KR102076169B1 - 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치는, 입력되는 보호 계전기 설정 파일의 확장자에 기반하여 보호 계전기의 제작사 및 타입을 판별하는 타입 판별부; 상기 판별된 보호 계전기의 제작사 및 타입에 기반하여 상기 보호 계전기 설정 파일을 범용 포맷의 파일로 변환하는 파일 변환부; 및 상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트용 보호 계전기 설정 테이블 및 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트를 형성하는 데이터 처리부를 포함하여, 테스트에 필요한 설정 테이블, 테스트에 필요한 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트, 및 보호 계전기 입출력 연결도를 보호 계전기의 타입에 따라 자동으로 계산하여 제공함으로써, 인간의 에러에 따른 오류를 줄일 수 있으며 테스트를 하는 작업자에 상관없이 일관성과 정확성을 가지고 테스트를 진행할 수 있고 테스트 시간을 단축할 수 있다.

Description

보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치 및 방법{Setting parameter processing apparatus and method for protection relay test}
본 발명은 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
보호 계전기는 전력 계통 또는 모터, 발전기, 및 변압기와 같은 전기 설비에 이상이 발생하는 경우, 전기 설비를 전력 계통으로부터 분리하기 위한 신호를 차단기에 제공함으로써 전력 계통 및 전기 설비를 보호한다.
보호 계전기가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 전력 계통 또는 전기 설비의 이상시, 전력 계통, 전기 설비 또는 전력 계통에 연결된 다른 전기 설비가 손상될 수 있다.
따라서, 보호 계전기의 모든 기능을 정기적으로 테스트하여 보호 계전기가 신뢰성있게 동작하고 있는 것을 확인해야 한다.
하지만, 제작사별로 다양한 타입의 보호 계전기가 존재하고, 각 제작사별 또는 각 타입별 보호 계전기의 기능들을 테스트하기 위한 설정값들이 서로 상이하기 때문에, 다양한 제작사의 다양한 타입의 보호 계전기가 설치된 대규모 공장 등에서 보호 계전기들을 정기적으로 테스트하기 위해서는, 많은 시간과 전문 인력이 필요하고, 보호 계전기의 테스트를 일관적으로 신뢰성있게 수행하는 것이 어려운 문제점이 있다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은, 발전기의 구동 값을 입력받아 구동 값을 적용하여 발전기의 구동을 모의로 구현하며, 구현된 모의 구동 정보를 출력하는 연산부 및 모의 구동 정보를 수신하여 아날로그 신호로 변환한 후 계전기의 입력 신호로 출력하는 신호출력부를 포함하고, 발전소의 발전기 보호에 대한 여러 가지 보호 계전기를 실제 발전기가 계통에 연결되어 운전되는 것처럼 현장에서 시뮬레이션하여 각각의 계전기 특성에 따라서 모의 사고 운전을 실시함으로써 계전기의 성능 특성을 쉽게 알 수 있는 계전기 설정값 시험 장치 및 방법을 개시하고 있다.
KR 10-1123882 B1
본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 과제는, 테스트에 필요한 설정 테이블, 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트, 및 보호 계전기 입출력 연결도를 보호 계전기의 타입에 따라 자동으로 계산하여 제공함으로써, 인간의 에러에 따른 오류를 줄일 수 있으며 테스트를 하는 작업자에 상관없이 일관성과 정확성을 가지고 테스트를 진행할 수 있고 테스트 시간을 단축할 수 있는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 다른 과제는, 테스트에 필요한 설정 테이블, 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트, 및 보호 계전기 입출력 연결도를 보호 계전기의 타입에 따라 자동으로 계산하여 제공함으로써, 인간의 에러에 따른 오류를 줄일 수 있으며 테스트를 하는 작업자에 상관없이 일관성과 정확성을 가지고 테스트를 진행할 수 있고 테스트 시간을 단축할 수 있는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치는,
입력되는 보호 계전기 설정 파일의 확장자에 기반하여 보호 계전기의 제작사 및 타입을 판별하는 타입 판별부;
상기 판별된 보호 계전기의 제작사 및 타입에 기반하여 상기 보호 계전기 설정 파일을 범용 포맷의 파일로 변환하는 파일 변환부; 및
상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트용 보호 계전기 설정 테이블 및 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트를 형성하는 데이터 처리부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치에 있어서, 상기 범용 포맷의 파일은, 스프레드 시트 파일을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치에 있어서, 상기 데이터 처리부는, 테스트에 필요한 입출력 연결도를 더 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치에 있어서, 상기 데이터 처리부는,
상기 스프레드 시트 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 보호 계전기의 테스트에 필요한 항목만을 추출하여 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 형성하는 설정 테이블 형성부;
상기 스프레드 시트 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트를 형성하는 테스트 체크 시트 형성부; 및
상기 스프레드 시트 파일에 포함된 데이터에 기반하여 테스트에 필요한 입출력 연결도를 형성하는 입출력 연결도 형성부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치에 있어서, 상기 보호 계전기 설정 파일은, 보호 계전기 제작사에서 제공하는 전용 프로그램을 통해 보호 계전기 사용 조건의 입력에 따라 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치는, 상기 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 상기 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 및 상기 테스트에 필요한 입출력 연결도 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치는, 상기 보호 계전기 설정 파일, 상기 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 상기 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 및 상기 테스트에 필요한 입출력 연결도 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치에 있어서, 상기 메모리는 상기 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들을 계산하기 위한 수학식들을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치에 있어서, 상기 기능별 테스트는, 모터 내 권선의 축적되는 열로 인해 권선의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 서멀 테스트, 모터의 기동시 기동 시간이 예상된 기동 시간 보다 길어질 경우 설비의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 액셀러레이션 테스트, 불평형 전류 발생시 설비를 보호하는 기능을 테스트하는 전류 불평형 테스트, 모터의 베어링 및 부하 측의 기계적인 문제로 인해 로터의 잼이 발생하는 경우 모터의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 기계적 잼 테스트, 설정된 모터의 시간 당 기동 횟수를 초과하는 경우 기동할 수 없도록 제한하는 기능을 테스트하는 조깅 블록(jogging block) 테스트, 모터 운전 중 3상 중 하나가 단선되는 경우 시간 지연 후 동작시키는 기능을 테스트하는 단상 트립(single phase trip) 테스트, 단락 사고시의 기능을 테스트하는 순시 테스트, 및 지락 사고시의 기능을 테스트하는 지락전류(grounding current) 테스트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법은, 전력 계통과 연결된 전기 설비를 보호하기 위한 보호 계전기의 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 있어서,
(A) 입력되는 보호 계전기 설정 파일의 확장자에 기반하여 보호 계전기의 제작사 및 타입을 판별하는 단계;
(B) 상기 판별된 보호 계전기의 제작사 및 타입에 기반하여 상기 보호 계전기 설정 파일을 범용 포맷의 파일로 변환하는 단계;
(C) 상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 보호 계전기의 테스트에 필요한 항목만을 추출하여 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 형성하는 단계; 및
(D) 상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트용 보호 계전기 설정 테이블 및 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 있어서, 상기 범용 포맷의 파일은, 스프레드 시트 파일을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법은, 상기 단계 (D) 이후에, 상기 스프레드 시트 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트에 필요한 입출력 연결도를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 있어서, 상기 보호 계전기 설정 파일은, 보호 계전기 제작사에서 제공하는 전용 프로그램을 통해 보호 계전기 사용 조건의 입력에 따라 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 있어서, 상기 기능별 테스트는, 모터 내 권선의 축적되는 열로 인해 권선의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 서멀 테스트, 모터의 기동시 기동 시간이 예상된 기동 시간 보다 길어질 경우 설비의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 액셀러레이션 테스트, 불평형 전류 발생시 설비를 보호하는 기능을 테스트하는 전류 불평형 테스트, 모터의 베어링 및 부하 측의 기계적인 문제로 인해 로터의 잼이 발생하는 경우 모터의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 기계적 잼 테스트, 설정된 모터의 시간 당 기동 횟수를 초과하는 경우 기동할 수 없도록 제한하는 기능을 테스트하는 조깅 블록(jogging block) 테스트, 모터 운전 중 3상 중 하나가 단선되는 경우 시간 지연 후 동작시키는 기능을 테스트하는 단상 트립(single phase trip) 테스트, 단락 사고시의 기능을 테스트하는 순시 테스트, 및 지락 사고시의 기능을 테스트하는 지락전류(grounding current) 테스트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치 및 방법에 의하면, 테스트에 필요한 설정 테이블, 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트, 및 보호 계전기 입출력 연결도를 보호 계전기의 타입에 따라 자동으로 계산하여 제공함으로써, 인간의 에러에 따른 오류를 줄일 수 있으며 테스트를 하는 작업자에 상관없이 일관성과 정확성을 가지고 테스트를 진행할 수 있고 테스트 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 일반적인 보호 계전기의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 따라 형성된 예시적인 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 따라 형성된 예시적인 테스트 체크 시트를 도시한 도면.
도 6 및 도 7은 서멀 테스트를 위한 그래프 및 표를 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 전류 불평형 테스트를 위한 예시적인 계산법을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 따라 형성된 예시적인 보호 계전기 입출력 연결도를 도시한 도면.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2", "일면". "타면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 보호 계전기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 보호 계전기(100)는 변류기(CT1, CT2, CR3, ZCT)를 통해 감지되는 전력 계통(R, S, T)의 전류 및 계측용 변압기(PT)를 통해 감지되는 전력 계통(R, S, T)의 전압에 기반하여, 전력 계통(R, S, T) 또는 모터(102)와 같은 전기 설비에 이상이 있는 지를 감시하고, 전력 계통(R, S, T) 또는 모터(102)와 같은 전기 설비에 이상이 발생하는 경우, 모터(102)와 전력 계통 사이(R, S, T)에 설치되어 있는 차단기(CB)에 신호(TRIP)를 인가하여, 모터(102)를 전력 계통(R, S, T)으로부터 분리함으로써, 전력 계통(R, S, T), 모터(102), 및 전력 계통(R, S, T)에 연결된 다른 전기 설비를 보호한다.
보호 계전기(100)는 전력 계통(R, S, T) 또는 모터(102), 발전기, 및 변압기와 같은 전기 설비에 이상이 발생하는 경우, 이상 발생 구간을 분리함으로써, 전력 계통(R, S, T) 또는 전기 설비의 이상으로 인하여, 전기 설비, 전력 계통 또는 전력 계통에 연결된 다른 설비가 손상되는 것을 방지한다.
상기와 같이 보호 계전기(100)는 전력 계통 및 전기 설비 보호에 핵심적인 역할을 수행하기 때문에, 보호 계전기(100)의 신뢰성을 확보하기 위하여 1년 내지 5년과 같이 일정 기간 내에 정기적으로 보호 계전기(100)의 모든 기능에 대해 테스트를 수행하여 보호 계전기(100)가 정상적으로 동작하는 지를 확인해야 한다.
그러나, 보호 계전기(100)는 다양한 제작사가 존재하고 제작사 별로 다양한 타입이 존재하며, 제작사별, 그리고 타입별로 보호 방법과 범위에 따라 각기 상이한 설정값들을 가지고 있다.
즉, 제작사별로 모터용 보호 계전기, 발전기용 보호 계전기와 같이, 각 전기 설비별로 다양한 타입의 보호 계전기를 제공하고 있으며, 각 타입의 보호 계전기는 각각 상이한 설정값들을 가지고 있다.
상기와 같이 보호 계전기를 공급하는 제작사별로 그리고 보호 계전기의 타입별로 각각 상이한 보호 계전기 설정값들을 가지고 있기 때문에, 다양한 제작사에서 제작한 다양한 타입의 보호 계전기가 설치된 대규모 공장 등에서 보호 계전기들을 테스트하기 위해서는, 제작사별 그리고 각 타입별 보호 계전기를 테스트하기 위한 기능별 설정값들을 제작사에서 제공한 복잡한 수식들에 기반하여, 모두 계산해야 한다.
보호 계전기의 테스트라 함은, 이러한 복잡한 계산의 결과로 얻어지는 보호 계전기의 기능별 테스트를 위한 전류, 전압, 위상, 동작 시간 또는 지연 시간의 크기가 테스트 결과와 일치하는 지를 확인하는 것이며, 이는 보호 계전기의 신뢰성을 확인하기 위하여 반드시 수행되어야 한다.
보호 계전기를 테스트하기 위해서는 매번 모든 타입의 보호 계전기에 대해 번거로운 계산 작업이 필요하며, 특히 최근의 디지털 타입의 보호 계전기의 경우, 제작사의 고유한 프로그램을 통해 설정값들을 확인해야 하는 번거로움이 있으며, 제작사의 고유한 프로그램에서 제공하는 설정값들에는 테스트에 불필요한 수백가지의 설정값들이 혼재되어 있어, 일관성있고 신속하게 보호 계전기를 테스트하기가 용이하지 않다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치는, 타입 판별부(202), 파일 변환부(204), 및 데이터 처리부(206), 표시부(208), 및 메모리(210)를 포함한다.
상기 데이터 처리부(206)는, 설정 테이블 형성부(212), 테스트 체크 시트 형성부(214), 및 입출력 연결도 형성부(216)를 포함한다.
상기 데이터 처리부(206)는, 파일 변환부(204)에서 출력되는 스프레드 시트 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 테스트에 필요한 입출력 연결도를 형성한다.
상기 표시부(208)는, 상기 데이터 처리부(206)에서 출력되는 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 및 테스트에 필요한 입출력 연결도 중 적어도 하나를 표시한다.
상기 메모리(210)는, 상기 보호 계전기 설정 파일, 상기 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 상기 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 및 상기 테스트에 필요한 입출력 연결도 중 적어도 하나를 저장하고, 테스트를 위한 각 기능별 설정값들을 계산하기 위한 수학식들을 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치의 동작을 하기에 설명하기로 한다.
우선, 보호 계전기 설정 파일은, 각 보호 계전기의 제작사 및 타입에 따라 고유한 확장자를 가지고 있다. 예를 들어, 보호 계전기 설정 파일의 파일명은, G 제작사의 변압기용 파일명인 *.T60, 피더(feeder)용 파일명인 *.F60, 모터용 파일명인 *.SR469, 발전기용 파일명인 *.G30, 및 케이블 전원용 파일명인 *.L90 등과 같이, 제작사 및 타입별로 고유한 확장자를 가지고 있다.
보호 계전기 설정 파일은, 보호 계전기를 사용하는 사용자가 각 보호 계전기 제작사에서 제공하는 전용 프로그램을 사용하여, 용도에 맞게 보호 계전기 사용 조건을 입력하는 경우 생성된다.
단계 S300에서, 타입 판별부(202)는 입력되는 보호 계전기 설정 파일의 확장자에 기반하여 보호 계전기의 제작사 및 타입을 판별한다.
단계 S302에서, 파일 변환부(204)는 상기 판별된 보호 계전기의 제작사 및 타입에 기반하여 상기 보호 계전기 설정 파일을 예를 들어, 엑셀 기반 파일과 같은 범용 스프레드 시트 파일로 변환한다. 본 발명의 실시예에서, 파일 변환부(204)는 보호 계전기 설정 파일을 스프레드 시트 파일로 변환하지만, 파일 변환부(204)는 보호 계전기 설정 파일을 일반적인 텍스트 파일과 같이, 임의의 범용적인 포맷의 파일로 변환할 수도 있다.
파일 변환부(204)는 제작사별 그리고 타입별 상이한 포맷으로 설정값들을 가지고 있는 보호 계전기 설정 파일을 범용의 스프레드 시트 파일로 변환한다.
따라서, 파일 변환부(204)에 의해 다양한 제작사의 전용 프로그램에 의해 생성된 보호 계전기 설정 파일은 통일된 형식의 범용 스프레드 시트 파일로 변환된다.
상기 파일 변환부(204)는 각 제작사의 전용 프로그램에 의해 생성된 보호 계전기 설정 파일이 어떻게 구성되어 있는지를 미리 인식하고 있는 것으로 가정한다.
상기 보호 계전기 설정 파일은 테스트에 필요한 설정값들 이외에도 보통 수백가지의 다양한 형태의 값들을 가지고 있고, 변환된 스프레드 시트 파일도 형식만 스프레드 시트로 변환된 것일 뿐, 보호 계전기 설정 파일과 마찬가지로 수백가지의 다양한 값들을 가지고 있다.
단계 S304에서, 상기 설정 테이블 형성부(212)는, 상기 파일 변환부(204)에서 출력되는 스프레드 시트 파일에 저장된 수백가지의 데이터를 가공 및 재배치하고, 보호 계전기의 테스트에 필요한 항목만을 추출하여 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 형성한다.
상기 설정 테이블 형성부(212)는, 보호 계전기를 테스트하는 사람이 보호 계전기의 제작사 및 타입에 따라 테스트에 필요한 항목만 선택하면, 자동적으로 선택된 항목들만 별도로 정리하여, 도 4와 같은, 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 형성하여 출력한다. 이렇게 테스트에 필요한 항목들만 테이블 형태로 형성하면, 테스트와 관련이 없는 수백가지의 설정값들에 대해 필터링을 할 수 있어, 테스트하는 사람은 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 참조하여 효율적으로 보호 계전기의 테스트를 수행할 수 있다. 도 4는 예시적인 모터용 보호 계전기를 테스트하기 위한 보호 계전기 설정 테이블이다.
각 보호 계전기는 보호의 목적과 범위에 따라 서로 다른 기능과 설정값들을 가지고 있다. 이러한 보호 계전기를 테스트하기 위해서는 기능과 설정값들에 따라 테스트 방법, 전류, 전압, 위상각, 및 동작 시간 또는 지연 시간이 상이하므로, 이러한 값들을 획득하기 위한 복잡한 계산이 반드시 필요하다.
단계 S306에서, 테스트 체크 시트 형성부(214)는 상기 파일 변환부(204)에서 출력되는 스프레드 시트 파일에 저장된 데이터에 기반하여, 기능별 테스트에 필요한 전류, 전압, 위상각, 및 동작 시간 또는 지연 시간을 계산하여, 테스트에 필요한 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트를 형성한다.
보호 계전기를 테스트하는 사람은 불필요하게 복잡한 계산을 일일이 할 필요없이, 도 5에 도시된 바와 같이, 테스트에 필요한 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트를 참조하여, 보호 계전기를 테스트할 수 있다. 따라서, 보호 계전기의 테스트의 효율성을 향상시키고 계산의 오류에 따른 인간의 에러를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 테스트 체크 시트 형성부(214)는 기능별 테스트에 필요한 전류, 전압, 위상각, 및 동작 시간 또는 지연 시간을 계산하여, 테스트에 필요한 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트를 형성하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 테스트 체크 시트 형성부(214)는 기능별 테스트에 필요한 전류, 전압, 위상각, 및 동작 시간 또는 지연 시간을 계산하기 위한 수학식들을 테스트 체크 시트에 삽입하여 형성할 수도 있다.
수학식들이 테스트 체크 시트에 삽입되는 경우, 보호 계전기를 테스트하는 사람이 전류, 전압 또는 위상각 등의 테스트에 필요한 입력값들 중 적어도 하나를 테스트 체크 시트에 입력하는 경우, 나머지 입력값들이 내장된 수학식에 따라 자동으로 테스트 체트 시트에 표시될 수 있고, 보호 계전기의 입력값들에 따른 보호 계전기의 정상적인 동작 시간 또는 지연 시간과 같은 충족 조건이 테스트 체크 시트에 자동으로 표시될 수 있다. 따라서, 보호 계전기를 테스트하는 사람은 다양한 입력값들에 따라 보호 계전기를 테스트할 수 있다.
도 5에 도시된 테스트에 필요한 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트(220)는 예시적으로 모터 보호용 기능들을 테스트하기 위한 항목들을 포함하지만, 테스트 체크 시트 형성부(214)는 다른 유형의 보호 계전기의 기능들을 테스트하기 위한 다른 항목들을 포함하는 테스트 체크 시트들을 형성할 수도 있다.
하기에, 도 5를 참조하여, 예시적으로 모터 보호용 기능들을 테스트하기 위한 항목들에 대해 설명하기로 한다.
(1) 서멀(thermal) 테스트 체크 항목(500)은 모터 내의 권선의 축적되는 열로 인하여 손상되는 것을 방지하기 위한 기능을 테스트하는 것으로, 각 설정에 따라 도 6과 같은 그래프가 형성된다.
도 6의 그래프는 수학식 1과 같이 복잡한 계산식으로 이루어져 있으며, 수학식 1의 좌측의 트립 시간(Time to Trip)은 커브 멀티플라이어(전류 배수)와 픽업(pick-up)값에 따라 결정된다.
도 7은 수학식 1에 따라 계산된 트립 시간을 표로 나타낸 것이다.
Figure 112014125243927-pat00001
테스트시 상기와 같은 복잡한 수학식에 따라 트립 시간(Time to Trip)을 계산할 필요없이 도 5의 테스트 체크 시트에 표시된 바와 같이, 픽업(pick-up)값의 200%, 300%, 500%에 대해 지연 시간(Time Delay)이 자동적으로 계산되어 테스트 체크 시트에 표시된다.
이와 동시에, 실제 테스트는 CT 2차측을 기준으로 이루어짐으로 2차측 전류 기준도 함께 표시됨으로써 테스트를 용이하게 할 수 있다. 보호 계전기를 테스트하는 사람은 실제 테스트시 확인된 동작 시간이 테이블에 표시된 지연 시간과 동일한지를 확인하여, 보호 계전기의 서멀 테스트를 수행할 수 있다.
(2) 엑셀러레이션 테스트 체크 항목(502)은 모터 기동시 기동 시간이 예상된 기동 시간보다 길어질 경우 설비 손상을 방지하기 위한 기능을 테스트하기 위한 것으로, 도 5에서는 기동 조건하에서 14초를 초과할 경우 동작하게 된다. 이 기능은 보호 계전기 제작사마다 고유한 방법이 있으며, 도 5의 경우 300%와 500%의 전류 배수에 대해 지연 시간(Time Delay)이 자동적으로 계산되어 테스트 체크 시트에 표시된다.
보호 계전기를 테스트하는 사람은 실제 테스트시 확인된 동작 시간이 테이블에 표시된 지연 시간과 동일한지를 확인하여, 보호 계전기의 엑셀러레이션 테스트를 수행할 수 있다.
참고로 모터의 상태를 인지하는 방법으로는 크게 차단기 접점과 연계하여 설정된 일정 지연 시간을 인지하는 방법과 시간에 대한 전류의 변화량을 계산하여 모터의 상태를 인지하는 방법으로 나뉜다.
시간에 따른 전류의 변화량으로 인지하는 경우, 스타팅(starting), 러닝(running), 및 스톱(stop)의 인지 방법은 다음과 같다.
스타팅(starting): 이전 상태가 스톱(stop)이고, 전류가 1초 내 과부하 픽업보다 높은 전류로 증가될 경우 스타팅으로 인식한다.
러닝(running) : 이전 상태가 스타팅 또는 과부하 상태이며, 전류가 과부하 픽업 레벨 아래로 강하될 경우 러닝으로 인식한다.
스톱(stop): 전류가 CT 1차측의 5% 아래로 떨어지고, 차단기 접점 상태를 모니터링하여 스톱으로 인식한다.
(3) 전류 불평형 테스트 체크(알람, 트립) 항목(504)은, 불평형 전류 발생시 설비를 보호하는 기능을 테스트하기 위한 것이다. 3상의 전류의 불평형은 모터 내 자속의 변화로 이어져 로터 바(rotor bar)의 순환 전류를 증가시키고, 이는 로터 바의 과열로 이어짐으로 불평형 전류 발생시 설비를 보호하는 테스트를 해야 한다.
도 5에 도시된 테스트 체크 시트의 설정에 따르면, 전류 불평형 알람(Alarm)은 15%, 트립(Trip)은 20%로 설정되어 있다.
이러한 비율은 수학식 2에 기반하여 계산된다. I1은 정상분 전류, I2는 역상분 전류이고, Iavg는 평균치 전류이며, FLA는 풀 로드 전류이다.
Figure 112014125243927-pat00002
전류 불평형 테스트를 하기 위해서는 입력되는 3상의 전류와 위상각을 정상분 전류와 역상분 전류를 분리하여 계산해야 하기 때문에, 계산 과정 전체가 복잡할 뿐만 아니라 시간적인 낭비 요소가 많다. 도 8 및 도 9는 전류 불평형 테스트를 위한 예시적인 계산법을 도시한 것이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 계산 과정 전체가 복잡하기 때문에, 불평형 비율을 변경하면서 테스트할 경우, 일일이 입력되는 3상의 전류와 위상각을 계산해야 한다.
테스트 체크 시트 형성부(214)는 전류 불평형 비율(%)에 따라 자동으로 입력해야 할 전류를 계산하여 표시해줌으로써 빠르고 효율적으로 테스트를 수행할 수 있다.
(4) 기계적 잼(jam) 테스트 체크 항목(506)은, 모터 내에서 로터의 잼이 발생할 경우 설비를 보호하기 위한 기능을 테스트하기 위한 것이다. 모터 기동 후 정상 운전 중 베어링 및 부하 측의 기계적인 문제로 인하여 로터의 잼이 발생할 경우 샤프트의 파손 등과 같은 기계적인 문제가 발생하게 된다. 이를 방지하기 위하여 보호 계전기가 동작하는 기능을 테스트하기 위한 것으로, 보호 계전기는 설정된 전류값과 지연 시간(Time Delay)으로 동작하게 된다. 도 5에 도시된 테스트 체크 시트에 설정된 값에 의하면, 보호 계전기의 기능이 정상적으로 동작한다면, 풀 부하 전류(FLA)의 250% 이상, 지연 시간 1초 후에 동작하게 된다.
(5) 조깅 블록(jogging block) 테스트 체크 항목(508)은, 모터의 시간당 기동 횟수를 제한하는 기능을 테스트하기 위한 것이다. 모터의 잦은 기동은 기동시 과도한 전류로 인한 열적 문제를 발생시킬 수 있으므로, 제작사에서는 시간당 기동횟수를 제한하고 있다. 이에 대한 보호로서 시간당 설정된 기동횟수를 초과할 경우, 모터가 더 이상 기동을 할 수 없도록 제한하는 보호 계전기의 기능을 테스트한다.
(6) 단상 트립(Single Phase Trip) 테스트 체크 항목(510)은, 일종의 전류 불평형 테스트이지만, 모터 중 3상 중 하나가 단선이 되는 경우 이를 인지하여 지연 시간, 예를 들어 디폴트로 2초 후 바로 모터를 동작시키는 기능을 테스트하기 위한 것이다. 예시적인 동작 조건은 불평형이 40% 이상이거나, 3상 중 한 상의 전류가 0A이며, 평균치 전류가 정격의 25% 이상일 경우 동작하게 된다. 이러한 동작 조건이 도 5에 도시된 테스트 체크 시트에 명시됨으로써 테스트가 용이하게 수행될 수 있다.
(7) 순시(instantaneous) 테스트 체크 항목(512) 및 지락전류(grounding current) 테스트 체크 항목(514)은 단락 사고 및 지락 사고시 일정한 설정값 이상 동작하는 보호 계전기의 기능을 테스트하기 위한 것이며, 해당 픽업(pick-up)에 맞는 전류가 계산되어, 도 5에 도시된 테스트 체크 시트에 표시됨으로써 테스트가 용이하게 수행될 수 있다.
단계 S308에서, 입출력 연결도 형성부(216)는 파일 변환부(204)에서 출력되는 스프레드 시트에 포함된 데이터에 기반하여, 도 10에 도시된 바와 같이 테스트에 필요한 입출력 연결도를 형성한다.
보호 계전기를 테스트하기 위해서는 전류 또는 전압원에 대한 결선을 하여야 하며, 보호 계전기의 설정값에 따라 출력되는 접점의 위치가 달라진다. 테스트하기 전의 사전 준비 작업인 이러한 일련의 번거로운 작업들을 테스트하는 사람이 손쉽게 확인할 수 있도록 하기 위하여, 입출력 연결도 형성부(216)는 설정값에 따라 자동적으로 결선 방법과 출력 접점에 대한 위치를 파악할 수 있도록 입출력 연결도를 형성하여, 테스트하는 사람이 빠르고 편리하게 보호 계전기를 테스트할 수 있도록 한다.
또한, 디지털 보호 계전기의 경우, 출력 단자에 대해 출력 접점을 할당할 수 있기 때문에, 설정에 따라 결선과 출력이 달라질 수 있다. 보호 계전기를 테스트하는 사람의 입장에서는 하나의 자료로 테스트를 하는 것이 효율적이므로 입출력 연결도 형성부(216)는 설정과 연계된 입출력 연결도를 형성하여 출력한다.
도 10은 M사의 모터 보호 계전기의 입력 연결과 설정에 따른 출력 접점 기능에 대해 자동적으로 형성된 입출력 연결도이다. 보호 계전기를 테스트하는 사람은 별도의 보호 계전기의 결선도를 확인하거나 접점 할당에 대한 설정을 확인할 필요없이 도 10에 도시된 입출력 연결도를 참조하여 테스트를 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치 및 방법에 의하면, 테스트에 필요한 설정 테이블, 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동 계산된 테스트 체크 시트, 및 보호 계전기 입출력 연결도를 보호 계전기의 타입에 따라 자동으로 계산하여 제공함으로써, 인간의 에러에 따른 오류를 줄일 수 있으며 테스트를 하는 작업자에 상관없이 일관성과 정확성을 가지고 테스트를 진행할 수 있고 테스트 시간을 단축할 수 있다.
도 2에 도시된 타입 판별부(202), 파일 변환부(204), 데이터 처리부(206) 및 메모리(210)는 하나의 컨트롤러로 구현될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 타입 판별부(202), 파일 변환부(204), 및 데이터 처리부(206)는 소프트웨어 모듈 형태로 저장 장치에 저장되어 컨트롤러에 의해 구현될 수도 있다.
본 명세서에서 논의된 장치 및 방법들은, 적용예에 따라서 다양한 수단을 이용하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 방법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합의 형태로 구현될 수도 있다. 하드웨어를 수반하는 구현예에서, 제어회로 또는 제어부는 하나 이상의 주문형 집적 회로들(ASICs), 디지털 신호 프로세서들(DSPs), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들(FPGAs), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 장치들, 본 명세서에서 논의된 기능들을 실행하도록 설계된 다른 전자 유닛들 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 보호 계전기 102 : 모터
202 : 타입 판별부 204 : 파일 변환부
206 : 데이터 처리부 208 : 표시부
210 : 메모리 212 : 설정 테이블 형성부
214 : 테스트 체크 시트 형성부 216 : 입출력 연결도 형성부

Claims (14)

  1. 입력되는 보호 계전기 설정 파일의 확장자에 기반하여 보호 계전기의 제작사 및 타입을 판별하는 타입 판별부;
    각 제작사의 전용 프로그램에 의해 생성된 보호 계전기 설정 파일이 어떻게 구성되어 있는지 미리 인식하고 있으며, 상기 판별된 보호 계전기의 제작사 및 타입에 기반하여 상기 보호 계전기 설정 파일을 범용 포맷의 파일로 변환하는 파일 변환부; 및
    상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 및 테스트에 필요한 입출력 연결도를 형성하는 데이터 처리부를 포함하며,
    상기 보호 계전기 설정 파일은
    각 보호 계전기 제작사에서 제공하는 전용 프로그램에 용도에 맞게 보호 계전기 사용 조건을 입력하여 생성되는 것이고,
    상기 범용 포맷의 파일은
    상기 보호 계전기 설정 파일에 포함된 다양한 값들을 그대로 포함하고 있으며,
    상기 데이터 처리부는
    상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트하는 사람이 선택한 보호 계전기의 테스트에 필요한 항목만을 추출하여 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 형성하는 설정 테이블 형성부;
    상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 상기 테스트하는 사람이 선택한 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트를 형성하는 테스트 체크 시트 형성부; 및
    상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 상기 테스트하는 사람이 선택한 테스트에 필요한 입출력 연결도를 형성하는 입출력 연결도 형성부를 포함하는, 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 범용 포맷의 파일은, 스프레드 시트 파일을 포함하는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 상기 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 및 상기 테스트에 필요한 입출력 연결도 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함하는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호 계전기 설정 파일, 상기 테스트용 보호 계전기 설정 테이블, 상기 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트, 및 상기 테스트에 필요한 입출력 연결도 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 더 포함하는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 메모리는 상기 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들을 계산하기 위한 수학식들을 포함하는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기능별 테스트는, 모터 내 권선의 축적되는 열로 인해 권선의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 서멀 테스트, 모터의 기동시 기동 시간이 예상된 기동 시간 보다 길어질 경우 설비의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 액셀러레이션 테스트, 불평형 전류 발생시 설비를 보호하는 기능을 테스트하는 전류 불평형 테스트, 모터의 베어링 및 부하 측의 기계적인 문제로 인해 로터의 잼이 발생하는 경우 모터의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 기계적 잼 테스트, 설정된 모터의 시간 당 기동 횟수를 초과하는 경우 기동할 수 없도록 제한하는 기능을 테스트하는 조깅 블록(jogging block) 테스트, 모터 운전 중 3상 중 하나가 단선되는 경우 시간 지연 후 동작시키는 기능을 테스트하는 단상 트립(single phase trip) 테스트, 단락 사고시의 기능을 테스트하는 순시 테스트, 및 지락 사고시의 기능을 테스트하는 지락전류(grounding current) 테스트 중 적어도 하나를 포함하는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 장치.
  10. 전력 계통과 연결된 전기 설비를 보호하기 위한 보호 계전기의 테스트를 위한 설정값 처리 방법에 있어서,
    (A) 입력되는 보호 계전기 설정 파일의 확장자에 기반하여 보호 계전기의 제작사 및 타입을 판별하는 단계;
    (B) 각 제작사의 전용 프로그램에 의해 생성된 보호 계전기 설정 파일이 어떻게 구성되어 있는지 미리 인식한 상태에서, 상기 판별된 보호 계전기의 제작사 및 타입에 기반하여 상기 보호 계전기 설정 파일을 범용 포맷의 파일로 변환하는 단계;
    (C) 상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 테스트하는 사람이 선택한 보호 계전기의 테스트에 필요한 항목만을 추출하여 테스트용 보호 계전기 설정 테이블을 형성하는 단계;
    (D) 상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 상기 테스트하는 사람이 선택한 테스트에 필요한 기능별 테스트 설정값들이 자동으로 계산된 테스트 체크 시트를 형성하는 단계; 및
    상기 범용 포맷의 파일에 포함된 데이터에 기반하여, 상기 테스트하는 사람이 선택한 테스트에 필요한 입출력 연결도를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 보호 계전기 설정 파일은
    각 보호 계전기 제작사에서 제공하는 전용 프로그램에 용도에 맞게 보호 계전기 사용 조건을 입력하여 생성되는 것이고,
    상기 범용 포맷의 파일은
    상기 보호 계전기 설정 파일에 포함된 다양한 값들을 그대로 포함하고 있는, 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 범용 포맷의 파일은, 스프레드 시트 파일을 포함하는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 기능별 테스트는, 모터 내 권선의 축적되는 열로 인해 권선의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 서멀 테스트, 모터의 기동시 기동 시간이 예상된 기동 시간 보다 길어질 경우 설비의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 액셀러레이션 테스트, 불평형 전류 발생시 설비를 보호하는 기능을 테스트하는 전류 불평형 테스트, 모터의 베어링 및 부하 측의 기계적인 문제로 인해 로터의 잼이 발생하는 경우 모터의 손상을 방지하는 기능을 테스트하는 기계적 잼 테스트, 설정된 모터의 시간 당 기동 횟수를 초과하는 경우 기동할 수 없도록 제한하는 기능을 테스트하는 조깅 블록(jogging block) 테스트, 모터 운전 중 3상 중 하나가 단선되는 경우 시간 지연 후 동작시키는 기능을 테스트하는 단상 트립(single phase trip) 테스트, 단락 사고시의 기능을 테스트하는 순시 테스트, 및 지락 사고시의 기능을 테스트하는 지락전류(grounding current) 테스트 중 적어도 하나를 포함하는 보호 계전기 테스트를 위한 설정값 처리 방법.
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