KR101662676B1 - 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반 및 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법 - Google Patents

자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반 및 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티 피더 릴레이의 메인 릴레이의 설정만으로 해당 피더 릴레이가 자동으로 선택 세팅되어 관리됨으로써 별도의 정정계산에 의하여 각 피더를 일일이 세팅할 필요가 없는 멀티 피더 릴레이 설정기술을 적용한 수배전반(고압반/저압반/MCC반/분전반)에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반은, 입력단에 설치되는 차단기의 동작을 제어하기 위한 메인 과전류 계전(OCR) 모듈 및 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈; 각 피더에 설치되는 차단기의 동작을 제어하기 위한 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈; 및 상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈, 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈, 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정한다.

Description

자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반 및 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법{DISTRIBUTING BOARD COMPRISING MULTI FEEDER RELAY HAVING AN AUTO-CONFIGURATION FUNCTION AND AUTO-CONFIGURATION METHOD OF OPERATING CHARACTERISTIC OF MULTI FEEDER RELAY}
본 발명은 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티 피더 보호 계전기의 메인 계전 모듈의 동작 특성의 설정만으로 해당 피더에 대한 계전기의 동작 특성이 자동으로 계산되어 설정됨으로써 별도의 정정계산에 의하여 각 피더에 대한 계전 모듈의 동작 특성을 일일이 설정할 필요가 없는 멀티 피더 보호 계전기의 자동 설정 기술을 적용한 수배전반(고압반/저압반/MCC반/분전반)에 관한 것이다.
수배전반[MCC(Motor Control Center)반, 분전반을 포함. 이하 같음]은 발전소, 변전소, 산업플랜트, 빌딩 등의 전력공급, 운전, 제어, 전동기의 운전 등을 위해 차단기, 스위치계기, 릴레이(relay)(계전기), 변성기, 접지스위치 등을 전력용량에 따라 다양하게 설치한 것으로, 주로 발전된 전력을 송전하여 변전소를 통해 전력을 배분하여 각 요소로 재공급하거나 공급전력을 개폐하는 장치이다.
이러한 수배전반은 전기 계통의 감시, 제어 및 보호 등을 수행하는 기기로서, 계기, 계전기, 및 개폐장치 등의 기구류와 이를 부착하는 지지물, 그리고 기구 간을 접속하는 전선 등으로 이루어진 집합체로서, MCC반, 분전반을 포함한다.
수배전반에는 피더(feeder) 즉, 다수의 급전장치를 구비하게 되는데, 피더는 그 용도나 전압 등에 따라 여러 부하로 전력을 공급하는 기능을 수행한다.
그리고 수배전반은 과전류 보호 계전 기능(Over Current Relay, OCR)이라든가 지락 과전류 보호 계전 기능(Over Current Ground Relay, OCGR) 등의 계전 기능을 수행하는 각각의 모듈을 갖는데, 이러한 계전 기능에 의해 각 피더들에 대한 전력 공급 및 단락이 제어된다.
도 1은 종래 기술에 따른 수배전반의 구성도이다.
도 1은 수배전반 중 입력 변류기(110)와 과전류 계전 모듈/지락 과전류 계전 모듈(OCR/OCGR)(130)을 나타낸다. 과전류 계전 모듈/지락 과전류 계전 모듈(130)은 계전(relay) 기능을 갖는 보호 계전기의 여러 모듈 중 하나를 예시한 것이다.
그런데, 이러한 계전 모듈 또는 보호 계전기는 피더마다 별도로 구비되어야 한다. 즉, 수배전반에 220V 전용 피더, 440V 전용 피더 등 다섯 개의 피더가 구비되어 있으면, 각 피더마다 보호 계전기가 각각 별도로 구비되어야 한다.
그러므로, 수배전반에 구비되어야 할 보호 계전기는 피더의 수만큼 늘어나게 되고 수배전반의 전체 부피도 커지는 문제점이 있다. 물론, 수배전반의 제조 비용이나 구매 비용 역시 상승하는 문제점을 안게 된다.
입력 변류기(110)에서는 3상 평균 전류가 각각 입력되어 소정 비율로 변환되고 변환된 전류가 과전류 계전 모듈/지락 과전류 계전 모듈(130)로 입력되도록 구성된다. 입력 변류기(110) 역시 과전류 계전 모듈/지락 과전류 계전 모듈(130) 내지는 이를 포함하는 보호 계전기의 수만큼 별도로 구비되어야 한다. 그리고 변환된 전류는 각각의 보호 계전기에 입력되어야 하므로, 입출력 단자의 수도 늘어나게 된다.
이와 같이, 내부 장치의 수가 늘어날수록 고장 등으로 인한 유지 보수 비용 역시 증가할 수밖에 없다. 요약컨대, 수배전반에 구비된 복수의 피더마다 보호 계전기, 입력 변류기(110)가 각각 별도로 구비되어야 하므로, 제조/유지 비용이 과다하게 발생하고, 수배전반의 크기나 부피가 과도하게 커지는 등의 문제점이 있다.
멀티 피더 계전기(Multi feeder relay)는 이러한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 하나의 멀티-피더 보호 계전기에 다수의 계전 모듈을 구비하여 입력단 뿐만 아니라 수배전반에 구비된 다수의 피더를 동시에 계전(relay)할 수 있다.
그러나, 이러한 수배전반에 구비되는 멀티 피더 계전기의 경우, 입력단에 연결된 계전 모듈뿐만 아니라 다수의 피더에 연결된 각 계전 모듈의 동작 특성을 일일이 계산하여 설정을 해주어야 하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0049925(2013.5.15), 3쪽 내지 5쪽
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 입력단의 전력 차단기의 동작을 제어하는 메인 계전 모듈의 동작 특성을 설정하면 다수의 피더 각각에 설치된 전력 차단기의 동작을 제어하는 각 계전 모듈의 동작 특성이 자동으로 계산되어 설정될 수 있는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피더에 전원 공급시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성과 각 피더 계전 모듈의 동작 특성을 비교하여, 설정된 동작 특성을 자동으로 정정할 수 있는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 입력단의 전력 차단기의 동작을 제어하는 메인 계전 모듈의 동작 특성을 설정하면 다수의 피더 각각에 설치된 전력 차단기의 동작을 제어하는 각 계전 모듈의 동작 특성이 자동으로 계산되어 설정될 수 있는, 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반은,
입력단 및 상기 입력단에서 분류되어 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 피더에 설치되는 적어도 하나의 차단기의 동작을 제어하기 위한 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 있어서,
상기 입력단에 설치되는 차단기의 동작을 제어하기 위한 메인 과전류 계전(OCR) 모듈 및 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈;
상기 각 피더에 설치되는 차단기의 동작을 제어하기 위한 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈; 및
상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈, 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈, 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈과 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성 설정값과 상기 각 피더에 대한 전원 투입시 측정된 초기 전류값 및 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간에 기반하여, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 있어서, 상기 제어부는, 프리 알람 모드(Pre alarm mode)에서 설정된 특성을 기초로 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성값을 자동으로 계산하여 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 있어서, 상기 제어부는, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈에 대한 과부하 한시 동작 특성, 단락 순시 동작 특성, 지락 과전류 한시 동작 특성 및 지락 고장전류 순시 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 있어서, 상기 제어부는, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성값을 자동으로 계산하여 설정한 후, 상기 설정된 계전 모듈의 동작 특성과 상기 각 피더에 전원 투입시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성을 비교하여 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 있어서, 상기 제어부는, 폴트 기록 모드(Fault recording mode)를 이용하여 상기 과도 전류의 흐름 특성을 기록할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 있어서, 상기 제어부는, 상기 과도 전류의 흐름 특성과 상기 각 피더 계전 모듈의 한시 동작 특성간 차이가 설정값 이하인 경우, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 한시 동작 특성을 정정할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법은,
입력단 및 상기 입력단에서 분류되어 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 피더에 설치되는 적어도 하나의 차단기의 동작을 제어하기 위한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 있어서,
(a) 상기 입력단에 설치된 차단기의 동작을 제어하기 위한 메인 과전류 계전(OCR) 모듈 및 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하는 단계;
(b) 상기 각 피더에 대한 전원 투입시의 초기 전류값을 측정하여 저장하는 단계; 및
(c) 상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈과 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성 설정값과 상기 각 피더에 대한 전원 투입시 측정된 초기 전류값 및 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간에 기반하여, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 있어서, 상기 단계 (a) 및 단계 (b)는 프리 알람 모드(Pre alarm mode)의 설정 프로세스에서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 있어서, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는 단계는, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈에 대한 과부하 한시 동작 특성, 단락 순시 동작 특성, 지락 과전류 한시 동작 특성 및 지락 고장전류 순시 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법은,
상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정한 후, 상기 설정된 계전 모듈의 동작 특성과 상기 각 피더에 전원 투입시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성을 비교하여 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 있어서, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정하는 단계는, 폴트 기록 모드(Fault recording mode)를 이용하여 기록된 상기 과도 전류의 흐름 특성과 상기 계전 모듈의 동작 특성을 비교함으로써 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 있어서, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정하는 단계는, 상기 과도 전류의 흐름 특성과 상기 각 피더 계전 모듈의 한시 동작 특성간 차이가 설정값 이하인 경우, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 한시 동작 특성을 정정하는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반 및 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 의하면, 입력단에 연결된 메인 계전 모듈의 계전 동작 특성을 설정하면 다수의 피더에 연결된 각 계전 모듈의 계전 동작 특성이 자동으로 계산되어 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반 및 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 의하면, 각 계전 모듈의 계전 동작 특성이 자동으로 계산되어 설정되므로, 정정 계산의 오류가 발생할 여지가 없으며 보호 계전기의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반 및 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 의하면, 각 피더의 계전기의 동작 특성을 일일이 설정할 필요가 없고 별도의 정정계산이 필요하지 않으므로, 사용자의 편의성을 높일 수 있으며 설정에 따른 오류를 해소할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수배전반의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반의 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반을 간략히 도시한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 멀티 피더 보호 계전기의 상세 블록도.
도 5는 계전 모듈의 한시 동작 특성을 예시적으로 도시한 도면.
도 6은 과도 전류의 흐름과 계전 모듈의 한시 동작 특성을 비교하는 것을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법을 도시한 흐름도.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반 및 수배전반에 구비된 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반(200)(이하, '수배전반'이라 함)은 입력단(210), 복수의 피더(feeder)(220), 계측기(230), 서메이션 변류기(summation current transformer)(240), 차단기(260, 262a, 262b, 262c) 및 멀티 피더 보호 계전기(Multi Feeder Relay)(250)를 포함한다.
입력단(210)과 각 피더(220a, 220b, 220c)는 서메이션 변류기(240a, 240b, 240c, 240d)를 통해 멀티 피더 보호 계전기(250)의 입력 단자에 연결될 수 있다. 수배전반은 서메이션 변류기(240)를 이용하여 입력단(210)과 각 피더(220a, 220b, 220c)의 3상 평균 전류를 단상 전류로 변환함으로써, 멀티 피더 보호 계전기(250)로 입력하기 위한 전류 입력 단자 및 전압 입력 단자의 수를 1/3로 줄일 수 있다. 또한, 서메이션 변류기(240)는 고장이 거의 없으므로 그 유지 보수가 용이하다.
그리고, 수배전반은 하나의 멀티 피더 보호 계전기(250)로 입력단(210) 이외에도 복수의 피더(220a, 220b, 220c)를 보호할 수 있다. 입력단(210)뿐만 아니라 피더(220a, 220b, 220c) 각각에 별도로 보호 계전기를 구비하지 않고 하나의 멀티 피더 보호 계전기(250)를 사용하므로, 수배전반의 부피와 무게가 줄어들고 제조 비용이 절감될 수 있다.
입력단(210)은 전력 케이블 등을 통해 외부로부터 전력을 입력받고, 피더(220a, 220b, 220c)는 급전장치로써 입력단(210)에서 분류되어 부하에 전력을 공급한다. 하나의 수배전반에는 220V 피더, 440V 피더 등 다수 개의 피더가 구비될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 1개의 입력단(210)에서 3개의 피더(220a, 220b, 220c)가 분류되어 각각 전력을 공급하는 경우를 실시예로 하여 설명하기로 한다.
계측기(230)는 입력단(210)에 흐르는 전력의 전류, 전압 등을 계측할 수 있다.
서메이션 변류기(240)는 입력단(210)과 각 피더(220a, 220b, 220c)에 흐르는 3상(3 phases) 평균 전류를 입력받아 단상(single phase) 전류로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 제1 서메이션 변류기(240a), 제2 서메이션 변류기(240b), 제3 서메이션 변류기(240c) 및 제4 서메이션 변류기(240d)는 각각 입력단(210), 제1 피더(220a), 제2 피더(220b) 및 제3 피더(220c)에서 흐르는 3상 평균 전류를 단상 전류로 변환하여 출력한다. 서메이션 변류기(240)에서 출력된 단상 전류는 멀티 피더 보호 계전기(250)의 각 계전 모듈로 입력된다.
일 실시예에서, 서메이션 변류기(240)에서 3상 평균 전류 대 단상 전류에 대한 권선비(trun ratio)는 N:N:N:√3N으로 구성될 수 있다. 서메이션 변류기(240)의 권선비를 N:N:N:√3N으로 할 경우, 과부하 및 3상 단락 고장 시 2차 전류는 단상 전류와 동일하나, 선간 단락 전류는 2차 전류 즉 단상 전류보다 1/√3만큼 작게 흐르기 때문에 순시 요소 전류값을 계산된 고장 전류보다 1/√3만큼 낮게 정정하여 동작 안정성을 향상시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 서메이션 변류기(240)는 피더(220) 3개당 하나가 구비될 수 있다.
멀티 피더 보호 계전기(250)는 입력단(210) 및 적어도 하나의 피더(220)와 연결되어 계전 동작을 수행한다. 멀티 피더 보호 계전기(250)는 과전류 계전(Over Current Relay, OCR) 모듈과 지락 과전류 계전(Over Current Ground Relay, OCGR) 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다. 피더(220)에 대한 계전 기능은 과전류 계전과 지락 과전류 계전 기능 2가지가 적용되기 때문이다.
종래에는 각 피더(220a, 220b, 220c)마다 각각의 보호 계전기가 구비되어야 했으나, 본 발명에서는 멀티 피더 보호 계전기(250)가 입력단을 포함하여 복수 개(예를 들어, 4 ~ 5개)의 피더까지 보호 계전이 가능하도록 구성될 수 있다.
멀티 피더 보호 계전기(250)는 서메이션 변류기(240)에서 출력된 단상 전류를 과전류 계전 모듈 및 지락 과전류 계전 모듈로 각각 입력받도록 구성될 수 있으며, 과전류 계전 모듈 및 지락 과전류 계전 모듈을 통해 입력단(210) 및 해당 피더(220a, 220b, 220c)에 각각 설치된 차단기(260, 262a, 262b, 262c)에 제어 신호(TRIP1, TRIP2, TRIP3, TRIP4)를 출력하여 입력단(210) 및 해당 피더(220a, 220b, 220c)에 각각 설치된 차단기(260, 262a, 262b, 262c)가 전력 차단 및 공급 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 따라서, 하나의 멀티 피더 보호 계전기(250)에 의해 입력단(210) 및 다수의 피더(220a, 220b, 220c)에 각각 설치된 차단기(260, 262a, 262b, 262c)의 동작을 제어할 수 있다.
멀티 피더 보호 계전기(250)는 과전류 계전 모듈 및 지락 과전류 계전 모듈이 각각 독립적으로 운용 가능하도록 구성되어, 필요한 계전 기능만 동작하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 멀티 피더 보호 계전기(250)는 과전류 계전 모듈 및 지락 과전류 계전 모듈뿐만 아니라, 과전압 계전(Over Voltage Relay, OVR) 모듈, 저전압 계전(Under Voltage Relay, UVR) 모듈, 저주파 계전(Under Frequency Relay, UFR) 모듈 가운데 적어도 하나 이상을 더 포함하여 해당 계전 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반을 간략히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 멀티 피더 보호 계전기(250)는 입력단(210) 및 입력단(210)에서 분류된 3개의 피더(220a, 220b, 220c)에 각각 설치된 차단기(260, 262a, 262b, 262c)에 각각 제어 신호(TRIP1 내지 TRIP4)를 인가하여, 차단기(260, 262a, 262b, 262c)의 동작을 제어함으로써, 입력단(210) 및 입력단(210)에서 분류된 3개의 피더(220a, 220b, 220c)에 대해 계전 기능을 수행한다.
도 4는 도 2에 도시된 멀티 피더 보호 계전기의 구성을 조금 더 자세하게 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 멀티 피더 보호 계전기(250)는 입력단(210)의 차단기(260)에 연결된 메인 과전류 계전 모듈(412) 및 메인 지락 과전류 계전 모듈(414), 제1 피더(220a)의 차단기(262a)에 연결된 제1 피더 과전류 계전 모듈(422) 및 제1 피더 지락 과전류 계전 모듈(424), 제2 피더(220b)의 차단기(262b)에 연결된 제2 피더 과전류 계전 모듈(432) 및 제2 피더 지락 과전류 계전 모듈(434), 제3 피더(220c)의 차단기(262c)에 연결된 제3 과전류 계전 모듈(442) 및 제3 피더 지락 과전류 계전 모듈(444) 및 제어부(450)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(450)는 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간과 같은 소정의 데이터가 저장되어 있는 메모리(452)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간은 사전에 디폴트로 메모리(452)에 저장되어 있다고 가정한다.
일 실시예에서, 각 과전류 계전 모듈(OCR)은 50번 계전 모듈(단락 과전류 순시 계전 모듈) 및 51번 계전 모듈(과부하 과전류 한시 계전 모듈)을 포함하고, 각 지락 과전류 계전 모듈(OCGR)은 50N번 계전 모듈(지락 고장전류 순시 계전 모듈) 및 51N번 계전 모듈(지락 과전류 한시 계전 모듈)을 포함할 수 있다. 각 계전 모듈의 번호는 ANSI 표준(ANSI/IEEE Standard C37.2 Standard for Electrical Power System)에 의해 정의된 번호를 나타낸다.
제어부(450)는 메인 과전류 계전 모듈(412), 메인 지락 과전류 계전 모듈(414), 각 피더 과전류 계전 모듈(422, 432, 442) 및 각 피더 지락 과전류 계전 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 설정하고, 해당 모듈들을 관리한다.
상기 제어부(450)는 프리 알람 모드(Pre alarm mode)에서 설정된 특성을 기초로 각 피더 과전류 계전 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정할 수 있다. 프리 알람 모드는 계전 모듈에서 측정된 측정치와 설정값을 비교하여, 측정치가 설정값에 일정 수준(예를 들어, 문턱값) 이상 근접하는 경우 해당 계전 모듈에 대한 경고(알람)를 출력하는 모드를 말한다.
이하 프리 알람 모드에서 각 피더 과전류 계전 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 자동으로 설정하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
제어부(450)는 사용자의 요청에 의해 프리 알람 모드 설정 프로세스에 진입하고, 프리 알람 모드 설정 프로세스에서 메인 과전류 계전 모듈(412)과 메인 지락 과전류 계전 모듈(414)의 동작 특성 설정값을 사용자로부터 입력받고, 각 피더(220a, 220b, 220c)에 대한 전원 투입시 초기 전류를 측정하여 획득한다.
프리 알람 모드 설정 프로세스에서 메인 과전류 계전 모듈(412)과 메인 지락 과전류 계전 모듈(414)의 계전 동작 특성 설정값이 입력되고, 각 피더(220a, 220b, 220c)에 대한 전원 투입시 초기 전류가 획득되면, 제어부(450)는, 상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈(412)과 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(414)의 동작 특성 설정값과 상기 각 피더(220a, 220b, 220c)에 대한 전원 투입시 측정된 초기 전류값 및 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 설정하기 위한 상기 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간에 기반하여, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정한다.
예를 들어, 제어부(450)는 각 피더 과전류 계전 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전 모듈(424, 434, 444)에 대한 과부하 한시 동작 특성, 단락 순시 동작 특성, 지락 과전류 한시 동작 특성 및 지락 고장전류 순시 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(450)는 각 피더 과전류 계전 모듈(422, 432, 442)의 50번 계전 모듈(단락 과전류 순시 계전 모듈)의 순시 특성을 측정된 초기 전류값의 24배 값에서(계전 설정값) 계전 동작하도록 자동으로 설정할 수 있고, 51번 계전 모듈(과부하 과전류 한시 계전 모듈)의 한시 특성을 계전기 정정기준에 의거 측정된 초기 전류값의 125%(계전 설정값)에서 3분(계전 동작 시간) 또는 측정된 초기 전류값의 20배에서 0.3초에 계전 동작하도록 자동으로 계산하여 설정할 수 있다. 상기 동작 특성값은 각 피더 과전류 계전 모듈(422, 432, 442)별로 다르게 설정될 수도 있다.
도 5는 계전 모듈의 한시 동작 특성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 상기와 같은 설정에 의해 51번 계전 모듈(과부하 과전류 한시 계전 모듈)의 한시 동작 특성은 도 5와 같은 커브를 갖도록 자동으로 설정될 수 있다.
또한, 제어부(450)는 각 피더 지락 과전류 계전 모듈(424, 434, 444)의 50N번 계전 모듈(지락 고장전류 순시 계전 모듈)의 순시 특성을 메인 지락 과전류 계전 모듈(414)의 전류값의 1/3값에서 계전 동작하도록 자동으로 설정할 수 있고, 51N번 계전 모듈(지락 과전류 한시 계전 모듈)의 한시 특성을 지락전류가 초기 전류값의 30%에서 메인 지락 과전류 계전 모듈(414)보다 0.3초 빨리 동작하도록 자동으로 설정할 수 있다. 즉, 초기 전류값의 30%에서 메인 지락 과전류 계전 모듈(414)보다 0.3초 빨리 동작하도록 한시 동작 특성 커브를 자동으로 설정할 수 있다.
이러한 자동 설정에 의해 각 피더(220a, 220b, 220c)에 사고(과부하, 단락, 지락 등)가 발생하더라도 사고가 발생한 피더에 대해서만 전력 공급이 차단되고, 입력단과 다른 피더에 대해서는 정상적으로 전력이 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(450)는 각 피더 과전류 계전 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전 모듈(424, 434, 444)의 계전 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정한 후, 상기 설정된 계전 모듈의 동작 특성과 입력단(210)과 각 피더(220a, 220b, 220c)에 전원 투입시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성을 비교하여 상기 설정된 각 계전 모듈의 동작 특성을 정정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(450)는 폴트 기록 모드(Fault recording mode)를 이용하여 전원 투입시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성을 기록하고, 이를 기초로 설정된 각 계전 모듈의 동작 특성과 비교하여 각 계전 모듈의 동작 특성을 정정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(450)는 과도 전류의 흐름 특성과 각 계전 모듈의 한시 동작 특성간 차이가 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 각 계전 모듈의 한시 동작 특성을 정정할 수 있다. 이러한 정정에 의해 실제 전원 투입시 정상적으로 발생하는 과도 전류에 의해 각 계전 모듈이 피더를 통해 공급되는 전력을 차단하는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 과도 전류의 흐름과 계전 모듈의 한시 동작 특성을 비교하는 것을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 오른쪽 커브(610)는 계전 모듈에 대해 설정된 한시 동작 특성을 나타내며, 왼쪽 커브(620)는 폴트 기록 모드를 이용하여 기록된 과도 전류의 흐름 특성을 나타낸다. 제어부(450)는 계전 모듈에 대해 설정된 한시 동작 특성과 과도 전류의 흐름 특성 사이의 시간 차이(ㅿt)가 기 설정된 값 이하인 경우, 해당 차이가 기 설정된 값을 유지하도록 한시 동작 특성 커브를 정정한다.
예를 들어, 제어부(450)는 계전 모듈에 대해 설정된 한시 동작 특성과 과도 전류의 흐름 특성 사이의 시간 차이(ㅿt)가 0.3초 이하인 경우, 해당 차이가 0.3초를 유지하도록 한시 동작 특성 커브를 정정한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 수배전반에 구비된 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법을 도시한 흐름도이다. 입력단 및 입력단에서 분류되어 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 피더와 연결되는 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성값들은 하기의 프로세스에 의해 자동으로 계산되어 설정될 수 있다.
제어부(450)는 사용자의 요청에 의해 프리 알람 모드(Pre alarm mode)의 설정 프로세스를 진행하고(단계 S710), 프리 알람 모드의 설정 프로세스에서 메인 과전류 계전 모듈과 메인 지락 과전류 계전 모듈의 계전 동작 특성값을 사용자로부터 입력받고, 각 피더의 전원 투입시의 초기 전류값을 측정하여 획득한다(단계 S720).
메인 과전류 계전 모듈과 메인 지락 과전류 계전 모듈의 계전 동작 특성값이 입력되고, 각 피더에 대한 전원 투입시의 초기 전류값이 획득되면, 제어부(450)는, 메인 과전류 계전(OCR) 모듈(412)과 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(414)의 동작 특성값과 상기 각 피더(220a, 220b, 220c)에 대한 전원 투입시 측정된 초기 전류값 및 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간에 기반하여, 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성값을 자동으로 계산하여 설정한다(단계 S730).
예를 들어, 제어부(450)는 각 피더 과전류 계전 모듈 및 피더 지락 과전류 계전 모듈에 대한 과부하 한시 동작 특성, 단락 순시 동작 특성, 지락 과전류 한시 동작 특성 및 지락 고장전류 순시 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈(422, 432, 442) 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈(424, 434, 444)의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간은 사전에 디폴트로 메모리(452)에 저장되어 있다.
각 피더 과전류 계전 모듈 및 피더 지락 과전류 계전 모듈의 계전 동작 특성값이 자동으로 계산되어 설정된 후, 제어부(450)는 폴트 기록 모드(Fault recording mode)를 이용하여 전원 투입시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성을 측정하여 기록하고(단계 S740), 상기 기록된 과도 전류의 흐름 특성과 설정된 각 계전 모듈의 동작 특성을 비교하여(단계 S750), 상기 과도 전류의 흐름 특성과 계전 모듈의 동작 특성 간 차이가 설정값 이하인 경우, 계전모듈의 동작 특성을 정정한다(단계 S760).
예를 들어, 제어부(450)는 과도 전류의 흐름 특성과 계전 모듈의 한시 동작 특성간 차이가 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 계전 모듈의 한시 동작 특성을 정정할 수 있다. 이러한 정정에 의해 실제 전원 투입시 정상적으로 발생하는 과도 전류에 의해 계전 모듈이 피더를 통해 공급되는 전력을 차단하는 것을 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 적용한 수배전반 및 수배전반에 구비된 멀티 피더 보호 계전기의 자동 설정 방법으로 구현할 수 있다.
200 : 수배전반 210 : 입력단
220 : 피더 230 : 계측기
240 : 서메이션 변류기 250 : 멀티 피더 보호 계전기
260, 262a, 262b, 262c : 차단기 450 : 제어부
452 : 메모리

Claims (12)

  1. 입력단 및 상기 입력단에서 분류되어 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 피더에 설치되는 적어도 하나의 차단기의 동작을 제어하기 위한 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반에 있어서,
    상기 입력단에 설치되는 차단기의 동작을 제어하기 위한 메인 과전류 계전(OCR) 모듈 및 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈;
    상기 각 피더에 설치되는 차단기의 동작을 제어하기 위한 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈; 및
    상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈, 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈, 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈과 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성 설정값과 상기 각 피더에 대한 전원 투입시 측정된 초기 전류값 및 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간에 기반하여, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    프리 알람 모드(Pre alarm mode)에서 설정된 특성을 기초로 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈에 대한 과부하 한시 동작 특성, 단락 순시 동작 특성, 지락 과전류 한시 동작 특성 및 지락 고장전류 순시 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정한 후, 상기 설정된 계전 모듈의 동작 특성과 상기 각 피더에 전원 투입시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성을 비교하여 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정하는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    폴트 기록 모드(Fault recording mode)를 이용하여 상기 과도 전류의 흐름 특성을 기록하는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 과도 전류의 흐름 특성과 상기 각 피더 계전 모듈의 한시 동작 특성간 차이가 설정값 이하인 경우, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 한시 동작 특성을 정정하는, 자동 설정 기능을 갖는 멀티 피더 보호 계전기를 포함하는 수배전반.
  7. 입력단 및 상기 입력단에서 분류되어 부하에 전력을 공급하는 적어도 하나의 피더에 설치되는 적어도 하나의 차단기의 동작을 제어하기 위한 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법에 있어서,
    (a) 상기 입력단에 설치된 차단기의 동작을 제어하기 위한 메인 과전류 계전(OCR) 모듈 및 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하는 단계;
    (b) 상기 각 피더에 대한 전원 투입시의 초기 전류값을 측정하여 저장하는 단계; 및
    (c) 상기 메인 과전류 계전(OCR) 모듈과 메인 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성 설정값과 상기 각 피더에 대한 전원 투입시 측정된 초기 전류값 및 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 설정하기 위한 디폴트 전류 배수값 및 지속 시간에 기반하여, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는 단계를 포함하는, 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 단계 (a) 및 단계 (b)는 프리 알람 모드(Pre alarm mode)의 설정 프로세스에서 수행되는, 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는 단계는, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈에 대한 과부하 한시 동작 특성, 단락 순시 동작 특성, 지락 과전류 한시 동작 특성 및 지락 고장전류 순시 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정하는 단계를 포함하는, 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 자동으로 계산하여 설정한 후, 상기 설정된 계전 모듈의 동작 특성과 상기 각 피더에 전원 투입시 초기에 흐르는 과도 전류의 흐름 특성을 비교하여 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정하는 단계를 더 포함하는, 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정하는 단계는,
    폴트 기록 모드(Fault recording mode)를 이용하여 기록된 상기 과도 전류의 흐름 특성과 상기 계전 모듈의 동작 특성을 비교함으로써 수행되는, 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 동작 특성을 정정하는 단계는,
    상기 과도 전류의 흐름 특성과 상기 각 피더 계전 모듈의 한시 동작 특성간 차이가 설정값 이하인 경우, 상기 각 피더 과전류 계전(OCR) 모듈 및 피더 지락 과전류 계전(OCGR) 모듈의 한시 동작 특성을 정정하는 단계를 포함하는, 멀티 피더 보호 계전기의 동작 특성 자동 설정 방법.
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