KR102087143B1 - 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치 - Google Patents

저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선수를 최소화할 수 있는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따른 보호 협조 장치는, 최상위 전력회로와 상위 전력회로 사이의 제1 분기회로에 접속되고, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기; 상위 전력회로와 하위 전력회로 사이의 제2 분기회로에 접속되고, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기; 하위 전력회로와 최하위 전력회로 사이의 제3 분기회로에 접속되고, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기; 및 상위 저압 회로차단기와 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기를 통신 연결하는 통신선로;를 포함하며, 상위 저압 회로차단기와 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는, 접속된 분기회로에서 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 미리 결정된 상기 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치{PROTECTING AND INTERLOCKING SYSTEM FOR PLURALITY OF CIRCUIT BREAKERS IN LOW VOLTAGE GRID}
본 발명은 저압 계통에서 복수의 상 하위 회로차단기간의 효율적인 보호 협조 장치에 관한 것이다.
종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도인 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 있어서 저압 계통은 상위 전력선로(PL2)와 하위 전력선로(PL1)를 포함한다.
여기서 상위 전력선로(PL2)는 송전 측 다시 말해 전원 측에 가까운 전력선로이고, 하위 전력선로(PL1)는 수전 측, 다시 말해 부하 측 또는 최종 전력 사용자에 가까운 전력선로이다.
도 1에 있어서 부호 DL1은 최상위 전력선로(미 도시)와 상위 전력선로(PL2) 사이에 접속되어 상기 최상위 전력선로로부터의 전력을 상위 전력선로(PL2)에 공급하는 제1 분기선로이다.
도 1에 있어서 부호 DL2는 상위 전력선로(PL2)와 하위 전력선로(PL1) 사이에 접속되어 상위 전력선로(PL2)로부터의 전력을 하위 전력선로(PL1)로 공급하는 제2 분기선로이고, 부호 DL3와 부호 DL4는 각기 하위 전력선로(PL1)와 복수의 부하(전력수용가)(미 도시) 사이에 접속되어 하위 전력선로(PL1)로부터의 전력을 복수의 부하(전력수용가)에 공급하는 제3 분기선로이다.
제1 분기선로(DL1)에는 해당 제1 분기선로(DL1)를 개폐 가능하게 상위 회로차단기(30)가 직렬로 접속된다.
제2 분기선로(DL2)에는 해당 제2 분기선로(DL2)를 개폐 가능하게 중위 회로차단기(20)가 직렬로 접속된다.
제3 분기선로(DL3, DL4)에는 해당 제3 분기선로(DL3, DL4)를 각기 개폐 가능하게 2대의 하위 회로차단기(10-1, 10-2)가 직렬로 접속된다.
도 1에 있어서 부호 SL1은 상위 회로차단기(30)와 중위 회로차단기(20) 간의 신호 통신을 위한 제 1 통신선로이다.
부호 SL2은 중위 회로차단기(20)와 하위 회로차단기(10-1, 10-2) 간의 신호 통신을 위한 제 2 통신선로이다.
부호 SL1a는 상위 회로차단기(30) 또는 중위 회로차단기(20)가 제 1 통신선로(SL1)에 신호 통신을 위해 접속하기 위한 제 1 접속 신호 선로이고, 부호 SL2a는 중위 회로차단기(20) 또는 하위 회로차단기(10-1, 10-2)가 제 2 통신선로(SL2)에 신호통신을 위해 접속하는 제 2 접속 신호 선로이다.
부호 CCL은 입력 없음을 나타내도록 입력단자와 커먼(COMMON) 단자를 연결하는 커먼 연결 선로이다.
각각의 상위 회로차단기(30), 중위 회로차단기(20) 및 하위 회로차단기(10-1, 10-2)에 있어서, 부호 Z1은 커먼(COMMON) 단자이고, 부호 Z2는 고장 구간의 국지화를 위한 존 선택 연동 신호의 출력단자인 존 선택 연동(Zone Selective Interlock) 신호 출력단자이며, 부호 Z3는 커먼 단자이고, 부호 Z4는 존 선택 연동 신호 입력단자이며, 부호 Z5는 지락(ground fault) 전용 입력단자이다.
상술한 바와 같은 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 동작을 설명한다.
도 1에 있어서 포인트 A{제2 분기선로(DL2) 상의 일 지점으로서 A 지점}에서 과전류(Over Current), 단락전류(Electric Shortage) 또는 지락(ground fault)과 같은 고장이 발생하면, 제2 분기선로(DL2) 상에 연결된 중위 회로차단기(20)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 상위 전력선로(PL2)로부터 하위 전력선로(PL1)로의 전원공급을 차단한다.
따라서 하위 전력선로(PL1)로부터 전원을 공급받고 있는 하위 회로차단기(10-1, 10-2)와 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
또한 동시에 중위 회로차단기(20)는 커먼 단자(Z1)와 존 선택 연동 신호 출력단자(Z2)를 통해서 고장 구간의 국지화를 위한 존 선택 연동 신호를 출력한다.
그러면 상위 회로차단기(30)는 커먼 단자(Z3)와 존 선택 연동 신호 입력단자(Z4) 및 지락 전용 입력단자(Z5)를 통해 존 선택 연동 신호를 수신하여 중위 회로차단기(20)가 트립 동작한 상태인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 중위 회로차단기(20)가 트립 동작에 실패한 경우, 존 선택 연동 신호를 수신한 상위 회로차단기(30)가 트립 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단할 수 있다.
또한 중위 회로차단기(20)가 먼저 트립 동작을 시도한 후, 상위 회로차단기(30)가 트립 동작을 수행할 수 있도록, 중위 회로차단기(20)의 트립 설정시간(단 한시 또는 장 한시, 0.2초)은 상위 회로차단기(30)의 트립 설정시간(0.3초)보다 짧게 설정될 수 있다.
이때 상위 전력선로(PL2)로부터 전원공급을 받는 중위 회로차단기(20), 하위 회로차단기(10-1, 10-2) 및 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미 도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
도 1에 있어서 포인트 B{제1 분기선로(DL1) 상의 일 지점으로서 B 지점}에서 과전류, 단락전류 또는 지락과 같은 고장이 발생하면, 제1 분기선로(DL1) 상에 연결된 상위 회로차단기(30)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단한다.
그러나 상술한 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상위의 회로차단기가 트립 동작한 경우, 상위의 회로차단기가 하위의 회로차단기로 존 선택 연동 신호를 전송하지 않으므로, 하위의 회로차단기와 그 보다 더 하위의 부하 측은 아무런 정보 없이 정전되어야 하는 문제점 즉, 보호 협조가 하위에서 상위로의 일 방향으로만 이루어지는 문제점이 있다.
또한 상술한 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위해서 각각의 회로차단기가 5개의 신호 단자와 5개의 신호선을 배선해야 하므로, 배선수가 많아 배선공간의 점유와 배선 비용이 과다하며 배선작업에 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선수를 최소화할 수 있는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치에 있어서, 최상위 전력회로와 상위 전력회로 사이의 제1 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기; 상기 상위 전력회로와 하위 전력회로 사이의 제2 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기; 상기 하위 전력회로와 상기 최하위 전력회로 사이의 제3 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기; 및 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기를 통신 연결하는 통신선로;를 포함하고, 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는, 접속된 분기회로에서 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 미리 결정된 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함하는 본 발명에 따른 보호 협조 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 이더넷 통신선로에 의해 폐 루프형태로 서로 연결되게 구성된다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 고속 듀얼 링 통신 네트워크로 연결된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 제어부는 RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 본 발명에 따른 보호 협조 장치는 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 단방향 통신을 위한 개 루프(open loop)형태로 추가로 연결되고, 외부의 다른 통신 네트워크 또는 상위 감시 장치에 통신 접속되는 저압 회로차단기를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 통신 패킷은 목적지 회로차단기의 식별정보, 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태 정보 및 소스 회로차단기의 식별정보를 포함한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 트립 지령 정보는 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나로 구성된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 소스 회로차단기의 상태 정보는 상기 소스 회로차단기의 동작 상태 정보와 자기 진단 정보를 포함한다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 트립 동작시 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함하므로, 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선이 1선 또는 2선의 통신선로로 구성되어 배선수를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 이더넷 통신선로에 의해 폐 루프형태로 서로 연결되게 구성되므로, 상위 저압 회로차단기에서 하위 저압 회로차단기 측으로 또는 하위 저압 회로차단기에서 상위 저압 회로차단기 측으로 양방향 통신이 가능한 잇점을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 고속 듀얼 링 통신 네트워크로 연결되므로, 상위 저압 회로차단기에서 하위 저압 회로차단기 측으로 또는 하위 저압 회로차단기에서 상위 저압 회로차단기 측으로 양방향 통신이 가능하고 고속으로 통신 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상기 제어부는 RSTP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하므로, RSTP 프로토콜에 따라서 통신 패킷을 생성하거나 전송하거나 저장하거나 수신하는 처리가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치는, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 단방향 통신을 위한 개 루프형태로 연결되는 추가적 저압 회로차단기를 포함하게 구성되므로, 해당 추가 연결되는 저압 회로차단기를 네트워크 스위치(network switch) 또는 허브(hub)에 접속하여 상기 폐 루프 네트워크의 정보를 다른 통신 네트워크 또는 상위 감시장치에 전달할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 통신 패킷은 목적지 회로차단기의 식별정보, 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태 정보 및 소스 회로차단기의 식별정보를 포함하므로, 소스 회로차단기의 식별정보가 자신을 나타내는 경우 수신한 통신 패킷을 폐기한다든지 목적지 회로차단기의 식별정보가 자신을 나타내는 것이 아닌 경우 수신한 통신 패킷을 인접한 회로차단기로 전달하는 것이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상기 트립 지령 정보는 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나로 구성되므로, 단 한시 지연 트립, 지락 지연 트립, 장 한시 지연 트립 중 상대방 회로차단기에 선택적 보호협조에 따른 트립 동작을 요청할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상기 소스 회로차단기의 상태 정보는 상기 소스 회로차단기의 동작 상태 정보와 자기 진단 정보를 포함하므로, 목적지 회로차단기는 소스 회로차단기의 동작 상태와 자기 진단 결과를 알 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도이며,
도 3은 본 발명에 따른 통신 패킷의 구성 도이다.
상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도이며, 도 3은 본 발명에 따른 통신 패킷의 구성 도이다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보호 협조 장치는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기(30), 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기(20), 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2) 및 통신선로(DR)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라서 상위 저압 회로차단기(30), 중위 저압 회로차단기(20), 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 제어부(30a, 20a, 10-1a, 10-2a)를 포함한다.
도 2에 있어서 부호 PL2는 상위 전력회로를 지시하고 부호 PL1은 하위 전력회로를 지시한다.
여기서, 상위 전력회로(PL2)는 송전 측 다시 말해 전원 측에 가까운 전력선로이고, 하위 전력회로(PL1)는 수전 측, 다시 말해 부하 측 또는 최종 전력 사용자에 가까운 전력선로이다.
도 2에 있어서 부호 UM PL(Uppermost Power Line)은 최상위 전력회로를 지시하며 송전 측 다시 말해 전원 측에 가장 가까운 전력선로를 지시하고, 부호 LM PL(Lowermost Power Line)은 최하위 전력회로를 지시하며 수전 측, 다시 말해 부하 측 또는 최종 전력 사용자에 가장 가까운 전력선로를 지시한다.
상위 저압 회로차단기(30)는 최상위 전력회로(UM PL)와 상위 전력회로(PL2) 사이의 제1 분기회로(DL1)에 접속된다.
상위 저압 회로차단기(30)는 개폐 위치(일명 ON 위치, OFF 또는 트립 위치)에 따라서 상기 제1 분기회로(DL1)를 접속(제1 분기회로를 폐로 상태로 만드는 것) 또는 차단(제1 분기회로를 개방 상태로 만드는 것) 가능하다.
상위 저압 회로차단기(30)는 통신부(P1, P2)를 갖는다.
또한, 상위 저압 회로차단기(30)는 제어부(30a)를 포함한다.
제어부(30a)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함하게 구성되어, 중앙처리장치와 같은 제어 및 처리수단과 메모리와 같은 프로그램 또는 데이터 저장수단을 포함할 수 있다.
상위 저압 회로차단기(30)가 접속된 제 1 분기회로(DL1)에서 과전류 또는 단락전류와 같은 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 제어부(30a)는 미리 결정된 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-2) 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 제어부(30a)는 RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) 알고리즘(RSTP 프로그램)을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 RSTP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(30a)는 TCP(Transmission Control Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드(destination field)와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드(source field), 시퀀스 번호(sequence number), 수신확인 번호(acknowledgement number) 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸(check sum) 필드등의 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(30a)는 UDP(User Datagram Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드(destination field)와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드(source field) 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸 필드의 구조를 가질 수 있다.
중위 저압 회로차단기(20)는 상위 전력회로(PL2)와 하위 전력회로(PL1) 사이의 제2 분기회로(DL2)에 접속된다.
중위 저압 회로차단기(20)는 개폐 위치에 따라서 제2 분기회로(DL2)를 접속 또는 차단 가능하다.
중위 저압 회로차단기(20)는 통신부(P1, P2)를 갖는다.
또한, 중위 저압 회로차단기(20)는 제어부(20a)를 포함한다.
제어부(20a)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함하게 구성되어, 중앙처리장치와 같은 제어 및 처리수단과 메모리와 같은 프로그램 또는 데이터 저장수단을 포함할 수 있다.
중위 저압 회로차단기(20)가 접속된 제 2 분기회로(DL2)에서 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 제어부(20a)는 미리 결정된 상위 저압 회로차단기(30) 및 하위 저압 회로차단기(10-1) 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
제어부(20a)는 RSTP 알고리즘(RSTP 프로그램)을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 RSTP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(20a)는 TCP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드, 시퀀스 번호, 수신확인 번호(acknowledgement number) 및 통신 에러 체크를 위한 체크 섬 필드등의 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(20a)는 UDP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸 필드의 구조를 가질 수 있다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 하위 전력회로(PL1)와 최하위 전력회로 (LM PL)사이의 제3 분기회로(DL3)에 접속된다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 개폐 위치에 따라서 제3 분기회로(DL3)를 접속 또는 차단 가능하다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 통신부(P1, P2)를 갖는다.
또한, 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 제어부(10-1a, 10-2a)를 포함한다.
제어부(10-1a, 10-2a)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함하게 구성되어, 중앙처리장치와 같은 제어 및 처리수단과 메모리와 같은 프로그램 또는 데이터 저장수단을 포함할 수 있다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 접속된 제 3 분기회로(DL3)에서 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 제어부(10-1a, 10-2a)는 미리 결정된 중위 저압 회로차단기(20)와 하위 저압 회로차단기(10-2) 중 적어도 어느 하나 또는 상위 저압 회로차단기(30)와 하위 저압 회로차단기(10-1) 중 적어도 어느 하나에 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
즉, 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 제1 하위 저압 회로차단기(10-1)인 경우, 제어부(10-1a)는 미리 결정된 중위 저압 회로차단기(20)와 하위 저압 회로차단기(10-2) 중 적어도 어느 하나에 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다. 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 제 2 하위 저압 회로차단기(10-2)인 경우, 제어부(10-2a)는 미리 결정된 상위 저압 회로차단기(30)와 제1 하위 저압 회로차단기(10-1) 중 적어도 어느 하나에 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
제어부(10-1a, 10-2a)는 RSTP 알고리즘(RSTP 프로그램)을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 RSTP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(10-1a, 10-2a)는 TCP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드, 시퀀스 번호, 수신확인 번호 및 통신 에러 체크를 위한 체크 섬 필드 등의 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(10-1a, 10-2a)는 UDP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸 필드의 구조를 가질 수 있다.
통신선로(DR)는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)를 통신 연결한다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 이더넷 통신선로(ethernet communication line)에 의해 폐 루프(closed loop)형태로 서로 연결되게 구성된다.
즉, 통신선로(DR)는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)를 폐 루프 형태로 서로 연결하는 이더넷 통신선로로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 고속 듀얼 링(Dual Ring) 통신 네트워크로 연결된다.
즉, 통신선로(DR)는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)를 서로 연결하는 고속 듀얼 링 통신 네트워크로 구성될 수 있다.
상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 폐 루프 형태의 고속 듀얼 링 통신 네트워크인 통신선로(DR)에 통신 연결되는 구성이므로, 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2) 중 어느 임의의 회로차단기가 전송하는 상기 통신 패킷은 통신선로(DR)에 연결된 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)의 모두에 전송될 수 있다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보호 협조 장치는 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 단방향 통신을 위한 개 루프(open loop)형태로 추가로 연결되는 저압 회로차단기(5)를 더 포함할 수 있다.
저압 회로차단기(5)도 상술한 바와 같은 통신부(P1, P2)와 제어부(5a)를 포함할 수 있다.
상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 서로 연결되어 형성되는 상기 폐 루프 네트워크에 대해서, 저압 회로차단기(5)는 네트워크 스위치 또는 허브(6)에 접속되어 상기 폐 루프 네트워크를 다른 통신 네트워크 또는 예컨대 원방 감시 제어 및 데이터 취득 장치(SCADA 장치)와 같은 상위 감시 장치에 연결할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상기 통신 패킷은 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 목적지 회로차단기의 식별정보(DID), 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태 정보(ITS/ST) 및 소스 회로차단기의 식별정보(SID)를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 트립 지령 정보(ITS)는 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 소스 회로차단기의 상태 정보(ST)는 소스 회로차단기의 ON 또는 트립/OFF 동작 상태 정보와 자기 진단 정보(self diagnosis information)를 포함한다.
한편, 도 2를 참조하여 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 동작을 설명한다.
도 2에 있어서 포인트 A{제2 분기선로(DL2) 상의 일 지점으로서 A 지점}에서 과전류, 단락전류 또는 지락과 같은 고장이 발생하면, 제2 분기선로(DL2) 상에 연결된 중위 회로차단기(20)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 상위 전력선로(PL2)로부터 하위 전력선로(PL1)로의 전원공급을 차단한다.
따라서 하위 전력선로(PL1)로부터 전원을 공급받고 있는 하위 회로차단기(10-1, 10-2)와 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
또한 동시에 중위 회로차단기(20)는 통신부(P1, P2)를 통해서 통신 패킷을 전송한다.
여기서 상기 통신 패킷은 보호 협조 동작을 수행할 상위 저압 회로차단기(30)의 신원 정보(또는 주소 정보)와, 중위 회로차단기(20)의 신원 정보(또는 주소 정보)와, 트립 지령 정보(트립 지령 데이터)(ITS)로서 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나와, 중위 회로차단기(20)의 상태 정보(ST)를 포함할 수 있다.
그러면 상위 회로차단기(30)는 통신부(P1, P2)를 통해 상기 통신 패킷을 수신하여 중위 회로차단기(20)가 트립 동작한 상태인 것으로 판단할 수 있고, 상기 트립 지령 정보(ITS)에 따라 지연 트립 동작을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 통신선로(DR)를 통해 폐 루프 형태로 통신 접속되어 있으므로, 상위 저압 회로차단기(30)뿐 아니라 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)도 상기 통신 패킷을 수신하여 미리 저장된 프로그램에 따라서 중위 저압 회로차단기(20)가 트립 동작한 상태를 판단할 수 있고, 상기 통신 패킷 전체 또는 미리 결정된 정보 데이터(예컨대 중위 저압 회로차단기의 상태 정보)만을 선택적으로 저장할 수 있다.
또한, 하위 저압 회로차단기(10-2)에 저압 회로차단기(5)가 개루프 형식으로 추가 접속되고, 저압 회로차단기(5)는 허브 또는 네트워크 스위치(6)을 통해서 다른 네트워크 또는 상위 감시 장치에 상기 통신 패킷에 따른 정보(상태 정보, 트립 지령 정보 등)를 전송하여 보고하는 것도 가능하다.
한편, 중위 회로차단기(20)가 트립 동작에 실패한 경우에도, 상기 통신 패킷을 수신한 상위 회로차단기(30)가 트립 지령 정보에 따른 지연 트립 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단할 수 있다.
이때 상위 전력선로(PL2)로부터 전원공급을 받는 중위 회로차단기(20), 하위 회로차단기(10-1, 10-2) 및 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미 도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
도 2에 있어서 포인트 B{제1 분기선로(DL1) 상의 일 지점으로서 B 지점}에서 과전류, 단락전류 또는 지락과 같은 고장이 발생하면, 제1 분기선로(DL1) 상에 연결된 상위 회로차단기(30)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단한다.
또한, 본 발명에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 통신선로(DR)를 통해 폐 루프 형태로 통신 접속되어 있으므로, 중위 저압 회로차단기(20)뿐 아니라 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)도 상기 통신 패킷을 수신하여 미리 저장된 프로그램에 따라서 상위 저압 회로차단기(30)가 트립 동작한 상태를 판단할 수 있고, 상기 통신 패킷 전체 또는 미리 결정된 정보 데이터(예컨대 상위 저압 회로차단기의 상태 정보)만을 선택적으로 저장할 수 있다.
여기서, 상위 저압 회로차단기(30), 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 미 도시한 배터리와 같은 한시적인 전원공급 수단을 구비하여 상기 통신 패킷의 전송, 전달 및 수신과 저장이 가능하다.
또한, 하위 저압 회로차단기(10-2)에 저압 회로차단기(5)가 개루프 형식으로 추가 접속되고, 저압 회로차단기(5)는 허브 또는 네트워크 스위치(6)을 통해서 다른 네트워크 또는 상위 감시 장치에 상기 통신 패킷에 따른 정보(상태 정보, 트립 지령 정보 등)를 전송하여 보고하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 트립 동작시 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함하므로, 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선이 1선 또는 2선의 통신선로로 구성되어 배선수를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
10-1, 10-2: 하위 저압 회로차단기 20: 중위 저압 회로차단기
30: 상위 저압 회로차단기 PL1: 하위 전력선로
PL2: 상위 전력선로 DL1: 제1 분기회로
DL2: 제2 분기회로 DL3: 제3 분기회로
DR: 통신선로

Claims (8)

  1. 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치에 있어서,
    최상위 전력회로와 상위 전력회로 사이의 제1 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기;
    상기 상위 전력회로와 하위 전력회로 사이의 제2 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기;
    상기 하위 전력회로와 최하위 전력회로 사이의 제3 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기;
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기를 통신 연결하는 통신선로; 및
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나와 단방향 통신을 위한 개 루프(open loop) 형태로 연결된 저압 회로차단기를 포함하며,
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 각각은,
    트립 동작시, 미리 결정된 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 전송되게, 목적지 회로차단기의 식별정보, 상기 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태정보 및 상기 소스 회로차단기의 식별정보를 포함하는 통신 패킷(packet)을 상기 통신선로로 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 저압 회로차단기는,
    네트워크 스위치 또는 허브에 접속하여, 외부의 다른 통신 네트워크 또는 다른 상위 감시 장치로 상기 통신 패킷에 따른 상기 트립 지령 정보 또는 상기 소스 회로차단기의 상태 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 이더넷 통신선로(ethernet communication line)에 의해 폐 루프(closed loop)형태로 서로 연결되게 구성된 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 고속 듀얼 링(Dual Ring) 통신 네트워크로 연결되는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 트립 지령 정보는 단 한시 지연 트립 정보(short time delay trip information), 지락 지연 트립 정보(ground fault delay trip information) 및 장 한시 지연 트립 정보(long time delay trip information)중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소스 회로차단기의 상태 정보는 상기 소스 회로차단기의 동작 상태 정보와 자기 진단 정보(self diagnosis information)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
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