 전류전압 계측부로부터 전류 및 전압 데이터를 취득하고 내부 연산을 통하여 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고로 판단 시, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하는 보호 제어부; 및 고장점 표정 연산부를 포함하는 변전소(SS)의 보호 계전기를 포함하고, 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 고장점 표정 연산부는 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정한다.
상기 보호 제어부는 시간 정보를 갖는 사고 신호를 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 송신하고, 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기는 상기 사고 신호의 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 상기 변전소(SS)의 보호 계전기에 송신할 수 있다.
상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 신호와 연동하여 동기화하는 시각 동기화부를 더 포함할 수 있다.
상기 고장점 표정 연산부는 상기 시각 동기화부에 의해 동기화된 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 상기 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고장점 표정 시스템은 변전소(SS)에 설치되어 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 전류전압 계측부; 및 상기 전류전압 계측부로부터 전류 및 전압 데이터를 취득하고 내부 연산을 통하여 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고로 판단 시, 사고 신호를 송신하는 보호 계전기; 및 상기 사고 신호를 송신하여 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하는 고장점 표정 장치를 포함하고, 상기 고장점 표정 장치는 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와, 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정하는 고장점 표정 연산부를 더 포함한다.
상기 고장점 표정 장치는 시간 정보를 갖는 사고 신호를 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 송신하고, 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기는 상기 사고 신호의 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 상기 고장점 표정 장치에 송신할 수 있다.
상기 고장점 표정 장치는 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 신호와 연동하여 동기화하는 시각 동기화부를 더 포함할 수 있다.
상기 고장점 표정 연산부는 상기 시각 동기화부에 의해 동기화된 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 상기 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고장점 표정 방법은 변전소(SS)의 보호 계전기와 일체로 설치된 고장점 표정 연산부를 이용한 고장점 표정 방법에 있어서, 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 단계; 상기 전류 및 전압으로부터 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고를 판단하는 단계; 상기 단락 또는 지락 사고 시 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 상기 사고 시의 시간에 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청하는 단계; 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 상기 시간에 동기화된 전류 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 사고 시의 상기 변전소(SS)의 일체형 보호 계전기의 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기의 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 도출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고장점 표정 방법은 변전소(SS)의 보호 계전기와 분리되어 설치된 고장점 표정 장치를 이용한 고장점 표정 방법에 있어서, 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 단계; 상기 전류 및 전압으로부터 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고를 판단하는 단계; 상기 단락 또는 지락 사고 시 시간 정보를 갖는 상기 사고 신호를 고장점 표정 장치에 송신하는 단계; 상기 고장점 표정 장치가 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 상기 사고 시의 시간에 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청하는 단계; 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 상기 시간에 동기화된 전류 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 사고 시의 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기의 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 도출하는 단계를 포함한다.
본 발명은 별도의 고장점 표정 장치가 필요하지 않고 보호 계전기만으로 구성하여 설비에 대한 비용을 절감할 수 있는 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 고장점 표정 장치를 변전소(SS)에만 설치하여 설비 및 설치 비용을 절감할 수 있는 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 GPS 시각 동기화 기술을 적용함으로써, 기존 방식의 시간 불일치에 의한 전류비 오차를 감소시킬 수 있는 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 제공한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템의 구성을 도시한 개략도 및 블럭 다이아그램이고, 도 1c는 그 방법을 도시한 순서도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템의 구성을 도시한 개략도 및 블럭 다이아그램이고, 도 2c는 그 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보호 제어부, 고장점 표정 연산부, 고장점 표정 장치와 같은 컨트롤러 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 각종 컨트롤러 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 컨트롤러의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 컨트롤러와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 컨트롤러의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
일반적으로, 교류 급전 계통에서 한 급전 구간은 변전소(SS, Substation)와, 급전구분소(SP, Section post)와, 보조급전구분소(SSP, Subsection post)로 구성되어 있고, 각 부분마다 상하행선으로 단권변압기(AT, Auto transformer)가 설치되어 있으며, 급전구분소(SP)에서는 전차선과 급전선을 타이(Tie) 결선하여 전압강하를 보완하고 있다.(도 1a 및 도 2a 참조)
먼저, 도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템(100)의 구성을 도시한 개략도 및 블럭 다이아그램이고, 도 1c는 그 방법을 도시한 순서도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장점 표정 시스템(100)은 변전소(SS) 일체형 보호 계전기(110), 급전구분소(SP) 일체형 보호 계전기(120) 및 보조급전구분소(SSP) 일체형 보호 계전기(130)를 포함하고, 이들은 각각 GPS로부터 시간 정보를 수신받는 동시에, 상호간 데이터 통신이 가능하게 되어 있다.
특히, 변전소(SS) 일체형 보호 계전기(110)는 전류전압 계측부(111), 보호 제어부(112), 데이터 통신부(113), GPS 시각 동기화부(114), 고장점 표정 연산부(115)를 포함한다. 즉, 변전소(SS) 일체형 보호 계전기(110)는 고장점 표정 연산부(115)와 일체화되어 있다.
전류전압 계측부(111)는 변전소(SS)에 설치되어 전차선로의 전류 및 전압을 계측한다. 특히, 전류전압 계측부(111)는 변전소(SS)의 상하행선 단권변압기(AT)에서 흘러나오는 전차선 전류와, 단권변압기(AT)로 유입되는 급전선 전류를 실시간으로 측정하고, 특히 단락/지락 사고 시, 상하행선 각각의 단권변압기(AT) 전차선 및 급전선의 고장 전류를 측정한다.
보호 제어부(112)는 전류전압 계측부(111)로부터 전류 및 전압 데이터를 취득하고 내부 연산을 통하여 전차선로의 단락 또는 지락 사고의 유무를 판단하며, 사고로 판단되었을 때, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)에 사고 신호를 송신한다.
즉, 보호 제어부(112)는 데이터 통신부(113)를 통하여 사고 신호를 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)에 각각 송신한다. 이때, 보호 제어부(112)는 시간 정보를 포함하는 사고 신호를 송신한다.
한편, 이러한 시간 정보를 포함하는 사고 신호를 수신한 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)는 각각 사고 신호의 시간을 기준으로 동시간의 전류 데이터를 변전소(SS)의 보호 계전기(110)에 전송한다.
즉, 변전소(SS)의 보호 계전기(110)는 데이터 통신부(113)를 통하여 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)로부터 각각 사고 신호의 시간을 기준으로 동시간의 전류 데이터를 수신한다.
GPS 시각 동기화부(114)는 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)로부터 수신된 전류 데이터와 상술한 변전소(SS)의 보호 계전기(110)의 보호 제어부(112)로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 신호와 연동하여 시각 동기화한다. 즉, GPS 시각 동기화부(114)는 변전소(SS)의 보호 계전기(110)의 보호 제어부(112)로부터 수신된 전류 데이터와, 급전구분소(SP)의 보호 계전기(120)로부터 수신된 전류 데이터와, 그리고 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(130)로부터 수신된 전류 데이터가 동일한 시간 정보를 가질 수 있도록 하여 동일한 시간에서의 데이터가 비교될 수 있도록 GPS 시각으로 동기화한다.
고장점 표정 연산부(115)는 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)로부터 수신된 전류 데이터와 변전소(SS)의 보호 계전기(110)의 보호 제어부(112)로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정한다. 즉, 고장점 표정 연산부(115)는 GPS 시각 동기화부(114)에 의해 동기화된 변전소(SS)의 보호 계전기(110)의 보호 제어부(112)로부터 수신된 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정한다. 특히, 고장점 표정 연산부(115)는 고장 지점을 화면에 디스플레이하고, 이러한 고장 지점 정보를 상위 감시 제어부(116)(예를 들면, RTU, CCU, SCADA)로 송신할 수 있다.
즉, 기존에는 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)에 고장점 표정을 위한 장비와 보호 계전기를 설치하여 운영하고 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존 방식과 다르게 별도의 고장점 표정 장치가 필요하지 않고 보호 계전기(110,120,130)만으로 구성하여 설비에 대한 비용을 절감할 수 있다. 또한, GPS 시각 동기화 기술을 적용함으로써, 기존 방식의 시간 불일치에 의한 전류비 오차를 감소할 수 있다.
계속해서, 도 1c를 참조하여, 도 1a 및 도 1b에 도시된 변전소(SS)의 보호 계전기(110)와 일체로 설치된 고장점 표정 연산부(115)로 이루어진 고장점 표정 시스템(100)에 의한 고장점 표정 방법을 설명한다.
먼저, 변전소(SS)의 보호 계전기(110)의 전류전압 계측부(111)에 의해 전차선로의 전류 및 전압이 계측된다.(S1)
이어서, 변전소(SS)의 보호 계전기(110)의 보호 제어부(112)에 의해 계측된 전류 및 전압으로부터 전차선로의 단락 또는 지락 사고 유무가 판단된다.(S2)
상술한 판단 결과 단락 또는 지락 사고가 있는 것으로 판단되면, 변전소(SS)의 보호 계전기(110)의 데이터 통신부(113)에 의해 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)에 상술한 사고 시의 시간에 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청이 이루어진다.(S3) 즉, 데이터 통신부(113)에 의해 모든 보호 계전기(120,130)에 고장 판단 시간 기준의 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청이 이루어진다.
이어서, 데이터 통신부(113)에 의해 시간 동기화된 전류 데이터가 수신된다.(S4) 즉, 데이터 통신부(113)에 의해 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)로부터 상술한 고장 판단 시간에 동기화된 전류 데이터가 수신되는데, 이러한 동기화는 GPS 시각 동기화부(114)에 의해 수행된다.
마지막으로, 변전소(SS)의 일체형 보호 계전기(110)에 설치된 고장점 표정 연산부(115)에 의해, 사고 시의 변전소(SS)의 일체형 보호 계전기(110)의 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(120,130)의 전류 데이터로부터 전류비가 연산되어 고장 지점이 도출된다.(S5) 즉, 고장점 표정 연산부(115)에 의해 전류비가 연산되고 고장 지점이 도출되어 화면에 현시되고 상위 감시 제어부(116)에 송신이 이루어진다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템(200)의 구성을 도시한 개략도 및 블럭 다이아그램이고, 도 2c는 그 방법을 도시한 순서도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장점 표정 시스템(200)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 고장점 표정 시스템(100)과 유사하나, 변전소(SS)의 보호 계전기(210)와, 고장점 표정 장치(217)가 별도로 분리되어 설치된다는 점에서 상이하다. 물론, 고장점 표정 장치(217)가 전 구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)와 데이터 통신 가능하게 되어 있다는 점도 상이하다. 이러한 차이점 위주로 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장점 표정 시스템(200)을 설명한다.
먼저, 변전소(SS)에 설치된 보호 계전기(210)는 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 전류전압 계측부(211)와, 전류전압 계측부(211)로부터 전류 및 전압 데이터를 취득하고 내부 연산을 통하여 전차선로의 단락 또는 지락 사고 유무를 판단하며, 사고 신호를 송신하는 보호 제어부(212)를 포함한다.
한편, 고장점 표정 장치(217)는 데이터 통신부(213), GPS 시각 동기화부(214) 및 고장점 표정 연산부(215)를 포함한다.
보호 제어부(212)에 의한 사고 신호는 고장점 표정 장치(217)로 전달되고, 이에 따라 고장점 표정 장치(217)는 데이터 통신부(213)를 통하여 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)에 사고 신호를 송신한다.
이때, 고장점 표정 장치(217)는 시간 정보를 갖는 사고 신호를 데이터 통신부(213)를 통해 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)에 송신하고, 이에 따라 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)는 사고 신호의 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 고장점 표정 장치(217)의 데이터 통신부(213)에 송신한다.
또한, 고장점 표정 장치(217)의 GPS 시각 동기화부(214)는 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)로부터 수신된 전류 데이터와 변전소(SS)의 보호 계전기(210)의 보호 제어부(212)로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 신호와 연동하여 동기화한다.
이와 같이 하여, 고장점 표정 장치(217)의 고장점 표정 연산부(215)는 GPS 시각 동기화부(214)에 의해 동기화된 변전소(SS)의 보호 계전기(210)의 보호 제어부(212)로부터 수신된 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정한다.
즉, 고장점 표정 장치(217)는 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)로부터 수신된 전류 데이터와, 변전소(SS)의 보호 계전기(210)의 보호 제어부(212)로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장점 표정 시스템(200)은 고장점 표정 장치(217)를 변전소(SS)에만 설치하여 설비 및 설치 비용을 절감할 수 있다.
계속해서, 도 2c를 참조하여, 도 2a 및 도 2b에 도시된 변전소(SS)의 보호 계전기(210)와 별도로 설치된 고장점 표정 장치(217)로 이루어진 고장점 표정 시스템(200)에 의한 고장점 표정 방법을 설명한다.
먼저, 변전소(SS)의 보호 계전기(210)의 전류전압 계측부(211)에 의해 전차선로의 전류 및 전압이 계측된다.(S11)
이어서, 변전소(SS)의 보호 계전기(210)의 보호 제어부(212)에 의해 계측된 전류 및 전압으로부터 전차선로의 단락 또는 지락 사고 유무가 판단된다.(S12)
상술한 판단 결과 단락 또는 지락 사고가 있는 것으로 판단되면, 변전소(SS)의 보호 계전기(210)는 시간 정보를 포함하는 사고 신호(또는 고장 신호)를 고장점 표정 장치(217)에 송신한다.(S13)
한편, 고장점 표정 장치(217)는 데이터 통신부(213)에 의해 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)에 상술한 사고 시의 시간에 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청한다.(S14) 즉, 고장점 표정 장치(217)의 데이터 통신부(213)에 의해 모든 보호 계전기(220,230)에 고장 판단 시간 기준의 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청이 이루어진다.
이어서, 고장점 표정 장치(217)의 데이터 통신부(213)에 의해 시간 동기화된 전류 데이터가 수신된다.(S15) 즉, 고장점 표정 장치(217)의 데이터 통신부(213)에 의해 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,220)로부터 상술한 고장 판단 시간에 동기화된 전류 데이터가 수신되는데, 이러한 동기화는 GPS 시각 동기화부(214)에 의해 수행된다.
마지막으로, 고장점 표정 장치(217)의 고장점 표정 연산부(215)에 의해, 사고 시의 변전소(SS)의 보호 계전기(210)의 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(220,230)의 전류 데이터로부터 전류비가 연산되어 고장 지점이 도출된다.(S16) 즉, 고장점 표정 연산부(215)에 의해 전류비가 연산되고 고장 지점이 도출되어 화면에 현시되고 상위 감시 제어부(216)에 송신된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 본 발명에 따른 고장점 표정 시스템
110; 변전소 일체형 보호 계전기
111; 전류전압 계측부
112; 보호 제어부
113; 데이터 통신부
114; GPS 시각 동기화부
115; 고장점 표정 연산부
116; 상위 감시 제어부
120; 급전구분소 일체형 보호 계전기
130; 보조급전구분소 일체형 보호 계전기

Claims (10)

  1. 변전소(SS)에 설치되어 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 전류전압 계측부; 상기 전류전압 계측부로부터 전류 및 전압 데이터를 취득하고 내부 연산을 통하여 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고로 판단 시, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하는 보호 제어부; 및 고장점 표정 연산부를 포함하는 변전소(SS)의 보호 계전기를 포함하고,
    상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 고장점 표정 연산부는 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정함하고,
    상기 보호 제어부는 시간 정보를 갖는 사고 신호를 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 송신하고,
    상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기는 상기 사고 신호의 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 상기 변전소(SS)의 보호 계전기에 송신함을 특징으로 하는 고장점 표정 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 신호와 연동하여 동기화하는 시각 동기화부를 더 포함함을 특징으로 하는 고장점 표정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고장점 표정 연산부는 상기 시각 동기화부에 의해 동기화된 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 상기 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정함을 특징으로 하는 고장점 표정 시스템.
  5. 변전소(SS)에 설치되어 전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 전류전압 계측부; 및 상기 전류전압 계측부로부터 전류 및 전압 데이터를 취득하고 내부 연산을 통하여 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고로 판단 시, 사고 신호를 송신하는 보호 계전기; 및
    상기 사고 신호를 송신하여 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하는 고장점 표정 장치를 포함하고,
    상기 고장점 표정 장치는 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와, 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정하는 고장점 표정 연산부를 더 포함하고,
    상기 고장점 표정 장치는 시간 정보를 갖는 사고 신호를 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 송신하고,
    상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기는 상기 사고 신호의 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 상기 고장점 표정 장치에 송신함을 특징으로 하는 고장점 표정 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 고장점 표정 장치는
    상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터와 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 신호와 연동하여 동기화하는 시각 동기화부를 더 포함함을 특징으로 하는 고장점 표정 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고장점 표정 연산부는 상기 시각 동기화부에 의해 동기화된 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 보호 제어부로부터 수신된 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 상기 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정함을 특징으로 하는 고장점 표정 시스템.
  9. 변전소(SS)의 보호 계전기와 일체로 설치된 고장점 표정 연산부를 이용한 고장점 표정 방법에 있어서,
    전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 단계;
    상기 전류 및 전압으로부터 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고를 판단하는 단계;
    상기 단락 또는 지락 사고 시 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고 시의 시간에 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청하는 단계;
    상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 상기 시간에 동기화된 전류 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 전차선로의 단락 또는 지락사고 시의 상기 변전소(SS)의 일체형 보호 계전기의 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기의 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 도출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고장점 표정 방법.
  10. 변전소(SS)의 보호 계전기와 분리되어 설치된 고장점 표정 장치를 이용한 고장점 표정 방법에 있어서,
    전차선로의 전류 및 전압을 계측하는 단계;
    상기 전류 및 전압으로부터 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고를 판단하는 단계;
    상기 단락 또는 지락 사고 시 시간 정보를 갖는 상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고 신호를 고장점 표정 장치에 송신하는 단계;
    상기 고장점 표정 장치가 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 상기전차선로의 단락 또는 지락 사고 시의 시간에 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청하는 단계;
    상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 상기 시간에 동기화된 전류 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 전차선로의 단락 또는 지락 사고 시의 상기 변전소(SS)의 보호 계전기의 전류 데이터와, 상기 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기의 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 도출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고장점 표정 방법.
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