KR101900730B1 - 디지털 보호 계전기 및 이를 이용한 네트워크 시스템 - Google Patents

디지털 보호 계전기 및 이를 이용한 네트워크 시스템 Download PDF

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Abstract

디지털 보호 계전기 및 이를 이용한 네트워크 시스템에 대해 개시한다. 본 발명의 디지털 보호 계전기는 전력 계통이나 배전 선로의 전압 또는 전류 값을 디지털 신호로 변환하는 ADC, 디지털 신호로 변환되는 전압 또는 전류 값을 모니터링하여 전력 계통이나 배전 선로의 고장 또는 사고 여부를 판단하는 사고 판단부, 사고 판단부에서 판단되는 고장 또는 사고 여부를 구스 메시지로 생성하여 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 송신하는 구스신호 출력부를 포함를 포함하는바, 전력 계통의 모든 디지털 보호 계전기 또는 특정 디지털 보호 계전기 그룹이 국제 표준 기반의 통신 방식으로 사고 발생 여부를 디지털 보호 계전기로 전달하여, 사고 발생시 전력 계통 전반에 걸친 디지털 보호 계전기별 파형 데이터를 모두 확보할 수 있도록 한다.

Description

디지털 보호 계전기 및 이를 이용한 네트워크 시스템{DIGITAL PROTECTION RELAY AND NETWARK SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 전력 계통의 모든 디지털 보호 계전기 또는 특정 디지털 보호 계전기 그룹이 국제 표준 기반의 통신 방식으로 사고 발생 여부를 디지털 보호 계전기로 전달하여, 사고 발생시 전력 계통 전반에 걸친 디지털 보호 계전기별 파형 데이터를 모두 확보할 수 있도록 한 디지털 보호 계전기 및 이를 이용한 네트워크 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 보호 계전기는 배전 선로, 발전기, 각종 부하 등의 전압, 전류 등을 실시간 계측하여, 전력 계통의 감시를 수행하고 단락, 지락 등의 사고 발생 시에는 선택적으로 고장선로를 건전선로로부터 분리시키는 기기이다.
근래에는 현장에 설치된 디지털 보호 계전기의 기능이 복잡해짐에 따라 관련 데이터량이 증가하고, 중요한 설비일 경우 빠른 고장 판단이 필요하게 되었다. 이에, 디지털 보호 계전기는 고속, 대용량의 통신 데이터를 처리할 수 있도록 이더넷 기반의 TCP/IP 프로토콜을 도입하여 통신 선로를 구성하였다. 이렇게, 통신 선로가 구성됨에 따라 디지털 보호 계전기는 전력 계통의 전기량과 고장 정보를 실시간 검출하여 디지털화하고, 통신 선로를 통해 디지털 값을 원격 감시반에서 확인할 수 있도록 전송하였다.
하지만, 전력 계통이 복잡할수록 통신 선로를 이용하는 데이터량은 더더욱 증가하게 되고 통신 선로는 부족하게 될 수밖에 없었기에, 각각의 디지털 보호 계전기별 전기량과 고장 정보들을 실시간으로 모두 원격 감시반에서 받을 수는 없었다.
따라서, 종래의 디지털 보호 계전기로는 전력 계통의 사고가 발생한 경우, 또는 전력품질이 이상에 발생한 경우에, 이를 감지한 디지털 보호 계전기에 기록된 파형 데이터를 선택적으로 다운로드 받아서 사고 당시의 고장 파형을 분석하고 사고 발생의 원인을 파악하게 되었다.
그러나 종래에는 데이터 용량 상, 사고가 발생한 선로 또는 부하와 직접적으로 연결된 디지털 보호 계전기만 파형이 기록되므로, 사고 당시 설치 현장의 계통 전반에 대한 파형 데이터가 없어, 전후 관계가 복잡한 사고의 경우에는 정확한 사고 분석이 어려운 문제가 있었다.
이를 해소하기 위해, 현장에 설치된 수 기에서 수십 기의 디지털 보호 계전기를 연동시켜 동시에 파형을 기록하게끔 하려면, 각각의 디지털 보호 계전기 상호 간에 하드와이어링으로써 디지털 입출력 접점을 일일이 접속하여야 한다. 이를 위해서는, 통신 배선이 더더욱 복잡해 지고, 설치 현장에 맞추어 또다시 배선 설계를 해야 하는 문제가 발생한다. 만일, 기설된 배선을 변경해야 하는 경우에는 더더욱 많은 자금과 자원이 투입되어야 하기 때문에, 실제 현장에서 각각의 디지털 보호 계전기들을 모두 하드 와이어링하기는 어려운 실정이다.
본 발명은 전력 계통의 모든 디지털 보호 계전기 또는 특정 디지털 보호 계전기 그룹이 국제 표준 기반의 통신 방식으로 사고 발생 여부를 디지털 보호 계전기로 전달하여, 사고 발생시 전력 계통 전반에 걸친 디지털 보호 계전기별 파형 데이터를 모두 확보할 수 있도록 한 국제 표준 기반의 통신이 가능한 디지털 보호 계전기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 보호 계전기는 전력 계통이나 배전 선로의 전압 또는 전류 값을 디지털 신호로 변환하는 ADC, 디지털 신호로 변환되는 전압 또는 전류 값을 모니터링하여 전력 계통이나 배전 선로의 고장 또는 사고 여부를 판단하는 사고 판단부, 사고 판단부에서 판단되는 고장 또는 사고 여부를 구스 메시지로 생성하여 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 송신하는 구스신호 출력부를 포함한다.
또한, 디지털 보호 계전기는 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 고장 또는 사고 여부에 따른 구스 메시지를 수신하는 인터페이스부, 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 수신된 구스 메시지를 분석하여 상기 인접한 다른 디지털 보호 계전기를 사고 또는 고장 여부를 판단함과 아울러, 사고 판단부에서 판단되는 고장 또는 사고 판단 결과를 수신하는 구스 신호 처리부, 인접한 다른 디지털 보호 계전기가 사고나 고장으로 판단되거나 사고 판단부에서 자체적으로 고장 또는 사고 판단이 되면 파형 기록부를 제어하여 메모리부에 동작 상태 정보와 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 구스 메시지 형태로 저장하는 MCU를 더 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 보호 계전기를 이용한 네트워크 시스템은 전력 계통의 전력을 인버팅하여 배전 선로로 공급하는 복수의 변압/변류기, 각 변압/변류기에 대응되도록 구성되어, 각 변압/변류기를 통해 전력 계통과 배전 선로를 감시하고 고장 여부를 판단하는 복수의 디지털 보호 계전기, 복수의 디지털 보호 계전기와 국제 표준 기반의 통신 네트워크를 형성하여, 복수의 디지털 보호 계전기로부터 고장 판단 결과와 파형 데이터를 수신하는 네트워크 통신모듈, 및 전력 계통과 배전 선로의 고장 판단 결과에 따라 복수의 디지털 보호 계전기 중 적어도 하나의 디지털 보호 계전기로부터 파형 데이터를 각각 수신하여 고장 원인을 판단하는 관리 서버부를 포함한다.
상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 국제 표준 기반의 통신이 가능한 디지털 보호 계전기들은 표준화된 구스 메시지(IEC 61850 GOOSE MESSAGE)로사고 발생 여부를 다른 디지털 보호 계전기로 전달하여, 사고 발생시 전력 계통 전반에 걸친 디지털 보호 계전기별 파형 데이터를 모두 확보할 수 있도록 한다.
이에, 전력 계통 전반에 걸친 모든 디지털 보호 계전기, 또는 특정 디지털 보호 계전기 그룹이 서로의 동작 상태 또는 사고 여부에 따라 동작 데이터와 파형 데이터를 실시간으로 저장하고 공유할 수 있게 된다.
그리고 기설된 배선을 변경하거나 자원을 별도로 더 투자하지 않고도 실제 현장의 모든 디지털 보호 계전기들이 하드 와이어링된 효과를 얻을 수 있다. 그리고 원격 감시반에서도 디지털 보호 계전기들의 전체적인 동작 상황을 고려하여 사고 원인과 사고 상황을 분석함으로써, 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 보호 계전기를 이용한 네트워크 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디지털 보호 계전기를 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 사고 판단부와 구스 신호 출력부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 도 2의 구스 신호 처리부와 MCU의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 2에 도시된 파형 기록부에서 파형 데이터 기록 방법을 설명하기 위한 전류 파형도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에서는 전력 계통의 전압 및 전류를 변환하여 소비 전력 계통인 배전 선로로 제공하는 변전 설비 및 변전소의 전력망 지능화를 위해, 감시, 제어, 보호 기능을 수행하는 전력 설비 기능과 통신방식을 IEC-61850 국제표준 기반으로 구축한 예를 설명한다. IEC-61850 국제표준에 기반하는 경우, 중앙 감시반 기능을 수행하는 관리 서버, 변류기, 변압기, 보급 배전반, 디지털 보호 계전기, 네트워크 통신 모듈을 포함하는 통신반 등으로 이뤄진 변전 시스템 간의 연결망을 구리선에서 광케이블로 바꾸어 적용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 국제 표준 기반의 통신이 가능한 디지털 보호 계전기, 및 디지털 보호 계전기를 이용한 네트워크 시스템을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 보호 계전기를 이용한 네트워크 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 디지털 보호 계전기를 이용한 네트워크 시스템은 전력 계통의 전압 및 전류값을 변경하는 복수의 변압/변류기(100), 각각의 변압/변류기(100)에 대응되도록 구성되어, 각 변압/변류기(100)를 통해 입력되는 전류 및 전압 감지하여 전력 계통과 배전 선로의 고장 여부를 판단하는 복수의 디지털 보호 계전기(200), 복수의 디지털 보호 계전기(200)와 국제 표준 기반의 통신 네트워크를 형성하여, 복수의 디지털 보호 계전기(200)로부터 고장 판단 결과에 따른 구스 메시지를 수신하는 네트워크 통신모듈(300), 및 전력 계통과 배전 선로의 고장 판단 결과에 따라 복수의 디지털 보호 계전기(200) 중 적어도 하나의 디지털 보호 계전기로부터 고장 판단시의 파형 데이터를 수신하여 고장 원인을 판단하는 관리 서버부(400)를 포함한다.
각각의 변압/변류기(100)는 전력 계통의 전압 및 전류 값을 디지털 보호 계전기(200)에 입력 가능한 전압 및 전류 값으로 변경한다.
각각의 디지털 보호 계전기(200)는 각 변압/변류기(100)에 일대일 대응되도록 구성되어, 각 변압/변류기(100)로부터 입력되는 전압 전류 값을 실시간 감지함으로써, 전력 계통과 배전 선로를 감시하고, 고장 여부를 판단하게 된다. 이러한 각각의 디지털 보호 계전기(200)는 서로 인접한 복수의 계전기 또는 네트워크 통신모듈(300)과 양방향으로 국제 표준 기반의 통신 네트워크를 형성하도록 구성된다.
특히, 각각의 디지털 보호 계전기(200)와 네트워크 통신모듈(300)은 국제 표준 기반의 IEC 61850 통신 프로토콜을 이용한 통신 네트워크를 형성하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 각각의 디지털 보호 계전기(200)는 네트워크 통신모듈(300)을 포함한 형태로 링 타입 네트워크를 이룰 수 있다. 즉, 복수의 디지털 보호 계전기(200)와 네트워크 통신모듈(300)이 광케이블을 통해 링 타입으로 연결되어 네트워크를 형성할 수 있다. 따라서 복수의 디지털 보호 계전기(200)와 네트워크 통신모듈(300) 간에 직렬 또는 병렬로 구리 케이블이 복잡하게 설비되지 않더라도, 링 타입으로 단순하게 최소한의 광케이블 배선만으로 네트워크를 구성할 수 있다.
각각의 디지털 보호 계전기(200)는 전력 계통과 배전 선로의 고장 판단 결과, 및 전력 계통과 배전 선로 파형 데이터를 자체 저장한 후, 고장 판단 결과에 따라 전력 계통과 배전 선로 파형 데이터를 서로 인접한 복수의 계전기 또는 네트워크 통신모듈(300)로 전송한다.
디지털 보호 계전기(200)는 각각 대응되는 변압/변류기(100)로부터 입력된 전압 또는 전류 값을 수신하여, 전압 또는 전류 값이 미리 설정된 범위 이내로 입력 및 유지되는 여부에 따라 전력 계통과 배전 선로의 고장 여부를 감시한다. 구체적으로, 디지털 보호 계전기(200)는 변압/변류기(100)로부터 입력된 전압 값이 미리 설정된 기준 전압 값보다 낮아지거나 끊겼을 때, 고장 또는 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고 전류 값이 미리 설정된 기준 전류 값보다 낮아졌을 때, 고장 또는 문제가 발생한 것으로 판단할 수도 있다.
디지털 보호 계전기(200)는 전압 또는 전류 값이 미리 설정된 전압 또는 전류 기준 값보다 낮아져서, 고장으로 판단되면 국제 표준 기반의 IEC 61850 통신 프로토콜을 이용한 구스 메시지(IEC 61850 GOOSE MESSAGE)를 인접한 다른 디지털 보호 계전기(200)로 전송하고, 자체적으로는 파형 데이터를 저장하게 된다.
인접한 디지털 보호 계전기(200)로부터 구스 메시지가 수신된 경우에도 구스 메시지를 다른 디지털 보호 계전기(200)로 전달하면서, 자체적으로는 파형 데이터를 저장한다.
다시 말해, 디지털 보호 계전기(200)는 전력 계통과 배전 선로의 고장 판단시, 서로 인접한 다른 디지털 보호 계전기와 네트워크 통신모듈(300)로 고장 판단 신호로 구스 메시지를 전송한다. 이와 동시에 파형 데이터를 생성 및 저장하게 된다. 이렇게 디지털 보호 계전기(200)는 자체적으로 전력 계통과 배전 선로의 고장을 판단한 경우에 전력 계통과 배전 선로의 전압 또는 전류에 대한 파형 데이터를 자체 저장하지만, 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 구스 메시지가 수신될 때도 파형 데이터를 생성 및 저장하게 된다.
디지털 보호 계전기(200)는 구스 메시지가 수신되면, 자체 감시하고 있던 전력 계통과 배전 선로의 동작 상태정보와 파형 데이터를 저장한 후, 네트워크 통신모듈(300)로부터 동작 상태정보와 파형 데이터가 요청되면, 저장되었던 동작 상태에 대한 정보와 파형 데이터를 전송한다.
네트워크 통신모듈(300)은 복수의 디지털 보호 계전기(200)와 링 타입으로 네트워크 구성되어, 복수의 디지털 보호 계전기(200)로부터 동작 상태정보와 파형 데이터를 수신하게 된다.
네트워크 통신모듈(300)은 IEC 61850 통신 인터페이스 장치와 IEC 61850 통신 프로토콜을 갖추고, 각각의 디지털 보호 계전기(200)와 링 타입으로 네트워크를 형성한다. 그리고 네트워크 통신모듈(300)은 관리 서버부(400)로부터의 명령에 따라 동작하며, 각각의 디지털 보호 계전기(200) 동작을 제어하기 위한 게이트웨이 역할을 수행한다.
이에, 네트워크 통신모듈(300)은 관리 서버부(400)로부터의 명령에 따라 각각의 디지털 보호 계전기(200)로 해당 어드레스와 송/수신 명령을 전송하여, 해당 디지털 보호 계전기(200)로부터 동작 상태정보와 파형 데이터를 수신할 수 있다. 이렇게 수신된 디지털 보호 계전기(200)로부터 수신된 동작 상태정보와 파형 데이터는 관리 서버부(400)로 전송한다.
관리 서버부(400)는 원격 감시반을 구비하여, 각각의 디지털 보호 계전기(200)를 통해 전력 계통과 배전 선로의 동작 상태를 실시간 감시한다. 이에, 관리 서버부(400)는 전력 계통과 배전 선로의 고장 판단 결과에 따라 복수의 디지털 보호 계전기(200) 중 적어도 하나의 디지털 보호 계전기로부터 파형 데이터를 각각 수신하여 고장 원인을 판단한다.
관리 서버부(400)는 고장 판단된 하나의 디지털 보호 계전기(200) 뿐만이 아닌, 고장 판단된 디지털 보호 계전기(200)와 인접한 복수의 디지털 보호 계전기(200)에 저장된 파형 데이터를 모두 수신하여, 고장 원인 및 고장 상황을 판단할 수 있다. 관리 서버부(400)는 고장 원인 분석 결과와 고장 상황을 판단 결과를 별도의 모니터로 표시하거나 관리자와 작업자에게 메시지로 전송하여, 관리자나 작업자가 확인하여 처리할 수 있도록 지원한다.
도 2는 도 1에 도시된 디지털 보호 계전기를 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된, 디지털 보호 계전기(200)는 각각 대응되는 변압/변류기(100)로부터 전압 또는 전류 값을 포함하는 변압/변류 신호를 수신하여, 전압 또는 전류 값을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC; Analog to Digital converter, 210), ADC(210)에서 디지털 신호로 변환되는 전압 또는 전류 값을 버퍼에 임시 저장하는 버퍼부(220), 버퍼에 저장된 전압 또는 전류 값을 모니터링하여 고장 또는 사고 여부를 판단하는 사고 판단부(230), 사고 판단부(230)에서 고장 또는 사고를 판단하면 고장 또는 사고 여부를 구스 메시지로 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 송신하는 구스 신호 출력부(240)를 포함한다.
이와 더불어, 디지털 보호 계전기(200)는 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 고장 또는 사고 여부에 따른 구스 메시지를 수신하는 인터페이스부(250), 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 수신된 구스 메시지에 따라 인접한 다른 디지털 보호 계전기를 사고 또는 고장 여부를 판단함과 아울러, 사고 판단부에서 판단되는 고장 또는 사고 여부를 수신하는 구스 신호 처리부(260), 인접한 다른 디지털 보호 계전기가 사고나 고장으로 판단되거나 사고 판단부(230)에서 자체적으로 고장 또는 사고 판단이 되면 파형 기록부(280)를 제어하여 메모리부(290)에 동작 상태 정보와 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 저장하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU; Micro Controller Unit, 270)을 포함한다.
ADC(210)는 변압/변류기(100)로부터 전압 또는 전류 값을 수신하여, 전압 또는 전류 값을 디지털 신호로 변환한다. 그리고 변환된 디지털 신호를 버퍼부(220)로 제공한다.
버퍼부(220)는 ADC(210)에서 실시간 디지털 신호로 변환되는 전압 또는 전류 값을 버퍼에 임시 저장한다. 버퍼에 저장된 디지털 전압 값 또는 전류 값은 사고 판단부(230)와 파형 기록부(280)로 동시에 전송된다.
사고 판단부(230)는 버퍼부(220)로부터의 디지털 전압 값이나 전류 값을 실시간 기준 전압 값이나 전류 값과 비교함으로써, 전력 계통과 배전 선로의 고장 여부를 감시한다. 즉, 사고 판단부(230)는 버퍼부(220)로부터의 디지털 전압 값이 미리 설정된 기준 전압 값보다 낮아지면 고장 또는 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고 디지털 전류 값이 미리 설정된 기준 전류 값보다 낮아졌을 때에도 고장 또는 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
구스 신호 출력부(240)는 사고 판단부(230)에서 고장 또는 사고를 판단하면 고장 또는 사고 여부를 구스 메시지로 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 송신한다.
구스 신호 출력부(240)는 서로 인접한 복수의 보호 계전기 또는 네트워크 통신모듈(100)의 구스 신호 출력부나 인터페이스 장치와 양방향으로 IEC 61850 국제 표준 기반의 통신 네트워크를 형성하도록 구성되어, 고장 판단 결과와 파형 데이터를 서로 인접한 복수의 디지털 보호 계전기 또는 네트워크 통신모듈(300)로 전송한다. 즉, 구스 신호 출력부(240)는 사고 판단부(230)에서의 사고 또는 고장 판단시, 구스 메시지(IEC 61850 GOOSE MESSAGE) 형태로 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 생성한 후, 생성된 고장 판단 결과와 파형 데이터를 서로 인접한 복수의 디지털 보호 계전기 또는 네트워크 통신모듈(300)로 전송한다.
인터페이스부(250)는 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 고장 또는 사고 여부에 따른 구스 메시지를 수신하여, 구스 신호 처리부(260)로 공급한다. 인터페이스부(250) 또한 서로 인접한 복수의 보호 계전기에 구비된 인터페이스부와 양방향으로 IEC 61850 국제 표준 기반의 통신 네트워크를 형성하도록 구성된다. 이에, 인터페이스부(250)는 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 고장 또는 사고 여부에 따른 구스 메시지가 수신되면, 이를 디지털 신호 처리하여 구스 신호 처리부(260)로 공급한다.
구스 신호 처리부(260)는 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 수신된 구스 메시지를 분석하여, 인접한 다른 디지털 보호 계전기를 사고 또는 고장 여부를 판단한다. 그리고 사고 판단부(230)에서 판단되는 고장 또는 사고 여부 또한 수신한다. 이에, 구스 신호 처리부(260)는 고장 판단시 고장 판단된 결과 신호나 정보를 MCU(270)로 공급한다.
MCU(270)는 구스 신호 처리부(260)로부터 고장 판단된 결과 신호나 정보가 입력되면, 파형 기록부(280)를 제어하여 메모리부(290)에 동작 상태 정보와 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 실시간 저장한다. 그리고 네트워크 통신모듈(300)의 요청에 따라서는 저장된 동작 상태와 파형 데이터가 전송될 수 있도록 구스신호 출력부(240)와 인터페이스부(250)를 제어한다.
파형 기록부(280)는 MCU(270)의 제어에 따라 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 생성한 후, 생성된 고장 판단 결과와 파형 데이터를 메모리부(290)에 기록한다.
도 3은 도 2의 사고 판단부와 구스 신호 출력부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사고 판단부(230)는 버퍼부(220)로부터의 디지털 전압 값이나 전류 값을 실시간 기준 변압 값이나 전류 값과 비교함으로써, 파형 데이터 생성 및 기록 조건을 실시간 체크한다(S1). 그리고 버퍼부(220)로부터의 디지털 전압 값이 미리 설정된 기준 전압 값보다 낮아지면 고장 또는 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고 디지털 전류 값이 미리 설정된 기준 전류 값보다 낮아졌을 때에도 고장 또는 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이때, 구스 신호 출력부(240)는 사고 판단부(230)에서 고장 또는 사고를 판단하면 고장 또는 사고 여부를 구스 메시지로 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 송신하게 된다(S3). 즉, 구스 신호 출력부(240)는 사고 판단부(230)에서의 사고 또는 고장 판단시, 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 생성한다. 그리고 생성된 고장 판단 결과와 파형 데이터를 서로 인접한 복수의 디지털 보호 계전기 또는 네트워크 통신모듈(300)로 전송한다. 만일, 고장 판단이 안된 경우에는 구스 메시지는 생성되지 않도록 할 수 있다(S2).
도 4는 도 2의 구스 신호 처리부와 MCU의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 구스 신호 처리부(260)는 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 수신된 구스 메시지를 분석하여(ST1), 인접한 다른 디지털 보호 계전기를 사고 또는 고장 여부를 판단한다(ST2). 그리고 사고 판단부(230)에서 판단되는 고장 또는 사고 여부 또한 수신한다. 이에, 구스 신호 처리부(260)는 고장 판단시 고장 판단된 결과 신호나 정보를 MCU(270)로 공급한다.
MCU(270)는 구스 신호 처리부(260)로부터 고장 판단된 결과 신호나 정보가 입력되면, 파형 기록부(280)를 제어하여 메모리부(290)에 동작 상태 정보와 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 저장한다(ST3,ST4).
파형 기록부(280)는 MCU(270)의 제어에 따라 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 생성한 후, 생성된 고장 판단 결과와 파형 데이터를 메모리부(290)에 기록한다(ST5).
도 5는 도 2에 도시된 파형 기록부에서 파형 데이터 기록 방법을 설명하기 위한 전류 파형도이다.
도 5와 같이, 파형 기록부(280)는 MCU(270)의 제어에 따라 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 생성한 후, 생성된 고장 판단 결과와 파형 데이터를 메모리부(290)에 기록한다.
이때, 파형 기록부(280)는 전압 또는 전류 값에 포함된 주파수, 전압 크기, 전류 세기에 대한 값을 미리 설정된 시간대별(예를 들어, 밀리 초, 수 마이크로 초, 나노 초 등)로 배열함으로써, 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 구스 메시지로 생성 및 기록한다.
이렇게 본 발명에서는 디지털 보호 계전기(200)들이 국제 표준 기반으로 구축되도록 하는바, 모든 디지털 보호 계전기 또는 특정 디지털 보호 계전기 그룹이 표준화된 구스 메시지(IEC 61850 GOOSE MESSAGE)로 고장 여부를 송수신할 수 있다. 그리고 고장 발생시, 동작 데이터와 파형 데이터 등을 빠르게 저장하고 공유할 수 있다.
또한, 구스 메시지의 데이터 용량이 최소화됨에 따라 전력 계통 전반에 걸친 모든 디지털 보호 계전기, 또는 특정 디지털 보호 계전기 그룹이 서로의 동작 상태 또는 사고 여부에 따라 동작 데이터와 파형 데이터를 실시간으로 저장하고 공유할 수 있게 된다.
이에, 기설된 배선을 변경하거나 자원을 별도로 더 투자하지 않고도 실제 현장의 모든 디지털 보호 계전기들이 하드 와이어링된 효과를 얻을 수 있다. 그리고 원격 감시반에서도 디지털 보호 계전기들의 전체적인 동작 상황을 고려하여 사고 원인과 사고 상황을 분석함으로써, 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시 예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시 예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 변압/변류기
200: 디지털 보호 계전기
210: ADC
220: 버퍼부
230: 사고 판단부
240: 구스 신호 출력부
250: 인터페이스부
260: 구스 신호 처리부
270: MCU
280: 파형 기록부
290: 메모리부
300: 네트워크 통신모듈
400: 관리 서버부

Claims (7)

  1. 전력 계통이나 배전 선로의 전압 또는 전류 값을 디지털 신호로 변환하는 ADC;
    상기 디지털 신호로 변환되는 전압 또는 전류 값을 모니터링하여 상기 전력 계통이나 배전 선로의 고장 또는 사고 여부를 판단하는 사고 판단부;
    상기 사고 판단부에서 판단되는 고장 또는 사고 여부를 구스 메시지로 생성하여 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 송신하는 구스신호 출력부;
    인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 수신된 구스 메시지를 분석하여 상기 인접한 다른 디지털 보호 계전기를 사고 또는 고장 여부를 판단함과 아울러, 상기 사고 판단부에서 판단되는 고장 또는 사고 판단 결과를 수신하는 구스 신호 처리부; 및
    상기 인접한 다른 디지털 보호 계전기가 사고나 고장으로 판단되거나 상기 사고 판단부에서 자체적으로 고장 또는 사고 판단이 되면 파형 기록부를 제어하여 메모리부에 동작 상태 정보와 상기 전압 또는 전류 값에 따른 파형 데이터를 저장하는 MCU를 포함하는
    디지털 보호 계전기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구스 신호 출력부와 인터페이스부는
    서로 인접한 복수의 디지털 보호 계전기 또는 네트워크 통신모듈의 구스 신호 출력부나 인터페이스 장치와 양방향으로 국제 표준 기반의 IEC 61850 통신 프로토콜을 이용한 통신 네트워크를 형성하도록 구성되어,
    상기 구스 메시지와 파형 데이터를 상기 서로 인접한 복수의 디지털 보호 계전기 또는 상기 네트워크 통신모듈로 전송하는
    디지털 보호 계전기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구스 신호 출력부와 인터페이스부는
    국제 표준 기반의 IEC 61850 통신 프로토콜을 이용한 통신 네트워크를 형성하도록 구성되어,
    상기 사고 판단부에서의 사고 또는 고장 판단시에는 상기 IEC 61850 통신 프로토콜을 이용한 구스 메시지를 상기 고장 판단 결과 신호로 상기 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 전송하는
    디지털 보호 계전기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 MCU는
    상기 전력 계통이나 배전 선로의 동작 상태 정보와 상기 파형 데이터가 상기 메모리부에 저장될 수 있도록 상기 파형 기록부를 제어하고,
    상기 네트워크 통신모듈의 요청에 따라서는 상기 저장된 동작 상태와 파형 데이터가 전송될 수 있도록 상기 구스신호 출력부와 상기 인터페이스부를 제어하는
    디지털 보호 계전기.
  6. 각각의 변압/변류기를 통해 전력 계통과 배전 선로를 감시하고 고장 여부를 판단하는 복수의 디지털 보호 계전기;
    상기 복수의 디지털 보호 계전기로부터 고장 판단 결과와 파형 데이터를 수신하는 네트워크 통신모듈; 및
    상기 복수의 디지털 보호 계전기 중 적어도 하나의 디지털 보호 계전기로부터 상기 파형 데이터를 각각 수신하여 고장 원인을 판단하는 관리 서버부를 포함하고,
    상기 디지털 보호 계전기는
    상기 변압/변류기로부터 전압 또는 전류 값을 수신하여, 상기 전력 계통과 배전 선로의 고장 여부를 감시하고, 고장 또는 사고 발생시에는 고장 또는 사고 여부에 따라 구스 메시지를 인접한 다른 디지털 보호 계전기로 전송하며,
    상기 인접한 다른 디지털 보호 계전기로부터 상기 구스 메시지가 수신되면, 자체 감시하고 있던 전력 계통과 배전 선로의 동작 상태와 파형 데이터를 저장하고, 상기 네트워크 통신모듈의 요청에 따라 상기 저장된 동작 상태와 파형 데이터를 전송하는
    디지털 보호 계전기를 이용한 네트워크 시스템.
  7. 삭제
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