KR102110378B1 - Differential protective apparatus and method to prevent malfunction by digital protection relay's internal computation error - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털보호계전기의 연산 및 제어를 담당하는 CPU의 차전류 연산 과정 오류로 인해 디지털보호계전기가 오동작하는 것을 방지하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치는 비율차동보호 신호 생성부, 고장검출 신호 생성부, 판단부 및 트립 신호 생성부를 포함한다. 상기 비율차동보호 신호 생성부는 전력계통의 전류 및 전압을 토대로 비율차동보호 요소 신호를 생성한다. 상기 고장검출 신호 생성부는 상기 전력계통의 전류 및 전압을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 상기 전류 및 전압의 고장검출 요소 신호를 생성한다. 상기 판단부는 상기 고장검출 요소 신호와 비율차동보호 요소 신호를 비교 분석하여 트립 신호의 동작 여부를 판단한다. 상기 트립(Trip) 신호 생성부는 상기 판단부의 제어 신호에 따라 트립(Trip) 신호를 생성한다.The present invention provides a ratio differential protection device and method for preventing a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay that prevents a digital protection relay from malfunctioning due to an error in a process of calculating a differential current of a CPU in charge of calculation and control of a digital protection relay. It is about. The ratio differential protection device for preventing malfunction due to an internal operation error of the digital protection relay according to the present invention includes a ratio differential protection signal generation unit, a failure detection signal generation unit, a determination unit, and a trip signal generation unit. The ratio differential protection signal generator generates a ratio differential protection element signal based on the current and voltage of the power system. The failure detection signal generation unit compares the current and voltage of the power system with a predetermined reference value, and generates a failure detection element signal of the current and voltage based on the comparison result. The determination unit determines whether a trip signal is operated by comparing and analyzing the failure detection element signal and the ratio differential protection element signal. The trip signal generation unit generates a trip signal according to the control signal of the determination unit.
Description
본 발명은 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디지털보호계전기의 연산 및 제어를 담당하는 CPU의 차전류 연산 과정 오류로 인해 디지털보호계전기가 오동작하는 것을 방지하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ratio differential protection device and method for preventing a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay, and more specifically, digital protection due to a difference in a current processing process of a CPU in charge of calculation and control of a digital protection relay. It relates to a ratio differential protection device and method for preventing malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay that prevents a relay from malfunctioning.
일반적으로 주요 송배전 및 발전 설비의 보호를 위해 보호계전기가 사용되고, EM type과 Static type의 계전기를 대신하여 디지털보호계전기의 사용이 확대되고 있는 실정이다. 디지털보호계전기는 보호동작 정밀도가 높고, 고장 시점의 데이터를 기록하여 고장분석이 용이하며, 자기진단 기능을 통해 상시 최상의 보호기능을 유지할 수 있는 장점이 있다.In general, protection relays are used for the protection of major transmission and distribution and power generation facilities, and the use of digital protection relays in place of EM type and static type relays is expanding. The digital protection relay has the advantages of high precision of protection operation, easy analysis of failure by recording data at the time of failure, and self-diagnosis function to maintain the best protection function at all times.
그러나 디지털보호계전기는 서지 및 고조파 등의 외부 과도현상에 취약한 단점이 있다. 지금까지 국내 전력계통에서 발생한 디지털보호계전기의 비정상 동작 유형은 정정 및 로직 오류에 의한 오동작, 내부 소자 소손에 의한 트립(Trip) 신호 발생, 통신에러 및 리부팅(Rebooting) 등이 있었으나 과거 고장 유형과는 다른 형태인 계전기 CPU 연산오류에 의한 비율차동보호 요소의 오동작 사례가 발생되고 있다. 이러한 CPU 연산오류는 디지털보호계전기가 보유한 자기진단 기능으로 검출이 불가능하여 비율차동보호 요소의 오동작을 방지할 수 없는 문제점이 있다.However, digital protection relays are vulnerable to external transients such as surges and harmonics. Until now, the types of abnormal operation of digital protection relays that occurred in domestic power systems have been corrected and malfunctioned due to logic errors, trip signals caused by internal device burnout, communication errors, and rebooting. Another example of a malfunction of the ratio differential protection element due to a relay CPU operation error has occurred. This CPU operation error cannot be detected by the self-diagnostic function possessed by the digital protection relay, and thus there is a problem in that malfunction of the ratio differential protection element cannot be prevented.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 디지털보호계전기의 내부연산 오류에 의한 비율차동보호 요소 오동작을 방지하고자 하는데 그 목적이 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional shortcomings, the purpose of which is to prevent malfunction of the ratio differential protection element due to an internal operation error of the digital protection relay.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치는 비율차동보호 신호 생성부, 고장검출 신호 생성부, 판단부 및 트립 신호 생성부를 포함할 수 있다. 상기 비율차동보호 신호 생성부는 전력계통의 전류 및 전압을 토대로 비율차동보호 요소 신호를 생성한다.The ratio differential protection device for preventing malfunction due to an internal operation error of the digital protection relay according to an aspect of the present invention for achieving such a technical problem includes a ratio differential protection signal generation unit, a failure detection signal generation unit, a determination unit and a trip signal generation unit It can contain. The ratio differential protection signal generator generates a ratio differential protection element signal based on the current and voltage of the power system.
상기 고장검출 신호 생성부는 상기 전력계통의 전류 및 전압을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 상기 전류 및 전압의 고장검출 요소 신호를 생성한다. 상기 판단부는 상기 고장검출 요소 신호와 비율차동보호 요소 신호를 비교 분석하여 트립 신호의 동작 여부를 판단한다. 상기 트립(Trip) 신호 생성부는 상기 판단부의 제어 신호에 따라 트립(Trip) 신호를 생성한다.The failure detection signal generation unit compares the current and voltage of the power system with a predetermined reference value, and generates a failure detection element signal of the current and voltage based on the comparison result. The determination unit determines whether a trip signal is operated by comparing and analyzing the failure detection element signal and the ratio differential protection element signal. The trip signal generation unit generates a trip signal according to the control signal of the determination unit.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 방법은 전력계통의 전류 및 전압을 토대로 비율차동보호 요소를 검출하는 단계(S10), 상기 비율차동보호 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S20) 및 상기 비율차동보호 요소의 이상이 판단되는 경우 상기 전력계통의 전류를 기 설정된 전류 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전류 요소를 검출하는 단계(S30)를 포함한다.In addition, the ratio differential protection method for preventing malfunction due to an internal operation error of the digital protection relay according to another aspect of the present invention comprises the steps of detecting the ratio differential protection element based on the current and voltage of the power system (S10), the ratio differential protection Determining whether an element is abnormal (S20) and comparing the current of the power system with a predetermined current reference value when an abnormality of the ratio differential protection element is determined (S30). It includes.
또한, 상기 전류 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S40), 상기 전류 요소의 이상이 없다고 판단되는 경우 상기 전력계통의 전압을 기 설정된 전압 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전압 요소를 검출하는 단계(S50), 상기 전압 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S60) 및 상기 전압 요소의 이상이 판단되는 경우 트립(Trip) 신호를 생성하는 단계(S70)를 포함한다.In addition, determining whether the current element is abnormal (S40), when it is determined that there is no abnormality of the current element, comparing the voltage of the power system with a preset voltage reference value and detecting the voltage element based on the comparison result (S50), determining whether the voltage element is abnormal (S60) and generating a trip signal when the abnormality of the voltage element is determined (S70).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치 및 방법은 디지털보호계전기가 보유한 자기진단 기능으로 검출이 불가능한 내부연산 오류에 의한 비율차동보호 요소의 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the ratio differential protection device and method for preventing the malfunction due to the internal operation error of the digital protection relay according to the present invention is the ratio differential protection element due to the internal operation error that cannot be detected by the self-diagnosis function possessed by the digital protection relay. There is an effect that can prevent the malfunction of the.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 동작시점의 전류파형 및 보호요소 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 비율차동보호 요소 동작시 고장 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기의 데이터 처리를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 동작시점의 고장파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a conceptual diagram showing a ratio differential protection device for preventing a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a ratio differential protection device for preventing a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a current waveform and a protection element operation at the time of operation of the digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a failure waveform in the operation of the transformer ratio differential protection element according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing data processing of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a fault waveform at the time of operation of the digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a ratio differential protection method for preventing a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as “… unit”, “… group”, and “… module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. Can be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.The same reference numerals in each drawing denote the same members.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치를 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치를 나타내는 구성도이다.1 is a conceptual diagram showing a ratio differential protection device for preventing a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention It is a configuration diagram showing the ratio differential protection device to prevent.
또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 동작시점의 전류파형 및 보호요소 동작을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 비율차동보호 요소 동작시 고장 파형을 나타내는 도면이다. 즉, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 비율차동보호 요소의 오동작 사례를 나타내는 도면이다.In addition, Figure 3 is a diagram showing the current waveform and the operation of the protection element at the time of operation of the digital protection relay according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a transformer ratio differential protection element according to an embodiment of the present invention showing a failure waveform It is a drawing. That is, FIGS. 3 and 4 are views showing a malfunction of the ratio differential protection element according to an embodiment of the present invention.
최근 디지털보호계전기(1)의 사용에서 디지털보호계전기(1)의 CPU 연산오류에 의한 오동작이 발생하고 있다. 본 발명에 따른 일실시 예로 발전소의 정상운전 중 Unit Overall 보호계전기의 차전류가 증가하고 지속될 수 있다. 즉, 동작시점에 차단기 개폐 조작 등의 기기운전 사항이 없는 상황에서 발전소의 정상출력 운전 중 Unit Overall 보호계전기의 비율차동보호 요소가 동작한다.Recently, in the use of the
상기 발전소는 디지털보호계전기(1) 3중화 설계가 적용되었으며 계전기 1대의 비율차동보호 요소만 동작함에 따라 2 아웃오브 3(2 out of 3) 조건의 불만족으로 최종 트립(Trip) 신호는 발생하지 않는다. 여기에서, 상기 2 아웃오브 3(2 out of 3)는 설비의 전기적 고장을 보호하기 위해 3중화 구조에 설치한 3대의 계전기 중 적어도 두 개의 계전기가 동작하여 각 계전기의 출력접점이 폐쇄될 경우에만 폐쇄계전기를 동작하도록 하는 것이다.The power plant has a digital protection relay (1) triple design and the final trip signal does not occur due to the dissatisfaction of the condition of 2 out of 3 as only the ratio differential protection element of one relay operates. . Here, the 2 out of 3 (2 out of 3) in order to protect the electrical failure of the installation, at least two relays of the three relays installed in the triple structure to operate the output contact of each relay is closed only when It is to operate the closed relay.
아래의 [표 1]은 본 발명의 실시 예에 따른 Unit Overall 보호계전기 동작시 전류 데이터를 나타낸다.[Table 1] below shows current data during operation of a unit overall protection relay according to an embodiment of the present invention.
[표 1][Table 1]
[표 1]에서 도시된 바와 같이 차전류가 0pu에서 1.33pu로 급증하고 지속되어 비율차동보호 요소가 동작하고, 차전류 발생 전과 후의 계전기 입력 소스(source)별 전류 크기 및 위상의 변화가 없다.As shown in [Table 1], the differential current protection element operates by increasing and continuing the differential current from 0pu to 1.33pu, and there is no change in current size and phase for each relay input source before and after generating the differential current.
또한, 도 3에서 도시된 바와 같이 비율차동보호 요소 C상 동작시 입력전류의 파형 변화가 없이 정상상태를 유지하고 있으며, 전류변화율을 감시하는 고장검출요소도 동작하지 않는다. 즉, 과전류 발생, 전류변화율 증가 등의 실 계통 고장시 나타나는 전기적 현상의 발현 없이 계전기의 차전류가 발생할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the ratio differential protection element C maintains a steady state without a change in the waveform of the input current during phase operation, and a failure detection element for monitoring the rate of current change does not operate. That is, a difference current of the relay may be generated without the occurrence of an electrical phenomenon that occurs when a real system failure such as overcurrent generation or current change rate increases.
본 발명에 따른 다른 실시 예로 변압기의 운전 중 부하단 차단기 조작시 순간적으로 차전류가 발생하여 비율차동보호 요소가 오동작할 수 있다. 아래의 [표 2]는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 비율차동보호 요소 동작시 전류 데이터를 나타낸다.As another embodiment according to the present invention, when the load breaker is operated during operation of the transformer, a differential current may be instantaneously generated and the ratio differential protection element may malfunction. [Table 2] below shows the current data during operation of the transformer ratio differential protection element according to an embodiment of the present invention.
[표 2][Table 2]
[표 2] 및 도 4에서 도시된 바와 같이 차전류가 0pu에서 5.6pu로 급증하여 1싸이클(cycle) 동안 지속후 0pu로 복귀되며, 차전류 발생 전과 후의 데이터 분석결과 입력전류 크기 및 위상의 불변, 전류변화율 검출요소 부동작 등의 전기적 고장현상이 확인되지 않는다.As shown in [Table 2] and Fig. 4, the difference current suddenly increases from 0pu to 5.6pu and then returns to 0pu after continuing for one cycle, and the input current magnitude and phase are unchanged as a result of data analysis before and after the difference current is generated. , Electrical failure phenomenon such as current change rate detection element malfunction.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치(10)는 비율차동보호 신호 생성부(100), 고장검출 신호 생성부(200), 판단부(300) 및 트립 신호 생성부(400)를 포함할 수 있다. 비율차동보호 신호 생성부(100)는 전력계통의 전류 및 전압을 토대로 비율차동보호 요소 신호를 생성한다.The ratio
고장검출 신호 생성부(200)는 상기 전력계통의 전류 및 전압을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 상기 전류 및 전압의 고장검출 요소 신호를 생성한다. 또한, 고장검출 신호 생성부(200)는 과전류 모듈(210), 전류증가율 모듈(220), 저전압 모듈(230) 및 전압감소율 모듈(240) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The failure detection
과전류 모듈(210)은 상기 전력계통의 전류를 기 설정된 과전류 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 과전류 신호를 생성한다. 전류증가율 모듈(220)은 상기 전력계통의 전류를 기 설정된 전류증가율 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전류증가율 신호를 생성한다.The
저전압 모듈(230)은 상기 전력계통의 전압을 기 설정된 저전압 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 저전압 신호를 생성한다. 전압감소율 모듈(240)은 상기 전력계통의 전압을 기 설정된 전압감소율 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전압감소율 신호를 생성한다.The
판단부(300)는 상기 고장검출 요소 신호와 비율차동보호 요소 신호를 비교 분석하여 트립 신호의 동작 여부를 판단한다. 또한, 판단부(300)는 상기 비율차동보호 요소 신호의 이상이 검출되고, 상기 과전류, 전류증가율, 저전압 및 전압감소율 중 적어도 하나에서 이상이 검출되는 경우에 트립(Trip) 신호를 생성하기 위한 제어 신호를 동작한다.The determining
즉, 전기적 고장을 검출하는 요소를 이용하여 고장검출요소와 비율차동보호 요소가 동시 동작시에만 트립(Trip) 신호가 발생하도록 함으로써 디지털보호계전기(1)의 내부연산 오류에 의한 비율차동보호 요소의 오동작을 방지할 수 있다. 실 계통에 전기적 고장이 발생하면 고장 상 전류의 크기는 증가하고 전압은 감소되는데 이때 변화되는 전류와 전압을 과전류, 전류증가율, 저전압 및 전압감소율 보호요소로 고장검출이 가능하다.That is, by using an element that detects an electrical failure, a trip signal is generated only when the failure detection element and the ratio differential protection element are simultaneously operated, thereby preventing the ratio differential protection element due to an internal operation error of the
본 발명에 따른 실시 예로, 상기 과전류 기준치는 부하 전류의 105 ~ 120%이고, 전류증가율 모듈(220)은 10~30ms의 시간 동안 전류가 1% 이상 증가시 전류증가율 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 저전압 기준치는 정상 전압의 85~95%이고, 전압감소율 모듈(240)은 10~30ms의 시간 동안 전압이 1% 이상 감소시 전압감소율 신호를 생성할 수 있다.As an embodiment according to the present invention, the overcurrent reference value is 105 to 120% of the load current, and the current
바람직하게는, 과전류 보호요소는 부하전류의 105%로, 전류증가율(50DD)은 20ms 동안 1% 이상 증가시, 저전압보호요소는 정상전압 95%로, 전압감소율(27DD)은 20ms 동안 1% 이상 감소시 동작하도록 설정할 수 있다. 또한, 변화율 검출요소는 100ms 지연 복귀되도록 설정하여 고장검출요소를 추가함에 따른 비율차동보호 요소의 보호영향을 최소화할 수 있다.Preferably, the overcurrent protection element is 105% of the load current, and when the current increase rate (50DD) is increased by 1% or more for 20 ms, the undervoltage protection element is 95% of the normal voltage and the voltage reduction rate (27DD) is 1% or more for 20 ms. It can be set to operate upon reduction. In addition, the rate-of-change detection element can be set to return to a delay of 100 ms, thereby minimizing the protection effect of the rate-differential protection element by adding a failure detection element.
또한, 판단부(300)는 AND 동작 모듈(310)과 OR 동작 모듈(320)을 포함할 수 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이 과전류, 전류증가율, 저전압 및 전압감소율 보호 요소는 OR 동작하도록 구성되는 OR 동작 모듈(320)에 연결되어 상기 과전류, 전류증가율, 저전압 및 전압감소율 중 적어도 하나에서 이상이 검출되는 경우에 OR 동작 모듈(320)로부터 고장검출 요소 동작 신호가 생성된다.Also, the
또한, 비율차동보호 신호 생성부(100)의 비율차동보호 요소 신호와 상기 고장검출 요소 동작 신호는 AND 동작하도록 구성되는 AND 동작 모듈(310)에 연결되어 상기 비율차동보호 요소 신호와 고장검출 요소 동작 신호가 동시에 동작하는 경우에 트립(Trip) 신호를 생성하기 위한 제어 신호를 생성한다.In addition, the ratio differential protection element signal of the ratio differential
트립 신호 생성부(400)는 판단부(300)의 제어 신호에 따라 트립(Trip) 신호를 생성한다.The trip
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기의 데이터 처리를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 동작시점의 고장파형을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating data processing of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a fault waveform at the time of operation of the digital protection relay according to an embodiment of the present invention.
외란에 의해 디지털보호계전기(1)의 전류입력 회로에 오신호가 유입되거나 A/D 컨버터(Converter) 및 DSP 등 입력모듈 불량에 의한 차전류가 발생할 경우에는 계전기에 저장된 입력전류 값 변화 및 관련 검출요소의 동작을 수반하게 된다. 그러나, 오동작의 공통 현상은 계전기 데이터상 소스(source)별 입력 전류의 크기 및 위상 변화가 없고, 전류변화율 검출요소가 부동작 상태에서 차전류가 발생하며, 이는 디지털보호계전기(1)의 연산 및 제어를 담당하는 CPU의 차전류 연산과정에서 오류가 발생한 것이다.When an incorrect signal flows into the current input circuit of the digital protection relay (1) due to disturbance or a differential current occurs due to an input module failure such as an A / D converter (DSP) or DSP, the input current value change and related detection elements stored in the relay Will entail the operation of However, a common phenomenon of malfunction is that there is no change in the size and phase of the input current per source on the relay data, and a difference current occurs when the current change rate detection element is in a non-operation state, which is calculated by the
또한, 도 6에서 도시된 바와 같이 과전류 요소가 부동작하는 고장 파형이 확인됨에 따라 전류증가율 검출요소의 부동작에 대한 보완으로 저전압 및 전압감소율과 같은 전압감시 요소를 적용하는 것이 바람직하다.In addition, as illustrated in FIG. 6, it is preferable to apply a voltage monitoring element such as a low voltage and a voltage reduction rate as a supplement to the non-operation of the current increase rate detection element as a fault waveform in which the overcurrent element is malfunctioning is identified.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 방법을 나타내는 순서도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 방법은 전력계통의 전류 및 전압을 토대로 비율차동보호 요소를 검출하는 단계(S10), 상기 비율차동보호 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S20), 상기 비율차동보호 요소의 이상이 판단되는 경우 상기 전력계통의 전류를 기 설정된 전류 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전류 요소를 검출하는 단계(S30) 및 상기 전류 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.7 is a flowchart illustrating a ratio differential protection method for preventing a malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay according to an embodiment of the present invention. The ratio differential protection method for preventing the malfunction due to the internal operation error of the digital protection relay according to the embodiment of the present invention comprises the steps of detecting the ratio differential protection element based on the current and voltage of the power system (S10), Determining whether there is an abnormality (S20), comparing the current of the power system with a preset current reference value when an abnormality of the ratio differential protection element is determined (S30) and detecting the current element based on the comparison result It may include a step (S40) of determining whether the current element is abnormal.
여기에서, 상기 전류 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S40)에서 전류 요소의 이상이 판단되는 경우 트립 신호 생성부(400)를 통해 트립(Trip) 신호를 생성하는 단계(S71)를 포함할 수 있다.Here, if it is determined in step S40 that the current element is abnormal, it may include a step S71 of generating a trip signal through the
또한, 상기 전류 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S40)에서 상기 전류 요소의 이상이 없다고 판단되는 경우 상기 전력계통의 전압을 기 설정된 전압 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전압 요소를 검출하는 단계(S50), 상기 전압 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S60) 및 상기 전압 요소의 이상이 판단되는 경우 트립(Trip) 신호를 생성하는 단계(S70)를 포함할 수 있다.In addition, when it is determined in step S40 that there is no abnormality of the current element in the determining whether the current element is abnormal, comparing the voltage of the power system with a preset voltage reference value and detecting the voltage element based on the comparison result (S50), determining whether the voltage element is abnormal (S60) and generating a trip signal when the abnormality of the voltage element is determined (S70).
즉, 상기 비율차동보호 요소의 이상이 발생되고, 상기 전류 요소 또는 전압 요소 중 적어도 하나에 이상이 발생하면 트립 신호 생성부(400)를 제어하여 트립(Trip) 신호를 생성한다.That is, when an abnormality occurs in the ratio differential protection element, and an abnormality occurs in at least one of the current element or the voltage element, the
여기에서, 상기 전류 요소는 상기 전력계통의 전류가 부하 전류와 비교하여 기설정된 기준치 이상인지를 판단하는 과전류 요소와, 상기 전력계통의 전류가 특정 시간 동안 증가되는 증가율을 판단하는 전류증가율 요소를 포함할 수 있다.Here, the current element includes an overcurrent element for determining whether the current of the power system is equal to or greater than a predetermined reference value compared to a load current, and a current increase factor element for determining an increase rate in which the current of the power system increases during a specific time. can do.
또한, 상기 전압 요소는 상기 전력계통의 전압이 기설정된 기준치 이하인지를 판단하는 저전압 요소와, 상기 전력계통의 전압이 특정 시간 동안 감소되는 감소율을 판단하는 전압감소율 요소를 포함할 수 있다.In addition, the voltage element may include a low voltage element for determining whether the voltage of the power system is below a predetermined reference value, and a voltage reduction factor element for determining a decrease rate in which the voltage of the power system is decreased for a specific time.
이로 인하여 본 발명의 실시 예에 따른 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치 및 방법은 전력계통의 전기적 고장을 검출하는 고장검출 요소를 이용하여 디지털보호계전기(1)에서 비율차동보호 요소가 갖고 있는 연산오류로 인한 오동작을 방지하고, 전력설비의 안정운전을 확보할 수 있는 효과가 있다.For this reason, the ratio differential protection device and method for preventing the malfunction due to the internal operation error of the digital protection relay according to the embodiment of the present invention uses the failure detection element to detect the electrical failure of the power system, the ratio at the digital protection relay (1) There is an effect of preventing malfunction due to a calculation error of the differential protection element and ensuring stable operation of the power facility.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments, and is easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. Includes all changes to the extent deemed acceptable.
1 : 디지털보호계전기 10 : 비율차동보호 장치
100 : 비율차동보호 신호 생성부 200 : 고장검출 신호 생성부
210 : 과전류 모듈 220 : 전류증가율 모듈
230 : 저전압 모듈 240 : 전압감소율 모듈
300 : 판단부 310 : AND 동작 모듈
320 : OR 동작 모듈 400 : 트립 신호 생성부1: Digital protection relay 10: Ratio differential protection device
100: ratio differential protection signal generation unit 200: failure detection signal generation unit
210: overcurrent module 220: current increase rate module
230: low voltage module 240: voltage reduction module
300: judgment unit 310: AND operation module
320: OR operation module 400: trip signal generation unit
Claims (8)
상기 전력계통의 전류 및 전압을 토대로 비율차동보호 요소 신호를 생성하는 비율차동보호 신호 생성부;
상기 전력계통의 전류 및 전압을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 상기 전류 및 전압의 고장검출 요소 신호를 생성하는 고장검출 신호 생성부;
상기 고장검출 요소 신호와 비율차동보호 요소 신호를 비교 분석하여 상기 비율차동보호 요소 신호의 이상이 검출되고, 상기 고장검출 요소 신호 중 적어도 하나에서 이상이 검출되는 경우에 트립(Trip) 신호를 생성하기 위한 제어 신호를 발생하는 판단부; 및
상기 판단부의 제어 신호에 따라 트립(Trip) 신호를 생성하는 트립(Trip) 신호 생성부를 포함하고,
상기 고장검출 요소 신호는 과전류, 전류증가율, 저전압 및 전압감소율을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치.
A ratio differential protection device for preventing a malfunction of a ratio differential protection element of a digital protection relay that protects transmission and distribution and power generation facilities by separating and blocking from the power system when an abnormality occurs in the power system,
A ratio differential protection signal generator for generating a ratio differential protection element signal based on the current and voltage of the power system;
A fault detection signal generation unit comparing current and voltage of the power system with a predetermined reference value, and generating a fault detection element signal of the current and voltage based on the comparison result;
Comparing and analyzing the failure detection element signal and the ratio differential protection element signal to generate a trip signal when an abnormality in the ratio differential protection element signal is detected and an abnormality is detected in at least one of the failure detection element signals. Determination unit for generating a control signal for; And
And a trip signal generator for generating a trip signal according to the control signal of the determination unit,
The failure detection element signal is a differential protection device for preventing malfunction due to an internal operation error of the digital protection relay, characterized in that it includes an overcurrent, an increase rate of current, a low voltage, and a voltage reduction rate.
상기 고장검출 신호 생성부는
상기 전력계통의 전류를 기 설정된 과전류 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 과전류 신호를 생성하는 과전류 모듈;
상기 전력계통의 전류를 기 설정된 전류증가율 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전류증가율 신호를 생성하는 전류증가율 모듈;
상기 전력계통의 전압을 기 설정된 저전압 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 저전압 신호를 생성하는 저전압 모듈; 및
상기 전력계통의 전압을 기 설정된 전압감소율 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전압감소율 신호를 생성하는 전압감소율 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치.
According to claim 1,
The fault detection signal generation unit
An overcurrent module that compares the current of the power system with a preset overcurrent reference value and generates an overcurrent signal based on the comparison result;
A current increase rate module for comparing the current of the power system with a preset current increase rate reference value and generating a current increase rate signal based on the comparison result;
A low voltage module that compares the voltage of the power system with a preset low voltage reference value and generates a low voltage signal based on the comparison result; And
The voltage of the power system is compared with a predetermined voltage reduction rate reference value, and based on the comparison result, at least one of a voltage reduction rate module for generating a voltage reduction rate signal to prevent malfunction due to an internal operation error of the digital protection relay. Ratio differential protection device.
상기 과전류 기준치는 부하 전류의 105 ~ 120%이고,
상기 전류증가율 모듈은 10~30ms의 시간 동안 전류가 1% 이상 증가시 전류증가율 신호를 생성하며,
상기 저전압 기준치는 정상 전압의 85~95%이고,
상기 전압감소율 모듈은 10~30ms의 시간 동안 전압이 1% 이상 감소시 전압감소율 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치.
According to claim 2,
The overcurrent reference value is 105 to 120% of the load current,
The current increase rate module generates a current increase rate signal when the current increases by 1% or more for a period of 10 to 30 ms,
The low voltage reference value is 85 to 95% of the normal voltage,
The voltage reduction rate module is a ratio differential protection device for preventing malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay, characterized in that a voltage reduction rate signal is generated when the voltage decreases by 1% or more for a period of 10 to 30 ms.
상기 전력계통의 전류 및 전압을 토대로 비율차동보호 요소를 검출하는 단계(S10);
상기 비율차동보호 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S20);
상기 비율차동보호 요소의 이상이 판단되는 경우 상기 전력계통의 전류를 기 설정된 전류 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전류 요소를 검출하는 단계(S30);
상기 전류 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S40);
상기 전류 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S40)에서 전류 요소의 이상이 판단되는 경우 트립(Trip) 신호를 생성하는 단계(S71);
상기 전류 요소의 이상이 없다고 판단되는 경우 상기 전력계통의 전압을 기 설정된 전압 기준치와 비교하고, 비교 결과를 토대로 전압 요소를 검출하는 단계(S50);
상기 전압 요소의 이상 여부를 판단하는 단계(S60); 및
상기 전압 요소의 이상이 판단되는 경우 트립(Trip) 신호를 생성하는 단계(S70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 방법.
A ratio differential protection method for preventing malfunction of a ratio differential protection element of a digital protection relay that protects transmission and distribution and power generation facilities by separating and blocking from the power system when an abnormality occurs in the power system using a ratio differential protection device,
Detecting a ratio differential protection element based on the current and voltage of the power system (S10);
Determining whether the ratio differential protection element is abnormal (S20);
When it is determined that the ratio differential protection element is abnormal, comparing the current of the power system with a preset current reference value and detecting a current element based on the comparison result (S30);
Determining whether the current element is abnormal (S40);
Generating a trip signal when it is determined in step S40 that the current element is abnormal (S71);
If it is determined that there is no abnormality of the current element, comparing the voltage of the power system with a preset voltage reference value and detecting a voltage element based on the comparison result (S50);
Determining whether the voltage element is abnormal (S60); And
And a step (S70) of generating a trip signal when the abnormality of the voltage element is determined.
상기 전류 요소는
상기 전력계통의 전류가 부하 전류와 비교하여 기설정된 기준치 이상인지를 판단하는 과전류 요소와,
상기 전력계통의 전류가 특정 시간 동안 증가되는 증가율을 판단하는 전류증가율 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 방법.
The method of claim 5,
The current element
An overcurrent element for determining whether the current of the power system is greater than or equal to a preset reference value, and
A rate differential protection method for preventing malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay, comprising a current increase rate element for determining an increase rate in which the current of the power system increases during a specific time.
상기 전압 요소는
상기 전력계통의 전압이 기설정된 기준치 이하인지를 판단하는 저전압 요소와,
상기 전력계통의 전압이 특정 시간 동안 감소되는 감소율을 판단하는 전압감소율 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 방법.
The method of claim 5,
The voltage component
A low voltage element for determining whether the voltage of the power system is below a predetermined reference value,
A rate differential protection method for preventing malfunction due to an internal operation error of a digital protection relay, comprising a voltage reduction factor element for determining a rate of decrease in which the voltage of the power system decreases for a specific time.
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