KR101730397B1 - 차단기 트립회로 이상상태 검출장치 - Google Patents

Abstract

차단기 트립회로 이상상태 검출장치가 개시된다. 본 발명의 장치는, 입력되는 트립신호의 동작전류 및 제어전압을 측정하는 검출부; 아날로그 신호인 상기 동작전류 및 제어전압을 디지털 데이터로 각각 변환하는 변환부; 상기 변환부에 전원을 제공하기 위한 전원부; 및 디지털 데이터로 변환된 동작전류 및 제어전압을 디스플레이하는 표시부를 포함한다.

Description

차단기 트립회로 이상상태 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING UNUSUAL CONDITION IN TRIP CIRCUIT OF CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 차단기 트립회로 이상상태 검출장치에 대한 것이다.

일반적으로, 발/변전소는 발전 시스템과 변전소의 전력설비 보호를 위해 차단신호 회로(보호계전기)를 여러 곳에 구성하여 운전하고 있다. 그러나, 보호회로의 수가 많고 보호장치와 차단기 사이의 거리가 멀어 제어 케이블의 저항이 크거나 단자의 접촉저항 등이 증가될 경우 차단전류를 제한하게 되므로, 차단실패의 우려가 발생한다.

도 1은 발전 시스템에서 차단실패의 경우를 설명하기 위한 예시도이다.

도 1의 발전 시스템은 345kV 이중 모선 계통도를 도시한 것으로서, 차단기 CB-03에서 차단실패가 발생하면, 해당 차단기 CB-03 보호용 계전기에서 인접 구간의 차단기 CB-02, CB-13, CB-06, CB-09, CB-12 등에 전송차단신호를 송출하여 관련 차단기를 트립(trip)시킨다.

이와 같은 상황이 발생하면, 차단기 CB-02에 의해 제1버스(#1 BUS)와 제2버스(#2 BUS)가 분리되고, 차단기 CB-13에 의해 제1발전기(Gen #1)가 보호되고, 차단기 CB-09에 의해 제2변압기(#2 MTr)와 제2발전기(Gen #2)가 보호되지만, 제2버스(#2 BUS)와 연결된 제5송전선로(T/L #5)와 제6송전선로(T/L #6) 등의 정전으로 인해, 연계선로 구간에서 광범위한 정전이 발생하는 문제점이 있다.

일반적으로 준공시험현장에서 차단기의 트립회로를 점검하는 방법으로서, 개별 보호계전기의 출력접점을 동작시키거나 점퍼선을 이용하여 보호장치의 접점회로를 단락시켜 차단기의 트립 여부를 확인하고 있다. 그러나, 이러한 방법의 경우 차단기의 트립 여부만을 확인하므로, 오동작 또는 부동작의 경우 원인을 파악하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차단기의 트립회로의 오동작 또는 부동작의 원인을 파악함으로써, 전력계통의 신뢰성을 향상시키는 차단기 트립회로 이상상태 검출장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 트립회로 이상상태 검출장치는, 입력되는 트립신호의 동작전류 및 제어전압을 측정하는 검출부; 아날로그 신호인 상기 동작전류 및 제어전압을 디지털 데이터로 각각 변환하는 변환부; 상기 변환부에 전원을 제공하기 위한 전원부; 및 디지털 데이터로 변환된 동작전류 및 제어전압을 디스플레이하는 표시부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 검출부는, 전류센서; 전압센서; 및 검출의 시작을 위한 스타트 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 검출부는, 과전압 차단을 위한 퓨즈를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 변환부는, 리셋을 위한 스위치를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 트립회로 이상상태 검출장치는, 상기 검출부의 측정 입력단자에 연결되어, 차단기 또는 보호계전기의 출력단자와 연결되는 측정부를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 차단회로별 전류와 전압을 검출하여 정격차단 동작전류 및 정격 제어전압과 비교함으로써 각 차단회로별 건전성을 확인하게 하는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은, 차단실패로 인해 발생할 수 있는 모선정전 및 광역 정전사고를 미연에 방지함으로써 전력계통의 안정성과 신뢰성을 확보하게 하는 효과가 있다.

도 1은 발전 시스템에서 차단실패의 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 트립회로를 설명하기 위한 일실시예 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 차단기 트립회로 이상상태 검출장치의 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 트립회로를 설명하기 위한 일실시예 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 전력용 차단기의 트립회로는, 차단기(1) 및 복수의 보호계전기(2)로 구성되며, 차단기(1)와 보호계전기(2)는 제어케이블(3)에 의해 연결되어 있다.

보통 전력용 차단기(1)는 스위치 야드(switch yard)에 배치되고, 보호계전기(2)는 발전소의 중앙제어실(즉, 계전기반)에 배치되므로, 그 사이가 대체로 멀어서, 제어케이블(3)의 저항이 크거나 단자 접촉저항 등이 증가될 경우 차단실패의 우려가 있음은 이미 설명한 바와 같다.

종래에 차단기(1)의 트립회로의 이상상태의 시험은, 차단기(1)가 투입(ON)되어 있는 상태에서 보호계전기(2)측 출력단자에 차단회로 검출장치를 연결하여, 차단기(1) 회로의 전압/전류를 측정하는 것에 의해 진행하였다.

본 발명의 장치는, 트립회로별 전류와 전압을 검출하여 정격 차단전류와 비교함으로써, 건전성을 확인하는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 차단기 트립회로 이상상태 검출장치의 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 차단기 트립회로 이상상태 검출장치는, 검출부(10), 변환부(20), 표시부(30), 전원부(40) 및 측정부(50)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 검출장치는, 소정 하우징의 내부에 구성되는 것으로서, 표시부(30)는 하우징의 외부에서 시험자가 열람가능하게 구성될 수 있을 것이다. 또한, 측정부(50)는 하우징의 외부로 연결되며, 이때 측정 입력단자(51)를 통해 검출부(10)와 연결되어 있을 수 있다.

전원부(40)는 변환부(20)에 전원을 공급하는 것으로서, 시험자는 전원 스위치(41)를 온으로 하여 전원공급을 시작할 수 있다. 이를 위해, 하우징의 외부에 전원공급을 위한 전원 스위치(41)가 구비되도록 구성할 수 있다.

하우징의 측정 입력단자(1)를 통해 검출부(50)가 외부로 연결되며, 검출부(50)는 예를 들어 측정용 리드선일 수 있다.

검출부(10)는 전류센서(12)와 전압센서(13)를 포함할 수 있으며, 스타트 스위치(11)가 구비될 수 있다. 이때, 하우징의 외부에 스타트를 위한 스위치(11)가 구비되도록 구성될 수 있을 것이다.

전류센서(12)는 직류 전류센서로서, 예를 들어 0 내지 50A의 동작전류를 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 전압센서(13) 역시 직류 전압센서로서, 예를 들어 0 내지 300V의 제어전압을 검출하도록 구성될 수 있다.

또한, 검출부(10)는 과전압을 차단하기 위한 퓨즈(14)를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 퓨즈(14)는 30A 퓨즈일 수 있다. 다만, 구체적인 수는 예시적인 것으로서, 회로의 용량에 따라 퓨즈(14)의 용량이 결정될 수 있을 것이다.

변환부(20)는 동작전류 변환부(21) 및 제어전압 변환부(22)를 포함하고, 동작전류 변환부(21)는 전류센서(12)로부터 수신된 아날로그 전류신호를 디지털 동작전류 데이터로 변환할 수 있다. 또한, 제어전압 변환부(22)는 전압센서(13)로부터 수신한 아날로그 전압신호를 디지털 제어전압 데이터로 변환할 수 있다.

변환부(20)는 리셋 스위치(23)를 더 포함할 수 있다. 이때, 하우징의 외부에 리셋을 위한 스위치(23)가 구비되도록 구성될 수 있을 것이다.

표시부(30)는 전류 디스플레이부(31) 및 전압 디스플레이부(32)를 포함할 수 있다. 전류 디스플레이부(31)는 동작전류 변환부(21)로부터 수신한 동작전류 데이터로부터 측정된 동작전류를 디스플레이하고, 전압 디스플레이부(32)는 제어전압 변환부(22)로부터 수신한 제어전압 데이터로부터 측정된 제어전압을 디스플레이할 수 있다.

다만, 본 발명의 일예에서, 전류 디스플레이부(31)와 전압 디스플레이부(32)를 각각 별도로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단일의 디스플레이부에 각각의 동작전류와 제어전압을 동시에 디스플레이할 수도 있을 것이다.

이하에서는, 본 발명의 검출장치의 동작을 설명하기로 한다.

시험자는 차단기(1)의 정격 제어전압 및 정격차단 동작전류를 파악하고, 투입상태를 확인할 수 있다. 이후, 전원부(40)의 전원스위치(41)를 온(ON)으로 하고, 측정부(50)의 측정 입력단자(51)와 차단기(1) 또는 보호계전기(2) 출력단자(도 2의 ㉮ 내지 ㉵ 중 어느 하나)에 극성(+, -)에 따라 측정부(50)를 연결할 수 있다.

이후, 시험자는 검출부(11)의 스타트 스위치(11)를 온(ON)으로 하여 검출을 시작할 수 있다.

전류센서(12)를 통해 검출된 전류와 전압센서(13)를 통해 검출된 전압은 변환부(20)에 입력된다. 변환부(20)의 동작전류 변환부(21)와 제어전압 변환부(22)는 각각 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 즉, 동작전류 변환부(21)는 아날로그 동작전류 신호를 디지털 동작전류 데이터로 변환하고, 제어전압 변환부(22)는 아날로그 제어전압 신호를 디지털 제어전압 데이터로 변환할 수 있다.

표시부(30)는 동작전류와 제어전압을 각각 디스플레이부(31, 32)에 디스플레이할 수 있다. 시험자는 이와 같이 디스플레이된 동작전류와 제어전압을 통해 회로의 오동작 또는 부동작을 결정할 수 있다.

시험자는 측정이 완료되면 리셋 스위치(23)를 눌러, 본 발명의 장치를 원상복귀시킬 수 있다.

이하에서는, 분석방법 및 절차를 중심으로 본 발명의 차단기 트립회로 이상상태 검출장치를 설명해보기로 한다.

시험자는 차단기(1)의 정격 제어전압 및 정격차단 동작전류를 파악하고, 차단기(1)의 투입상태를 확인한 후, 측정부(50)를 극성(+, -)에 따라 차단기(1) 또는 보호계전기(2) 출력단자(도 2의 ㉮ 내지 ㉵ 중 어느 하나)에 각각 연결할 수 있다. 이후 보조전원 스위치를 투입하여 시험준비를 완료할 수 있다.

시험자는 스타트 스위치(11)를 눌러 차단신호를 인가하면, 최대동작전류가 흐를 때의 전류와 전압이 각각 표시부(30)에 디스플레이된다.

시험자는 이 표시되는 전류와 전압을 각각 정격차단 동작전류와 정격 제어전압과 비교하여, 필요한 조치를 하게 된다. 즉, 이상상황이 발생하는 경우, 차단회로가 이상상태임을 인지하고 배전계통에서 제외할 수 있다.

시험자는 다음 시험을 위해 리셋 스위치(23)를 눌러 원상복귀할 수 있다.

이와 같은 분석에 의해, 차단기(1)의 직류 제어전압을 측정 분석하여 차단기(1)의 이상상태를 검출할 수 있고, 차단 동작전류를 분석하여 동작전류에 미치지 못하여 오동작하거나 또는 부동작하는 것을 예방할 수 있다.

또한, 시험자는 제어전압을 분석하여, 전압강하상태를 파악하여 케이블의 굵기를 검토할 수 있다. 즉, 도 2에서 차단기(1)의 ㉮단자와 말단의 ㉵단자측의 전압을 비교분석하여, 현재 사용되고 있는 케이블의 적정성을 검토할 수 있다. 이를 위해, 케이블의 적정성의 검토를 위한 제어부(도시되지 않음)가 더 포함될 수도 있을 것이다. 제어부가 이러한 이상상태 검출장치에 포함되어 이상상태를 검출하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명하다 할 것이다.

초고압(765/345kV) 배전계통 운영중 소내/외 계통사고가 발생할 경우, 기계적 또는 전기적 차단기 결함으로 인해 차단이 실패하면 765/345kV 모선정전으로 인한 소내전원 상실 또는 연계선로 차단으로 인한 광역정전과 같은 엄청난 전력손실 및 피해가 발생할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 차단회로별 전류와 전압을 검출하여 정격차단 동작전류 및 정격 제어전압과 비교함으로써 각 차단회로별 건전성을 확인할 수 있다.

따라서, 차단실패로 인해 발생할 수 있는 모선정전 및 광역 정전사고를 미연에 방지함으로써 전력계통의 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 전력용 차단기 2: 보호계전기
3: 제어케이블 10: 검출부
20: 변환부 30: 표시부
40: 전원부 50: 측정부

Claims (5)

1. 차단기의 복수의 제1단자 중 어느 하나와, 보호계전기의 복수의 제2단자 중 어느 하나가 케이블에 의해 연결되는 시스템에서, 이상상태를 검출하는 장치에 있어서,
   상기 차단기의 복수의 제1단자 중 가장 선단의 단자와, 상기 보호계전기의 복수의 제2단자 중 후단의 단자와 연결되는 측정부;
   사용자의 선택에 의해, 상기 측정부에 연결된 단자에 차단신호를 인가하는 스위치;
   상기 차단신호가 인가되면, 상기 측정부에 연결된 단자에 최대동작전류가 흐를 때의 제어전압을 측정하는 검출부;
   측정된 상기 제어전압을 디스플레이하는 표시부를 포함하고,
   상기 표시부에 표시된 제어전압의 전압강하상태에 따라, 상기 케이블의 적정성을 검토하는 제어부를 포함하는 이상상태 검출장치.
   
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