KR101939562B1 - 보호계전 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 보호계전 장치는 멀티채널 저압 피더의 모선에 대한 영상전압을 입력받고, 멀티채널 저압 피더를 구성하는 각각의 저압 피더에 대한 영상전류를 입력받는 감지부; 및 영상전압과 기 설정된 전압 기준값을 비교하고, 영상전류와 기 설정된 전류 기준값을 비교하며, 비교 결과와 영상전류의 위상으로부터 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하며, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더에 대해 차단신호를 생성하는 지락사고 판정부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 영상전압과 영상전류의 위상차를 도출하여 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하며, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더를 선택적으로 차단함으로써, 멀티채널의 저압 피더에 대한 선택 차단이 가능하고, 지락계전기 설치를 위한 공간이 감소하며, 관리 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

보호계전 장치 및 시스템{PROTECTIVE RELAYING APPARATUS AND SYSTEM}
본 발명은 멀티채널의 저압 피더에 대해 선택 차단이 가능한 보호계전 장치 및 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 영상전압과 영상전류를 입력받아 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하여, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더를 선택적으로 차단하는 기술에 관한 것이다.
보호계전 장치는 전력선, 전력기기 등에 단락, 지락 등의 사고 발생시 그 사고를 최소화하고 그 파급을 방지하기 위해 정상 부분과 이상 부분을 분리하여 정상 부분이 이상 부분의 영향을 받지 않도록 하거나, 이상 부분의 운전을 정지하거나, 이상 운전을 정상으로 회복시키는 등의 조치를 취한다.
보호계전 장치는 사고가 발생하면 설비의 손상을 적게 하고 계통의 안정을 저해하지 않도록 사고 구간을 신속하게 선택 차단하고 다른 건전한 부분의 운전을 유지할 수 있어야 한다. 또한 보호계전 장치는 무보호 구간이 없도록 하고 보호 구간에 대해서는 오동작하지 않도록 신뢰성을 가져야 한다. 또한 보호계전 장치는 설치 및 관리를 비용이 저렴해야 한다.
종래 고압의 경우는 하나의 피더에 대해 하나의 보호계전기가 설치되므로 많은 설치 비용과 공간이 필요하다. 종래 저압의 경우는 지락 사고가 발생한 피더의 위치를 표시하면서 알람을 주었으나, 선택 차단이 되지 않으므로 관리에 많은 비용이 발생한다.
1. 일본공개특허 제1995-193983호 (접지 선택 계전기)
본 발명의 목적은, 멀티채널의 저압 피더에 대해 채널별 선택 차단이 가능하면서도 설치 및 관리 비용이 저렴한 보호계전 장치 및 시스템을 제공하는데 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 멀티채널 저압 피더용 보호계전 장치에 있어서, 상기 멀티채널 저압 피더의 모선에 대한 영상전압을 입력받고, 상기 멀티채널 저압 피더를 구성하는 각각의 저압 피더에 대한 영상전류를 입력받는 감지부; 및 상기 영상전압과 기 설정된 전압 기준값을 비교하고, 상기 각각의 저압 피더에 대한 영상전류와 기 설정된 전류 기준값을 비교하며, 상기 전압 및 전류의 비교 결과와 상기 영상전압에 대한 영상전류의 위상으로부터 상기 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하며, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더에 대해 차단신호를 생성하는 지락사고 판정부를 포함하는 것을 일 측면으로 한다.
바람직하게는, 상기 저압 피더에는 피더 개폐기와 영상 변류기가 설치되며, 상기 영상 변류기는 저압 피더에 설치되는 부하와 피더 개폐기 사이에 설치되고, 상기 영상전류는 상기 영상 변류기에서 생성되며, 상기 차단 신호는 상기 피더 개폐기에 제공되어 지락 사고 여부에 따라 해당 저압 피더를 모선으로부터 선택적으로 차단한다.
바람직하게는, 상기 지락사고 판정부는, 상기 위상 검출 결과 상기 영상전류의 방향이 상기 저압 피더로부터 상기 모선을 향하는 경우, 해당 저압 피더에 대해 지락 사고가 발생한 것으로 판정한다.
바람직하게는, 상기 영상전압과 영상전류에 대한 정보를 외부로 전송하는 통신부를 더 구비한다.
또한, 본 발명은 멀티채널 저압 피더용 보호계전 시스템에 있어서, 상기 멀티채널 저압 피더의 모선에 대한 영상전압을 생성하는 접지형 계기용 변압기; 상기 멀티채널 저압 피더를 구성하는 각각의 저압 피더에 설치되는 피더 개폐기; 상기 각각의 저압 피더에 설치되는 부하와 상기 피더 개폐기 사이에 설치되어 해당 채널의 영상전류를 생성하는 영상 변류기; 및 상기 영상 변류기로부터 영상전류를 입력받고 상기 접지형 계기용 변압기로부터 영상전압을 입력받아 상기 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하며, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더에 대해 차단신호를 생성하여 해당 피더 개폐기로 제공하는 지락사고 판정부를 포함하는 것을 다른 측면으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 영상전압과 영상전류의 위상차를 도출하여 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하며, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더를 선택적으로 차단함으로써, 멀티채널의 저압 피더에 대한 선택 차단이 가능하다. 또한, 본 발명은 멀티채널을 위한 보호계전 장치를 하나의 장치로 구현함으로써 설치를 위한 공간 및 비용이 감소하며, 관리 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전 시스템의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전 장치의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 보호계전 장치에서의 동작 방법의 순서도이다.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전 시스템(100)의 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전 장치(1)의 블록도이다.
보호계전 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 멀티채널 저압 피더의 모선에 대한 영상전압을 생성하는 접지형 계기용 변압기(90)를 포함한다. 피더 개폐기(60)는 멀티채널 저압 피더를 구성하는 각각의 저압 피더에 설치되고, 영상 변류기(70)는 상기 저압 피더에 설치되는 부하와 피더 개폐기(60)의 사이에 설치되어 해당 채널의 영상전류를 생성하도록 구성된다.
보호계전 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 인입 개폐기(61)가 개방된 경우, 영상 변류기(70)에 접속된 멀티채널 저압 피더(F1, F2, ... Fn)의 모선(M)에 대한 영상전압(V0)을 접지형 계기용 변압기(90)를 통해 입력받고, 각각 채널의 저압 피더에 설치된 영상 변류기(70)로부터 영상전류(I01, I02, ... I0n)를 입력받아 지락 사고 발생 여부를 판정한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 보호계전 장치(1)는, 감지부(10), A/D 변환부(15), 신호처리부(2), 통신부(80)를 포함하여 구성된다. 신호처리부(2)는 영상전압 비교부(20), 영상전류 비교부(30), 위상차 비교부(40), 지락사고 판정부(50)를 포함한다.
감지부(10)는 접지형 계기용 변압기(90)로부터 영상전압(V0)을 입력받고, 멀티채널 저압피더에 설치된 영상 변류기(70)로부터 영상전류(I01, I02, ... I0n)를 입력받는다.
영상전압 비교부(20)는 A/D 변환부(15)로부터 입력받은 영상전압과 기 설정된 전압 기준값을 비교하여 전압 비교정보를 생성한다. 영상전류 비교부(30)는 A/D 변환부(15)로부터 입력받은 영상전류와 기 설정된 전류 기준값을 비교하여 전류 비교정보를 생성한다. 위상차 비교부(40)는 각 피더에 대해 영상전압에 대한 영상전류의 위상을 검출한다.
지락사고 판정부(50)는 영상전압 비교부(20)와 영상전류 비교부(30)의 비교 결과를 이용하여 각 피더에 대해 지락 사고의 발생 여부를 판정하고, 위상차 비교부(40)의 검출 결과를 이용하여 지락 사고의 방향성을 판정하여 각 피더에 대해 차단 신호(S1, S2, ... Sn)를 생성한다. 지락사고 판정부(50)는 위상차 비교부(40)로부터 인가받은 위상 검출 결과 영상전류의 방향이 모선을 향하는 경우, 해당 저압 피더에 대해 지락 사고가 발생한 것으로 판단하여 저압 피더에 대해 차단 신호를 생성한다.
판정 결과, 멀티채널 저압 피더 중에 어느 하나의 저압 피더에 대해 지락 사고가 발생한 경우, 보호계전 장치(1)는 지락사고 판정부(50)가 생성한 차단 신호(Si)를 해당 저압 피더와 접속된 피더 개폐기(60)로 인가하여 모선과 해당 저압 피더간의 접속을 차단한다.
예를 들어, 멀티채널 저압 피더 중에 저압 피더(F2)에 지락 사고가 발생한 경우, 보호계전 장치(1)의 지락사고 판정부(50)가 차단신호(S2)를 저압 피더(F2)에 설치된 피더 개폐기(60)로 인가하고, 피더 개폐기(60)는 차단신호(S2)에 따라 저압 피더(F2)의 모선(M)과의 접속을 차단하게 된다. 즉, 본 실시예에 따른 보호계전 장치(1)는 멀티채널의 저압 피더 중에서 지락 사고가 발생한 저압 피더를 판정하고, 해당 저압 피더만을 선택하여 차단하도록 구성된다.
보호계전 장치(1)은 감지부(10)와 신호처리부(2) 사이에 A/D 변환부(15)를 구성하여 감지부(10)가 멀티채널 저압 피더의 모선(M)으로부터 입력받은 영상전압(V0)과 각각의 저압 피더로부터 입력받은 영상전류(I01, I02, ... I0n)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
보호계전 장치(1)는 통신부(80)를 더 포함할 수 있다. 통신부(80)는 영상전압, 영상전류, 전압 비교정보, 전류 비교정보, 위상 검출 결과 또는 차단 신호 중에 어느 하나를 정보통신망을 통해 접속된 모니터링 서버 또는 관리자 단말기로 전송하도록 구성될 수 있다. 아울러, 통신부(80)는 통신망을 통해 접속된 관리자 단말기(또는 모니터링 서버)(도시되지 않음)로부터 수신한 제어신호를 신호처리부(2)로 인가하여, 지락사고 판정부(50)가 제어신호와 부합하는 차단 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
보호계전 장치(1)는 저장부(85)를 더 포함할 수 있다. 저장부(85)는 관리자의 설정에 따라 영상전압, 영상전류, 전압 비교정보, 전류 비교정보, 위상 검출 결과, 차단 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 기간에 대해 저장한다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전 장치(1)의 작동방법에 대해 설명하면 아래와 같다.
먼저, 감지부(10)가 멀티채널 저압 피더의 모선에 대한 영상전압 및 멀티채널 저압 피더를 구성하는 각각의 저압 피더에 대한 영상전류를 입력받는다(step 1). 다음에는, 영상전압 비교부(20)가 상기 영상전압과 기 설정된 전압 기준값을 비교하여 전압 비교정보를 생성한다(step 2). 다음에는, 영상전류 비교부(30)가 상기 영상전류와 기 설정된 전류 기준값을 비교하여 전류 비교정보를 생성한다(step 3).
이어서, 위상차 비교부(40)가 상기 전압비교정보 및 전류 비교정보를 토대로 영상전압에 대한 영상전류의 위상을 검출한다(step 4). 다음에는, 지락사고 판정부(50)가 상기 전압 비교정보 및 전류 비교정보와 상기 영상전류의 위상으로부터 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정한다(step 5). step 5의 판정 결과, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 경우, 지락사고 판정부(50)가 판정된 저압 피더에 대해 차단 신호를 생성한다(step 6).
정리하면, 본 실시예에 따른 보호계전 장치 및 시스템은, 영상전압 및 영상전류의 기준값과의 비교 결과와, 영상전압과 영상전류의 위상차를 도출하여 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하되, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더가 선택 차단되도록 구성된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
1: 보호계전 장치
2: 신호처리부
10: 감지부
15: A/D 변환부
20: 영상전압 비교부
30: 영상전류 비교부
40: 위상차 비교부
50: 지락사고 판정부
60: 피더 개폐기
61: 인입 개폐기
70: 영상 변류기
80: 통신부
85: 저장부
90: 접지형 계기용 변압기
100: 보호계전 시스템

Claims (6)

  1. 멀티채널 저압 피더용 보호계전 장치에 있어서,
    상기 멀티채널 저압 피더의 모선에 대한 영상전압을 입력받고, 상기 멀티채널 저압 피더를 구성하는 각각의 저압 피더에 대한 영상전류를 입력받는 감지부; 및
    상기 영상전압과 기 설정된 전압 기준값을 비교하고, 상기 각각의 저압 피더에 대한 영상전류와 기 설정된 전류 기준값을 비교하며, 상기 전압 및 전류의 비교 결과와 상기 영상전압에 대한 영상전류의 위상으로부터 상기 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하며, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더에 대해 차단신호를 생성하는 지락사고 판정부를 포함하되,
    상기 지락사고 판정부는,
    상기 위상 검출 결과 상기 영상전류의 방향이 상기 저압 피더로부터 상기 모선을 향하는 경우, 해당 저압 피더에 대해 지락 사고가 발생한 것으로 판정하고,
    판정 결과, 멀티채널 저압 피더 중에 어느 하나의 저압 피더에 대해 지락 사고가 발생한 경우, 상기 보호계전 장치는 지락사고 판정부가 생성한 차단 신호를 해당 저압 피더와 접속된 피더 개폐기로 인가하여 모선과 해당 저압 피더간의 접속을 차단하는 것을 특징으로 하는 보호계전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저압 피더에는 피더 개폐기와 영상 변류기가 설치되며,
    상기 영상 변류기는 저압 피더에 설치되는 부하와 피더 개폐기 사이에 설치되고,
    상기 영상전류는 상기 영상 변류기에서 생성되며,
    상기 차단 신호는 상기 피더 개폐기에 제공되어 지락 사고 여부에 따라 해당 저압 피더를 모선으로부터 선택적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 보호계전 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상전압과 영상전류에 대한 정보를 외부로 전송하는 통신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 보호계전 장치.
  5. 멀티채널 저압 피더용 보호계전 시스템에 있어서,
    상기 멀티채널 저압 피더의 모선에 대한 영상전압을 생성하는 접지형 계기용 변압기;
    상기 멀티채널 저압 피더를 구성하는 각각의 저압 피더에 설치되는 피더 개폐기;
    상기 각각의 저압 피더에 설치되는 부하와 상기 피더 개폐기 사이에 설치되어 해당 채널의 영상전류를 생성하는 영상 변류기; 및
    상기 영상 변류기로부터 영상전류를 입력받고 상기 접지형 계기용 변압기로부터 영상전압을 입력받아 상기 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하며, 지락 사고가 발생한 것으로 판정된 저압 피더에 대해 차단신호를 생성하여 해당 피더 개폐기로 제공하는 지락사고 판정부를 포함하되,
    상기 지락사고 판정부는,
    상기 영상전압과 기 설정된 전압 기준값을 비교하고, 상기 각각의 저압 피더에 대한 영상전류와 기 설정된 전류 기준값을 비교하며, 상기 전압 및 전류의 비교 결과와 상기 영상전압에 대한 영상전류의 위상으로부터 상기 각각의 저압 피더에 대한 지락 사고 여부를 판정하고,
    상기 보호계전 시스템은,
    관리자의 설정에 따라 영상전압, 영상전류, 전압 비교정보, 전류 비교정보, 위상 검출 결과, 차단 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 기간에 대해 저장하는 것을 특징으로 하는 보호계전 시스템.
  6. 삭제
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