KR102280564B1 - 비접지 배전계통 보호 장치 - Google Patents

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Abstract

비접지 배전계통 보호 장치가 개시된다. 본 발명의 비접지 배전계통 보호 장치는 배전선로 각각에 설치되어 고장구간을 분리하는 배전선로 차단기; 영상 변류기에서 측정된 영상전류 크기와 위상, 및 배전선로 차단기의 상태정보를 스테이션 버스를 통해 전달하는 배전선로 보호용 지능형 전자장치; 및 배전선로 보호용 지능형 전자장치로부터 배전선로 차단기의 상태정보와 각 배전선로의 영상전류의 크기와 위상을 전달받고, 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기로부터 영상전압을 연산하며, 배전선로의 영상전류의 크기와 위상 및 영상전압을 토대로 고장구간을 판별한 후, 배전선로 보호용 지능형 전자장치에 차단기 개방명령을 전달하여 배전선로 차단기를 통해 고장구간을 분리하는 중앙 지능형 전자장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비접지 배전계통 보호 장치{APPARATUS FOR PROTECTING UNGROUNDED DISTRIBUTION SYSTEM}
본 발명은 비접지 배전계통 보호 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 배전선로 보호용 지능형 전자장치에서의 영상전류 및 배전선로 차단기 부동작, 영상 변류기 오결선, 모선 및 고장 여부를 검출하여 차단기 개방을 통해 고장파급을 방지하는 비접지 배전계통 보호 장치에 관한 것이다.
비접지 배전계통은 선로에 1선 지락 사고가 발생하면 건전상의 대지 정전용량에 의한 고장전류가 유입되지만, 그 크기가 작기 때문에 전력 공급을 계속할 수 있다는 점에서 산업 전력 시스템에서 많이 채택되는 계통이다. 그러나 비접지 배전계통이 확대되면 정전용량이 증가하게 되고 건전상의 전압이 최대 173배 커져 산업 전력시스템을 구성하는 설비의 수명을 단축시키는 잠재적인 악영향을 미친다. 또한 고장전류가 수 암페어 이하이므로 고장의 감지가 어렵다는 문제가 있으며, 1선 지락사고에 대한 보호실패시, 고장이 계속 방치되어 단락 사고로 파급되 과전류가 흐를 가능성이 있다.
종래의 비접지 배전계통에서 1선 지락사고에 대한 배전선로 보호용 지능 형 전자장치(Feeder IED)의 경우, 1회선으로 구성된 비접지 계통일 경우 지락 과전압 계전 방식(59G)이 사용된다. 다회선으로 구성된 비접지 계통일 경우에는 모선의 영상전압, 각 회선의 영상전류와 영상전압, 및 영상전류의 위상차를 이용한 선택 지락 계전방식(67G)이 사용되고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-0532925호(2005.11.25)의 '배전자동화기반의 비접지계 지락고장구간 검출방법'에 개시되어 있다.
전력 시스템에서의 보호 계전기는 실시간성과 정확성, 신속성의 3가지 특성을 갖추어야 한다. 그리고 배전 계통에 고장이 발생할 경우, 자동으로 고장 위치 및 종류를 검출하는 장치가 없다면 작업자는 고장점을 찾아내기 위하여 선로구간을 확인하여야 한다. 이는 매우 비효율적이다. 따라서 작업자의 신속한 복구 작업을 위해 고장거리계산을 위한 고장 신호 해석, 고장 회선을 탐색하는 순송 방식 등의 기능은 지능형 전자장치(IED)가 선택적으로 갖춰야할 항목이다.
게다가 종래의 비접지 계통의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)의 내부 신호처리장치(DSP)는 수 암페어 이하의 신호로부터 정밀하게 위상을 계산해야 하므로 고성능의 디지털 신호 변환(ADC) 성능을 갖추어야 한다. 만약 작업자의 신속한 복구 작업을 위해 고장거리계산을 위한 고장 신호 해석, 고장 회선 탐색하는 순송 방식 등의 기능이 추가될 경우 샘플링 간격 사이의 시간 동안 지능형 전자장치(Feeder IED)의 모든 연산이 완료되어야 하기 때문에, 보다 고성능의 지능형 전자장치(IED)가 요구될 것이다.
게다가 해당 배전선로 차단기가 부동작하며, Breaker Failure가 동작하여 정해진 Sequence에 따라 차단기가 동작하게 되는데, 이는 계통이 복잡해질수록 최적의 차단기 동작 Sequence 설정이 어려워 사고가 파급될 우려가 있다.
게다가 작업자의 부주의로 영상 변류기(ZCT)를 오(誤)결선될 경우, 보호 계전기가 오동작하게 된다. 이 경우, 배전선로에서 고장이 발생한 경우, 영상변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 판단하기 어려우며 이와 관련된 연구들이 이루어져 왔다. 하지만 관련 연구들은 연산 알고리즘을 기존의 지능형 전자장치(IED)에 추가해야 하고 이 또한 고성능의 지능형 전자장치(IED)가 요구될 것이다.
마지막으로 모선사고의 고장 빈도는 낮지만, 한번 고장이 발생하면 계통 전체에 큰 영향을 끼칠 우려가 있다. 종래의 시스템에서는 모선 보호가 직접 이루어지지 않고 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)의 선택 지락 계전기가 설정해 놓은 동작시간과 154kV 주변압기 보호 계전기의 동작시간을 모두 초과할 경우 154kV 주변압기 차단기를 동작시켜 모선 고장을 검출한다. 이는 작업자의 신속한 복구 작업을 방해하며, 종래 시스템의 방식으로는 모선과 배전선로의 고장을 정확히 검출할 수 없는 한계를 갖고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 배전선로 보호용 지능형 전자장치에서의 영상전류 및 배전선로 차단기 부동작, 영상 변류기 오결선, 모선 및 고장 여부를 검출하여 차단기 개방을 통해 고장파급을 방지하는 비접지 배전계통 보호 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전선로 각각에 설치되어 고장구간을 분리하는 배전선로 차단기; 영상 변류기에서 측정된 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 스테이션 버스를 통해 전달하는 배전선로 보호용 지능형 전자장치; 및 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치로부터 상기 배전선로 차단기의 상태정보와 상기 각 배전선로의 영상전류의 크기와 위상을 전달받고, 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기로부터 영상전압을 연산하며, 상기 배전선로의 영상전류의 크기와 위상 및 상기 영상전압을 토대로 고장구간을 판별한 후, 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치에 차단기 개방명령을 전달하여 상기 배전선로 차단기를 통해 고장구간을 분리하는 중앙 지능형 전자장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치는 기 설정된 설정 주기로 상기 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 기 설정된 설정 주기로 상기 배전선로 차단기의 부동작을 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로 차단기의 부동작을 상기 배전선로 차단기의 상태 정보 및 차단기 개방명령을 토대로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 설정 주기는 상기 배전선로 차단기의 동작 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전압이 기 설정된 허용범위를 초과하면 지락사고로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전류와 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류를 토대도 영상 전류기 오결선을 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전류들의 합과 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류의 차가 0이 아니면 영상 변류기 오결선으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전류의 위상차, 및 영상전압과 영산전류의 크기 차이를 토대로 상기 배전선로의 고장을 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로 각각의 영상전류의 크기, 충전용량에 의해 흐르는 전류의 크기, 및 상기 배전선로의 위상차에 따라 상기 모선의 고장을 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주변압기 차단기; 및 상기 중앙 지능형 전자장치로부터의 주변압기 차단기 개방 명령에 따라 상기 주변압기 차단기를 제어하는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 모선의 고장으로 판정되면, 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로 차단기 부동작시 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전계통에서 1선 지락사고 시 각 배전선로의 설치되어 있는 지능형 전자장치(Feeder IED)의 선택 지락 계전방식이 제외되기 때문에 종래의 방식 보다 성능이 낮은 지능형 전자 장치를 사용해도 되고, SCD 파일을 통해 시스템 확장 변경이 용이하므로 경제성이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 중앙 지능형 전자장치에서 모든 정보를 갖고 있기 때문에 작업자의 부주의 등으로 빈번하게 일어나는 영상 변류기 오(誤)결선을 검출하여 보호 계전기의 오동작을 방지할 수 있으며, 비접지 배전계통의 모선 및 배전선로의 고장을 구분하여 검출이 가능하므로 사고 발생시 작업자가 기존보다 빠른 복구 작업을 할 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 전력수요가 증가하면서 점차 복잡해지는 전력계통에 있어서 사고파급을 방지하기 위해 기존 Braker Failure의 동작 시퀀스를 설정하는데 어려움이 증대되고 있는 실정에서, 중앙 시스템 단위로 계통을 분할하여 이를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 적용하는 비접지 계통을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 지능형 전자장치로 영상전류의 크기와 위상, 배전선로의 차단기 상태정보를 GOOSE Message로 송신하기 위한 SCD 파일 작성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 집중식 보호를 검증하기 위한 환경 구성을 나타낸 도면이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일 실시예를 적용하는 모의계통에서의 각 배전선로의 지락사고시, 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치에서의 연산결과를 도시한 도면이다.
도 11 내지 14는 본 발명의 일 실시예의 배전선로 사고에 대해 중앙 지능형 전자장치(Central IED)의 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 100msec 마다 배전선로의 고장구간을 분리하기 위한 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예를 적용하는 모의계통에서의 모선 지락사고 시, 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치에서의 연산결과를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예의 모선 사고에 대해 중앙 지능형 전자장치(Central IED) 의 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 100msec 마다 모선 고장을 분리하기 위한 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예의 배전선로 차단기 부동작에 대해 중앙 지능형 전자장치(Central IED)의 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 100msec 마다 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 비접지 배전계통에서의 영상전압, 영상전류의 크기 및 위상차에 의한 고장구간 검출, 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선 검출, 배전 선로 차단기의 부동작 검출을 위한 것으로써, 비접지 계통에서의 1선 지락사고에 대한 중앙 집중식 보호 시스템이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전선로에 설치되는 다수 개의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(FeederIED)(20,21,22,23)와, 계통으로부터 고장구간을 분리하기 위한 배전선로 차단기(CB)(11,12,13,14), 모선고장 및 배전선로 차단기 부동작 시 주변압기 차단기 개방 명령을 받는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치(M.tr IED)(30), 계통으로부터 분리하기 위한 주변압기 차단기(41), 지능형 전자장치 간에 GOOSE 통신채널인 스테이션 버스(Station Bus)(50), 전체적인 동작을 관장하는 중앙 지능형 전자장치(Central IED)(60)를 포함한다.
배전선로 차단기(11,12,13,14)는 배전선로 각각에 설치되어 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23) 각각으로부터 입력되는 개방 명령에 따라 계통으로부터 고장구간을 분리한다.
주변압기 차단기(41)는 모선고장 및 배전선로 차단기(11,12,13,14) 부동작시 개방 명령을 받는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치(M.tr IED)(30)의 제어에 따라 계통으로부터 고장을 분리한다.
주변압기 기능형 단말 장치(30)는 중앙 지능형 전자장치(60)로부터 입력된 개방명령에 따라 주변압기 차단기(41)를 제어하여 계통으로부터 고장을 분리한다.
스테이션 버스(50)는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)와 주변압기 기능형 단말 장치(30) 및 중앙 지능형 전자장치(60) 간의 정보를 송수신한다. 이 경우 스테이션 버스(50)는 기 설정된 주기로 정보를 송수신한다.
배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 아래의 표 1에 근거하여, 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 부동작을 판단하기 위해 기 설정된 100msec 주기로 영상 변류기(ZCT)에서 측정된 영상전류 크기와 위상 및 차단기 상태정보를 각각 통신채널 스테이션 버스(40)를 통해 중앙 지능형 전자장치(60)로 각각 개별 전송한다. 이때, 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 영상 변류기(ZCT)에서 측정된 영상전류 크기와 위상 및 차단기 상태정보를 GOOSE Message(Generic Oriented Object Substation Event Message)로 전달한다. 또한, 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 중앙 지능형 전자장치(60)의 지령을 받아 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 개방 명령을 수행한다.
Figure 112019120882601-pat00001
중앙 지능형 전자장치(60)는 시스템의 전체적인 동작을 관장하며, 해당 선로의 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)로부터 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 부동작을 판단하기 위해 기 설정된 주기, 예컨데 100msec 주기로 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 상태정보(CB State)와 배전선로 및 모선의 지락사고를 검출하기 위한 각 선로의 영상전류의 크기와 위상을 GOOSE Message로 수신한다.
또한 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기(GPT)로부터 100msec 주기로 영상전압을 검출한다.
또한, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)로부터 수신된 정보와 영상전압을 이용하여 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 검출하여 경고 메시지를 송신하며, 배전선로 및 모선 고장을 판정하며, 고장 구간의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(21,22,23,24 중 적어도 하나)로 차단기 개방명령을 송신한다.
또한, 중앙 지능형 전자장치(60)는 상기의 배전선로에서 고장이 발생하여 차단기 개방명령을 수신함에도 불구하고 고장이 분리되지 않을 경우 주변압기 보호용 지능형 단말 장치(30)로 차단기 개방명령을 전송하여 주변압기 차단기(41)를 동작시킴으로써 고장을 분리한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선 검출, 고장구간 검출, 배전선로 차단기 부동작 검출을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 계통 보호 방법은 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)에서 100msec 주기로 각 배전선로의 차단기 상태, 배전선로에 설치된 영상 변류기(ZCT)를 통해 각 배전선로의 영상전류를 취득하고 연산하여 GOOSE Message로 중앙 지능형 전자장치(Central IED)에 100ms 주기로 전송하는 제 1단계; 상기 중앙 지능형 전자장치(Central IED)에서 영상전압을 연산하고, 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선에 대한 경고하는 제 2단계; 수신된 모든 배전선로의 영상전류의 크기 및 위상차를 통해 고장구간을 판정하여 차단기 개방 명령을 GOOSE Message로 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED) 혹은 주 변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)에 전송하는 제 3 단계; 및 상기 고장구간의 보호용 지능형 전자장치(IED)로 중앙 지능형 전자장치(Central IED)에서 송신했었던 차단기 개방 명령과 현재 배전선로 차단기의 상태 정보를 통해 배전선로 차단기 부동작을 판정하여, 154kV 주변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)로 차단기 개방명령하는 제 4단계를 포함한다.
여기서, 상기한 제 1단계에 있어서, 100msec 주기는 상기 배전선로 차단기의 동작시간을 고려하여 배전선로 차단기의 부동작을 판단하기 위해 설정된 것이다.
또한, 제 2단계는, 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선에서 접지형 계기용 변압기(GPT)에서 취득되는 영상전압의 크기가 허용범위 이상으로 큰 조건이면 지락사고로 판정한다. 통상, 지락 사고시 고장 전류는 선로의 충전 전류만이 흐른다. 고장 회선의 영상전류는 건전회선의 영상전류들과 접지형 계기용 변압기(GPT)에 흐르는 전류이다. 따라서, 중앙 지능형 전자장치(60)는 키르히호프 전류법칙을 만족 여부를 통해서, 배전선로의 각 영상 전류들의 합과 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 영상 전류의 차가 0이 아니면 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선으로 판정한다.
또한, 제 3단계에서 건전선로상의 위상차는 270°, 고장선로상의 위상차는 30~80°이다. 따라서 배전선로 고장의 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 위상차가 30~80°범위에 있고 영상전압과 영상전류의 크기 차이가 허용범위 이상이면 해당 배전선로를 고장구간으로 판정한다. 또한, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로 각각의 영상전류 크기가 배전선로 각각의 충전용량에 의해 결정되는 허용범위 이상이고 모든 배전선로의 영상전압과 영상전류의 위상차가 270°에 매우 가까운 값이면 모선 고장으로 판정한다.
또한, 제 4단계는, 중앙 지능형 전자장치(60)는 GOOSE Message의 100msec 주기마다 최신화되는 각 배전선로의 차단기 상태정보와 이전에 고장 구간으로 차단기 개방 명령이 있었는지 확인하여, 154kV 주변압기 보호용 지능형 전자장치(30)로 차단기 개방 명령을 전달함으로써, 배전선로 차단기 부동작에 대해 이루어질 수 있을 것이다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 계통 보호 방법을 상세하게 설명한다.
먼저, 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 초기 설정된 상태(S10)에서 해당 배전선로의 영상전류(I0) 및 차단기 상태(CBstate)를 검출하여 중앙 지능형 전자장치(60)에 전달한다.
이에, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)로부터 배전선로의 영상전압(V0), 영상전류(I0) 및 차단기 상태(CBstate)를 수신하고 모선에서 접지형 계기용 변압기(GPT)에서 취득되는 영상전압(V0)을 수신(S20)하며, 이들을 이용하여 지락사고를 검출한다.
지락사고 검출은 사고 이후 3상의 중성점이 고장이 발생한 상의 상전압이 되므로 건전상의 전위가 최대 1.73배가 된다. 따라서, 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기(GPT)로부터 측정된 영상전압을 통해 중앙 지능형 전자장치(60)가 지락사고를 판정한다.
이 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로의 영상전압이 기 설정된 허용범위를 초과하면 지락사고로 판정한다. 예컨데, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로의 영상전압의 절대값(
Figure 112019120882601-pat00002
)과 기 설정된 설정 영상전압 절대값(
Figure 112019120882601-pat00003
)을 비교(S30)하여 배전선로의 영상전압의 절대값(
Figure 112019120882601-pat00004
)이 기 설정된 설정 영상전압 절대값(
Figure 112019120882601-pat00005
)을 초과하면 지락사고로 판정한다.
반면에, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로의 영상전압의 절대값(
Figure 112019120882601-pat00006
)이 기 설정된 설정 영상전압 절대값(
Figure 112019120882601-pat00007
) 이하이면 피더 트립 신호를 초기화(S40)하고 상기한 S20 단계로 리턴한다.
이어, 중앙 지능형 전자장치(60)는 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선과 배전선로 고장을 검출한다(S50,S60).
도 3은 비접지 배전 계통에서의 배전선로 1선 지락 사고시 영상전류의 분포를 도시한 도면으로서, 중앙 지능형 장치(60)가 영상 변류기 오(誤)결선과 고장 회선을 판단하는 동작을 설명하기 위해 선로 1의 고장을 가정한 고장 전류의 분포상태를 예시하고 있다. 도 4는 도 3의 가정 상황에서, 대칭성분회로 중 정상분 회로와 역상분 회로를 제외한 영상분 회로를 도시한 도면이다. 영상분 회로에서의 용량성 리액턴스의 크기가 정상분 회로와 역상분 회로의 임피던스보다 상대적으로 매우 크므로 정상분 회로와 역상분 회로를 무시해도 계산의 오차가 미미한다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 지락사고 시 고장전류는 선로의 대지 충전분에 의한 충전전류만이 흐르므로, 고장 회선의 영상전류는 건전 회선의 영상전류들의 합과 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 전류의 합이 같아야 하는 키르히호프 전류법칙을 만족해야 한다.
도 3에서와 같이 지락사고시, 건전 회선 선로2, 선로3, 선로4의 전류(
Figure 112019120882601-pat00008
)는 각 선로의 대지 충전분 전류가 접지형 계기용 변압기(GPT)와 모선을 통해 고장점을 향해 흐르므로 건전회선들의 영상전류(
Figure 112019120882601-pat00009
)는 영상전압(
Figure 112019120882601-pat00010
)에 대해 90° 진상전류가 측정되며, 고장 회선 선로1의 영상전류(
Figure 112019120882601-pat00011
)는 건전 회선의 충전전류와 영상전압(
Figure 112019120882601-pat00012
)에 대해 동상인 접지형 계기용 변압기(GPT)를 통해 흐르는 영상전류(
Figure 112019120882601-pat00013
)를 합한 전류(
Figure 112019120882601-pat00014
)가 측정된다.
도 3과 도4에서의 배전선로 지락 고장을 판정하는 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 건전회선에 흐르는 영상전류가 고장회선에 흐르는 영상전류와 반대 방향이고, 모선의 영상전압을 기준으로 고장 회선의 영상전류 위상이 30~80°이면 고장 회선으로 판정한다.
중앙 지능형 전자장치(60)은 모선의 영상전압의 측정을 위한 접지형 계기용 변압기(GPT)의 오차와, 각 회선에 설치되는 영상 변류기(ZCT)로부터 측정된 영상전류들의 오차와 마진을 고려하여 -60L~120° 영역에 위치하는 회선을 고장회선이라고 판정할 수 있게 된다.
도 3과 도 4에서의 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선을 판정하기 위해 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 영상전류 (
Figure 112019120882601-pat00015
: 수학식 1)를 나타낸다.
Figure 112019120882601-pat00016
여기서,
Figure 112019120882601-pat00017
는 제한저항이고,
Figure 112019120882601-pat00018
는 건전회선의 용량성 리액턴스의 합이다.
수학식 1을 통해, 중앙 지능형 단말 장치(60)에서는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)으로부터 크기가 가장 큰 영상전류를 통해 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 영상전류(
Figure 112019120882601-pat00019
) 크기를 구할 수 있으며, 위상은 영상전압에 대해 0°가 바람직할 것이다.
따라서, 고장 회선의 영상전류(
Figure 112019120882601-pat00020
)와 건전회선들의 영상전류(
Figure 112019120882601-pat00021
) 합과 접지형 계기용 변압기(GPT)에 흐르는 영상전류(
Figure 112019120882601-pat00022
)의 차인
Figure 112019120882601-pat00023
가 0인 경우 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 판정할 수 있게 된다. 상기와 같이 중앙 지능형 전자장치(60)가 모선에서 취득된 영상전압을 연산하고, 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)으로부터 중앙 지능형 전자장치(60)로 각 선로의 영상전류 정보를 전송하면, 중앙 지능형 전자장치(60)는 영상전압, 영상전류를 이용하여 영상변류기(ZCT) 오(誤)결선 여부와 배전선로의 고장 회선을 결정한다.
이러한 과정은 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)에 대해 모부 수행되는지를 확인하고(S70,S80), 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23) 마다 반복적으로 수행된다.
이어, 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선 고장을 검출한다(S100). 이 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로에 고장이 검출되지 않으면 모선 고장을 검출할 수 있다.
도 5는 비접지 배전 계통에서의 모선 1선 지락 사고시 영상전류의 분포를 도시한 도면으로서, 상기 중앙 지능형 장치(60)가 모선고장을 판단하는 동작을 설명하기 위하여 모선의 고장을 가정한 고장 전류의 분포상태를 예시하고 있다.
도 6는 도 5에서 가정한 상황에서, 영상분 회로에서의 용량성 리액턴스의 크기가 정상분 회로와 역상분 회로의 임피던스보다 상대적으로 매우 커서 정상분 회로와 역상분 회로를 무시해도 계산의 오차가 미미하므로, 대칭성분회로 중 정상분 회로와 역상분 회로를 제외한 영상분 회로를 도시한 도면이다.
도 5와 도 6에서의 모선의 지락 고장을 판정하는 것은 모든 회선에 흐르는 영상전류는 각 회선의 선로의 대지 충전분 전류로서, 모선의 영상전압을 기준으로 모든 영상전류 위상이 90° 진상전류이다.
따라서, 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선의 영상전압의 측정을 위한 접지형 계기용 변압기(GPT)의 오차와, 각 회선에 설치되는 영상 변류기(ZCT)로부터 측정된 영상전류들의 오차와 마진을 고려하여 영상전압과 모든 선로의 영상전류의 위상차(
Figure 112019120882601-pat00024
)가 269°~300°영역에 위치하는 회선을 고장회선이라고 판정할 수 있게 된다.
한편, 배전선로에 고장이 검출되면, 중앙 지능형 전자장치는 배전선로 차단기 부동작을 검출한다(S110).
즉, 도 3과 도 4에서의 상황에서 고장회선 검출 이후, 중앙 지능형 전자장치(60)는 고장회선의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20)로 GOOSE Message를 통해 차단기 개방 명령을 송신한다.
다음으로 중앙 지능형 전자장치(60)는 100msec 이후, 고장회선으로 차단기 개방명령을 송신했음에도 차단기가 CLOSE 상태로 유지되면 AND 논리 연산자를 통해 검출하게 된다.
GOOSE Message는 사용자가 IEC 61850 7-3과 7-4를 따라 데이터의 형태를 정의할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 SISCO사의 MMS-Lite 62 버전의 라이브러리에서 제공하는 데이터를 이용하여 차단기 상태정보를 0인 OPEN 상태와 1인 CLOSE상태로 정의하였다. 만약 차단기 개방명령을 송신했음에도 배전선로 차단기(11,12,13,14)가 CLOSE 상태로 유지되면 AND 차단기 개방명령과 차단기 상태정보의 논리 연산결과 1이 되므로(S110), 주변압기 보호용 전자장치(30)로 차단기 개방명령을 GOOSE Message로 송신하며, 최종적으로 주변압기 차단기(41)가 동작(S130)하여 배전선로 차단기의 부동작에 따른 고장파급을 막는 역할을 수행한다.
만약, 중앙 지능형 전자장치(60)는 AND 차단기 개방명령과 차단기 상태정보의 논리 연산결과 1이 아니면, 수신된 모든 배전선로의 영상전류의 크기 및 위상차를 통해 고장구간을 판정하여 차단기 개방 명령을 GOOSE Message로 주 변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)에 전송한다(S120,S90).
도 7은 본 발명의 일 실시예를 적용하는 비접지 계통을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예를 적용하는 모의 계통으로, 계통전압은 154[kV]/22[kV](Wye-Delta Connection), 제한저항 8[ohm], 배전선로ACSR 58[mm2] (영상분 R[Ohm/km] : 03550, L[mH/km] : 533366, C[uF/km] : 00039; 정상분 및 역상분 R[Ohm/km] : 01780, L[mH/km] : 10609, C[uF/km] : 00107), 각 배전선로의 길이, 예컨데 선로 1은 5[km], 선로 2는 3[km], 선로 3은 4[km], 선로 4는 8[km]이며, 계통의 부하는 회선당 약 1[MVA]로 모델계통에서 전자기적 과도현상 해석 장비인 EMTP(Electro Magnetic Transient Program) 시뮬레이션과 PSCAD(Power System Computer Aided Design)프로그램을 이용하여 배전선로 지락고장, 모선 지락고장, 영상 변류기 오(誤)결선, 배전선로 차단기 부동작을 모의하여 데이터를 취득하였다.
다음으로 도 9와 같이 중앙 집중식 보호의 모의 환경을 구성하여, SISCO 사의 MMS-Lite 62버전의 라이브러리로 총 3대의 PC에 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)와 중앙 지능형 전자장치(60)를 구현하여 본 발명을 검증하였다.
각 회선의 영상전류의 크기 및 위상 중앙 지능형 전자장치(60)로 송신하기 위해 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 도 7의 모의계통에서 선로 1의 지락사고 발생시
Figure 112019120882601-pat00025
의 연산결과를 통해 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선을 판정하였다.
Figure 112019120882601-pat00026
표 2는 중앙 지능형 전자장치(Centarl IED)에서 수신된 영상전류들의 크기와 영상전류와 영상전압과의 위상차(
Figure 112019120882601-pat00027
),
Figure 112019120882601-pat00028
의 결과를 나타내었으며 중앙 지능형 전자장치(60)에서는
Figure 112019120882601-pat00029
의 연산결과가 0이 아니므로 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 판정하였다.
도 7과 같은 계통에서 배전선로 지락 고장 시, 각 회선의 영상전류의 크기 및 위상을 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 상기 도 7의 모의계통에서 선로 1의 지락사고 발생 시 영상전압과 영상전류의 위상차 연산결과를 통해 영상 고장회선 검출을 판정하였다.
도 10a 및 도 10b는 도 7과 같은 모의계통에서의 각 배전선로의 지락사고 시, 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 측정된 영상전압과 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)로부터 수신된 영상전류들을 이용하여 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 연산결과를 도시한 도면이다.
Figure 112019120882601-pat00030
상기 표 3은 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 1에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.
Figure 112019120882601-pat00031
상기 표 4는 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 2에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.
Figure 112019120882601-pat00032
표 5는 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 3에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.
Figure 112019120882601-pat00033
표 6은 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 4에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.
도 11은 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 1의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.
도 12는 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 2의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.
도 13은 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 3의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.
도 14는 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 4의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.
도 15는 100msec 마다 고장구간을 분리하기 위한 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면으로, 중앙 지능형 전자장치(60)에서 각 배전선로의 고장상황에 따라 고장회선의 배전선로 보호용 전자장치(Feeder IED)로 GOOSE Message를 송신하는 것을 확인할 수 있다.
각 회선의 영상전류의 크기 및 위상 중앙 지능형 전자장치(60)로 송신하기 위해 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 상기 도 7의 모의계통에서 모선에서 지락 사고 발생 시 영상전압과 영상전류의 연산결과를 통해 모선 고장 검출을 판정하였다.
도 16은 상기 도 7과 같은 모의계통에서의 각 배전선로의 지락사고 시, 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 측정된 영상전압과 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)로부터 수신된 영상전류들을 이용하여 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 연산결과를 도시한 도면이다.
Figure 112019120882601-pat00034
표 7은 중앙 지능형 전자장치에서 모선 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 모선에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.
도 17은 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 모선의 지락 사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 주변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)로 송신하는 것을 확인을 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.
도 18은 100msec 마다 모선에서 발생한 지락 사고를 계통으로 부터 분리하기 위한 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 도시한 도면으로, 중앙 지능형 전자장치(60)에서 주변압기 보호용 전자장치(Mtr IED)로 GOOSE Message를 송신하는 것을 확인할 수 있다.
각 회선의 차단기 상태정보를 중앙 지능형 전자장치(60)로 송신하기 위해 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 상기 도 7의 모의계통에서 모선에서 선로 4에서의 지락 사고가 발생하고, 중앙 지능형 전자장치(60)에서 차단기 개방명령을 GOOSE Message로 해당 선로의 지능형 전자장치(Feeder IED)로 송신했음에도 불구하고 차단기가 부동작한 상황이다. 이때, 차단기 부동작 발생 시 각 선로들의 차단기 상태정보와 차단기 개방명령과의 AND 논리 연산자를 통해 배전선로 차단기 부동작을 판정하였다.
도 19는 중앙 지능형 전자장치(60)의 배전선로 차단기들의 상태정보와 차단기 개방명령의 AND 논리 연산결과를 통해 차단기 부동작을 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 주변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)로 송신하는 것을 확인을 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.
도 20은 100msec 마다 지락 사고를 계통에서 분리하기 위한 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 도시한 도면으로, 중앙 지능형 전자장치(60)에 고장 선로 4FH 차단기 개방명령을 보낸 것을 확인할 수 있으며, 이후 선로 4의 차단기 상태 정보와 차단기 개방명령을 AND 연산한 결과 배전선로 차단기 부동작을 검출하여 주변압기 보호용 전자장치(30)로 GOOSE Message를 송신하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전계통에서 1선 지락사고 시 각 배전선로의 설치되어 있는 지능형 전자장치(Feeder IED)의 선택 지락 계전방식이 제외되기 때문에 종래의 방식 보다 성능이 낮은 지능형 전자 장치를 사용해도 되고, SCD 파일을 통해 시스템 확장 변경이 용이하므로 경제성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 중앙 지능형 전자장치에서 모든 정보를 갖고 있기 때문에 작업자의 부주의 등으로 빈번하게 일어나는 영상 변류기 오(誤)결선을 검출하여 보호 계전기의 오동작을 방지할 수 있으며, 비접지 배전계통의 모선 및 배전선로의 고장을 구분하여 검출이 가능하므로 사고 발생시 작업자가 기존보다 빠른 복구 작업을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 전력수요가 증가하면서 점차 복잡해지는 전력계통에 있어서 사고파급을 방지하기 위해 기존 Braker Failure의 동작 시퀀스를 설정하는데 어려움이 증대되고 있는 실정에서, 중앙 시스템 단위로 계통을 분할하여 이를 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
20,21,22,23: 배전선로 보호용 지능형 전자장치
11,12,13,14: 배전선로 차단기
30: 주변압기 보호용 지능형 단말 장치
41: 주변압기 차단기
50: 스테이션 버스
60: 중앙 지능형 전자장치

Claims (13)

  1. 배전선로 각각에 설치되어 고장구간을 분리하는 배전선로 차단기;
    영상 변류기에서 측정된 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 스테이션 버스를 통해 전달하는 배전선로 보호용 지능형 전자장치; 및
    상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치로부터 상기 배전선로 차단기의 상태정보와 상기 각 배전선로의 영상전류의 크기와 위상을 전달받고, 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기로부터 영상전압을 연산하며, 상기 배전선로의 영상전류의 크기와 위상 및 상기 영상전압을 토대로 고장구간을 판별한 후, 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치에 차단기 개방명령을 전달하여 상기 배전선로 차단기를 통해 고장구간을 분리하는 중앙 지능형 전자장치를 포함하고,
    상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전류와 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류를 토대도 영상 전류기 오결선을 판정하고,
    상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로 각각의 영상전류들의 합과 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류의 차가 0이 아니면 영상 변류기 오결선으로 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치는
    기 설정된 설정 주기로 상기 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
    기 설정된 설정 주기로 상기 배전선로 차단기의 부동작을 판단하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
    상기 배전선로 차단기의 부동작을 상기 배전선로 차단기의 상태 정보 및 차단기 개방명령을 토대로 판단하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 설정 주기는
    상기 배전선로 차단기의 동작 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
    상기 배전선로의 영상전압이 기 설정된 허용범위를 초과하면 지락사고로 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
    상기 배전선로 각각의 영상전류의 크기, 및 상기 배전선로의 위상차에 따라 상기 모선의 고장을 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    주변압기 차단기; 및
    상기 중앙 지능형 전자장치로부터의 주변압기 차단기 개방 명령에 따라 상기 주변압기 차단기를 제어하는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
    상기 모선의 고장으로 판정되면, 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
    상기 배전선로 차단기 부동작시 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709980B1 (ko) * 2005-10-21 2007-04-20 명지대학교 산학협력단 비접지 배전계통에서 영상전류 위상차와 크기 비교에 의한고장구간 검출방법 및 시스템
KR101505176B1 (ko) * 2014-10-15 2015-03-24 한국전력공사 모선 고장 감지 장치 및 방법
KR101993558B1 (ko) * 2018-04-11 2019-06-27 전명수 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190116735A (ko) * 2018-04-05 2019-10-15 한국전력공사 지능형 전자 장치를 이용한 차단기 진단 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709980B1 (ko) * 2005-10-21 2007-04-20 명지대학교 산학협력단 비접지 배전계통에서 영상전류 위상차와 크기 비교에 의한고장구간 검출방법 및 시스템
KR101505176B1 (ko) * 2014-10-15 2015-03-24 한국전력공사 모선 고장 감지 장치 및 방법
KR101993558B1 (ko) * 2018-04-11 2019-06-27 전명수 오결선 검출이 가능한 양방향 선택 지락 보호 계전기 및 시험 장치

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