KR102380874B1 - 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템 - Google Patents

모선보호계전기의 오작동 방지 시스템 Download PDF

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Abstract

모선보호계전기의 오작동 방지 시스템이 제공된다. 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템은 제1 및 제2 변류기(CT), 상기 제1 및 제2 변류기 사이에 연결되고, 제1 내지 제3 라인을 포함하는 모선, 상기 모선에 연결되고, 상기 모선에 흐르는 전류를 차단하는 차단기(CB), 및 상기 제1 라인에 흐르는 전류값의 벡터 합이 동작전류이고, 상기 제1 변류기에서 측정된 동작전류와 상기 제2 변류기에서 측정된 동작전류 사이의 차이값인 차전류가 미리 정한 값보다 커지게 되는 픽업 상태(pickup state) 여부에 따라 상기 차단기를 동작시키는 모선보호계전기를 포함하되, 상기 제1 라인에 전류가 유입되기 전의 영역에서 고장(fault)이 발생하고, 상기 제1 라인에 흐르는 전류값의 스칼라 합인 억제전류가 감소하는 것이 외부고장(external fault)이고, 상기 모선보호계전기는, 상기 제1 라인에 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 상기 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시킨다.

Description

모선보호계전기의 오작동 방지 시스템{Malfunction prevention system of bus protective relay}
본 발명은 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템에 관한 것이다.
전력계통에서 모선이란 계통의 연계역할을 하고, 또한 전력의 집중 및 배분하는 역할을 하며, 발전기, 변압기, 송배선 선로, 조상설비 등이 연결되는 도체이다. 따라서 계통의 연계측면이나 전력의 집중배분 측면에서 모선은 전력설비의 중요한 역할을 하고 있다. 모선 고장은 계통에 치명적인 중대한 계통사고로 파급될 우려가 있어, 모선의 고장시 신속한 고장 제거는 전력계통의 안정적인 운전에 필수적이다.
모선의 고장 발생 요인으로는 기기의 내부절연 파괴, 피뢰기의 속류 차단 불능, 충격성 이상전압에 의한 모선의 섬락, 인위적인 실수에 의한 사고, 이물질 근접에 의한 섬락 등이 있다.
최근에는, 여수화력변전소 구내 송전선로 종단접속함의 절열층 파괴로 인한 지락고장의 발생으로 인해 거리계전기와 모선보호계전기가 오작동하여 전력공급이 완전히 차단되면서 막대한 재산피해가 발생하였다. 그 결과로 전력계통의 안정성 유지에 중대한 역할을 하는 보호계전기의 중요성과 오작동 개선의 필요성이 날로 증대하고 있다.
종래에는, 3상 일괄형 개폐장치에서 모선의 외부에 지락고장이 발생한 경우, 3상 일괄형 개폐장치의 내부에 설치된 변류기에 비정상적인 유도전류가 발생하였다. 이로 인해 모선보호계전기가 내부고장으로 판단하여 오작동하는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 3상 일괄형 개폐장치에서 모선의 외부고장으로 인하여 3상 일괄형 개폐장치의 내부에 설치된 변류기에 유도전류가 발생한 경우, 모선보호계전기는 고장 라인의 억제전류 감소 여부 또는 고장 라인의 전압 감소 여부를 확인하여 모선보호계전기의 오작동을 방지하는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템의 일 실시예는, 제1 및 제2 변류기(CT), 상기 제1 및 제2 변류기 사이에 연결되고, 제1 내지 제3 라인을 포함하는 모선, 상기 모선에 연결되고, 상기 모선에 흐르는 전류를 차단하는 차단기(CB), 및 상기 제1 라인에 흐르는 전류값의 벡터 합이 동작전류이고, 상기 제1 변류기에서 측정된 동작전류와 상기 제2 변류기에서 측정된 동작전류 사이의 차이값인 차전류가 미리 정한 값보다 커지게 되는 픽업 상태(pick-up state) 여부에 따라 상기 차단기를 동작시키는 모선보호계전기를 포함하되, 상기 제1 라인에 전류가 유입되기 전의 영역에서 고장(fault)이 발생하고, 상기 제1 라인에 흐르는 전류값의 스칼라 합인 억제전류가 감소하는 것이 외부고장(external fault)이고, 상기 모선보호계전기는, 상기 제1 라인에 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 상기 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시킨다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 모선보호계전기는, 상기 제1 라인의 억제전류가 감소하는지 여부를 판단하되, 상기 제1 라인에 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 상기 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시키는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 모선보호계전기는, 상기 제1 라인의 동작전류를 연산하는 제1 연산부와, 상기 제1 라인의 억제전류를 연산하는 제2 연산부와, 상기 차전류를 연산하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 모선보호계전기는, 상기 외부고장은 상기 제1 라인에 인가되는 전압이 감소하는 것이고, 상기 제1 라인은 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 모선보호계전기는, 상기 제1 라인의 전압이 감소하는지 여부를 판단하되, 상기 제1 라인에 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 상기 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시키는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 라인의 동작전류를 연산하는 제1 연산부와, 상기 제1 라인의 억제전류를 연산하는 제2 연산부와, 상기 제1 라인의 전압을 연산하는 제3 연산부와, 상기 차전류를 연산하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 차단기는, 상기 모선으로 유입되는 전류를 차단하는 제1 차단기와, 상기 모선에서 외부로 유출되는 전류를 차단하는 제2 차단기를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 모선은, 상기 제1 및 제2 차단기 사이에 형성되고, 상기 제1 차단기와 연결된 제1 모선과, 상기 제2 차단기와 연결된 제2 모선을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 모선보호시스템은 상기 제1 및 제2 변류기와, 상기 모선과, 상기 차단기를 포함하고, 상기 모선보호계전기는, 상기 제1 모선보호시스템 및 상기 제1 모선보호시스템과 다른 제2 모선보호시스템에 연결될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 일괄형 개폐장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 일괄형 개폐장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 일괄형 개폐장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 모선의 단면도이다.
도 5는 모선의 고장이 없는 경우, 모선보호계전기의 동작 여부를 도시한 그래프이다.
도 6은 모선의 내부고장이 있거나, 또는 유도전류가 발생한 경우, 모선보호계전기의 동작 여부를 도시한 그래프이다.
도 7은 모선의 외부고장이 있는 경우, 모선보호계전기의 동작 여부를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선보호계전기의 오작동 방지 알고리즘을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
3상 일괄형 개폐장치에서 모선보호계전기는 모선에 내부고장이 발생한 경우에만 동작하고, 모선의 외부에 고장(fault)이 발생한 경우, 모선보호계전기는 동작하지 않는다.
다만, 외부고장(external fault)이 발생한 라인은 차전류가 픽업(Pickup)되지 않지만, 외부고장이 발생하지 않은 다른 라인에 비정상적인 유도전류가 발생하여 차전류가 픽업된다. 이 경우, 모선의 외부에 고장이 발생한 것인데도 불구하고, 모선보호계전기가 모선의 내부고장으로 판단하여 차단기를 동작시키는 문제가 있었다.
본 발명은 모선보호계전기의 오작동을 방지하기 위하여 모선의 외부에서 고장이 발생한 라인의 억제전류 또는 전압이 감소한 경우, 다른 모선에 비정상적인 유도전류가 발생하더라도, 모선의 외부에서 고장이 발생한 것으로 판단하여 모선보호계전기의 오작동을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 3상 일괄형 개폐장치의 내부에 포함된 모선과 모선보호계전기에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 일괄형 개폐장치를 개략적으로 도시한 것이다. 도 4는 모선의 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 3상 일괄형 개폐장치는 모선(200), 모선보호계전기(300), 제1 차단기(10), 제2 차단기(20), 제1 변류기(30) 및 제2 변류기(40) 등을 포함할 수 있다.
모선(200)은 제1 차단기(10)와 제2 차단기(20) 사이의 배선이고, 전류가 분기 되기 전의 모선인 제1 모선(50)과 전류가 분기 된 후의 모선인 제2 모선(60)을 포함할 수 있다.
제2 모선(60)은 모선(200)에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다. 이 경우, 제2 차단기(20) 및 제2 변류기(40)는 각각의 제2 모선(60)에 연결된다.
모선(200)은 내부에 제1 라인(210), 제2 라인(220) 및 제3 라인(230)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230)은 모선(200) 외부의 배선에도 포함될 수 있다.
제1 변류기(30)는 모선(200) 외부에서 제1 모선(50)으로 전류가 유입되는 방향의 모선(200) 외부에 형성되고, 제1 모선(50)에 유입되는 전류를 일정 비율의 낮은 전류로 변환시킬 수 있다.
제2 변류기(40)는 제2 모선(60)에서 모선(200) 외부로 전류가 유출되는 방향의 모선(200) 외부에 형성되고, 제2 모선(60)에서 모선(200) 외부로 유출되는 전류를 일정 비율의 낮은 전류로 변환시킬 수 있다.
제1 차단기(10)는 제1 모선(50)과 연결되고, 모선(200) 외부에서 제1 모선(50)으로 전류가 유입되는 방향에 형성되고, 제1 모선(50)에 흐르는 전류를 차단할 수 있다.
제2 차단기(20)는 제2 모선(60)과 연결되고, 제2 모선(60)에서 모선(200) 외부로 전류가 유출되는 방향의 모선(200) 외부에 형성되고, 제2 모선(60)에 흐르는 전류를 차단할 수 있다.
모선보호계전기(300)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 각각의 동작전류를 연산하는 제1 연산부(110), 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 각각의 억제전류를 연산하는 제2 연산부(120)를 포함할 수 있다.
동작전류는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 각각에 흐르는 전류값의 벡터 합이고, 억제전류는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 각각에 흐르는 전류값의 스칼라 합이다.
제1 연산부(110)는 제1 및 제2 변류기(30, 40)에 흐르는 전류값을 수신하여 동작전류를 연산할 수 있고, 제2 연산부(120)는 제1 및 제2 변류기(30, 40)에 흐르는 전류값을 수신하여 억제전류를 연산할 수 있다.
모선보호계전기(300)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 각각에서, 제1 변류기(30)에서 측정된 동작전류와 제2 변류기(40)에서 측정된 동작전류 사이의 차이값인 차전류를 계산하고, 차전류가 미리 정한 값보다 커지게 되는 픽업 상태(Pickup state) 여부를 판단하는 프로세서(140)를 포함할 수 있다.
모선보호계전기(300)는 제어부(150)을 포함할 수 있다. 제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 중에서 어느 한 라인 이상이 픽업 상태가 되면, 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시켜 모선(200)을 차단한다.
모선(200)의 고장 발생 요인은 장치의 내부절연 파괴, 피뢰기의 속류 차단 불능, 충격성 이상 전압에 의한 모선의 섬락(뇌격 또는 개폐써지), 인위적 실수에 의한 사고(접지 미제거 송전 등) 및 이물질 근접에 의한 섬락 등이 있다.
외부고장은, 모선(200) 내부의 제1 라인(210)으로 전류가 유입되기 전의 영역에서 고장이 발생하고, 모선(200) 내부의 제1 라인(210)에 흐르는 전류값의 스칼라 합인 억제전류가 감소하는 것이다.
모선(200) 내부에서 발생한 고장은, 제1 및 제2 차단기(10, 20) 사이의 배선에 위치한 제2 노드(F2)에 발생한 것이다.
제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230)의 억제전류가 감소하는지 여부를 판단할 수 있다. 모선(200) 외부의 제1 라인(210)에 고장이 발생하면, 모선(200) 내부의 제1 라인(210)은 픽업 상태가 되지 않고, 모선(200) 내부의 제2 및 제3 라인(220, 230)은 유도전류가 발생하여 픽업 상태가 될 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 억제전류가 감소하면, 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시키지 않는다.
모선(200) 외부의 제1 및 제2 라인(210, 220)에 고장이 발생하면, 모선(200) 내부의 제1 및 제2 라인(210, 220)은 픽업 상태가 되지 않고, 모선(200) 내부의 제3 라인(230)은 유도전류가 발생하여 픽업 상태가 될 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 억제전류가 감소하면, 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시키지 않는다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 일괄형 개폐장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 3상 일괄형 개폐장치는 모선(200), 모선보호계전기(400), 제1 차단기(10), 제2 차단기(20), 제1 변류기(30) 및 제2 변류기(40) 등을 포함할 수 있다.
도 2의 3상 일괄형 개폐장치는 도 1의 3상 일괄형 개폐장치와 유사하므로, 반복되는 설명은 생략한다.
모선보호계전기(400)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230)의 동작전류를 연산하는 제1 연산부(110), 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230)의 억제전류를 연산하는 제2 연산부(120)를 포함할 수 있다.
모선보호계전기(400)은 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230)의 전압을 연산하는 제3 연산부(130)를 포함할 수 있다.
제3 연산부(130)는 제1 및 제2 변류기(30, 40)에서 전압을 수신하여 전압을 연산할 수 있다.
모선보호계전기(400)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 각각에서, 제1 변류기(30)에서 측정된 동작전류와 제2 변류기(40)에서 측정된 동작전류 사이의 차이값인 차전류를 계산하고, 차전류가 미리 정한 값보다 커지게 되는 픽업 상태 여부를 판단하는 프로세서(140)를 포함할 수 있다
모선보호계전기(400)는 제어부(150)을 포함할 수 있다. 제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 중에서 어느 한 라인 이상이 픽업 상태가 되면, 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시켜 모선(200)을 차단한다.
또한, 제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230)의 전압이 감소하는지 여부를 판단할 수 있다. 모선(200) 외부의 제1 라인(210)에 고장이 발생하면, 모선(200) 내부의 제1 라인(210)은 픽업 상태가 되지 않고, 모선(200) 내부의 제2 및 제3 라인(220, 230)은 유도전류가 발생하여 픽업 상태가 될 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 전압이 감소하면, 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시키지 않는다.
모선(200) 외부의 제1 및 제2 라인(210, 220)에 고장이 발생하면, 모선(200) 내부의 제1 및 제2 라인(210, 220)은 픽업 상태가 되지 않고, 모선(200) 내부의 제3 라인(230)은 유도전류가 발생하여 픽업 상태가 될 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 전압이 감소하면, 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시키지 않는다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 일괄형 개폐장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1, 도2 및 도 3을 참조하면, 제1 모선보호시스템은 제1 및 제2 변류기(30, 40)와, 모선(200)과, 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 포함하고, 모선보호계전기(100)는 제1 모선보호시스템 및 제1 모선보호시스템과 다른 제2 모선보호시스템에 연결될 수 있다. 모선보호계전기(100)는 3개 이상의 모선보호시스템과 연결될 수 있다.
도 2의 3상 일괄형 개페장치는 도 1 또는 도 2의 3상 일괄형 개폐장치와 유사하므로, 반복되는 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 7을 참조하여, 모선의 고장 유무에 따른 모선보호계전기의 동작에 대하여 설명한다.
도 5는 모선에 고장이 없는 경우, 모선보호계전기의 동작 여부를 도시한 그래프이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 그래프의 x축은 억제전류를 도시하고, 그래프의 y축은 동작전류를 도시한다. 모선(200)에 고장이 없는 경우, 제1 변류기(30)에는 35A∠0의 전류가 흐를 수 있고, 각각의 제2 변류기(40)에는 10A∠180, 10A∠180, 15A∠180의 전류가 각각 흐를 수 있다.
따라서, 동작전류는 |35A∠0 + 10A∠180 + 10∠180 + 15A∠180| = 0A 이고, 억제전류는 |35A∠0| + |10A∠180| + |10A∠180| + |10A∠180| = 70A 이다. 동작전류와 억제전류 값은 그래프 상에서 제1 위치(P1)에 형성되고, 미동작영역에 포함되어 제1 및 제2 차단기(10, 20)가 동작하지 않는다.
도 6은 모선에 내부고장이 있거나, 또는 유도전류가 발생한 경우, 모선보호계전기의 동작 여부를 도시한 그래프이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 그래프의 x축은 억제전류를 도시하고, 그래프의 y축은 동작전류를 도시한다. 제2 노드(F2)에서의 고장으로 인하여 모선(200)에 내부고장이 발생한 경우, 제1 변류기(30)에는 전류가 누적되어 1000A∠0의 전류가 흐를 수 있고, 각각의 제2 변류기(40)에는 전류가 흐르지 않게 되어 0A∠180, 0A∠180, 0A∠180의 전류가 각각 흐를 수 있다.
따라서, 동작전류는 |1000A∠0 + 0A∠180 + 0∠180 + 0A∠180| = 1000A 이고, 억제전류는 |1000A∠0| + |0A∠180| + |0A∠180| + |0A∠180| = 1000A 이다.
제1 변류기(30)에서 측정된 동작전류와 제2 변류기(40)에서 측정된 동작전류 사이의 차이값인 차전류는 |1000A∠0| - |0A∠180 + 0A∠180 + 0A∠180| = 1000A 이다. 따라서, 차전류는 미리 정한 값보다 커지게 되는 픽업 상태가 되고, 동작전류와 억제전류 값은 그래프 상에서 제2 위치(P2)에 형성되고, 동작영역에 포함되어 제1 및 제2 차단기(10, 20)가 동작하여 모선(200)을 차단한다.
모선(200) 외부인 제1 노드(F1)에서 제1 라인(210)에 고장이 발생하여 제2 및 제3 라인(220, 230)에 유도 전류가 발생한 경우, 모선(200) 내부에 고장이 발생한 경우와 유사하게 동작영역으로 픽업 상태가 될 수 있다.
도 7은 모선의 외부고장이 있는 경우, 모선보호계전기의 동작 여부를 도시한 그래프이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 그래프의 x축은 억제전류 또는 전압을 도시하고, 그래프의 y축은 동작전류를 도시한다. 모선(200) 외부인 제1 노드(F1)에서 제1 라인(210)에 고장이 발생한 경우, 제1 및 제2 변류기(30, 40)에는 전류가 흐르지 않게 된다.
따라서, 동작전류는 |0A∠0 + 0A∠180 + 0∠180 + 0A∠180| = 0A 이고, 억제전류는 |0A∠0| + |0A∠180| + |0A∠180| + |0A∠180| = 0A 이다.
제1 변류기(30)에서 측정된 동작전류와 제2 변류기(40)에서 측정된 동작전류 사이의 차이값인 차전류는 |0A∠0| - |0A∠180 + 0A∠180 + 0A∠180| = 0A 이다. 따라서, 차전류는 미리 정한 값보다 작게 되어 픽업 상태가 되지 않고, 동작전류와 억제전류 값은 그래프 상에서 제3 위치(P3)에 형성되고, 미동작영역에 포함되어 제1 및 제2 차단기(10, 20)가 동작하지 않는다.
제1 및 제2 변류기(30, 40)에 흐르는 억제전류가 감소하면, 전압도 감소한다. 따라서, 그래프 상에서 x축이 전압을 도시하는 경우, 전압값은 제3 위치(P3)에 형성되고, 미동작영역에 포함되어 제1 및 제2 차단기(10, 20)가 동작하지 않는다.
모선(200) 외부의 제1 라인(210)에 고장이 발생한 경우, 제2 및 제3 라인(220, 230)에 유도전류가 발생하는 것과 관련 없이 제1 라인(210)은 억제전류 또는 전압이 감소한다.
도 8을 참조하여, 모선보호계전기의 오작동 방지 알고리즘에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선보호계전기의 오작동 방지 알고리즘을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 모선보호계전기의 오작동 방지 알고리즘(800)은 모선(200) 외부의 제1 라인(210)에 고장이 발생(S810)하면, 모선보호계전기(100)는 모선(200) 내부의 제2 또는 제3 라인(220, 230)에 유도전류에 의한 픽업이 발생하는지 판단한다(S820).
모선(200) 내부의 제2 또는 제3 라인(220, 230)에 유도전류에 의한 픽업이 발생하지 않는 경우, 모선보호계전기(100)는 모선(200) 외부에 고장이 있는 것으로 판단하여 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시키지 않는다(S860).
모선(200) 내부의 제2 또는 제3 라인(220, 230)에 유도전류에 의한 픽업이 발생한 경우, 모선보호계전기(100)는 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 전부에 고장이 발생한 것인지 판단한다(S830).
모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 전부에 고장이 발생한 평등 고장의 경우, 모선보호계전기(100)는 정작동하고(S870), 제1 및 제2 차단기(10, 20)가 동작하여 모선(200)을 차단한다(S880).
모선(200) 내부의 제1 라인(210)은 모선(200) 외부에 고장이 발생하여 픽업 상태가 되지 않고, 모선(200) 내부의 제2 또는 제3 라인(220, 230)은 유도전류에 의한 픽업 상태가 된 경우, 모선(200) 내부의 제1 내지 제3 라인(210, 220, 230) 중 일부만 고장이 발생한 불평형 고장이 발생한다.
불평형 고장이 발생한 경우, 픽업 상태가 아닌 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 억제전류 또는 전압이 감소하는지 판단한다(S840).
픽업 상태가 아닌 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 억제전류 또는 전압이 감소하지 않는 경우, 모선보호계전기(100)는 모선(200) 내부에 고장이 발생한 것으로 판단하여 정작동하고(S870), 제1 및 제2 차단기(10, 20)가 동작하여 모선(200)을 차단한다(S880).
불평형 고장이 발생하여 픽업 상태가 아닌 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 억제전류 또는 전압이 감소한 경우, 모선보호계전기(100)는 오작동을 방지하고(S850), 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시키지 않는다(S860).
결과적으로, 모선보호계전기의 오작동 방지 알고리즘(800)은, 모선(200) 외부의 제1 라인(210)에 고장이 발생(S810)하여 모선(200) 내부의 제1 라인(210)은 픽업 발생하지 않고, 모선(200) 내부의 제2 또는 제3 라인(220, 230)에 유도전류에 의한 픽업이 발생한 경우(S820), 불평형 고장이 발생한다(S830).
이어서, 픽업 상태가 아닌 모선(200) 내부의 제1 라인(210)의 억제전류 또는 전압이 감소한 경우(S840), 모선보호계전기(100)는 오작동을 방지하고(S850), 제1 및 제2 차단기(10, 20)를 동작시키지 않는다(S860). 이로 인해 유도전류 발생으로 인한 모선보호계전기(100)의 오작동을 방지할 수 있다.
모선보호계전기의 오작동 방지 알고리즘(800)은 모선(200) 외부의 제1 및 제2 라인(210, 220)에 고장이 발생하여, 모선(200) 내부의 제3 라인(230)에 유도전류가 발생한 경우에도 적용된다.
본 발명의 실시예에 따른 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템은 예시하지 않은 다른 3상 일괄형 개폐장치에도 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 제1 차단기 20: 제2 차단기
30: 제1 변류기 40: 제2 변류기
100: 모선보호계전기 110: 제1 연산부
120: 제2 연산부 130: 제3 연산부
140: 프로세서 150: 제어부
200: 모선 210: 제1 라인
220: 제2 라인 230: 제3 라인
800: 모선보호계전기의 오작동 방지 알고리즘

Claims (9)

  1. 제1 및 제2 변류기(CT);
    상기 제1 및 제2 변류기 사이에 연결되고, 제1 내지 제3 라인을 포함하는 모선;
    상기 모선에 연결되고, 상기 모선에 흐르는 전류를 차단하는 차단기(CB); 및
    상기 제1 라인에 흐르는 전류값의 벡터 합이 동작전류이고, 상기 제1 변류기에서 측정된 동작전류와 상기 제2 변류기에서 측정된 동작전류 사이의 차이값인 차전류가 미리 정한 값보다 커지게 되는 픽업 상태(pickup state) 여부에 따라 상기 차단기를 동작시키는 모선보호계전기를 포함하되,
    상기 제1 라인에 전류가 유입되기 전의 영역에서 고장(fault)이 발생하고, 상기 제1 라인에 흐르는 전류값의 스칼라 합인 억제전류가 감소하는 것이 외부고장(external fault)이고,
    상기 모선보호계전기는,
    상기 제1 라인에 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 상기 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시키고,
    상기 차단기는,
    상기 모선으로 유입되는 전류를 차단하는 제1 차단기와,
    상기 모선에서 외부로 유출되는 전류를 차단하는 제2 차단기를 포함하는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모선보호계전기는,
    상기 제1 라인의 억제전류가 감소하는지 여부를 판단하되,
    상기 제1 라인에 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 상기 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시키는 제어부를 포함하는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 모선보호계전기는,
    상기 제1 라인의 동작전류를 연산하는 제1 연산부와, 상기 제1 라인의 억제전류를 연산하는 제2 연산부와, 상기 차전류를 연산하는 프로세서를 더 포함하는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 모선보호계전기는,
    상기 외부고장은 상기 제1 라인에 인가되는 전압이 감소하는 것이고,
    상기 제1 라인은 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시키는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 모선보호계전기는,
    상기 제1 라인의 전압이 감소하는지 여부를 판단하되,
    상기 제1 라인에 상기 외부고장이 발생하고, 상기 제1 라인은 상기 픽업 상태가 아니고, 상기 제2 라인은 상기 외부고장에 의해 유도전류가 발생하여 상기 픽업 상태가 된 경우, 상기 차단기를 비동작시키는 제어부를 포함하는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 라인의 동작전류를 연산하는 제1 연산부와, 상기 제1 라인의 억제전류를 연산하는 제2 연산부와, 상기 제1 라인의 전압을 연산하는 제3 연산부와, 상기 차전류를 연산하는 프로세서를 더 포함하는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 모선은,
    상기 제1 및 제2 차단기 사이에 형성되고,
    상기 제1 차단기와 연결된 제1 모선과, 상기 제2 차단기와 연결된 제2 모선을 포함하는 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    제1 모선보호시스템은 상기 제1 및 제2 변류기와, 상기 모선과, 상기 차단기를 포함하고,
    상기 모선보호계전기는, 상기 제1 모선보호시스템 및 상기 제1 모선보호시스템과 다른 제2 모선보호시스템에 연결된 모선보호계전기의 오작동 방지 시스템.
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