KR102104835B1

KR102104835B1 - 원격감시용 ct 2차 개방 방지시스템을 구비한 29kv gis

Info

Publication number: KR102104835B1
Application number: KR1020190139408A
Authority: KR
Inventors: 김석철
Original assignee: 중원 주식회사
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2020-04-27

Abstract

본 발명은 CT(CURRENT TRANSFORMER, 변류기) 2차측의 개방 상태정보를 신속히 검출하고, 검출된 개방 상태정보에 근거하여 CT 2차측 단자를 단락시켜 CT에 연결된 계기들을 능동적으로 보호함과 동시에 CT 2차측의 개방 상태정보를 원격에서 감시할 수 있는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS에 적용된 CT 2차 개방 방지시스템은 상기 CT 2차측과 전력기기 사이의 전압을 검출하는 전압검출부; 상기 전압검출부에서 검출된 전압과 설정전압을 비교하고, 비교에 따른 결과를 비율로 산출하여 전압실효치를 출력하는 전압레벨산출부; 및 상기 전압레벨산출부에서 출력되는 전압실효치에 근거하여 상기 CT 2차측의 개방 여부를 판단하고, 판단결과 개방인 것으로 판단되면 상기 CT 2차측 단자를 단락시키며, 단락 결과를 원격의 단말기로 전송하는 제어부를 포함하여 구성되고, 상기 전압검출부는 고조파 성분을 제거하는 저역통과필터; 및 상기 저역통과필터에서 고조파가 제거된 주파수의 지연 위상을 보상하는 진상보상기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS{GIS FOR 29KV WITH PREVENTION APPARATUS FOR SECONDARY CIRCUIT OPENING OF CURRENT TRANSFORMER}

본 발명은 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CT(CURRENT TRANSFORMER, 변류기) 2차측의 개방 상태정보를 신속히 검출하고, 검출된 개방 상태정보에 근거하여 CT 2차측 단자를 단락시켜 CT에 연결된 계기들을 능동적으로 보호함과 동시에 CT 2차측의 개방 상태정보를 원격에서 감시할 수 있는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS에 관한 것이다.

GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연개폐장치)는 주로 변전소에서 사용되며, 고장 발생시 광역정전을 유발할 수 있는 전력계통의 가장 중요한 설비로서, 장치 내부의 유압실린더 오일의 경화, 윤활제의 고착, 불순물 침투, 기구부의 절손 또는 이완 등의 불량여부가 수시로 파악되어야 하며, 파악된 내용에 따라 필요시 보수를 해야 한다.

상기 GIS 내부에는 가스차단기, 단로기, 접지 개폐기, 피뢰기, 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT) 등 다양한 전력기기가 구비된다.

상기 전력기기 중에서, 계기용 변류기(CT, Current Transformer, 이하 'CT'라 한다)는 계기용 및 보호 계전용 전원을 공급하는 것으로서, 이러한 전력용 CT는, 전력계통의 상 별 회로(선로)의 주위에 설치되어 상 별 회로에 흐르는 큰 전류에 비례하는 자속(magnetic flux)이 형성되는 철심(core)과, 해당 철심에 감겨지며 해당 철심에 형성되는 자속에 의해 소(小) 전류가 유도되어 흐르는 2차 코일을 포함하게 된다.

이러한 CT에 있어서 2차 회로(2차 코일과 해당 2차 코일에 접속되는 선로 포함)가 개방(예를 들면, 단선 등)되는 경우, 전력계통의 상 별 회로(선로)의 큰 1차 전류에 의해 유도된 자속에 의해 철심이 자기 포화되어 큰 2차 전압이 2차 회로에 유기됨으로써, 전력용 CT가 소손 및 화재를 일으킬 수 있으며, 비율 차동 계전, 저 전류 계전, 저 전력 계전 등의 동작에도 오동작을 유발할 수 있다.

이에, CT 2차측 개방 사고를 감지하여 개방에 의한 사고를 방지하기 위한 다양한 기술이 개발되었으며, 그러한 기술 중의 하나로서 등록특허공보 제10-1772196호에 변류기 2차측 개방 감시 수배전반이 개시되었다.

상기 기술은 CT(변류기)의 2차측 코일의 개방 여부를 실시간으로 모니터링(Monitoring)한 다음, 변류기의 2차측 코일이 개방되는 즉시, 개방 사실을 중앙 관제소로 전송하는 변류기 2차측 개방 감시 수배전반에 관한 것이다.

또한, 등록특허공보 제10-2006591호에 1차전류 크기에 무관한 변류기 2차측 개방 여부 검출 방법 및 장치가 개시되었다.

상기 기술은 CT(계기용 변류기)의 2차측 전압과 전류를 동시에 측정하는 단계: 상기 계기용 변류기의 2차측 전류가 측정되지 않고 2차측 전압이 설정된 전압 이상으로 측정되는 경우 계기용 변류기의 2차측이 개방되어 있다고 판단하는 단계를 포함한다.

일반적으로 CT 2차측이 개방되게 되면 CT 2차측에는 높은 전압이 인가되게 되고, 상기 기술들은 모두 CT 2차측의 전압을 검출하여 CT 2차측의 개방 여부를 판단하게 되는 것이나, CT 2차측의 전압을 검출하는 기술 구성에 대해서는 구체적으로 제시하지 못하고 있다.

KR 10-1772196 B1 (2017. 08. 22.) KR 10-2006591 B1 (2019. 07. 26.)

본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, CT 2차측의 전압을 신속히 검출하고 검출된 전압을 이용하여 CT 2차측의 개방 여부를 판단하고, 판단된 결과에 따라 CT 2차측을 단락시켜 CT 2차측을 보호할 수 있는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS를 제공하는 데 있다.

또한, CT 2차측의 개방에 따른 개방 상태정보에 근거하여 CT 2차측의 단락을 원격에서 확인할 수 있는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS를 제공하는 데 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS에 적용된 CT 2차 개방 방지시스템은 상기 CT 2차측과 전력기기 사이의 전압을 검출하는 전압검출부; 상기 전압검출부에서 검출된 전압과 설정전압을 비교하고, 비교에 따른 결과를 비율로 산출하여 전압실효치를 출력하는 전압레벨산출부; 및 상기 전압레벨산출부에서 출력되는 전압실효치에 근거하여 상기 CT 2차측의 개방 여부를 판단하고, 판단결과 개방인 것으로 판단되면 상기 CT 2차측 단자를 단락시키며, 단락 결과를 원격의 단말기로 전송하는 제어부를 포함하여 구성되고, 상기 전압검출부는 고조파 성분을 제거하는 저역통과필터; 및 상기 저역통과필터에서 고조파가 제거된 주파수의 지연 위상을 보상하는 진상보상기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 저역통과필터의 차단 주파수는 차단기의 스위칭 주파수보다 상대적으로 큰 대역폭을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전압레벨산출부는 상기 진상보상기에서 출력되는 검출전압과 설정전압을 비교하는 전압 비교모듈; 및 상기 전압 비교모듈에서 비교된 검출전압과 설정전압의 차이값에 근거하여 차이값에 해당하는 전압실효치를 산출하여 출력하는 실효치 변환모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 전압레벨산출부에서 출력되는 전압실효치에 근거하여 개방 여부를 판단하고, 판단결과 개방인 것으로 판단되면 단락스위치를 동작시켜 상기 CT 2차측을 단락시키는 단락회로모듈; 상기 단락회로모듈에서 상기 단락스위치의 동작상태정보를 통신망을 통해 외부의 단말기로 전송하는 통신모듈; 상기 단락회로모듈에서 상기 단락스위치의 동작을 시각적신호 또는 청각적신호로 출력하는 알람모듈; 및 상기 설정전압을 입력받는 설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 통신모듈에서 전송되는 동작상태정보는 상기 CT가 설치된 GIS의 식별정보, 위치 및 시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, CT 2차측의 전압을 신속히 검출함에 따라 CT 2차측의 개방된 시점부터 CT 2차측을 단락시키게 되는 시점까지의 시간을 단축할 수 있으므로, CT 2차측 개방에 따른 사고 확대를 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, CT 2차측의 개방 여부를 원격에서 확인하여 신속한 대응책을 수립할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 대한 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 적용된 CT 2차 개방 방지시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 적용된 전압검출부의 구성도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 CT(CURRENT TRANSFORMER, 변류기) 2차측의 개방 상태정보를 신속히 검출하고, 검출된 개방 상태정보에 근거하여 CT 2차측 단자를 단락시켜 CT에 연결된 계기들을 능동적으로 보호함과 동시에 CT 2차측의 개방 상태정보를 원격에서 감시할 수 있는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 대한 전체 구성도를 나타낸 것이다.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS는 CT(10), 전력기기(20) 및 CT 2차 개방 방지시스템(100)을 포함하여 구성된다.

CT(10)는 고전압 대전류 회로의 전류를 계기나 계전기를 포함하는 전력기기(20)에서 필요한 소전류로 변환하여 공급하는 것으로서, 고전압으로부터 절연, 측정범위의 확대, 계기와 계전기의 표준화, 정밀측정 및 각종 제어를 위해 사용된다.

이러한 CT(10)는 1차측의 대전류를 2차측의 규격전류(예를 들면 5A) 이내의 크기로 변성하는 것을 주목적으로 하는 것으로서, 2차의 권선수가 1차 권선수에 비해 상대적으로 높다.

이때, CT(10)의 2차측 단자가 개방되게 되면, 1차 권선의 전류가 형성하는 자속이 순환하게 되고, 순환 자속의 양은 1차 전류의 크기에 관계하여 철심이 포화되게 됨으로써, 1차측 전압과 전류비의 곱에 대응되는 전압이 2차측에 유도되는 상황이 발생된다.

CT(10)의 2차측에 고전압이 유도되면, 감전, 아크 및 절연파괴 등으로 인한 화재 위험을 초래할 수 있고, CT(10)의 소손은 물론, 전력기기(계기, 계전기)의 전력량 계측 오류 또는 불능에 따라 전력사용량 오계량 및 전기요금 과금 손실이 발생하며, 대규모 정전사고도 발생될 수 있다.

한편, GIS(가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear))는 차단기, 단로기 등의 개폐설비와 CT(10, 변류기), 피뢰기, 주회로 모선 등을 금속제 탱크 내에 일괄 수납하고, 충전부는 고체 절연물(Spacer)로 지지되며, 탱크 내부에는 절연성능과 소호능력이 뛰어난 SF₆ 가스를 절연매체로 하여 충진, 밀봉한 개폐설비 시스템으로서, 절연성능이 우수한 SF₆ 가스를 봉입함으로써 콤팩트하고, 안정성, 환경조화성 등에서 우수하여 광범위하게 적용되고 있다.

GIS는 고전압부가 금속 용기 내에 봉입된 밀폐구조이므로 대기의 영향을 받지 않고, 단순 구조이므로 고장요인이 적은 신뢰성이 높은 전력기기이다.

그러나 GIS는 내부를 볼 수 없으므로 내부에서 발생하는 이상을 발견하기 곤란하고, 절연파괴 등의 고장이 발생하면 사고 파급효과가 크고, 복구에 장시간이 소요되어 정전시간이 아주 길어지는 문제가 있다.

GIS 사고의 대부분은 금속성 입자의 존재, 도체의 불완전한 접촉, 스페이서의 결함 및 조립설치 과정중의 불충분한 품질관리에 기인하며, GIS 동작중 기계적 마모에 의한 이물질이 발생할 수도 있다. 특히 GIS에서의 부분방전은 전체파괴에 도달할 가능성이 있어, 이를 조속히 검출하여 후속 조치를 해야 한다.

GIS 내의 부분방전은 상승/하강의 급격한 방전펄스를 발생시키고, 300MHz ~ 1.5GHz 범위의 극초단파(UHF, Ultra High Frequency)를 방사한다. 방사된 UHF 극초단파는 동축 형상의 GIS 관로 내를 마이크로파로 전파하기 때문에 GIS 내부에 이를 검출할 수 있는 UHF 센서가 설치되어야 한다. 이때, GIS 내부에 설치된 UHF 센서로부터 검출된 검출값은 GIS 외부로 전송되어야 하기 때문에 GIS 밀폐상태를 유지하면서 UHF 센서의 검출값을 외부로 전송할 수 있는 구조의 부분방전 검출장치가 요구된다.

본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS는 CT(10) 2차측의 개방상태에 따라 높은 전압이 인가되기 때문에 CT 2차측의 전압을 검출하고, 검출된 전압이 설정된 전압보다 상대적으로 높은 경우 개방으로 판단하고 CT 2차측을 단락시킴으로써, CT 2차측에 대전압이 인가되는 현상을 방지하면서 대전압 인가에 따른 부분 방전을 방지하기 위한 CT 2차 개방 방지시스템(100)이 구성된다.

즉, 상기 CT 2차 개방 방지시스템(100)은 CT(10) 2차측 개방을 감시하여 개방인 것으로 판단되는 경우, 상기 CT(10) 2차측을 단락시켜 부분방전을 방지하도록 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 적용된 CT 2차 개방 방지시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 적용된 CT 2차 개방 방지시스템(100)은 전압검출부(110), 전압레벨산출부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.

전압검출부(110)는 CT(10) 2차측과 전력기기(20) 사이의 전압을 검출하는 기능을 수행한다.

CT(10) 2차측이 개방되는 경우, 즉 전원선의 단선 등과 같은 전원사고 발생 시에는 CT(10) 1차측에 인가된 전압이 전류비에 비례하여 CT(10) 2차측에 유도되게 된다.

이때, 상기 CT(10) 2차측의 개방 여부는 CT(10) 2차측에 인가되는 전압을 통해 검출될 수 있다. 또는 필요에 따라 인가되는 전류에 의해서도 검출될 수 있다.

예를 들어, 인가되는 전압이 설정된 전압보다 상대적으로 높고, 전류가 검출되지 않는 상태이면, CT(10) 2차측은 개방상태로 판단된다.

즉, 전압과 전류를 검출하여 CT(10) 2차측의 개방 상태정보를 검출할 수 있으며, 이 중에서도 전압(또는 전류)을 신속히 검출해야 CT(10) 2차측의 개방에 대응하여 신속한 후속조치를 수행할 수 있으며, 이를 통해 GIS의 안전성을 확보할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 적용된 전압검출부의 구성도를 나타낸 도면이다.

첨부된 도 3을 참조하면, 전압검출부(110)는 저역통과필터(111) 및 진상보상기(112)를 포함하여 구성된다.

저역통과필터(111)는 고주파 성분을 제거하는 기능을 수행하는 것으로서, 입력 신호의 주파수가 차단주파수보다 낮은 주파수는 통과시키고, 차단주파수보다 높은 주파수는 차단하게 된다.

이때, 상기 저역통과필터(111)의 차단 주파수는 GIS에 구성되는 차단기(도면에 미표시)의 스위칭 주파수보다 상대적으로 큰 대역폭을 갖도록 구성된다. 즉, 차단기의 스위칭 주파수와 동일한 주파수 응답을 얻기 위해 저역통과필터(111)의 차단 주파수는 차단기의 스위칭 주파수보다 상대적으로 큰 대역폭을 갖도록 구성된다.

상기 저역통과필터(111)의 차단주파수를 차단기의 스위칭 주파수보다 상대적으로 큰 대역폭을 갖도록 함에 따라, 전압의 스위칭 리플이 일정부분 제거될 수 있으나, 주파수 응답에 영향을 미쳐 전압의 크기가 감소되거나 위상이 지연되는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 본 발명의 전압검출부(110)에는 지연된 위상을 보상하기 위한 진상보상기(112)가 구성된다.

저역통과필터(111)를 통과한 전압(V_LPF)은 검출된 검출전압(V_real)보다 상대적으로 3%의 위상이 지연된다. 이에, 상기 진상보상기(112)는 지연된 전압을 보상하여 보상전압(V_comp)을 출력한다.

이때, 상기 진상보상기(112)에서 출력되는 보상전압(V_com)은 검출전압의 실효 주파수를 추종하도록 구성된다.

즉, 상기 진상보상기(112)에 의한 지연보상은 검출전압의 실효 주파수와 저역통과필터(111)를 통과한 주파수의 중간값을 갖도록 구성되어, 지연보상으로 출력되는 전압(V_com)이 검출전압(V_real) 보다 상대적으로 앞서는 역전현상을 방지하도록 한다.

전압레벨산출부(120)는 상기 전압검출부(110)에서 검출된 검출전압과 설정 전압을 비교하고, 비교에 따른 결과를 비율로 산출하여 출력하는 기능을 수행한다.

첨부된 도 2를 참조하면, 상기 전압레벨산출부(120)는 전압 비교모듈(121) 및 RMS(Root Mean Square) 변환모듈(122)를 포함하여 구성된다.

전압 비교모듈(121)은 진상보상기(112)에서 출력되는 보상된 검출전압과 입력 설정된 설정전압을 비교하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 설정전압은 사용자에 의해 입력되게 된다.

실효치 변환모듈(122)은 상기 전압 비교기(121)에서 비교된 검출전압과 설정전압의 차이값에 근거하여, 상기 차이값에 해당하는 전압실효치를 출력하는 것으로서, 출력되는 전압실효치는 정상전압에 대한 검출전압의 비율로 이루어진다.

예를 들어, 실효치 변환모듈(122)에서 출력되는 전압실효치는 정상전압의 '00%'로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 전압레벨산출부(120)는 실효치 변환모듈(122)에서 출력되는 전압실효치 10%를 기준으로 10% 미만인 경우에는 둔감하게 동작되도록 하는 로직을 수행하고, 10% 이상인 경우에는 CT(10) 2차측을 단락시키기 위한 로직이 수행되도록 구성된다.

여기서, 둔감하게 동작되도록 하는 로직이라 함은 검출된 검출전압이 CT 2차측 개방이라 판단하기에 부족한 전압인 것으로 판단하여 검출된 전압을 무시하거나, 별도의 동작없이 검출된 전압에 대한 실효치의 고전압 비율을 외부로 전송하도록 하는 것을 의미한다.

제어부(130)는 전압레벨산출부(120)에서 출력되는 전압실효치에 근거하여 전압실효치가 설정전압실효치보다 높은 경우 개방으로 판단하고, 판단 결과에 따라 CT 2차측 단자를 단락시키며, 단락 결과를 원격의 단말기로 전송하는 기능을 수행한다.

첨부된 도 2를 참조하면, 상기 제어부(130)는 단락회로모듈(131), 통신모듈(132), 알람모듈(133), 설정모듈(134) 및 개방회로모듈(135)을 포함하여 구성된다.

단락회로모듈(131)은 전압레벨산출부(120)에서 출력되는 전압실효치에 근거하여 CT 2차측의 개방 여부를 판단하고, 판단결과 개방인 것으로 판단되면 단락신호를 출력하여 단락스위치(131a, 도 1 참조)를 동작시키는 기능을 수행한다.

여기서, 상기 전압실효치는 10%를 기준으로 10% 이상인 경우를 CT 2차측의 개방으로 판단되도록 구성될 수 있으나, 상기 전압실효치는 조작에 의해 임의로 조정되도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 단락스위치(131a)는 동작에 따라 CT(10) 2차측을 연결하는 것으로서, 단락회로모듈(131)에서 출력되는 신호에 의해 동작되어 CT(10) 2차측을 단락(short) 시킨다.

이에 따르면, 상기 단락스위치(131a)의 동작에 의해 CT 2차측을 단락시킴으로써 CT 2차측에 고전압 유도를 방지하게 된다.

통신모듈(132)은 상기 단락회로모듈(131)에서 단락스위치의 동작상태정보를 검출하고, 검출된 단락스위치의 동작상태정보를 통신망을 통해 외부의 단말기로 전송하는 기능을 수행한다.

이때, 상기 동작상태정보에는 CT(10)가 설치된 GIS의 식별정보, 위치 및 시간을 포함한다.

알람모듈(133)은 상기 단락회로모듈(131)에서 상기 단락스위치의 동작을 시각적신호 또는 청각적신호로 출력하는 것으로서, 시각적신호의 출력에는 경광등, 램프 등을 포함할 수 있고, 청각적신호의 출력에는 버저, 스피커 등을 포함할 수 있다.

설정모듈(134)은 상기 설정 전압을 입력받는 것으로서, 키패드 등의 입력수단을 통해 입력된 설정전압을 입력받는다.

상기 설정전압은 CT의 규격에 따라 조정가능하도록 구성된다.

CT 2차측의 개방에 의해서 2차측에 유도되는 전압은 1차측에 인가되는 전압과 CT비(전류비)의 곱으로 나타날 수 있다.

예를 들어, 전류비가 1000:5인 CT에서 2차측의 개방에 의해 CT 2차측에 유도되는 전압은 1차측 전압의 200배이다. 즉, 설정전압의 경우 전류비와 1차측 전압에 따라 조정될 수 있어야 한다.

한편, 상기 단락회로모듈(131)에서 전압실효치에 근거하여 CT 2차측의 개방 여부를 판단한 결과, 개방인 것으로 판단되면 단락스위치(131a)를 동작시켜 CT 2차측을 단락시키게 되는데, 실제적으로 개방이 아닌 경우에는 전력기기측으로 돌입전류가 유도될 수 있다.

이에, 상기 단락회로모듈(131)에서 전압실효치에 근거하여 CT 2차측의 개방 여부를 판단한 결과, 개방인 것으로 판단되면 전력기기 측으로 인가되는 전원을 차단하여 돌입전류를 방지하기 위한 개방회로모듈(135)이 더 포함될 수 있다.

상기 개방회로모듈(135)은 상기 단락회로모듈(131)에서 CT 2차측의 개방 여부를 판단한 결과, 개방인 것으로 판단한 단락신호에 근거하여 개방스위치(135a, 도 1 참조)를 동작시키는 기능을 수행한다.

즉, 상기 개방회로모듈(135)은 단락회로모듈(131)의 단락신호에 근거하여 전력기기를 CT로부터 분리시키게 된다.

이때, 상기 개방스위치(135a)는 도 1에 보인 바와 같이, 단락스위치(131a)의 부하(전력기기) 측에 설치된다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV용 GIS에 적용된 CT 2차 개방 방지시스템은 건전상태에서 상기 CT로부터 공급되는 전원을 인가받아 동작되도록 구성되나, CT 2차측 개방시는 CT로부터 전원을 공급받을 수 없다.

따라서, 도면에 도시하지 않았으나, 건전상태에서 인가되는 전원을 충전하고, CT 2차측 개방시 충전된 전원을 상기 CT 2차 개방 방지시스템에 공급하는 배터리부가 구성된다.

한편, CT의 2차측 권선의 임피던스와 전압은 매우 낮아 여자전류도 매우 낮게 검출된다.

그러나 운전상태에서 CT 2차측이 개방되게 되면 CT 2차측에 전류는 흐르지 않게 되고, CT 1차 전류는 선로 전류이므로 2차측 상태와 무관하게 전류가 흐르게 되는 데, 2차측 전류가 전부 여자전류로 작용하고 그 결과 권선된 철심의 자속밀도가 급격히 상승하게 된다. 이에 따라 철심의 자속밀도 상승으로 인해 철손이 증가하면서 온도 상승을 초래하게 된다. 또한, CT 1차측에서는 자속밀도의 증가에 의해 1차측 기전력을 증가시키게 되어 전력계통의 전압 강하를 야기시키게 된다.

전력계통의 전압 강하에 의해 선로에는 순간적인 과전류가 흐르게 되고, 상기 순간적인 과전류는 GIS의 차단기를 동작시킬 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 적용된 CT 2차 개방 방지시스템에는 전압 강하에 따른 과전류를 검출하기 의한 순시피크값 검출부(140)가 더 구성될 수 있다.

순시피크값 검출부(140)는 전력계통 선로의 순시전류를 검출하는 기능을 수행한다.

전압강하가 발생하는 순간의 전류 피크값은 위상각에 따라 다르게 도출된다. 즉, 전압사고 발생 순간의 전류위상이 90° 및 270° 상태에서 가장 높은 과도상태 피크전류가 발생한다.

이에, CT 2차측의 개방 사고시에 전력계통의 선로에 나타나는 전류의 순시피크값과 건전상태에서의 피크 전류를 미리 검출하고, 이를 저장하여 비교 데이터로 활용하면, CT 2차측 개방에 따른 사고시 순시피크값에 대한 전류의 크기를 유추해 낼 수 있다.

여기서, 상기 순시피크값 검출부(140)가 구성되는 경우, 상기 제어부(130)는 전압검출부(110)에서 검출된 검출전압, 전압레벨산출부(120)에서 출력되는 전압실효치 및 순시피크값 검출부(140)에서 검출된 순시피크전류에 근거하여 CT 2차측의 개방 여부를 종합적으로 판단하도록 할 수 있다.

즉, 상기 제어부(130)는 검출전압이 설정전압 이상이고, 전압실효치가 설정실효치 이상이며, 순시피크값이 건전상태에서의 피크 전류 이상인 경우, CT 2차측이 개방된 것으로 판단하여 CT 2차측을 단락시켜 안전성을 확보할 수 있도록 구성된다.

본 발명에 의하면, CT 2차측의 전압을 신속히 검출함에 따라 CT 2차측의 개방된 시점부터 CT 2차측을 단락시키게 되는 시점까지의 시간을 단축할 수 있으므로, CT 2차측 개방에 따른 사고 확대를 방지할 수 있고, CT 2차측의 개방 여부를 원격에서 확인하여 신속한 대응책을 수립할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

10: CT
20: 전력기기
100: CT 2차 개방 방지시스템
110: 전압검출부
111: 저역통과필터
112: 진상보상기
120: 전압레벨 산출부
121: 전압 비교모듈
122: 실효치 변환모듈
130: 제어부
131: 단락회로모듈
132: 통신모듈
133: 알람모듈
134: 설정모듈
135: 개방회로모듈
140: 순시피크값 검출부

Claims

CT 2차측의 전압을 신속히 검출하고, 검출된 전압에 근거하여 CT 2차측 단자를 단락시키는 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS에 있어서,
상기 CT 2차 개방 방지시스템은,
상기 CT 2차측과 전력기기 사이의 전압을 검출하는 전압검출부;
상기 전압검출부에서 검출된 전압과 설정전압을 비교하고, 비교에 따른 결과를 비율로 산출하여 전압실효치를 출력하는 전압레벨산출부;
전압 강하에 따른 과전류를 검출하기 위한 순시피크값 검출부; 및
상기 전압레벨산출부에서 출력되는 전압실효치에 근거하여 상기 CT 2차측의 개방 여부를 판단하고, 판단결과 개방인 것으로 판단되면 상기 CT 2차측 단자를 단락시키며, 단락 결과를 원격의 단말기로 전송하되, 검출전압이 설정전압 이상이고, 전압실효치가 설정실효치 이상이며, 순시피크값이 건전상태에서의 피크 전류 이상인 경우, CT 2차측이 개방된 것으로 판단하여 CT 2차측을 단락시켜 안전성을 확보하도록 하는 제어부;
를 포함하여 구성되고,
상기 전압검출부는,
고조파 성분을 제거하는 저역통과필터; 및
상기 저역통과필터에서 고조파가 제거된 주파수의 지연 위상을 보상하는 진상보상기;
를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 전압레벨산출부에서 출력되는 전압실효치에 근거하여 개방 여부를 판단하고, 판단결과 개방인 것으로 판단되면 단락스위치를 동작시켜 상기 CT 2차측을 단락시키는 단락회로모듈;
상기 단락회로모듈에서 상기 단락스위치의 동작상태정보를 통신망을 통해 외부의 단말기로 전송하는 통신모듈;
상기 단락회로모듈에서 상기 단락스위치의 동작을 시각적신호 또는 청각적신호로 출력하는 알람모듈; 및
상기 설정전압을 입력받는 설정모듈;
을 포함하되,
상기 단락회로모듈에서 전압실효치에 근거하여 CT 2차측의 개방 여부를 판단한 결과, 개방인 것으로 판단되면 전력기기 측으로 인가되는 전원을 차단하여 돌입전류를 방지하기 위한 개방회로모듈을 더 포함하며,
상기 개방회로모듈은,
상기 단락회로모듈에서 CT 2차측의 개방 여부를 판단한 결과, 개방인 것으로 판단한 단락신호에 근거하여 개방스위치를 동작시켜 전력기기를 CT로부터 분리시키며,
상기 개방스위치는 상기 단락스위치의 전력기기 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS.
청구항 1에 있어서,
상기 저역통과필터의 차단 주파수는,
차단기의 스위칭 주파수보다 상대적으로 큰 대역폭을 갖는 것을 특징으로 하는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS.
청구항 1에 있어서,
상기 전압레벨산출부는,
상기 진상보상기에서 출력되는 검출전압과 설정전압을 비교하는 전압 비교모듈; 및
상기 전압 비교모듈에서 비교된 검출전압과 설정전압의 차이값에 근거하여 차이값에 해당하는 전압실효치를 산출하여 출력하는 실효치 변환모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 포함하는 29KV GIS.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 통신모듈에서 전송되는 동작상태정보는,
상기 CT가 설치된 GIS의 식별정보, 위치 및 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격감시용 CT 2차 개방 방지시스템을 구비한 29KV GIS.