KR101722156B1 - 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치 - Google Patents

역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역상 성분의 크기를 평가하여 검출하는 전력계통 고장기록장치로서, 전력 계통의 대칭성분을 측정하고, 불평형률을 연산한 후, 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판단, 검출하게 되며, 이러한 불평형률을 측정하고, 역상, 결상을 검출하여 관련 자료를 기록하는 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치에 관한 것이다.

Description

역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치{Power system failure recorder device for detecting of negative phase sequence and open phase sequence}
본 발명은 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역상 성분의 크기를 평가하여 검출하는 전력계통 고장기록장치로서, 전력 계통의 대칭성분을 측정하고, 불평형률을 연산한 후, 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판단, 검출하게 되며, 이러한 불평형률을 측정하고, 역상, 결상을 검출하여 관련 자료를 기록하는 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치에 관한 것이다.
일반적으로 3상 전력계통의 전압 또는 전류는 대칭 성분인 상회전 방향이 반시계 방향인 정상성분, 시계방향인 역상 성분 및 영상성분의 합으로 표현될 수 있다.
전력계통이 평형상태에서는 역상 성분이 나타나지 않지만, 불평형 상태에서는 역상 성분이 존재하게 된다.
따라서, 역상 성분은 전력계통의 불평형에 대한 척도이고, 전력설비에 열이나 진동을 발생시키는 요인으로서, 전력계통의 상태를 기록하는 장치인 전력계통 고장기록장치에 의하여 검출, 기록 및 분석할 필요가 있다.
한편, 역상 성분의 검출에 관한 종래의 방법으로는 위상 순서를 조사하여 역상 여부를 판단하는 방법(이하 '상순조사 방법'이라 칭한다)과 역상 성분의 크기를 평가하여 역상 여부를 판단하는 방법(이하 '역상연산 방법'이라 칭한다)이 있다.
상기 '상순조사 방법'으로는, 3상 전압 파형의 발생시각에 따른 순서를 조사하여 역상 여부를 판단하는 '전원이상감지장치(대한민국특허등록번호 10-1094434, 2011.12.08)', '결상 및 역상신호 검출장치(대한민국특허등록번호 10-0335137, 2002.04.19)', '수전설비보호를 위한 상제어기(대한민국실용신안등록번호 20-0267042, 2002.02.22)', '수배전선로의 결상/역상 검출장치(대한민국특허등록번호 10-0864281, 2008.10.13)' 등이 있다.
상기 '역상연산 방법'으로는, 정상 및 역상 계측정보를 연산하여 고저항 지락고장을 검출하는 '배전지능화용 단말장치(대한민국특허등록번호 10-1598536, 2016.02.23)' 및 '역상연산 방법'일 것으로 추정(연산방법 등이 제시되지는 않았지만, 마이크로프로세서로 처리한다는 점에서 추정)되는 '역상 및 결상 보호용 전자식 계전기(대한민국특허등록번호 10-0883771, 2009.02.09)', '다기능 디지털 계전기(대한민국특허등록번호 10-0269795, 2000.07.25)', '역상과전류계전기(대한민국특허등록번호 10-0307034, 2001.08.16)' '전기적 회로 이상감지기능을 갖는 수배전반 및 그 제어방법(대한민국특허등록번호 10-1003814, 2010.12.17)' 등이 있으며, 그 밖에 관련 기술인 결상을 검출하는 방법으로, 중성선 전류를 검출하여 결상을 판단하는 '로코스키 코일을 이용한 원자력발전소 대기 변압기 연결선로 결상 검출장치(대한민국특허등록번호 10-1488104, 2015.01.23)', 각상의 직류전압의 전압차를 평가하여 결상을 판단하는 '변압기 결상 검출장치(대한민국특허등록번호 10-0322510, 2002.01.16)', 필터와 비교 연산증폭기로 구성된 결상검출요소를 마이크로프로세서 부가하여 결상을 검출하는 '디지털계전기의 결상검출장치(대한민국특허등록번호 10-0240223, 1999.10.26)' 등이 있다.
상기 종래의 기술에서, '상순조사 방법'은 단순히 논리소자로 구현한 역상검출장치로서 역상성분의 크기를 알 수 없다는 문제점이 있고, '역상연산 방법'은 디지털식 계전기로서 역상을 연산하고 판정하는 방법을 분명하게 제시하지 않고 있다.
더욱이, 상기 종래의 기술은 역상 검출장치이거나 보호계전기이지만, 역상을 검출하고 관련 데이터를 기록하고 분석할 수 있는 고장기록장치의 기능은 없었다.
따라서, 전력 계통의 대칭성분을 측정하고, 불평형률을 연산한 후, 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판단, 검출하게 되며, 이러한 불평형률을 측정하고, 역상, 결상을 검출하여 관련 자료를 기록하는 전력계통 고장기록장치에 적용하는 역상 및 결상을 검출하는 검출장치를 제안하게 된 것이다.
대한민국특허등록번호 10-1094434 대한민국특허등록번호 10-0335137 대한민국실용신안등록번호 20-0267042 대한민국특허등록번호 10-0864281 대한민국특허등록번호 10-1598536 대한민국특허등록번호 10-0883771 대한민국특허등록번호 10-0269795 대한민국특허등록번호 10-0307034 대한민국특허등록번호 10-1003814 대한민국특허등록번호 10-1488104 대한민국특허등록번호 10-0322510 대한민국특허등록번호 10-0240223
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 전력 계통의 대칭 성분을 측정하고, 불평형률을 연산한 후, 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판단, 검출하여 관련 자료를 기록하는 전력계통 고장기록장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치는,
전력계통의 전압, 전류 순시치 신호를 여과하고, 레벨을 조정하여 신호변환기로 출력하기 위한 신호안정기(100);와
아날로그 신호를 디지털 신호 변환하여 신호처리기로 디지털 신호를 출력하기 위한 신호변환기(200);와
역상 검출을 위한 역상검출모듈이 장착되어 있으며, 상기 역상검출모듈을 이용하여 정상 성분, 역상 성분, 영상 성분 및 불평형률을 연산하고, 상기 불평형률을 특정한 값과 비교하여 역상 또는 결상 여부를 판단한 후, 그 결과를 중앙처리기로 전송하기 위한 신호처리기(300);와
상기 판단 결과가 역상 또는 결상이면 전력계통 상태를 메모리기(500)에 기록하거나 표시기(600)로 표시하며, 외부 시스템(700)에 관련 자료를 전송하여 외부 시스템에서 역상 또는 결상 상태를 재생하거나 분석할 수 있도록 하기 위한 중앙처리기(400);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 되는 것이다.
본 발명에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치는, 역상 및 결상 성분을 검출하고, 관련 전력계통 데이터를 저장하고 외부 주제어장치에 전송하여 재생하거나 분석할 수 있도록 함으로써 전력계통 운용의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치의 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치의 역상검출모듈 블록도이다.
이하, 본 발명에 의한 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치의 전체 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치는, 크게 신호안정기(100); 신호변환기(200); 신호처리기(300); 중앙처리기(400);를 포함하여 구성되게 된다.
일반적으로 3상 전력계통이 불평형 상태가 되면 역상 성분이 발생되어 전력설비에 열이나 진동을 일으키게 됨으로써, 역상 성분을 검출할 필요가 있으며, 그 방법으로는 3상의 위상순서를 조사하는 것과 역상 성분의 크기를 평가하여 검출하는 방법이 있다.
본 발명은 역상 성분의 크기를 평가하여 검출하는 방법으로서, 전력계통의 대칭성분을 측정하고, 불평형률을 연산한 후, 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판단, 검출하는 방법과 이 방법에 의하여, 불평형률을 측정하고, 역상, 결상을 검출하여 관련 자료를 기록하는 기능이 부가된 전력계통 고장기록장치를 제공하는 것이다.
다음은 상기 각각의 구성수단들에 대하여 구체적으로 설명하도록 하겠다.
상기 신호안정기(100)는 전력계통의 전압, 전류 순시치 신호를 여과하고, 레벨을 조정하여 신호변환기로 출력하기 위한 기능을 수행하게 되며, 상기 신호변환기(200)는 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호 변환하여 신호처리기로 디지털 신호를 출력하게 되는 것이다.
이때, 상기 신호처리기(300)는 역상 검출을 위한 역상검출모듈이 장착되어 있으며, 상기 역상검출모듈을 이용하여 정상 성분, 역상 성분, 영상 성분 및 불평형률을 연산하고, 상기 불평형률을 특정한 값과 비교하여 역상 또는 결상 여부를 판단한 후, 그 결과를 중앙처리기로 전송하게 되는 것이다.
이때, 상기 중앙처리기(400)는 판단 결과가 역상 또는 결상이면 전력계통 상태를 메모리기(500)에 기록하거나 표시기(600)로 표시하며, 외부 시스템(700)에 관련 자료를 전송하여 외부 시스템에서 역상 또는 결상 상태를 재생하거나 분석할 수 있도록 하게 되는 것이다.
즉, 판단 결과가 역상 또는 결상이라면 전력 계통의 상태 정보를 메모리기에 기록하면서 표시기에 이를 표시함으로써, 즉각적으로 관리자가 이를 확인할 수 있으며, 해당 정보를 저장하고 있기 때문에 언제든지 확인이 가능하게 된다.
한편, 상기 중앙처리기의 조작은 키보드 등의 입력장치(800)에 의해 수행되게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치의 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치의 역상검출모듈 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 역상검출모듈은, 전압전류페이저측정부(310)와, 대칭성분연산부(320)와, 불평형률연산부(330)와, 역상판정부(340)와, 판단결과전송부(350)를 포함하여 구성되게 된다.
상기 전압전류페이저측정부(310)는 전력계통 전압, 전류 페이저를 읽어 들이는 기능을 수행하게 되며, 이때, 상기 대칭성분연산부(320)는 상기 전압전류페이저측정부의 출력 신호를 연산하여 정상 성분, 역상 성분 및 영상 성분을 연산하게 되는 것이다.
즉, 전압전류페이저측정부에서 측정된 a, b, c 각 상의 페이저 Va , Vb , Vc 를 읽어 들여서 아래 수학식1, 수학식2, 수학식3에 의하여 대칭 성분인 정상 성분 V1, 역상 성분 V2, 영상 성분 V0 을 연산하게 된다.
Figure 112016114715831-pat00001
Figure 112016114715831-pat00002
Figure 112016114715831-pat00003
또한, 상기 불평형률연산부(330)는 상기 대칭성분연산부의 출력을 평가하여 불평형률을 계산하는 기능을 수행하게 된다.
즉, 하기의 수학식 4의 불평형률 δ을 연산하게 되는 것이다.
Figure 112016114715831-pat00004
또한, 상기 역상판정부(340)는 불평형률 δ을 하기의 수학식 5의 기준 값인 β1 에 의하여 역상 여부를 판정하게 되며, 하기의 수학식 6의 기준 값인 β2 에 의하여 결상 여부를 판정하게 된다.
Figure 112016114715831-pat00005
Figure 112016114715831-pat00006
요약하자면, 상기 역상판정부(340)는 상기 불평형률연산부의 출력인 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판정하는 기능을 수행하게 되는 것이다.
예를 들어 설명하자면, β1 = 10 [%]로 지정할 경우에 상기 수학식 5가 만족하면 역상으로 판정하고, β2 = 50 [%]로 주어질 경우에 만족하면 결상으로 판정하는 것이다.
이와 같이, 전력 계통의 역상 및 결상을 검출하는 방법을 제시함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
또한, 상기 대칭성분연산부(320), 불평형률연산부(330), 역상판정부(340) 및 메모리기(500)를 전력계통 고장기록장치에 삽입함으로써, 역상 검출 기능이 부가된 전력계통 고장기록장치를 제공할 수가 있게 되는 것이다.
한편, 상기 판단결과전송부(350)는 상기 역상판정부의 판단 결과를 중앙처리기(400)로 전송하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따라 본 발명인 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치는,
전력 계통의 불평형률을 측정하고, 역상, 결상을 검출하여 이를 기록할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하게 된다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 역상검출모듈은 상기한 기능을 제공하기 위하여 해당 프로그램을 이용하게 되는데, 이를 구체적으로 설명하자면, 하기와 같다.
즉, 전압전류페이저측정부(310)가 전력계통 전압, 전류 페이저를 읽어 들이게 된다.(S100)
이후, 상기 대칭성분연산부(320)가 상기 전압전류페이저측정부의 출력 신호를 연산하여 정상 성분, 역상 성분 및 영상 성분을 연산(S200)하는데, 일반적으로 대칭 좌표법에 의하여 정상 성분(수학식 1 참조), 역상 성분(수학식 2 참조), 영상 성분(수학식 3 참조)를 연산한 후, 불평형률연산부(330)가 불평형률을 수학식 4와 같이 계산(S300)하게 된다.
이후, 역상판정부(340)가 불평형률연산부의 출력인 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판정(S400)하게 되는 것이다.
즉, 불평형률의 값을 기준치와 비교하여 특정 값 β1보다 크면, 역상으로 판정(수학식 5 참조)하고, 특정한 값 β2 보다 크면 결상으로 판정(수학식 6 참조)하는 것이다.
예를 들면, β1 = 10[%]으로 지정될 때, 상기 수학식 5가 만족하면 역상으로 판정하고, β2 = 50[%]으로 주어질 때 만족하면 결상으로 판정하는 것이다.
상기 역상판정부(340)에서 역상 또는 결상으로 판정되면 판단결과전송부(350)에서 역상판정부의 판단 결과를 중앙처리기(400)로 전송하게 되며, 중앙처리기에서 전력계통의 상태 자료를 메모리기(500)에 저장(S500)시키며, 상기 저장된 전력계통 상태 자료를 원격지에 구성된 호스트시스템(외부시스템)으로 전송(S600)하게 되는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치는, 전력 계통의 불평형률을 측정하고, 역상, 결상을 검출하여 이를 기록할 수 있도록 할 수 있다.
따라서, 종래의 기록 및 분석 기능이 없는 역상 검출장치이거나 보호계전기보다 현저한 상승 효과를 제공하여 역상을 검출하고 관련 데이터를 기록하고 분석할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 구성 및 동작을 통해, 역상 및 결상 성분을 검출하고, 관련 전력계통 데이터를 저장하고 외부 주제어장치에 전송하여 재생하거나 분석할 수 있도록 함으로써 전력계통 운용의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
100 : 신호안정기
200 : 신호변환기
300 : 신호처리기
400 : 중앙처리기
500 : 메모리기
600 : 표시기
700 : 외부 시스템
800 : 입력장치

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치에 있어서,
    전력계통의 전압, 전류 순시치 신호를 여과하고, 레벨을 조정하여 신호변환기로 출력하기 위한 신호안정기(100);와
    아날로그 신호를 디지털 신호 변환하여 신호처리기로 디지털 신호를 출력하기 위한 신호변환기(200);와
    역상 검출을 위한 역상검출모듈이 장착되어 있으며, 상기 역상검출모듈을 이용하여 정상 성분, 역상 성분, 영상 성분 및 불평형률을 연산하고, 상기 불평형률을 특정한 값과 비교하여 역상 또는 결상 여부를 판단한 후, 그 결과를 중앙처리기로 전송하기 위한 신호처리기(300);와
    상기 판단 결과가 역상 또는 결상이면 전력계통 상태를 메모리기(500)에 기록하거나 표시기(600)로 표시하며, 외부 시스템(700)에 관련 자료를 전송하여 외부 시스템에서 역상 또는 결상 상태를 재생하거나 분석할 수 있도록 하기 위한 중앙처리기(400);를 포함하여 구성되되,
    상기 역상검출모듈은,
    전력계통 전압, 전류 페이저를 읽어 들이는 전압전류페이저측정부(310)와,
    상기 전압전류페이저측정부의 출력 신호를 연산하여 정상 성분, 역상 성분 및 영상 성분을 연산하는 대칭성분연산부(320)와,
    상기 대칭성분연산부의 출력을 평가하여 불평형률을 계산하는 불평형률연산부(330)와,
    상기 불평형률연산부의 출력인 불평형률을 평가하여 역상, 결상을 판정하는 역상판정부(340)와,
    상기 역상판정부의 판단 결과를 중앙처리기(400)로 전송하기 위한 판단결과전송부(350)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역상 및 결상 검출기능이 부가된 전력계통 고장기록장치.
  3. 삭제
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