KR101877234B1 - 돌입전류 검지기능을 가진 교류전기철도차량용 과전류 보호 시스템 및 이를 이용한 과전류 보호 방법 - Google Patents

돌입전류 검지기능을 가진 교류전기철도차량용 과전류 보호 시스템 및 이를 이용한 과전류 보호 방법 Download PDF

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Abstract

돌입전류 검지기능을 가진 교류전기철도차량용 과전류 보호 시스템 및 이를 이용한 과전류 보호 방법에서, 상기 과전류 보호 시스템은 주회로차단기와 주변압기 사이에 연결되는 과전류 보호회로를 포함한다. 상기 과전류 보호회로는 센서부, 연산부, 논리부 및 출력부를 포함한다. 상기 센서부는 전류 센서를 포함하여 상기 주회로차단기와 주변압기 사이의 전류를 계측한다. 상기 연산부는 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단하고, 상기 계측된 전류의 최대값을 검출한다. 상기 논리부는 상기 계측된 전류가 부하전류로 판단되는 경우와 돌입전류로 판단되는 경우에 대하여 각각 서로 다른 보호동작을 수행한다. 상기 출력부는 상기 보호동작의 수행에 따라 필요한 보호신호를 출력한다.

Description

돌입전류 검지기능을 가진 교류전기철도차량용 과전류 보호 시스템 및 이를 이용한 과전류 보호 방법{OVER CURRENT BLOCKING SYSTEM AND A METHOD FOR BLOCKING OVER CURRENT USING THE SAME}
본 발명은 과전류 보호 시스템 및 이를 이용한 과전류 보호 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류전기철도차량에서 가선전원 투입시 발생하는 돌입전류를 검지하여 과전류를 보호하는 돌입전류 검지기능을 가진 교류전기철도차량용 과전류 보호 시스템 및 이를 이용한 과전류 보호 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 교류전기철도차량은 주회로차단기(MCB)를 통해 차량으로 인가된 가선 전원이 주변압기를 거쳐 추진제어장치, 보조전원장치 등과 같은 부하 장치로 전달되는데, 상기 주회로차단기와 상기 주변압기 사이에 과전류 보호회로가 구비되어 상기 주변압기로 인가되는 전류가 과도한지의 여부를 판단하여 필요한 보호 동작을 수행한다.
한편, 주회로차단기가 동작을 시작하는 경우, 상기 주회로차단기가 동작하는 시점의 가선전압의 전원 위상각에 따라 돌입전류가 과도하게 발생할 수 있으며, 상기 돌입전류는 통상적인 동작에서의 과전류보다 수배 이상 훨씬 크게 발생한다.
상기 과전류 보호회로의 경우, 통상적으로 계측되는 전류의 최대값을 검지하여 계전기의 설정값과 비교한 후 필요한 보호 동작을 수행하게 되는데, 종래의 과전류 보호회로의 경우 상기 돌입전류와 정상적인 동작 중의 과전류에 대한 구분이 불가능한 문제가 있다.
즉, 종래 과전류 보호회로에서는 상기 과전류와 상기 돌입전류를 구분하여 검지할 수 없기 때문에, 과전류 보호회로의 설정값은 상기 돌입전류에 의해 보호동작이 수행되지 않도록 하기 위해 정격전류의 수배가 되는 상당히 높은 값으로 설정되어야 한다.
이에 따라, 정상적인 동작 중의 과전류의 발생시 정확한 검지를 못하거나 검지가 지연됨에 따라 상기 과전류의 초기 차단 동작이 정확하게 수행되지 못해 시스템의 오동작이나 손상이 야기될 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0420417호 대한민국 공개특허공보 제10-1994-0020282호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 부하전류와 돌입전류를 구분하여 판단하고 보호동작을 구분하여 수행함으로써 철도차량의 시스템 보호동작을 안정적이고 원활하게 수행할 수 있는 과전류 보호 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 과전류 보호시스템을 이용한 과전류 보호방법에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 과전류 보호 시스템은 주회로차단기와 주변압기 사이에 연결되는 과전류 보호회로를 포함한다. 상기 과전류 보호회로는 센서부, 연산부, 논리부 및 출력부를 포함한다. 상기 센서부는 전류 센서를 포함하여 상기 주회로차단기와 주변압기 사이의 전류를 계측한다. 상기 연산부는 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단하고, 상기 계측된 전류의 최대값을 검출한다. 상기 논리부는 상기 계측된 전류가 부하전류로 판단되는 경우와 돌입전류로 판단되는 경우에 대하여 각각 서로 다른 보호동작을 수행한다. 상기 출력부는 상기 보호동작의 수행에 따라 필요한 보호신호를 출력한다.
일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 주회로차단기의 개방(OFF) 또는 투입(ON) 상태에 관한 정보를 제공받아 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 계측된 전류의 파형을 바탕으로 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 논리부는, 상기 연산부에서 돌입전류로 판단하는 경우 돌입전류에 의한 보호동작 모드로 전환되고, 상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서 상기 계측된 전류의 최대값이 제1 전류설정값보다 큰 경우 보호동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 논리부는, 상기 연산부에서 부하전류로 판단하는 경우 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되고, 상기 부하전류에 의한 보호동작 모드에서 상기 계측된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 큰 경우 보호동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전류설정값은 상기 제2 전류설정값보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 상기 논리부는, 상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값보다 작은 경우 상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드는 상기 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 과전류 보호방법에서, 주회로차단기와 주변압기 사이의 전류를 계측한다. 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지 판단한다. 상기 계측된 전류의 최대값을 검출한다. 상기 검출된 전류의 최대값을 바탕으로, 상기 계측된 전류가 부하전류로 판단되는 경우와 돌입전류로 판단되는 경우에 대하여 각각 서로 다른 보호동작을 수행한다. 상기 보호동작의 수행에 따라 필요한 보호신호를 출력한다.
일 실시예에서, 상기 부하전류인지 돌입전류인지를 판단하는 단계에서, 상기 주회로차단기의 개방(OFF) 또는 투입(ON) 상태에 관한 정보, 또는 상기 계측된 전류의 파형을 바탕으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호동작을 수행하는 단계에서, 상기 돌입전류로 판단되는 경우 돌입전류에 의한 보호동작 모드로 전환되어 보호동작을 수행하고, 상기 부하전류로 판단되는 경우 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되어 보호동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호동작을 수행하는 단계에서, 상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서, 상기 계측된 전류의 최대값이 제1 전류설정값보다 큰 경우 보호동작이 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호동작을 수행하는 단계에서, 상기 부하전류에 의한 보호동작 모드에서, 상기 계측된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 큰 경우 보호동작이 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호동작을 수행하는 단계에서, 상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서, 상기 계측된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 작은 경우 돌입전류에 의한 보호동작 모드는 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전류설정값은 상기 제2 전류설정값보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 돌입전류인 경우와 정상 부하전류인 경우를 구분하여 각각 서로 다른 보호동작을 수행하므로 과전류 판단의 기준 전류값을 서로 다르게 설정할 수 있어 특히 정상 부하전류에서의 과전류를 보다 정확하게 계측할 수 있고, 이에 따라 철도차량의 전력 공급 시스템을 보다 안정적으로 보호할 수 있다.
이 경우, 돌입전류와 부하전류의 판단을 주회로차단기의 상태 정보 또는 전류의 파형을 바탕으로 판단하므로, 실시간으로 즉각적인 판단이 가능하게 된다.
그리하여, 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서 보호동작을 수행하는 기준 전류설정값을 부하전류에 의한 보호동작 모드에서 보호동작을 수행하는 기준 전류설정값보다 크게 설정함으로써, 과전류의 판단 설정값을 종래와 같이 상대적으로 높은 값으로 설정할 필요가 없으므로, 시스템 이상으로 인한 과전류 발생을 즉각적으로 정확하게 인지할 수 있어 해당 시스템에 대한 손상을 최소화할 수 있다.
나아가, 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서도, 측정된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 낮은 경우, 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되므로, 돌입전류가 인가된 이후 즉각적으로 부하전류에 의한 보호동작을 통해 시스템 이상으로 인한 과전류를 놓치지 않고 정확하게 인지할 수 있다.
도 1은 주회로차단기 동작 시점의 가선전압의 전원위상각에 따라 돌입전류가 발생하는 예를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 과전류 보호시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 과전류 보호시스템을 이용한 과전류 보호방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 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. 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 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 주회로차단기 동작 시점의 가선전압의 전원위상각에 따라 돌입전류가 발생하는 예를 도시한 그래프이다.
도 1에서, 그래프 (a)는 가선전압의 전원위상각의 변화를 나타낸 것이며, 그래프 (b)는 기관사에 의해 주회로차단기에 동작신호가 입력되는 시점을 나타낸 것이며, 그래프 (c)는 상기 동작신호 입력 후 주회로차단기 내부의 진공차단기 동작을 위해 사용되는 공압회로의 응답시간에 따라 동작신호 입력이 지연 입력되는 시점을 나타낸 것이며, 그래프 (d)는 주회로차단기의 동작에 따른 돌입전류 발생 상태를 나타낸 것이며, 그래프 (e)는 주회로차단기의 동작에 따라 철도 차량에 투입되는 가선전압을 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기관사가 주회로차단기(MCB)에 동작신호를 입력하는 시점(B)에서 즉시 주회로차단기는 동작하지 않으며, 실제 주회로차단기 내부에서 진공차단기의 동작 수행을 위한 공압회로의 응답시간까지 지연시간으로 발생하여 상기 동작신호의 입력 시점(B) 이후 소정 시간의 경과 후 공압회로의 응답 시점(C)이 발생하게 된다.
나아가, 상기 공압회로 응답 시점(C) 이후 소정시간 지연된 후 상기 주회로차단기는 실제로 동작하게 된다(X).
한편, 기관사는 상기 주회로차단기에 동작신호를 입력하는 시점(B)에서 가선전압의 전원 위상각을 고려할 수 없으며 임의의 시점에 동작신호를 입력하게 되며, 동작신호 입력후 실제 동작까지의 시간도 임의로 변할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주회로차단기의 실제 동작은 상기 가선 전압의 전원 위상각이 0도 내지 90도의 사이에 임의의 위치(A)에 해당될 수 있다.
이에 따라, 상기 주회로차단기의 실제 동작시점에 따라 돌입전류(D)가 발생하게 되며 상기 돌입전류(D)는 전원 위상각이 0도인 경우 최대로 90도인 경우 최소로 발생할 수 있다.
또한, 상기와 같은 돌입전류(D)에 의해 철도 차량의 다수의 부하장치에 전자기적 충격이나 스트레스가 인가될 수 있으며, 상기 돌입전류(D)는 정상 동작에서의 정격부하전류의 수배까지 이를 수 있다.
한편, 일반적인 교류전기철도차량의 운행에서는 정상적인 동작 중에도 과전류가 발생할 수 있으며, 정상적인 동작 중에 발생되는 과전류는 상기 돌입전류에 비하여 수배이하로 작음에도 상기 돌입전류와 마찬가지로 철도 차량의 다수의 부하장치에 전자기적 충격이나 스트레스를 인가할 수 있다.
결국, 철도 차량의 부하장치를 보다 안정적으로 동작시키기 위해서는 상기 돌입전류 또는 과전류를 검지하여 필요에 따른 보호동작을 수행하여야 한다. 다만, 돌입전류와 과전류는 크기의 차이가 있는 바 이를 구분하여 보호동작을 수행할 필요가 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 과전류 보호시스템을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 과전류 보호시스템(10)은 과전류 보호회로(400)를 포함하며, 상기 과전류 보호회로(400)는 센서부(410), 연산부(420), 논리부(430) 및 출력부(440)를 포함한다.
상기 과전류 보호회로(400)는 주회로차단기(100)와 상기 주회로차단기(100)와 연결된 주변압기(200)의 사이에 연결되어, 상기 주회로차단기(100)의 전류를 바탕으로 돌입전류 보호동작 또는 과전류 보호동작을 수행한다.
그리하여, 상기 주회로차단기(100)로부터의 돌입전류 또는 과전류로부터 상기 주변압기(200)에 연결된 추진제어장치, 보조전원장치 등의 각종 부하장치(300)를 안정적으로 보호하고 정상적으로 동작될 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 상기 센서부(410)는 전류센서를 포함하여, 상기 주회로차단기(100)와 상기 주변압기(200) 사이의 전류를 계측한다. 이 경우, 상기 센서부(410)는 종래 교류전기철도차량에 설치된 과전류 검지용 검출기일 수 있다.
상기 연산부(420)는 상기 센서부(410)에서 계측된 전류를 바탕으로 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단한다.
이 경우, 상기 연산부(420)는 상기 주회로차단기가 개방(OFF)된 상태인지 투입(ON)된 상태인지에 관한 정보를 제공받을 수 있으며, 이를 바탕으로 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단할 수 있다.
즉, 상기 주회로차단기가 개방(OFF)된 상태 또는 투입(ON)된 상태이면 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류가 부하전류인 것으로 판단하고, 상기 주회로차단기가 개방(OFF)된 상태에서 투입(ON)된 상태로 전환되면 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류가 돌입전류인 것으로 판단한다.
이와 달리, 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류의 파형을 바탕으로 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단할 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 그래프 (d)를 통해 도시된 돌입전류에 대한 파형은 그래프 (a)를 통해 도시된 가선전압에 대한 파형에 대하여 소정의 위상 차이를 가지며 반파정류된 파형을 가짐을 확인할 수 있다.
결국, 상기 계측된 전류의 파형이 가선전압에 대한 파형에 대하여 소정의 위상 차이를 가지며 반파정류된 파형인지의 여부를 검출함으로써, 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단할 수 있다.
이와 같이, 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단한 후, 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류의 최대값을 검출한다.
결국, 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류에 대하여 부하전류의 최대값 또는 돌입전류의 최대값에 관한 정보를 획득하게 된다.
상기 논리부(430)는 상기 연산부(420)에서 계측된 전류가 부하전류로 판단되는 경우와 돌입전류로 판단되는 경우 각각에 대하여 서로 다른 보호동작을 수행한다.
즉, 상기 논리부(430)는 상기 연산부(420)에서 계측된 전류가 돌입전류로 판단되는 경우, 돌입전류에 의한 보호동작 모드로 전환되어 보호동작을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 논리부(430)가 돌입전류에 의한 보호동작 모드로 보호동작을 수행하는 경우, 상기 논리부(430)에서는 상기 계측된 전류의 최대값을 제1 전류설정값과 비교하여 보호동작의 여부를 판단한다.
이 경우, 상기 제1 전류설정값은 부하장치를 포함한 시스템의 사양에 따라 변화될 수 있으며, 돌입전류에 의해 시스템이 손상되거나 문제가 발생할 수 있는 최소의 전류값으로 설정될 수 있다.
즉, 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제1 전류설정값보다 큰 경우, 상기 논리부(430)는 돌입전류가 설정값보다 높다고 판단하여 필요한 보호동작을 수행하게 된다.
한편, 상기 논리부(430)에서 상기 보호동작의 수행을 위해서, 상기 출력부(440)는 필요한 보호신호를 출력하게 된다. 이를 통해 상기 부하장치 등의 시스템을 안정적으로 보호할 수 있게 된다.
반면, 상기 논리부(430)에서 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제1 전류설정값과 같거나 작은 경우라면, 상기 논리부(430)는 별도의 보호동작을 수행하지 않는다.
이와 달리, 상기 논리부(430)는 상기 연산부(420)에서 계측된 전류가 부하전류로 판단되는 경우, 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되어 보호동작을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 논리부(430)가 부하전류에 의한 보호동작 모드로 보호동작을 수행하는 경우, 상기 논리부(430)에서는 상기 계측된 전류의 최대값을 제2 전류설정값과 비교하여 보호동작의 여부를 판단한다.
이 경우, 상기 제2 전류설정값은 부하장치를 포함한 시스템의 사양에 따라 변화될 수 있으며, 부하전류에서 과전류가 발생하여 시스템이 손상되거나 문제가 발생할 수 있는 최소의 전류값으로 설정될 수 있다.
또한, 통상적으로 돌입전류가 정격부하전류보다 수배 정도 높은 것을 고려하여, 상기 제2 전류설정값은 상기 제1 전류설정값보다 수배 정도 낮게 설정된다.
즉, 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값보다 큰 경우, 상기 논리부(430)는 부하전류가 설정값보다 높은 과전류에 해당된다고 판단하여 필요한 보호동작을 수행하게 된다.
한편, 상기 논리부(430)에서 상기 보호동작의 수행을 위해서, 상기 출력부(440)는 필요한 보호신호를 출력하게 된다. 이를 통해 상기 부하장치 등의 시스템을 안정적으로 보호할 수 있게 된다.
반면, 상기 논리부(430)에서 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값과 같거나 작은 경우라면, 상기 논리부(430)는 별도의 보호동작을 수행하지 않는다.
한편, 상기 논리부(430)가 돌입전류에 의한 보호동작 모드로 보호동작을 수행하는 경우, 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값보다 작은 경우라면 상기 논리부(430)는 상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드를 상기 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환한다.
즉, 상기 논리부(430)는 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값보다 작은 경우라면, 주회로차단기의 투입에 따라 발생되는 돌입전류의 발생은 종료된 것으로 판단할 수 있으므로, 상기와 같이 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환하여, 정상 부하전류에서 발생할 수 있는 과전류에 따른 보호동작을 수행하도록 한다.
이와 같이, 돌입전류가 발생한 경우와 부하전류가 발생한 경우를 구분하여, 각각 보호동작을 수행하기 위한 기준 전류 설정값을 서로 다르게 설정하고, 이를 바탕으로 보호신호를 출력함으로써, 종래 하나의 전류 설정값을 바탕을 보호신호를 출력하는 경우와 대비하여, 특히 정상 부하전류가 발생하는 경우에서의 과전류 판단 기준을 낮게 설정할 수 있어, 과전류 발생의 초기 단계부터 보다 정확하게 시스템을 안정적으로 보호할 수 있게 된다.
도 3은 도 2의 과전류 보호시스템을 이용한 과전류 보호방법을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서의 과전류 보호방법에서, 상기 과전류 보호시스템이 동작을 시작하면(단계 S10), 상기 센서부(410)는 상기 주회로차단기(100)와 상기 주변압기(200) 사이의 전류를 계측한다(단계 S20).
한편, 상기 주회로차단기(100)는 초기 상태에서는 개방(OFF)된 상태를 유지하게 되며(단계 S30), 상기 주회로차단기(100)가 투입(ON)된 상태로 전환되는 것이 아니라면(단계 S40), 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류를 부하전류로 판단하게 되며, 이에 따라 상기 과전류 보호회로(400)는 부하전류에 의한 보호동작모드를 수행하게 된다(단계 S90).
즉, 상기 과전류 보호회로(400)에서, 상기 센서부(410)에서 계측된 전류가 상기 연산부(420)에 의해 부하전류로 판단된 상태이므로, 상기 논리부(430)는 상기 계측된 전류의 최대값과 상기 제2 전류설정값을 비교한다(단계 S100).
그리하여, 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값보다 크면, 상기 부하전류에 의한 보호동작을 수행하게 되며, 이를 위해 출력부(440)에서는 보호신호를 출력하게 된다(단계 S70).
반면, 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값과 작거나 같으면 별도의 보호동작은 수행하기 않으며, 상기 주회로차단기(100)의 상태가 개방(OFF) 상태인지 또는 투입(ON) 상태인지를 다시 판단하는 단계로 진행된다.
이와 달리, 상기 주회로차단기(100)가 필요에 따라 투입(ON) 상태로 전환되면(단계 S40), 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류를 돌입전류로 판단하게 되며, 이에 따라 상기 과전류 보호회로(400)는 돌입전류에 의한 보호동작모드를 수행하게 된다(단계 S50).
즉, 상기 과전류 보호회로(400)에서, 상기 센서부(410)에서 계측된 전류가 상기 연산부(420)에 의해 돌입전류로 판단된 상태이므로, 상기 논리부(430)는 상기 계측된 전류의 최대값과 상기 제1 전류설정값을 비교한다(단계 S60).
그리하여, 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제1 전류설정값보다 크면, 상기 돌입전류에 의한 보호동작을 수행하게 되며, 이를 위해 출력부(440)에서는 보호신호를 출력하게 된다(단계 S70).
반면, 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제1 전류설정값과 작거나 같으면 별도의 보호동작은 수행하기 않는다.
이 경우, 상기 논리부(430)에서는 상기 계측된 전류의 최대값을 상기 제2 전류설정값과 비교하여(단계 S80), 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값보다 크면 상기 과전류 보호회로(400)가 돌입전류에 의한 보호동작 모드를 수행하도록 하고(단계 S50), 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류 설정값과 같거나 작으면 상기 주회로차단기(100)가 개방(OFF)된 상태인지 또는 투입(ON)된 상태인지를 다시 점검하도록 한다(단계 S40).
그리하여, 상기 주회로차단기(100)가 개방(OFF)된 상태로 판단되면 상기 연산부(420)는 상기 계측된 전류를 부하전류로 판단하게 되며, 이에 따라 상기 과전류 보호회로(400)는 부하전류에 의한 보호동작모드를 수행하게 된다(단계 S90).
이 경우, 상기 과전류 보호회로(400)에서 부하전류에 의한 보호동작 모드를 수행하는 것에 대하여는 앞서 설명한 바와 같다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 돌입전류인 경우와 정상 부하전류인 경우를 구분하여 각각 서로 다른 보호동작을 수행하므로 과전류 판단의 기준 전류값을 서로 다르게 설정할 수 있어 특히 정상 부하전류에서의 과전류를 보다 정확하게 계측할 수 있고, 이에 따라 철도차량의 전력 공급 시스템을 보다 안정적으로 보호할 수 있다.
이 경우, 돌입전류와 부하전류의 판단을 주회로차단기의 상태 정보 또는 전류의 파형을 바탕으로 판단하므로, 실시간으로 즉각적인 판단이 가능하게 된다.
그리하여, 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서 보호동작을 수행하는 기준 전류설정값을 부하전류에 의한 보호동작 모드에서 보호동작을 수행하는 기준 전류설정값보다 크게 설정함으로써, 과전류의 판단 설정값을 종래와 같이 상대적으로 높은 값으로 설정할 필요가 없으므로, 시스템 이상으로 인한 과전류 발생을 즉각적으로 정확하게 인지할 수 있어 해당 시스템에 대한 손상을 최소화할 수 있다.
나아가, 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서도, 측정된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 낮은 경우, 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되므로, 돌입전류가 인가된 이후 즉각적으로 부하전류에 의한 보호동작을 통해 시스템 이상으로 인한 과전류를 놓치지 않고 정확하게 인지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 과전류 보호시스템 및 이를 이용한 과전류 보호방법은 교류전기 철도차량에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10 : 과전류 보호시스템 100 : 주회로차단기
200 : 주변압기 300 : 부하장치
400 : 과전류 보호회로 410 : 센서부
420 : 연산부 430 : 논리부
440 : 출력부

Claims (14)

  1. 주회로차단기와 주변압기 사이에 연결되는 과전류 보호회로를 포함하며, 상기 과전류 보호회로는,
    전류 센서를 포함하여 상기 주회로차단기와 주변압기 사이의 전류를 계측하는 센서부;
    상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단하고, 상기 계측된 전류의 최대값을 검출하는 연산부;
    상기 계측된 전류가 부하전류로 판단되는 경우와 돌입전류로 판단되는 경우에 대하여 각각 서로 다른 보호동작을 수행하는 논리부; 및
    상기 보호동작의 수행에 따라 필요한 보호신호를 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 논리부는,
    상기 연산부에서 돌입전류로 판단하는 경우 돌입전류에 의한 보호동작 모드로 전환되고,
    상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서 상기 계측된 전류의 최대값이 제1 전류설정값보다 큰 경우 보호동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 주회로차단기의 개방(OFF) 또는 투입(ON) 상태에 관한 정보를 제공받아 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 계측된 전류의 파형을 바탕으로 상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 논리부는,
    상기 연산부에서 부하전류로 판단하는 경우 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되고,
    상기 부하전류에 의한 보호동작 모드에서 상기 계측된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 큰 경우 보호동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전류설정값은 상기 제2 전류설정값보다 큰 것을 특징으로 하는 과전류 보호시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 논리부는,
    상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서 상기 계측된 전류의 최대값이 상기 제2 전류설정값보다 작은 경우 상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드는 상기 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호시스템.
  8. 주회로차단기와 주변압기 사이의 전류를 계측하는 단계;
    상기 계측된 전류가 부하전류인지 돌입전류인지 판단하는 단계;
    상기 계측된 전류의 최대값을 검출하는 단계;
    상기 검출된 전류의 최대값을 바탕으로, 상기 계측된 전류가 부하전류로 판단되는 경우와 돌입전류로 판단되는 경우에 대하여 각각 서로 다른 보호동작을 수행하는 단계; 및
    상기 보호동작의 수행에 따라 필요한 보호신호를 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 보호동작을 수행하는 단계에서,
    상기 돌입전류로 판단되는 경우 돌입전류에 의한 보호동작 모드로 전환되어 보호동작을 수행하고,
    상기 부하전류로 판단되는 경우 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되어 보호동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 부하전류인지 돌입전류인지를 판단하는 단계에서,
    상기 주회로차단기의 개방(OFF) 또는 투입(ON) 상태에 관한 정보, 또는 상기 계측된 전류의 파형을 바탕으로 판단하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서, 상기 보호동작을 수행하는 단계에서,
    상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서,
    상기 계측된 전류의 최대값이 제1 전류설정값보다 큰 경우 보호동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보호동작을 수행하는 단계에서,
    상기 부하전류에 의한 보호동작 모드에서,
    상기 계측된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 큰 경우 보호동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 보호동작을 수행하는 단계에서,
    상기 돌입전류에 의한 보호동작 모드에서,
    상기 계측된 전류의 최대값이 제2 전류설정값보다 작은 경우 돌입전류에 의한 보호동작 모드는 부하전류에 의한 보호동작 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전류설정값은 상기 제2 전류설정값보다 큰 것을 특징으로 하는 과전류 보호방법.
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