KR102045898B1 - 차단기 개폐 제어 방법 - Google Patents

차단기 개폐 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102045898B1
KR102045898B1 KR1020180053305A KR20180053305A KR102045898B1 KR 102045898 B1 KR102045898 B1 KR 102045898B1 KR 1020180053305 A KR1020180053305 A KR 1020180053305A KR 20180053305 A KR20180053305 A KR 20180053305A KR 102045898 B1 KR102045898 B1 KR 102045898B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
time
closing
arc
breaker
phase
Prior art date
Application number
KR1020180053305A
Other languages
English (en)
Inventor
권기량
권영진
오승열
주형준
김영주
이종건
Original Assignee
효성중공업 주식회사
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 효성중공업 주식회사, 한국전력공사 filed Critical 효성중공업 주식회사
Priority to KR1020180053305A priority Critical patent/KR102045898B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102045898B1 publication Critical patent/KR102045898B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G01R25/04—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents involving adjustment of a phase shifter to produce a predetermined phase difference, e.g. zero difference
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/123—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit

Abstract

본 발명의 차단기 개폐 제어 방법은, 준수해야 할 프리아크 시간의 시작 위상을 결정하는 단계; 차단기의 연결 지령을 수령하는 단계; 상기 연결 지령을 수령한 시점에서의 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계; 상기 기준치 및 상기 시작 위상에 대한 프리아크 시간을 도출하는 단계; 클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계; 및 상기 조정된 시점에 따라 클로징 동작을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

차단기 개폐 제어 방법{CONTROL METHOD OF CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 차단기 개폐 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차단기가 설치된 사이트에서 요망되는 위상에서 실투입이 일어나도록 하는 차단기 개폐 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차단기(Circuit Breaker, CB)는 부하에 전류를 흘려주어 전기회로를 구성하게 하는 투입 기능과 고장 전류 발생시 부하 회로를 차단하는 개방 기능을 수행함으로써, 안전을 유지하는 장치를 말한다. 이러한 차단기(CB)는, 차단기 개폐 신호를 개폐 구동부로 입력하면, 개폐 구동부에 의해 차단기(CB)가 개폐됨으로써 계통 전원 라인과 이 전원 라인으로부터 부하를 공급받는 부하와의 연결을 차단 또는 연결하도록 구성된다.
하지만, 일반적으로 전력 계통의 전원 라인은 교류의 정현파가 주로 사용되기 때문에, 차단기(CB)를 갑자기 개방하는 경우에는 과도 현상으로 인한 개폐 서지(Switching Surge) 아크가 차단기(CB)에 발생되며, 차단기(CB)를 폐쇄하는 경우에도 과도 현상으로 인한 프리아크(pre arc)가 발생될 수 있다.
상기 프리아크는 특히, 특정 투입 위상이 요구되는 사이트에 설치된 차단기에 대하여 투입 위상의 정확성을 떨어뜨리게 된다. 특히, 계통의 전압값이 변동되는 경우 기존의 세팅된 투입 위상 각도에서 투입되는 것이 아니라 다른 위상 각도에서 투입되게 된다. 이는 전압 변동에 상관 없이 첫 세팅된 값으로만 제어가 되기 때문이다.
한국공개특허 제 10-2009-0130818호
본 발명은 계통 전원이 변동하여도 차단기의 실투입 위상을 정확하게 제어할 수 있는 차단기 개폐 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차단기 개폐 제어 방법은, 준수해야 할 프리아크 시간의 시작 위상을 결정하는 단계; 소정의 검출 주기에 따라 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계; 차단기의 연결 지령을 수령하는 단계; 상기 기준치 및 상기 시작 위상에 따라, 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계; 및 상기 조정된 시점에 따라 클로징 동작을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기준치 및 상기 시작 위상에 따라, 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계는, 상기 기준치 및 상기 시작 위상에 대한 프리아크 시간을 도출하는 단계; 및 클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기준치 및 상기 시작 위상에 따라, 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계에서는, "기준치" 및 "시작 위상"의 조합에 따라 결정되는 "클로징 시간 구간의 시점 조정 정도"가 기록된 테이블을 이용할 수 있다.
여기서, 상기 프리아크 시간을 도출하는 단계에서는, 하기 수학식에 따라 상기 프리아크 시간을 도출할 수 있다.
Figure 112018045661465-pat00001
여기서, Vmm은 변동 중의 계통 전압의 최대치임.
여기서, 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계에서는, 평상시 계통 전압에서 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간에서, 현재 시점의 계통 전압의 기준치 및 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간을 뺀 만큼, 클로징 시간 구간의 시점을 지연시킬 수 있도록 조정할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차단기 개폐 제어 방법은, 준수해야 할 프리아크 시간의 시작 위상을 결정하는 단계; 차단기의 연결 지령을 수령하는 단계; 상기 연결 지령을 수령한 시점에서의 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계; 상기 기준치 및 상기 시작 위상에 대한 프리아크 시간을 도출하는 단계; 클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계; 및 상기 조정된 시점에 따라 클로징 동작을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 프리아크 시간을 도출하는 단계에서는, 하기 수학식에 따라 상기 프리아크 시간을 도출할 수 있다.
Figure 112018045661465-pat00002
여기서, Vmm은 변동 중의 계통 전압의 최대치임.
여기서, 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계에서는, 평상시 계통 전압에서 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간에서, 현재 시점의 계통 전압의 기준치 및 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간을 뺀 만큼, 클로징 시간 구간의 시점을 지연시킬 수 있도록 조정할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 차단기 개폐 제어 방법을 실시하면, 계통 전원이 변동하여도 차단기의 실투입 위상을 정확하게 제어할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 차단기 개폐 제어 방법은 실투입 위상의 정밀 제어가 가능하여 전압 변동폭이 큰 계통에서도 차단기 동작의 정밀 제어가 가능한 이점이 있다.
도 1은 차단기 제어 회로를 차단과 관련된 구성요소를 중심으로 개괄적으로 도시한 블록도.
도 2는 차단기의 차단 동작시, 차단기 제어 회로 전원, 트립 코일 전류, 트립 신호, 트립 코일 전압, 보조 접점 상태, 상전류의 변화를 나타내는 파형도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 제어 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 일정한 RDDS 특성으로 계통 전압의 변동에 대한 실투입 시점(위상)이 이동하는 것을 나타내기 위한 그래프.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차단기 개폐 제어 방법을 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 차단기 개폐 제어 방법을 수행할 수 있는 개폐 제어 시스템을 도시한 블록도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
먼저, 본 발명이 적용되는 차단기의 일반적인 동작에 대하여 설명한다. 차단기의 일반적인 동작은 주지된 사항이므로 간략히 설명한다.
1) 차단기 제어 회로가 계전기로부터 트립 신호(또는, 투입 신호)를 수신하면 차단기에 내장된 트립 코일(또는, 클로즈 코일)이 전기적으로 여자되고, 이때, 여자된 트립 코일(또는, 클로즈 코일)에 의해 발생한 전자석적 힘(달리 표현하면, “ 투자력” )에 의해 여자된 코일 내측에 위치한 아마추어가 여자된 코일의 축방향으로 이동한다.
2) 축방향으로 이동하는 아마추어의 타력에 의해 차단기 동작 지탱부(후크)가 변화되는 것에 의해 차단기 구동 매커니즘의 동작이 유발되고, 이에 의해, 주접촉자의 차단 동작(또는, 투입 동작)이 행하여 진다. 여기서, 차단기 구동 매커니즘의 동작은 축적된 에너지 특히, 탄성 에너지에 의해 수행되며, 축적된 탄성 에너지는 아마추어의 타력이 후크를 개방시키는 것에 의해 개방된다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명이 적용되는 차단기 제어 회로의 일반적인 동작에 대하여 설명한다. 설명의 편의를 위해, 차단 동작과 관련된 구성요소를 중심으로 설명한다. 이하에서, 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 1은 차단기 제어 회로를 차단과 관련된 구성요소를 중심으로 개괄적으로 도시한 도면을 나타낸다. 도 2는 차단기의 차단 동작시, 차단기 제어 회로 전원, 트립 코일 전류, 트립 신호, 트립 코일 전압, 보조 접점 상태, 상전류의 변화를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차단기 제어 회로(10)는 차단기 제어 회로 전원(VDD), 트립 스위치(11), 트립 코일(12), 보조접점(13)을 포함할 수 있다.
차단기 제어 회로 전원(VDD)은 차단기 제어 회로의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 도 2에서와 같이, 차단기 제어 회로 전원(VDD)은 리플(Ripple)을 가지며, 차단기 제어 회로 전원(VDD) 상태에 따라 다양한 레벨의 드랍(Drop)이 있을 수 있다. 차단기 제어 회로 전원(VDD)의 드랍은 차단기 제어 회로 동작에 큰 영향을 미칠 수 있다. 차단기 제어 회로 전원(VDD)이 크게 드랍한 때에, 아마츄어가 낮은 속도로 이동하는 것에 의해, 개극 시간 또는 차단 시간이 증가할 수 있다.
계속하여 도 1을 참조하면, 트립 스위치(11)는 차단기 제어 회로 전원(VDD)과 트립 코일(12) 사이에 위치하여, 온/오프 동작을 수행하는 것에 의해, 트립코일(12)에 차단기 제어 회로 전원(VDD)의 인가 또는 차단을 할 수 있다. 트립 코일(12)은 차단기가 투입인 상태에서 오프(off) 상태를 유지하다, 차단기의 차단 동작시 계전기(미도시)로부터의 트립 신호에 의해 온(on) 될 수 있다.
트립 코일(12)은 차단기의 차단 동작시 트립 신호에 의해 트립 스위치(11)가 온되는 것에 의해 인가되는 차단기 제어 회로 전원(VDD)에 의해 여자될 수 있다. 도 2를 참조하면, 트립 코일(12)에 전원이 인가되는 시점(트립 코일의 에너자이징 시점)은 스위치(11)의 응답 속도에 따라, 스위치(11)에 트립 신호가 인가된 시점에서 다소 딜레이(Delay) 될 수 있다. 트립 코일(12)에 전압(VTC, 이하 “ 트립 코일 전압” 이라 칭함)이 인가되면 트립 코일 상의 전류(i, 이하, “ 트립 코일 전류” 라 칭함)는 트립 코일 상의 시상수에 따라 곡선을 그리며 상승할 수 있다. 트립 코일 전류(i)가 소폭 상승하면 트립 코일(12) 내측에 생성된 투자력에 의해 아마츄어가 이동할 수 있다. 아마츄어의 이동에 의해 트립 코일(12) 내측의 투자율이 변동하는 것에 의해, 트립 코일 전류(i)가 소폭 하강할 수 있다. 그 후, 트립 코일(12) 내측의 투자율이 안정되면, 트립 코일 전류(i)는 다시 상승하다 정상 상태에 도달할 수 있다. 그리고, 스위치(11)에 인가된 트립 신호가 제거되면, 다소 딜레이를 거친 후 트립 코일 전압(VTC)은 제거될 수 있고, 이에 따라, 트립 코일 전류(i)도 제거될 수 있다. 트립 신호 제거 전에 앞서 본 바와 같이, 이동하는 아마츄어의 타력에 의해 후크가 변화되는 것에 의해 차단기 구동 매커니즘에 의해 차단 동작이 완료될 수 있다.
계속하여 도 1을 참조하면, 보조 접점(13)은 차단기 구동 매커니즘과 연동되어, 차단기 구동 매커니즘이 차단 동작(달리 표현하면, “ 주접촉자의 분리 동작” )을 완료하는 것에 대응하여 상태 변이를 할 수 있다. 도 2를 참조하면, 보조 접점(13)은 차단기 구동 매커니즘이 차단 동작을 완료하는 것에 대응하여 온(on)에서 오프(off)로 상태 변이를 할 수 있다. 다만, 도 2는 예시에 불과하며, 보조 접점(13)은 오프(off)에서 온(on)으로 상태 변이를 하도록 설계될 수 있다.
도 1의 차단기는 마찬가지의 과정으로 연결 동작(주접촉자의 연결 동작)을 수행할 수 있다. 연결 동작은 클로징 시간(Closing time) 동안 수행되는데, 클로징 시간은 클로징 회로가 여자(Energizing) 되는 순간부터 해당 극(또는 모든 3극)이 접촉할 때까지의 시간간격을 말한다.
해당 극이 물리적으로 연결되는 기간 동안에도 아크가 발생하는데, 해당 극에 전류가 흐르기 시작하는 순간부터 해당 극이 물리적으로 접촉할 때까지의 시간간격을 프리아크 시간(Pre-arcing time)이라 칭한다.
한편, 클로징 회로가 여자 (Energizing)되는 순간부터 해당 극에 전류가 흐르기 시작할 때까지의 시간간격을 투입 시간(Make time)이라 칭하는데, 이때 전류는 접촉에 의한 것이 아니라 아크 발생에 의한 것이다.
차단기 연결 동작에서 상기 클로징 시간, 프리아크 시간 및 투입 시간의 관계는 다음과 같다.
Closing time = Make time + Pre-arcing time
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 제어 방법을 도시한다.
도시한 차단기 개폐 제어 방법은, 준수해야 할 프리아크 시간의 시작 위상(각도)을 결정하는 단계(S1); 변동하는 계통 전원의 기준치(최대치 or 평균치)를 검출하는 단계(S10); 차단기의 연결 지령을 수령하는 단계(S20); 상기 기준치 및 상기 시작 위상에 대한 프리아크 시간을 도출하는 단계(S40); 클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계(S60); 상기 조정된 시점에 따라 클로징 동작을 개시하는 단계(S80)를 포함할 수 있다.
상기 준수해야 할 시작 위상을 결정하는 단계(S1)에서는, 차단기가 설치된 사이트의 환경에 따라 준수해야 할 시작 위상을 결정한다.
예컨대, 커패시턴스 뱅크 또는 인덕턴스 뱅크를 계통에 연결하는 역할을 수행하는 차단기의 경우, 커패시턴스 또는 인덕턴스에 따른 지연 보상을 위한 위상으로 시작 위상이 결정될 수 있다.
상기 준수해야 할 시작 위상을 결정하는 단계(S1)는, 차단기가 해당 사이트에 설치될 때, 소정 위상값을 메모리나 기록하거나, 토글/딥 스위치로 표시하는 방식으로 수행될 수 있으며, 차단기가 해당 사이트에 설치되는 초기에만 수행될 수 있다.
상기 계통 전원의 기준치로는, 예컨대, 계통 전압 또는 전류, 전력의 최대치 또는 실효치, 평균치가 될 수 있다. 최대치 또는 실효치, 평균치의 선정에 따라 후술하는 수학식이 변경되므로, 어떤 값을 선정하여 사용해도 실질적으로는 동일한 효과를 가져온다.
상기 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계(S10)에서는, 주기적으로 검출되는 계통의 전압 및/또는 전류의 크기값에, 계통의 전압 및/또는 전류의 상기 검출 시점의 위상을 적용하여, 상기 계통 전원의 기준치를 획득할 수 있다.
상기 검출 주기는 일반적인 60Hz 전원에 대하여, 수십 마이크로초 ~ 수 밀리초가 될 수 있다. 상기 검출 주기가 도달한 경우(S28) 검출되는 상기 기준치 또는 전압/전류값은, 본 발명의 사상과는 다른 목적(예: 스마트그리드 운영 모니터링)에 사용될 수 있도록 저장될 수 있다.
상기 차단기의 연결 지령을 수령하는 단계(S20)는, 외부의 전력 계통 제어 서버 또는 스마트그리드 관리 서버 등으로부터 차단기를 연결 동작할 것을 접수하는 것을 의미한다.
상기 차단기의 연결 지령을 수령하면, 그 직전의 검출 주기에서 검출된 상기 계통 전원의 기준치 및 상기 준수해야 할 시작 위상을 적용하여, 상기 프리아크 시간을 도출하는 단계(S40)를 수행할 수 있다.
상기 프리아크 시간을 도출하는 단계(S40)에서는, 하기 수학식 1에 따라 프리아크 시간을 산출할 수 있다.
Figure 112018045661465-pat00003
상기 수학식 1에서 RDDS(rate of decrease of dielectric strength)는 차단기가 투입하는 동안의 아크 접촉자의 내전압 감소율이다.
도 4는 일정한 RDDS 특성으로 계통 전압의 변동에 대한 실투입 시점(위상)이 이동하는 것을 나타내기 위한 그래프이다. 여기서, 실투입 시점이란, 차단기에 대한 투입 지시 시점이나, 차단기의 트립 코일에 전류가 흐르는 시점과 무관하게, 차단기의 주접촉자에 아크(연결을 위한 차단기 투입 동작에 의해 유발된 아크)에 의해 전류가 흐르게 되는 시점을 의미한다.
도면에서 (1)번 곡선이 평상 상태의 계통의 전압을 나타내며, (2)번 곡선은 평상시보다 10% 상승한 상태의 계통의 전압을 나타낸다.
상기 수학식 1에 따라 구해지는 프리아크 시간은, 10% 상승한 (2)번 곡선의 경우에는 하기 수학식 2와 같이 변동된다. 수학식 1과 비교할 때, 평상시 계통 저압의 최대치 Vm 대신에 1.1Vm이 적용되어 있는데, 상기 1.1Vm은 변동 중의 계통 전압의 최대치로서 평상시 계통 저압의 최대치에서 10% 증가한 것을 표현한 것이다. 변동 중의 계통 전압의 최대치는 Vmm이라 표현할 수 있다.
Figure 112018045661465-pat00004
도면에서 정상 상태 (1)번 전압의 경우, 프리아크 시간(pre-arc time1)은 (1)번 사인파 곡선과 A번 RDDS 직선의 교점 c의 시간축상의 값(mt1)과 A 직선과 X축(시간축)이 만나는 시간축상의 값(et1)의 길이(et1 - mt1)로 구해진다. 이 경우, 프리아크 시간(pre-arc time1)은 mt1에서 시작되고, 실투입 시점에서 계통 전압의 위상은 90도임을 알 수 있다.
한편, 정상보다 10% 증가된 전압의 경우, 상술한 (1)번의 경우와 동일한 클로징 시간이 적용된다면, 프리아크 시간은 (2)번 사인파 곡선과 A번 RDDS 직선의 교점 a의 시간축상의 값(mt2)과 A 직선과 X축(시간축)이 만나는 시간축상의 값(et1)의 길이(et1 - mt2)로 구해진다. 이 경우, 프리아크 시간은 mt2에서 시작되고, 실투입 시점에서 계통 전압의 위상은 90도 보다 다소 작은 값임을 알 수 있다.
즉, 계통 전압이 상승한 경우, 동일한 시점에 차단기를 개시시켜도, 아크가 보다 빨리 발생하여 전체 클로징 시간 구간에서 프리아크시간 구간의 비중이 커지게 되며, 접촉자로의 전류의 이동은, 프리아크시간 구간의 시점부터 이루어지는 바, 접촉자로의 전류의 이동 시점이 빨라지게 된다.
반면, 계통 전압이 상승한 경우에도 전체 클로징 시간 길이에는 큰 변화가 없어, 계통 전압이 상승하면, 전체 클로징 시간에서, 투입 시간은 감소하고, 프리아크시간이 증가한다.
만약, 차단기가 계통 전압의 90도의 위상에서 실투입되는 것이 요망되는 상황의 경우, 10%의 계통 전압 증가로 원하지 않는 위상 오차가 발생하게 된다.
본 발명에서는 상술한 위상 오차를 방지하기 위해, 계통 전압이 정상보다 10% 증가된 경우, ct2에서 시작하는 도면에서 아래의 클로징 시간을 적용하여 차단기 개폐를 제어하는 것을 제안한다.
제안하는 방안의 경우, 상기 도 3의 상기 프리아크 시간을 도출하는 단계(S40)는, 도 4의 (2)번 사인파 곡선 및 B번 RDDS 직선을 이용하고, 수학식 2에 대하여 증가된 실제 계통 전압의 기준치로서 최대치 및 차단기 설치 사이트에서 요망되는 시작 위상(준수해야할 시작 위상)을 적용하여 수행된다.
상기 차단기 설치 사이트에서 요망되는 시작 위상인 90도에서 (2)번 사인파 곡선과 만나는 b점의 시간축상의 값(mt1)과, 상기 b점을 지나는 RDDS 직선인 B 직선과 X축(시간축)이 만나는 시간축상의 값(et2)의 길이(et2 - mt1)로, 10% 증가된 경우의 프리아크 시간(pre-arc time2)이 구해진다.
다음, 클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계(S60)를 적용하면, 여기에서, 클로징 시간 구간의 시점이 조정되는 정도(시간 간격)는, 10% 증가된 경우의 프리아크 시간(pre-arc time2) - 평상시 프리아크 시간(pre-arc time1)이 되며, 이 만큼 상기 클로징 시간 구간의 시점이 늦춰진다.
상술한 클로징 시간 구간의 시점이 조정되는 정도(시간 간격)를 보다 일반적으로 표현하면, 평상시 계통 전압에서 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간에서, 현재 시점의 계통 전압의 최대치(즉, 계통 전원의 기준치의 하나로서) 및 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간을 뺀 만큼, 클로징 시간 구간의 시점을 지연시킨다. 여기서, 지연시킨다는 것은 평상시 클로징 시간 구간의 시점 대비 지연시키는 것을 의미하며, 마이너스인 경우에는 평상시 클로징 시간 구간의 시점 대비 시간을 당기는 것을 의미한다.
상기 조정된 시점에 따라 클로징 동작을 개시하는 단계(S80)에서는, 예컨대, 상술한 바와 같이 조정된 클로징 시간의 시점에서 차단기의 트립 코일에 구동 전력을 인가할 수 있다.
도 4에서 10% 계통 전압이 상승한 경우, 아래에 도시한 클로징 시간 구획에 따라 ct2 시점에서 클로징 동작을 개시한다.
도 3의 흐름도에 도시한 차단기 개폐 제어 방법의 경우, 변동하는 계통 전원의 기준치 및 준수해야 할 시작 위상에 대한 프리아크 시간을 도출하는 단계(S40)를 수행하고 나서, 클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계(S60)를 수행한다. 즉, 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 정도를 판단하기 위한 중간 변수로서 프리아크 시간을 도출하여 이용하였다.
다른 구현에서는 중간 변수로서 프리아크 시간을 도출하지 않고, 변동하는 계통 전원의 기준치 및 준수해야 할 시작 위상으로부터 바로 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 정도를 결정할 수 있다. 이를 위해 "기준치" 및 "시작 위상"의 조합에 따라 결정되는 "클로징 시간 구간의 시점 조정 정도"가 기록된 테이블을 이용할 수 있다. 예컨대, 가로축에 "기준치"들이 배치되고, 세로축에 "시작 위상"이 배치되고, 각 교차점들로 구성되는 평면의 각 좌표들에 "클로징 시간 구간의 시점 조정 정도"가 기록된 테이블을 이용할 수 있다.
다른 구현에서는, 도 3의 흐름도에서의 상기 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계(S10)와 상기 차단기의 연결 지령을 수령하는 단계는 서로 순서가 바뀌어 수행될 수도 있다.
도 5는 이러한 경우의 실시예에 따른 차단기 개폐 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도시한 바와 같이, 상기 차단기의 연결 지령을 수령하는 단계(S22)가 먼저 수행되는 경우, 검출 속도가 보다 빠른 센서(전압/전류 검출 센서) 및 계산 속도가 보다 빠른 연산기가 소요된다. 이 경우, 주기적으로 상기 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계를 수행할 필요가 없고, 상기 차단기의 연결 지령을 수령하면(S22), 바로 상기 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계(S31)를 수행한다. 나머지 단계들은 도 3의 경우와 거의 동일하므로 중복되는 설명은 생략하겠다.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 차단기 개폐 제어 방법을 수행할 수 있는 개폐 제어 시스템을 도시한다.
계통 전원 라인(100)에는 변류기(Current Transformer, CT)와 계기용 변압기(Potential Transformer, PT)가 설치되어 있으며, 변류기(CT)는 계통 전원 라인(100)에 흐르는 전류 신호(즉, 전류의 위상 및 크기)를 측정하며, 계기용 변압기(PT)는 계통 전원 라인(100)의 전압 신호(즉, 전압의 위상 및 크기)를 측정할 수 있다. 측정된 전류 신호 및 전압 신호는 차단기 개폐 제어 장치(200)로 전달될 수 있다. 여기서, 계통 전원 라인(100)을 통해 공급되는 전원은 위상 및 크기가 시간에 따라 변화하는 교류의 정현파일 수 있다. 구현에 따라, 차단기(CB) 주위에는 온도를 측정하기 위한 온도 센서(Temperature Sensor, TS)가 설치될 수도 있다.
차단기 개폐 신호 접수부(110)에서, 차단기의 연결 지령을 수령하면(입력받으면), 차단기 개폐 장치(200)는, 변류기(CT) 또는 계기용 변압기(PT)로부터 전달받은 전류 신호 및 전압 신호에 기초하여 본 발명의 사상에 따라 소정의 준수해야할 시작 위상에서 프리아크에 의한 전류 이동이 시작되도록 차단기(CB)의 개폐를 제어할 수 있다. 즉, 상기 차단기 개폐 장치(200)는 상술한 도 3 및/또는 도 5에 도시한 흐름도에 따른 차단기 개폐 제어 방법을 수행할 수 있다.
상기 차단기 개폐 장치(200)는 상기 차단기 개폐 제어 방법을 수행하기 위한 연산 장치(CPU, MCU 등)를 구비할 수 있다.
상기 차단기 개폐 장치(200)는 변류기(CT) 또는 계기용 변압기(PT)를 이용하여 주기적으로 검출되는 계통 전원의 기준치들을 누적하여 저장하기 위한 저장 장치나, 상술한 "기준치" 및 "시작 위상"의 조합에 따라 결정되는 "클로징 시간 구간의 시점 조정 정도"가 기록된 테이블을 기록하기 위한 저장 장치를 구비할 수 있다.
상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 계통 전원 라인
110 : 차단기 개폐 신호 접수부
200 : 차단기 개폐 장치

Claims (8)

  1. 준수해야 할 프리아크 시간의 시작 위상을 결정하는 단계;
    소정의 검출 주기에 따라 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계;
    차단기의 연결 지령을 수령하는 단계;
    상기 기준치 및 상기 시작 위상에 따라, 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 시점에 따라 클로징 동작을 개시하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준치 및 상기 시작 위상에 따라, 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계는,
    상기 기준치 및 상기 시작 위상에 대한 프리아크 시간을 도출하는 단계; 및
    클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 프리아크 시간을 도출하는 단계에서는,
    하기 수학식에 따라 상기 프리아크 시간을 도출하는 차단기 개폐 제어 방법.
    Figure 112019051608015-pat00013

    여기서, Vmm은 변동 중의 계통 전압의 최대치이고,
    RDDS는 차단기가 투입하는 동안의 아크 접촉자의 내전압 감소율임.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준치 및 상기 시작 위상에 따라, 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계에서는,
    "기준치" 및 "시작 위상"의 조합에 따라 결정되는 "클로징 시간 구간의 시점 조정 정도"가 기록된 테이블을 이용하는 차단기 개폐 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계에서는,
    평상시 계통 전압에서 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간에서, 현재 시점의 계통 전압의 기준치 및 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간을 뺀 만큼, 클로징 시간 구간의 시점을 지연시킬 수 있도록 조정하는 차단기 개폐 제어 방법.
  6. 준수해야 할 프리아크 시간의 시작 위상을 결정하는 단계;
    차단기의 연결 지령을 수령하는 단계;
    상기 연결 지령을 수령한 시점에서의 계통 전원의 기준치를 검출하는 단계;
    상기 기준치 및 상기 시작 위상에 대한 프리아크 시간을 도출하는 단계;
    클로징 시간 구간에서 상기 도출된 프리아크 시간의 시점이 상기 시작 위상이 되도록 상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 시점에 따라 클로징 동작을 개시하는 단계
    를 포함하고,
    상기 프리아크 시간을 도출하는 단계에서는,
    하기 수학식에 따라 상기 프리아크 시간을 도출하는 차단기 개폐 제어 방법.
    Figure 112019051608015-pat00006

    여기서, Vmm은 변동 중의 계통 전압의 최대치이고,
    RDDS는 차단기가 투입하는 동안의 아크 접촉자의 내전압 감소율임.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 클로징 시간 구간의 시점을 조정하는 단계에서는,
    평상시 계통 전압에서 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간에서, 현재 시점의 계통 전압의 기준치 및 상기 시작 위상을 적용한 프리아크 시간을 뺀 만큼, 클로징 시간 구간의 시점을 지연시킬 수 있도록 조정하는 차단기 개폐 제어 방법.


KR1020180053305A 2018-05-09 2018-05-09 차단기 개폐 제어 방법 KR102045898B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180053305A KR102045898B1 (ko) 2018-05-09 2018-05-09 차단기 개폐 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180053305A KR102045898B1 (ko) 2018-05-09 2018-05-09 차단기 개폐 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102045898B1 true KR102045898B1 (ko) 2019-11-18

Family

ID=68727861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180053305A KR102045898B1 (ko) 2018-05-09 2018-05-09 차단기 개폐 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102045898B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230188144A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 Lx Semicon Co., Ltd. Clock recovery circuit for display
KR20240018287A (ko) 2022-08-02 2024-02-13 한국전력공사 차단기의 절연내력감소율 시험 장치 및 이를 이용한 절연내력감소율 정보 결정 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008140690A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Toshiba Corp 遮断器の閉極制御方法およびその装置
KR20090130818A (ko) 2008-06-16 2009-12-24 컨버팀 엘티디. 퓨즈

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008140690A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Toshiba Corp 遮断器の閉極制御方法およびその装置
KR20090130818A (ko) 2008-06-16 2009-12-24 컨버팀 엘티디. 퓨즈

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230188144A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 Lx Semicon Co., Ltd. Clock recovery circuit for display
US11791826B2 (en) * 2021-12-09 2023-10-17 Lx Semicon Co., Ltd. Clock recovery circuit for display
KR20240018287A (ko) 2022-08-02 2024-02-13 한국전력공사 차단기의 절연내력감소율 시험 장치 및 이를 이용한 절연내력감소율 정보 결정 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7095139B2 (en) Transformer inrush current elimination system
US6493203B1 (en) Phase control switch apparatus
US7633725B2 (en) Micro-electromechanical system based soft switching
US9048657B2 (en) Control circuit for electric power circuit switch
CN107112155B (zh) 用于使用电流反馈估计电路断路器的电操作时间的方法
KR102045898B1 (ko) 차단기 개폐 제어 방법
CN101521407B (zh) 一种三段式失步自适应解列的方法
JPWO2015056326A1 (ja) 電力開閉制御装置および開極制御方法
JP4721959B2 (ja) 電力開閉制御装置
JP5149550B2 (ja) 微小電気機械システムをベースとするソフトスイッチング
JP6099896B2 (ja) 励磁突入電流抑制装置及びその抑制方法
EP3723110A1 (en) Synchronized opening of circuit breaker
EP2654060A1 (en) Inrush current suppression device
JP2008153037A (ja) 電力用開閉器の同期投入方法および同期投入システム
US8084891B2 (en) Method and apparatus for optimizing synchronous switching operations in power systems
EP2707889A1 (en) Automatic acquisition of circuit breaker operating times for controlled switching
JP5844015B1 (ja) 電力開閉制御装置
US20200366081A1 (en) Controlled switching of a circuit breaker
EP1006539A1 (en) Control and monitoring device for the opening/closing of operating elements
US11300590B2 (en) Switch system and method for switching a switch
JP2022515632A (ja) 制御されたスイッチングアプリケーションのための、スイッチング装置の動作をモニタリングするための方法および装置
JP2019091546A (ja) 励磁突入電流抑制装置
US20230023693A1 (en) Test-Boost Electric Power Recloser
EP2017870B1 (en) Micro-electromechanical system based soft switching
US10211005B2 (en) Cost reduced synchronized-switching contactor

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant