KR101993558B1 - 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치 - Google Patents

오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 보호 계전기에 연결되는 GPT 및/또는 ZCT의 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 양방향 선택 지락 보호 계전기에 있어서, 메인 부스의 영상 전압을 검출하는 영상 변압기로부터 영상 전압을 입력받는 전압 입력부; 메인 부스의 영상 전류를 검출하는 영상 변류기로부터 영상 전류를 입력받는 전류 입력부; 영상 변압기에 연결되어 선택된 하나의 위상 전압을 지락 전압이 되도록 함으로써 전압 입력부를 통해 지락 전압이 입력되도록 하고 전류 입력부를 통해 지락 전류가 입력되도록 하는 시험 환경 제공부; 및 시험 환경 제공부의 동작 시 보호 계전기가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하고, 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단하는 판단부를 포함하는 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 시험 장치를 개시한다.

Description

오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치{Bidirectional selective ground fault protection relay and test device capable of detecting faulty wiring}
본 발명의 다양한 실시예는 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치에 관한 것이다.
전력 계통에서 안정적이고 지속적인 양질의 전력 공급은 현대사회에서 아주 중요하며, 이로 인해 전력 계통 보호에 대한 중요성이 점차 증가하고 있다. 특히, 고장 발생 시 신속하고 정확하게 고장을 검출하는 것은 전력 계통 보호의 핵심이라 할 수 있다. 이에 따라 전력 계통을 구성하는 각종 전력기기, 설비들의 고장 및 사고 발생시 이를 검출하고 보호하기 위해 보호 계전기가 사용되고 있다.
보호 계전기는 수배전반의 각종 전기량을 감지하여 정상 운전시의 값과 비교함으로써, 지락 사고 등이 발생하여 각종 전기량이 미리 설정된 기준치를 벗어난 경우에 이를 신속히 검출하는 장치이다. 또한, 보호 계전기는 피보호 전력계통이나 기기 설비를 정상 계통으로부터 분리시키기 위해 각종 차단기, 개폐기를 동작시키기 위한 제어 기능을 수행한다.
보호 계전기는 변압기 보호용 보호 계전기, 메인 부스 보호용 보호 계전기, 부하(예를 들면, 모터) 보호용 보호 계전기 등이 있다. 변압기 보호용 보호 계전기는 선로에 지락 등의 고장이 발생할 경우 선로와 변압기 사이를 개방함으로써, 변압기를 보호하는 보호 계전기이다. 메인 부스 보호용 보호 계전기는 메인 부스에 고장이 발생할 경우 일부 구간만을 차단하여 정전 구간이 최소가 되도록 하는 보호 계전기이다. 부하 보호용 보호 계전기는 자기 선로에 고장이 발생할 경우 자기 선로와 부하 사이를 개방함으로써 부하를 보호하는 보호 계전기이다.
한편, 비접지 계통에서 지락 사고 시 사고 전류가 작아서 전류값만으로는 사고 선로를 선택하여 차단할 수 없기 때문에, 영상 변압기(또는 접지전압 변성기(GPT: Ground Potential Transformer))와 영상 변류기(ZCT: Zero phase Current Transformer) 사이에 보호 계전기를 연결함으로써, GPT로부터 얻은 영상 전압과 ZCT로부터 얻은 영상 전류를 이용하여 사고 선로를 선택하고 차단하고 있다.
그러나, 보호 계전기에 연결되는 GPT와 ZCT의 연결선 중 어느 하나의 연결선이라도 바뀌게 되면(즉, 오결선되면) 지락 사고 시 자기 선로의 차단기는 동작하지 아니하고 다른 선로의 차단기가 동작하게 되어 실제의 사고 선로를 차단하지 못하고 건전한 선로가 차단되는 문제가 있었다. 이에 따라, 사고는 확산되고 건전한 선로는 불필요하게 정전이 되며 사고 개소 검출에도 어려움이 있었다.
이와 같이 하여, 종래에는 고전압 선로를 직접 대지에 접지시켜서 선택 지락 보호 계전기의 정부 동작 시험을 수행하고 있었다. 그러나, 이러한 시험은 안전 사고의 위험이 높을 뿐만 아니라 운전 중인 선로에서는 시험이 곤란한 문제점이 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 보호 계전기에 연결되는 GPT 및/또는 ZCT의 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기는 메인 부스의 영상 전압을 검출하는 영상 변압기로부터 영상 전압을 입력받는 전압 입력부; 메인 부스의 영상 전류를 검출하는 영상 변류기로부터 영상 전류를 입력받는 전류 입력부; 영상 변압기에 연결되어 선택된 하나의 위상 전압을 지락 전압이 되도록 함으로써 전압 입력부를 통해 지락 전압이 입력되도록 하고 전류 입력부를 통해 지락 전류가 입력되도록 하는 시험 환경 제공부; 및 시험 환경 제공부의 동작 시 보호 계전기가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하고, 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
시험 환경 제공부는 Y 접속되어 중성점이 접지된 영상 변압기의 2차 권선중 하나에 일단이 연결된 첫번째 제1스위치; 첫번째 제1스위치에 일단이 병렬로 연결된 첫번째 제2스위치; 첫번째 제1스위치와 함께 동작하고 일단이 접지된 두번째 제1스위치; 첫번째 제2스위치와 함께 동작하고 일단이 접지되며 두번째 제1스위치에 병렬로 연결된 두번째 제2스위치; 첫번째 제1스위치의 타단과 두번째 제2스위치의 타단에 일단이 연결된 전류 제한 저항 소자; 및 전류 제한 저항 소자의 타단과 두번째 제1스위치 및 첫번째 제2스위치의 타단 사이에 연결되며 영상 변류기를 관통하는 제어선을 포함할 수 있다.
첫번째 제1스위치 및 두번째 제1스위치가 턴온되면 2차 권선의 전류가 제어선을 통하여 부하에 가까와지는 정?향으로 흘러 정방향 특성이 시험될 수 있고, 첫번째 제2스위치 및 두번째 제2스위치가 턴온되면 2차 권선의 전류가 제어선을 통하여 부하로부터 멀어지는 역?향으로 흘러 역방향 특성이 시험될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 시험 장치는 메인 부스의 영상 전압을 검출하는 영상 변압기로부터 입력받은 영상 전압과 메인 부스의 영상 전류를 검출하는 영상 변류기로부터 입력받은 영상 전류에 기초하여 차단기 트립 신호를 출력하는 보호 계전기의 오결선 검출을 위한 보호 계전기 시험 장치에 있어서, 영상 변압기에 연결되어 선택된 하나의 위상 전압을 지락 전압이 되도록 함으로써 전압 입력부를 통해 지락 전압이 입력되도록 하고 전류 입력부를 통해 지락 전류가 입력되도록 하는 시험 환경 제공부; 및 시험 환경 제공부의 동작 시 보호 계전기가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하고, 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단하는 판단부를 포함할 수 있다. 여기서, 시험 환경 제공부는 Y 접속되어 중성점이 접지된 영상 변압기의 2차 권선중 하나에 일단이 연결된 첫번째 제1스위치; 첫번째 제1스위치에 일단이 병렬로 연결된 첫번째 제2스위치; 첫번째 제1스위치와 함께 동작하고 일단이 접지된 두번째 제1스위치; 첫번째 제2스위치와 함께 동작하고 일단이 접지되며 두번째 제1스위치에 병렬로 연결된 두번째 제2스위치; 첫번째 제1스위치의 타단과 두번째 제2스위치의 타단에 일단이 연결된 전류 제한 저항 소자; 및 전류 제한 저항 소자의 타단과 두번째 제1스위치 및 첫번째 제2스위치의 타단 사이에 연결되며 영상 변류기를 관통하는 제어선을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 보호 계전기에 연결되는 GPT 및/또는 ZCT의 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치를 제공한다.
일례로, 본 발명의 실시예는 시험 환경 제공부를 이용하여 영상 변압기의 전압이 지락 전압이 되도록 하고 또한 영상 변류기의 전류가 지락 전류가 되도록 가상의 시험 환경을 제공함으로써, 보호 계전기의 트립 신호 출력 여부를 통해 정상 결선 또는 오결선 상태를 검출할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명의 실시예는 시험 환경 제공부에 구비된 제1스위치 또는 제2스위치를 이용하여, 보호 계전기의 정방향 특성 시험 또는 역방향 특성 시험이 모두 가능하도록 함으로써, 보호 계전기가 자기 선로의 차단기뿐만 아니라 메인 부스의 메인 부스에 구비된 차단기를 적절하게 동작시키는지 시험할 수 있도록 한다.
물론, 이때 정방향 또는 역방향의 특성 시험 시, 보호 계전기의 트립 신호 출력 여부를 통해 정상 결선 또는 오결선 상태를 검출할 수 있음은 당연하다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기가 GPT와 ZCT 사이에 연결된 상태를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시험 장치가 종래의 보호 계전기에 연결된 상태를 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기(100)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기(100)는 전압 입력부(110), 전류 입력부(120), 시험 환경 제공부(130), 판단부(140), 제어부(150) 및 표시부(160)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 보호 계전기(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성 요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기(100)가 영상 변압기(170)와 영상 변류기(180) 사이에 연결된 상태를 도시한 회로도이다. 도 1을 함께 참조하여 설명한다.
우선, 변압기(191)의 입력측에 변압기(191)의 보호를 위한 변압기 차단기(192)가 설치될 수 있고, 변압기(191)의 출력측에 3상의 메인 부스(193)(또는 배전 선로)가 연결되며, 메인 부스(193)에도 메인 부스(193)의 보호를 위한 메인 부스 차단기(194)(또는 배전 선로 차단기)가 설치될 수 있다. 또한, 메인 부스(193)에 다수의 3상 자기 선로(195)가 병렬로 연결될 수 있으며, 자기 선로(195)에도 각각 자기 선로(195)의 보호를 위한 자기 선로 차단기(196)가 설치될 수 있다.
이러한 다수의 차단기(192,194,196)들은 주지된 바와 같이 보호 계전기(100)의 트립 신호에 의해 선택적으로 동작(오픈 또는 클로즈)될 수 있다. 또한, 보호 계전기(100)는 메인 부스(193)와 자기 선로(195)의 사이에 설치됨으로써, 메인 부스(193) 및 자기 선로(195)의 보호 동작을 수행한다.
전압 입력부(110) 또는 전압 입력 단자는 메인 부스(193)의 영상 전압을 검출하는 영상 변압기(170)로부터 영상 전압을 입력받는다.
전류 입력부(120) 또는 전류 입력 단자는 메인 부스(193)의 영상 전류를 검출하는 영상 변류기(180)로부터 영상 전류를 입력받는다.
시험 환경 제공부(130)는 영상 변압기(170)에 연결되어 선택된 하나의 위상 전압을 지락 또는 단락 전압이 되도록 함으로써, 전압 입력부(110)를 통해 지락 전압 또는 단락 전압이 입력되도록 하고, 전류 입력부(120)를 통해 지락 또는 단락 전류가 입력되도록 한다.
판단부(140)는 시험 환경 제공부(130)의 동작 시 보호 계전기(100)가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하고, 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단한다. 물론, 판단부(140)는 종래와 같이 영상 전압 및 영상 전류에 기초하여 메인 부스(193) 또는 자기 선로(195)의 지락 여부를 판단할 수 있음은 당연하다. 다만, 이러한 지락 여부의 판단 방법은 종래와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제어부(150)는 시험 환경 제공부(130)의 동작 후 정상 결선으로 판단되면 정상 결선 상태임을 표시부(160)에 전송하고, 오결선으로 판단되면 오결선 상태임을 표시부(160)에 전송한다. 물론, 제어부(150)는 종래와 같이 메인 부스(193) 또는 자기 선로(195)가 지락된 것으로 판단되면, 해당 차단기에 트립 신호를 전송함으로써, 해당 선로가 보호되도록 한다.
표시부(160)는 상술한 바와 같이 정상 결선, 오결선 또는 지락 상태 등을 사용자에게 표시함으로써, 사용자가 이를 인식할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명의 핵심인 시험 환경 제공부(130)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 보호 계전기(100)에 통합되어 함께 구성될 수 있다. 이러한 시험 환경 제공부(130)는 첫번째 제1스위치(131), 첫번째 제2스위치(132), 두번째 제1스위치(133), 두번째 제2스위치(134), 전류 제한 저항 소자(135) 및 제어선(136)을 포함할 수 있다.
여기서, 영상 변압기(170)는 메인 부스(193)에 Y 접속되고 중성점이 접지된 1차 권선(171)과, 마찬가지로 Y 접속되어 중성점이 접지된 2차 권선(172)과, 오픈 델타로 접속되어 메인 부스(193)의 영상 전압을 제공하는 3차 권선(173)을 포함할 수 있다.
첫번째 제1스위치(131)는 일단이 영상 변압기(170)의 2차 권선(172) 중 어느 하나와 두번째 제2스위치(132)의 일단에 연결되고, 타단이 전류 제한 저항 소자(135)의 일단 및 두번째 제2스위치(134)의 타단에 연결될 수 있다.
첫번째 제2스위치(132)는 일단이 첫번째 제1스위치(131)의 일단에 병렬로 연결되고(다르게 설명하면, 일단이 영상 변압기(170)의 2차 권선(172) 중 어느 하나에 연결되고), 타단이 제어선(136)의 타단과 두번째 제1스위치(133)의 타단에 연결될 수 있다.
두번째 제1스위치(133)는 첫번째 제1스위치(131)와 함께 동작하고 일단이 접지되며(다르게 설명하면, 일단이 두번째 제2스위치(134)의 일단에 연결되고), 타단이 제어선(136)의 타단에 연결(다르게 설명하면, 타단이 첫번째 제2스위치(132)의 타단에 연결)될 수 있다.
두번째 제2스위치(134)는 첫번째 제2스위치(132)와 함께 동작하고 일단이 접지 및 두번째 제1스위치(133)의 일단에 병렬로 연결된다. 또한, 두번째 제2스위치(134)는 타단이 첫번째 제1스위치(131)의 타단 즉, 전류 제한 저항 소자(135)의 일단에 연결될 수 있다.
전류 제한 저항 소자(135)는 상술한 바와 같이 일단이 첫번째 제1스위치(131)의 타단 및 두번째 제2스위치(134)의 타단에 연결되고, 타단이 제어선(136)의 일단에 연결될 수 있다.
제어선(136)은 일단이 전류 제한 저항 소자(135)의 타단에 연결될 수 있고, 타단이 두번째 제1스위치(133)의 타단과 첫번째 제2스위치(132)의 타단에 연결될 수 있다.
여기서, 제어선(136)은 영상 변류기(180)를 관통하여 구비됨이 중요하다. 즉, 제어선(136)은 제어선을 따라 흐르는 전류가 영상 변류기(180)를 통해 검출되도록 한다. 다르게 설명하면, 제어선(136)을 통해 정방향 전류 또는 역방향 전류가 흐를 수 있는데, 이러한 정방향 전류 또는 역방향 전류가 영상 변류기(180)에 의해 검출될 수 있다.
이러한 시험 환경 제공부(130)의 구성에 의해 첫번째 제1스위치(131) 및 두번째 제1스위치(133)가 함께 턴온되면 2차 권선(172)의 지락 또는 단락 전류가 제어선(136)을 통하여 부하에 가까와지는 정?향으로 흘러 정방향 특성이 시험될 수 있다. 상술한 바와 같이 이러한 정방향 전류는 영상 변류기(180)에 의해 검출될 수 있다.
예를 들면, 첫번째 제1스위치(131) 및 두번째 제1스위치(133)의 동시 턴온에 의해, 영상 변압기(170)
Figure 112018036182823-pat00001
중 2차 권선(172)
Figure 112018036182823-pat00002
의 어느 한상(Va)이 도 2와 같이 첫번째 제1스위치(131), 전류 제한 저항 소자(135), 제어선(136) 및 두번째 제1스위치(133)를 통하여, 그리고 영상 변류기(180)를 관통하여 폐회로를 구성할 수 있다. 여기서, 제어선(136)을 따라 도시된 실선 화살표가 정방향 전류를 나타낸다. 물론, 점선 화살표는 역방향 전류를 나타낸다.
이러한 회로의 구성은 첫번째 제1스위치(131) 및 두번째 제1스위치(133)를 누르면, Va상 전압이 전류 제한 저항 소자(135) 및 제어선(136)을 통하여 단락되므로, 영상 변류기(180)를 관통하는 회로에는 부하 방향(정방향)으로 전류가 흐르고, 이에 따라 전압 Va가 단락되어 대략 "0"[V]에 근접하게 됨으로써, 결국 2차 권선(172)의 중성점이 Va쪽으로 이동하게 된다.
이와 같이 하여, 영상 변압기(170)의 3차 권선(173)에는 마치 메인 부스(193)의 A상에 지락이 발생한 것과 같이 영상 전압이 발생하게 되고, 또한 영상 변류기(180)를 통해서도 폐회로에 의한 영상 전류가 흐르므로, 결국 보호 계전기(100)는 지락이 발생된 것으로 판단하여 해당 차단기를 동작시키기 위한 트립 신호를 출력하게 된다. 즉, 본 발명은 메인 부스(193)를 실제로 접지시키지 않고도 간단하게 메인 부스(193)를 접지시키는 것과 같은 효과를 제공하여 오결선 여부의 시험이 가능하도록 한다.
더불어, 상술한 시험 환경 제공부(130)의 동작 시 판단부(140)는 보호 계전기(100)(즉, 제어부(150))가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하여 이를 표시부(160)에 표시하고, 또한 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단하여 이를 표시부(160)에 표시한다. 따라서, 사용자는 이러한 표시부(160)의 표시 상태를 보고, 보호 계전기(100), 영상 변압기(170) 및 영상 변류기(180) 사이의 결선 상태를 다시 확인할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명은 시험 환경 제공부(130)의 첫번째 제2스위치(132) 및 두번째 제2스위치(134)를 동시에 턴온함으로써, 2차 권선(172)의 전류가 제어선(136)을 통하여 부하로부터 멀어지는 역?향으로 흘러 역방향 특성이 시험되도록 할 수도 있다.
일반적으로, 비접지 계통(GPT 접지)에서는 각 자기 선로(195)의 지락 고장(도 3의 F2점 사고)에 대하여 선택 차단이 가능하나, 변압기(191)의 2차측 델타 권선으로부터 첫번째 자기 선로(195)의 영상 변류기(180)의 취부점까지인 메인 부스(Main Bus) 구간(즉, 도 2의 F1점의 사고)의 지락 사고 시 이를 검출할 수 없고, 따라서 이 구간은 무보호 구간이 된다.
따라서 이 구간에 고장이 발생하면 대형사고로 발전하게 되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존의 선택 지락 보호 계전기의 영상 전압에 대한 영상 전류의 위상이 정동작 방향(도 2) 일 때 동작하는 정동작 요소에 영상 전압에 대한 영상 전류 위상이 역방향일 때 동작하는 역방향 동작요소(도 2)를 추가하고 보호 계전기(100)의 역방향 요소의 정정 시간을 정방향(부하방향) 보다 길게 하여 메인 부스 구간의 지락 사고를 판별하여 차단시킬 수 있다.
한편, 이러한 보호 계전기(100)의 역방향 시험을 위해, 상술한 바와 유사하게, 시험 환경 제공부(130)의 첫번째 제2스위치(132) 및 두번째 제2스위치(134)를 동시에 턴온하게 되면, 2차 권선(172)의 전류가 제어선(136)을 통하여 부하로부터 멀어지는 역?향으로 흐르게 된다. 즉, 2차 권선(172)의 지락 전류 또는 단락 전류가 첫번째 제2스위치(132), 제어선(136), 전류 제한 저항 소자(135) 및 두번째 제2스위치(134)를 통하여 흐르되, 영상 변류기(180)에 대하여 역방향으로 흐르게 된다.
이때, 보호 계전기(100)(즉, 제어부(150))가 메인 부스(193)에 설치된 차단기(194)에 트립 신호를 출력하면 판단부(140)는 정상 결선으로 판단하고, 차단기(194)에 트립 신호를 출력하지 못하면 판단부(140)는 오결선으로 판단한다. 물론, 이러한 상태는 표시부(160)를 통해 표시될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 보호 계전기(100)의 정방향 및 역방향에 대한 시험이 가능하고, 또한 정방향 및 역방향 시험이 영상 변압기 및 영상 변류기와 보호 계전기(100) 사이의 정상 결선 및 오결선 여부를 파악할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시험 장치(200)가 종래의 보호 계전기(100')에 연결된 상태를 도시한 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 보호 계전기(100')는 메인 부스(193)의 영상 전압을 검출하는 영상 변압기(170)로부터 입력받은 영상 전압과 메인 부스(193)의 영상 전류를 검출하는 영상 변류기(180)로부터 입력받은 영상 전류에 기초하여 차단기 트립 신호를 출력하도록 구성되어 있으며, 이러한 기존의 보호 계전기(100')에 본 발명의 실시예에 따른 보호 계전기의 오결선 검출을 위한 보호 계전기 시험 장치(200)가 추가적으로 연결될 수 있다.
즉, 도 1 내지 3에서 설명된 보호 계전기(100)는 내부에 오결선 검출을 위한 구성 요소를 통합하고 있으나, 도 4에서는 오결선 검출을 위한 구성 요소가 보호 계전기와 별도로 그리고 휴대용으로 구비될 수 있음을 보여주고 있다.
구체적으로, 휴대용 시험 장치(200)는 영상 변압기(170)에 연결되어 선택된 하나의 위상 전압을 지락 전압이 되도록 함으로써, 전압 입력부(110)를 통해 지락 전압이 입력되도록 하고 전류 입력부(120)를 통해 지락 전류가 입력되도록 하는 시험 환경 제공부(130)를 포함한다.
이러한 시험 장치(200)는 시험 환경 제공부(130)의 동작 시 보호 계전기(100')가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하도록 하고, 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단하도록 하는 판단부(140)를 더 포함할 수 있다. 물론, 이러한 판단부(140)없이 직접 사용자가 보호 계전기(100')의 트립 신호 출력 여부를 보고, 오결선 여부를 판단할 수도 있다.
시험 장치(200)에 구비되는 시험 환경 제공부(130)는 실질적으로 도 1,2,3에 개시된 시험 환경 제공부(130)와 동일한 구성 및 작용을 갖는다.
일례로, 시험 환경 제공부(130)는 Y 접속되어 중성점이 접지된 영상 변압기(170)의 2차 권선(172)중 하나에 일단이 연결된 첫번째 제1스위치(131)와, 첫번째 제1스위치(131)에 일단이 병렬로 연결된 첫번째 제2스위치(132)와, 첫번째 제1스위치(131)와 함께 동작하고 일단이 접지된 두번째 제1스위치(133)와, 첫번째 제2스위치(132)와 함께 동작하고 일단이 접지되며 두번째 제1스위치(133)에 병렬로 연결된 두번째 제2스위치(134)와, 첫번째 제1스위치(131)의 타단과 두번째 제2스위치(134)의 타단에 일단이 연결된 전류 제한 저항 소자(135)와, 전류 제한 저항 소자(135)의 타단과 두번째 제1스위치(133) 및 첫번째 제2스위치(132)의 타단 사이에 연결되며 영상 변류기(180)를 관통하는 제어선(136)을 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 시험 환경 제공부(130)의 첫번째 제1스위치(131) 및 두번째 제1스위치(133)가 턴온되면 2차 권선(172)의 전류가 제어선(136)을 통하여 부하에 가까와지는 정?향으로 흘러 정방향 특성이 시험되고, 첫번째 제2스위치(132) 및 두번째 제2스위치(134)가 턴온되면 2차 권선(172)의 전류가 제어선(136)을 통하여 부하로부터 멀어지는 역?향으로 흘러 역방향 특성이 시험될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 오결선 검출이 가능한 양방향 선택지락 보호 계전기
110; 전압 입력부 120; 전류 입력부
130; 시험 환경 제공부 131; 첫번째 제1스위치
132; 첫번째 제2스위치 133; 두번째 제1스위치
134; 두번째 제2스위치 135; 전류 제한 저항 소자
136; 제어선 140; 판단부
150; 제어부 160; 표시부
170; 영상 변압기 171; 1차 권선
172; 2차 권선 173; 3차 권선
180; 영상 변류기 191; 변압기
192; 변압기 차단기 193; 메인 부스
194; 메인 부스 차단기 195; 자기 선로
196; 자기 선로 차단기

Claims (5)

  1. 양방향 선택 지락 보호 계전기에 있어서,
    메인 부스의 영상 전압을 검출하는 영상 변압기로부터 영상 전압을 입력받는 전압 입력부;
    메인 부스의 영상 전류를 검출하는 영상 변류기로부터 영상 전류를 입력받는 전류 입력부;
    영상 변압기에 연결되어 선택된 하나의 위상 전압을 지락 전압이 되도록 함으로써 전압 입력부를 통해 지락 전압이 입력되도록 하고 전류 입력부를 통해 지락 전류가 입력되도록 하는 시험 환경 제공부; 및
    시험 환경 제공부의 동작 시 보호 계전기가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하고, 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단하는 판단부를 포함하고,
    시험 환경 제공부는
    Y 접속되어 중성점이 접지된 영상 변압기의 2차 권선중 하나에 일단이 연결된 첫번째 제1스위치;
    첫번째 제1스위치에 일단이 병렬로 연결된 첫번째 제2스위치;
    첫번째 제1스위치와 함께 동작하고 일단이 접지된 두번째 제1스위치;
    첫번째 제2스위치와 함께 동작하고 일단이 접지되며 두번째 제1스위치에 병렬로 연결된 두번째 제2스위치;
    첫번째 제1스위치의 타단과 두번째 제2스위치의 타단에 일단이 연결된 전류 제한 저항 소자; 및
    전류 제한 저항 소자의 타단과 두번째 제1스위치 및 첫번째 제2스위치의 타단 사이에 연결되며 영상 변류기를 관통하는 제어선을 포함함을 특징으로 하는 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    첫번째 제1스위치 및 두번째 제1스위치가 턴온되면 2차 권선의 전류가 제어선을 통하여 부하에 가까와지는 정?향으로 흘러 정방향 특성이 시험되고,
    첫번째 제2스위치 및 두번째 제2스위치가 턴온되면 2차 권선의 전류가 제어선을 통하여 부하로부터 멀어지는 역?향으로 흘러 역방향 특성이 시험됨을 특징으로 하는 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기.
  4. 메인 부스의 영상 전압을 검출하는 영상 변압기로부터 입력받은 영상 전압과 메인 부스의 영상 전류를 검출하는 영상 변류기로부터 입력받은 영상 전류에 기초하여 차단기 트립 신호를 출력하는 보호 계전기의 오결선 검출을 위한 보호 계전기 시험 장치에 있어서,
    영상 변압기에 연결되어 선택된 하나의 위상 전압을 지락 전압이 되도록 함으로써 전압 입력부를 통해 지락 전압이 입력되도록 하고 전류 입력부를 통해 지락 전류가 입력되도록 하는 시험 환경 제공부; 및
    시험 환경 제공부의 동작 시 보호 계전기가 차단기 트립 신호를 출력하면 정상 결선으로 판단하고, 차단기 트립 신호를 출력하지 못하면 오결선으로 판단하는 판단부를 포함하고,
    시험 환경 제공부는
    Y 접속되어 중성점이 접지된 영상 변압기의 2차 권선중 하나에 일단이 연결된 첫번째 제1스위치;
    첫번째 제1스위치에 일단이 병렬로 연결된 첫번째 제2스위치;
    첫번째 제1스위치와 함께 동작하고 일단이 접지된 두번째 제1스위치;
    첫번째 제2스위치와 함께 동작하고 일단이 접지되며 두번째 제1스위치에 병렬로 연결된 두번째 제2스위치;
    첫번째 제1스위치의 타단과 두번째 제2스위치의 타단에 일단이 연결된 전류 제한 저항 소자; 및
    전류 제한 저항 소자의 타단과 두번째 제1스위치 및 첫번째 제2스위치의 타단 사이에 연결되며 영상 변류기를 관통하는 제어선을 포함함을 특징으로 하는 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 시험 장치.
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