KR102473811B1 - 분산 전원이 도입된 배전계통에 한류기를 적용하기 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기 및 이의 제어방법 - Google Patents

분산 전원이 도입된 배전계통에 한류기를 적용하기 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

선로에 마련된 한류기의 전압으로부터, 선로의 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출하고, 고장 전류와 계통 전원에 연결된 모선의 전압에 기초하여, 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출하며, 선로 전류와 분산 전원의 출력 전류의 변동치에 따른 영향 상수를 이용하여, 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출하고, 제 1 동작 변수와 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는 보호계전기를 제공한다.

Description

분산 전원이 도입된 배전계통에 한류기를 적용하기 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기 및 이의 제어방법{OVERCURRENT RELAY AND ITS CONTROL METHOD FOR APPLYING FAULT CURRENT LIMITER TO DISTRIBUTION SYSTEM WITH DECENTRALIZED POWER SUPPLY}
본 발명은 분산 전원이 도입된 배전계통에 한류기를 적용하기 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 분산 전원과 한류기가 설치된 배전계통에서의 보호계전기 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
보호계전기는 계통에 고장이 발생하여, 매우 큰 고장전류가 흐르는 경우에, 차단기가 선로를 차단하도록 제어하는 장치이다. 보호계전기는 설정해놓은 임계값 이상의 고장전류가 지속적으로 감지되면, 보호계전기의 내부 연산에 따른 값을 누적하며, 누적된 값이 일정 값을 초과하는 경우에 차단기를 동작시킨다.
그러나, 계통에 분산전원이 연계되면, 분산전원이 연계된 위치에 따라 고장 전류의 크기가 증가하거나, 또는 감소하게 되며, 이러한 영향으로 보호계전기의 트립 시간(Ttrip)이 느려지거나, 빨라지게 된다. 특히, 후비 보호계전기의 경우에, 트립 지연이 심각하게 일어나게 되며, 트립 지연이 과도하게 발생하는 경우에, 보호계전기의 오부동작이 발생하기도 한다.
구체적으로, 보호계전기는 분산 전원이 계통에 연계되기 전에 세팅된 값과 전위와 후비의 보호계전기간 CTI (Coordination Time Interval)이 달라지므로 보호 협조에 오류가 생기게 된다. 이에 따라, 보호계전기는 고장 전류로부터 이상적인 계통의 보호를 위해, 분산 전원의 연계 여부과 관계없이 일정한 CTI를 유지할 필요가 있으며, 트립 시간도 일정할 필요가 있다.
이와 관련하여, 분산 전원의 영향에 대해 보호계전기를 정정하기 위한 기존의 방법은 TD(Time Dial) 값이나, 픽업 전류값(Ipickup)을 수정하는 것이다. 그러나, 분산 전원은 출력이 일정하지 않고 실시간으로 변화가 발생하는데, 분산 전원의 출력 변화에 따라 지속적으로 보호계전기의 설정 값을 수정하는 것은 매우 어려운 단점이 존재한다.
한편, 고장전류를 제한하기 위한 효과적인 방안은 초전도 한류기(SFCL: Superconducting Fault Current Limiter)를 적용하는 방안이 존재한다. 초전도 한류기는 1/4사이클 내로 고장전류를 신속하게 제한하는 특징이 있고, 평상 시에는 저항이 0이기 때문에 손실이 없다는 장점이 있다.
다만, 초전도 한류기를 이용하여 고장전류를 제한하는 경우에는, 동일한 계통에 설치된 보호계전기(OCR: Overcurrent Relay)의 동작에 영향을 주게 되고, 보호계전기의 동작영역 변화로 인한 오부동작이 발생하게 된다.
그러므로, 전력 계통에서 한류기(FCL: Fault Current Limiter)와 분산 전원에 의한 보호계전기의 영향을 최소화할 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배전계통에 연계된 분산 전원과 한류기에 의한 트립 시간의 변동을 최소화할 수 있는 보호계전기 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면은, 계통 전원으로부터 부하 측으로 연결되는 선로의 선로 전류를 측정하는 선로 전류 측정부; 상기 계통 전원이 마련되는 계통에 연결된 분산 전원의 출력 전류를 수집하는 출력 전류 수집부; 상기 계통 전원에 연결된 모선의 모선 전압을 측정하는 모선 전압 측정부; 상기 선로에 마련된 한류기의 한류기 전압을 측정하는 한류기 전압 측정부; 상기 한류기 전압으로부터, 상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출하고, 상기 고장 전류와 상기 모선 전압에 기초하여, 상기 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출하는 제 1 연산부; 상기 출력 전류의 변동치에 따라 영향 상수를 산출하고, 상기 선로 전류와 상기 영향 상수를 이용하여, 상기 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출하는 제 2 연산부; 및 상기 제 1 동작 변수와 상기 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 영향 상수가 사전에 마련되는 분산 전원 연계 범위로부터 벗어나는 경우에, 상기 제 1 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제 2 연산부는, 상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 분산 전원이 상기 계통에 연결되는 지점이 멀어질수록 상기 영향 상수의 절대값이 작아지도록 상기 영향 상수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 연산부는, 상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 계통 전원 측으로 연결되는 선로 상의 임의의 지점에 상기 분산 전원이 연결되는 경우, 상기 영향 상수가 음수로 나타나도록 상기 영향 상수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 연산부는, 상기 계통에 연결되는 분산 전원으로부터 출력되는 출력 전류의 변화에 대해, 상기 고장 전류가 발생한 시점으로부터 상기 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 상기 영향 상수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 1 연산부는, 상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 의한 한류기 임피던스의 변화에 대해, 상기 고장 전류가 발생한 시점으로부터 상기 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 상기 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 연산부는, 상기 출력 전류의 변동치를 상기 출력 전류와 사전에 설정되는 동작 전류를 곱한 값으로 나누고, 계산된 결과 값의 부호를 변경하여 상기 영향 상수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 연산부는, 상기 선로 전류를 사전에 설정되는 동작 전류로 나눈 값과 상기 영향 상수와 상기 출력 전류를 곱한 값의 합으로 나타나는 상기 제 2 동작 변수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 1 연산부는, 상기 선로 상에서, 상기 고장 전류가 발생한 지점에 따라 변화되는 상기 모선 전압에 매칭되는 제 1 비례 계수를 추출하고, 상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하여 상기 고장 전류를 생성하는 고장의 종류 또는 상기 고장 전류의 과도 상태 중 적어도 하나의 요소에 매칭되는 제 2 비례 계수를 추출할 수 있다.
또한, 상기 제 1 연산부는, 상기 제 1 비계 계수와 사전에 설정되는 동작 임피던스의 곱을, 상기 선로 전류에 따른 선로 임피던스로부터 상기 제 2 비례 계수와 상기 한류기 임피던스의 곱을 뺀 값으로 나눈 결과 값으로 나타나는 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 일측면은, 분산전원이 도입된 배전계통에서의 한류기 적용을 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기의 제어방법에 있어서, 계통 전원으로부터 부하 측으로 연결되는 선로의 선로 전류를 측정하는 단계; 상기 계통 전원이 마련되는 계통에 연결된 분산 전원의 출력 전류를 수집하는 단계; 상기 계통 전원에 연결된 모선의 모선 전압을 측정하는 단계; 상기 선로에 마련된 한류기의 한류기 전압을 측정하는 단계; 상기 한류기 전압으로부터, 상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출하고, 상기 고장 전류와 상기 모선 전압에 기초하여, 상기 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출하는 단계; 상기 출력 전류의 변동치에 따라 영향 상수를 산출하고, 상기 선로 전류와 상기 영향 상수를 이용하여, 상기 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출하는 단계; 및 상기 제 1 동작 변수와 상기 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호 동작을 수행하는 단계는, 상기 영향 상수가 사전에 마련되는 분산 전원 연계 범위로부터 벗어나는 경우에, 상기 제 1 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제 2 동작 변수를 산출하는 단계는, 상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 분산 전원이 상기 계통에 연결되는 지점이 멀어질수록 상기 영향 상수의 절대값이 작아지도록 상기 영향 상수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 동작 변수를 산출하는 단계는, 상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 계통 전원 측으로 연결되는 선로 상의 임의의 지점에 상기 분산 전원이 연결되는 경우, 상기 영향 상수가 음수로 나타나도록 상기 영향 상수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 동작 변수를 산출하는 단계는, 상기 계통에 연결되는 분산 전원으로부터 출력되는 출력 전류의 변화에 대해, 상기 고장 전류가 발생한 시점으로부터 상기 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 상기 영향 상수를 산출할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 분산 전원이 도입된 배전계통에 한류기를 적용하기 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기 및 이의 제어방법을 제공함으로써, 배전계통에 연계된 분산 전원과 한류기에 의한 트립 시간의 변동을 최소화할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기를 포함하는 배전계통의 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기의 제어블록도이다.
도3은 도2의 제 1 연산부에서 제 1 동작 변수를 산출하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도4는 도2의 제 2 연산부에서 제 2 동작 변수를 산출하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도5는 도2의 제어부에서 보호 동작을 수행하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도6은 도1의 배전계통의 일 실시예를 나타낸 모의 배전계통도이다.
도7 내지 도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기에서 산출되는 동작 변수의 일 실시예를 나타낸 그래프이다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기 제어방법의 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기를 포함하는 배전계통의 개략도이다.
보호계전기(400)는 계통 전원(100)으로부터 부하(200) 측으로 연결되는 선로(700)에 설치될 수 있다.
여기에서, 계통 전원(100)은 교류 전원 및 교류 전원에 연결되는 변압기를 포함할 수 있으며, 교류 전원과 변압기 사이에는 보호 장치가 구축될 수 있다.
이에 따라, 선로(700)는 계통 전원(100)으로부터 출력되는 전력을 부하(200)에 전달하도록 마련될 수 있으며, 이때, 계통 전원(100)으로부터 부하(200)까지의 영역을 배전계통으로 이해할 수 있다.
이와 관련하여, 배전계통은 계통 전원(100) 및 부하(200)를 포함할 수 있으며, 배전계통은 계통 전원(100)에 연결되는 모선, 차단기(300), 보호계전기(400), 선로(700), 분산 전원(600)(DG: Distributed Generation) 및 한류기(FCL: Fault Current Limiter)(500) 등의 전기 설비를 포함할 수 있다.
여기에서, 분산 전원(600)은 교류 전력을 발전하도록 마련되는 회전기 타입(Rotating-type Generator)의 동기기 및 유도기 등을 이용하는 풍력 발전(Wind-Turbine) 등을 포함할 수 있으며, 또한, 분산 전원(600)은 직류 전력을 발전하도록 마련되는 정적인 타입(Static-type Generator)의 태양광 발전(Photovoltaic array) 또는 연료전지(Fuel Cell) 등을 더 포함할 수 있다.
이와 같은, 분산 전원(600)은 인버터 또는 컨버터를 통해 배전계통에 연결되어, 전력을 공급할 수 있으며, 또한, 분산 전원(600)은 배전계통의 각 노드에 구비되는 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)에서 분산 전원(600)의 출력 전압, 출력 전류, 역류 및 발전량 등의 정보를 계측할 수 있다.
또한, 한류기(500)는 한류기(500)에 흐르는 전류가 일정 값을 초과하는 경우에, 회로를 전기적으로 차단하거나, 한류기(500)에서 일정한 저항이 발생하도록 마련될 수 있으며, 예를 들어, 한류기(500)는 사전에 설정되는 임계 값 미만의 전류가 한류기(500)를 통과하는 경우에는 저항이 0인 상태로 동작하고, 임계 값을 초과하는 전류가 한류기(500)를 통과하는 경우에는 한류기(500)를 통과하는 전류의 크기에 따라 한류기(500)의 저항이 증가하는 초전도 한류기(SFCL: Superconducting Fault Current Limiter)가 이용될 수 있다.
이와 같은, 한류기(500)는 차단기(300)의 일측에 연결되어, 배전계통의 임의의 지점에서 고장 전류가 발생하는 경우에, 고장 전류를 제한하도록 마련될 수 있다.
한편, 배전계통은 복수개의 부하(200)를 포함할 수 있으며, 이러한 경우에, 보호계전기(400)는 각각의 부하(200)에 연결되는 선로(700)에 설치될 수 있다.
예를 들어, 보호계전기(400)는 계통 전원(100)에 연결된 모선과 임의의 부하(200)가 연결되는 선로(700)에 설치될 수 있으며, 또한, 보호계전기(400)는 임의의 부하(200)가 선로(700)에 연결된 지점으로부터 다른 부하(200)가 연결되는 선로(700)에 설치될 수 있다.
여기에서, 보호계전기(400)는 차단기(300)에 포함될 수 있으며, 이러한 경우에, 보호계전기(400)는 선로(700)에 흐르는 선로 전류를 측정하여, 선로 전류에 따라, 단락 사고 등의 전기적 사고에 의한 고장 전류가 발생한 것으로 경우에, 차단기(300)가 선로(700)를 차단하도록 마련될 수 있다.
여기에서, 선로 전류는 선로(700)에 흐르는 선전류를 의미할 수 있다.
한편, 차단기(300)는 선로(700)에서 차단기(300)의 정격 전류 이상의 고장 전류가 발생하는 경우에, 선로(700)를 전기적으로 차단하도록 마련될 수 있다.
또한, 차단기(300)는 보호계전기(400)로부터 차단기(300)가 선로(700)를 차단하도록 마련되는 트립 신호가 전달되는 경우에, 선로(700)를 전기적으로 차단할 수도 있다.
여기에서, 트립 신호는 보호계전기(400)가 선로(700)에 고장 전류가 발생한 것으로 판단하여, 차단기(300)가 선로(700)를 전기적으로 차단하도록 마련되는 신호일 수 있으며, 이때, 선로(700)에 고장 전류가 발생한 시점으로부터 보호계전기(400)가 선로(700)에 고장 전류가 발생한 것으로 판단하여 트립 신호를 생성하는 시점까지의 시간 간격은 트립 시간으로 명명될 수 있다.
다시 말해서, 트립 시간은 전기적 사고에 의해, 선로(700)에 고장 전류가 발생한 시점으로부터 보호계전기(400)가 선로(700)에 고장 전류가 발생한 것으로 판단하는 시점까지의 시간 간격을 나타낼 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기(400)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기의 제어블록도이다.
보호계전기(400)는 선로 전류 측정부(410), 출력 전류 수집부(420), 모선 전압 측정부(430), 한류기 전압 측정부(440), 제 1 연산부(450), 제 2 연산부(460) 및 제어부(470)를 포함할 수 있다.
선로 전류 측정부(410)는 계통 전원(100)으로부터 부하(200) 측으로 연결되는 선로(700)의 선로 전류를 측정할 수 있다.
이를 위해, 선로 전류 측정부(410)는 변류기의 형태로 선로(700)에 연결되어, 선로(700)에 흐르는 선로 전류를 측정할 수 있다.
출력 전류 수집부(420)는 출력 전류 수집부(420)는 계통 전원(100)이 마련되는 배전계통에 연결된 분산 전원(600)의 출력 전류를 수집할 수 있다. 이때, 출력 전류 수집부(420)는 분산 전원(600)으로부터 배전계통에 연결되는 배전선로에 흐르는 전류를 수집할 수 있다.
모선 전압 측정부(430)는 모선 전압 측정부(430)는 계통 전원(100)에 연결된 모선의 모선 전압을 측정할 수 있다.
이를 위해, 모선 전압 측정부(430)는 변압기 또는 계기용 변압기 등의 형태로 모선에 연결되어 모선 전압을 측정할 수 있다.
이때, 모선 전압 측정부(430)는 배전계통에 복수개의 모선이 마련되는 경우에, 계통 전원(100) 측으로 가장 인접한 모선의 모선 전압을 측정하도록 마련될 수 있다.
한류기 전압 측정부(440)는 선로(700)에 마련된 한류기(500)의 한류기 전압을 측정할 수 있다.
이를 위해, 한류기 전압 측정부(440)는 변압기 또는 계기용 변압기 등의 형태로 한류기(500)에 연결되어 한류기 전압을 측정할 수 있다.
여기에서, 한류기 전압 측정부(440)는 선로(700)에 마련된 한류기(500)의 양단의 전압 차이를 측정하도록 마련될 수 있으며, 이러한 경우에, 한류기 전압은 한류기(500)의 양단의 전압 차이인 것으로 이해할 수 있다.
제 1 연산부(450)는 한류기 전압으로부터 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출할 수 있고, 제 1 연산부(450)는 고장 전류와 모선 전압에 기초하여, 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
여기에서, 고장 전류는 배전계통의 임의의 지점에서 발생하는 지락, 단락, 단선, 낙뢰 등의 전기적 사고에 의해 선로(700)에 나타나는 이상 전류를 의미할 수 있으며, 이러한 고장 전류는 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하여, 선로 전류로부터 나타날 수 있다.
또한, 한류기 임피던스는 한류기(500)로부터 나타나는 저항 또는 리액턴스 등을 의미할 수 있다.
제 1 연산부(450)는 아래의 수학식 1에 따라 동작 변수를 산출할 수 있다.
Figure 112020083561111-pat00001
여기에서, M_Z는 제 1 동작 변수를 의미할 수 있고, Z_feeder는 선로 임피던스를 의미할 수 있으며, Z_FCL은 한류기 임피던스를 의미할 수 있다. 또한, Z_pickup은 보호계전기(400)가 보호 동작을 수행하도록 설정되는 동작 임피던스를 의미할 수 있고, K_1은 선로(700) 상에서, 고장 전류가 발생한 지점에 따라 변화되는 모선 전압에 매칭되는 제 1 비례 계수를 의미할 수 있으며, K_2는 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하여 고장 전류를 생성하는 고장의 종류 또는 고장 전류의 과도 상태 중 적어도 하나의 요소에 매칭되는 제 2 비례 계수를 의미할 수 있다.
이와 관련하여, 제 1 연산부(450)는 선로(700) 상에서, 고장 전류가 발생한 지점에 따라 변화되는 모선 전압에 매칭되는 제 1 비례 계수를 추출할 수 있고, 제 1 연산부(450)는 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하여 고장 전류를 생성하는 고장의 종류 또는 고장 전류의 과도 상태 중 적어도 하나의 요소에 매칭되는 제 2 비례 계수를 추출할 수 있다.
이에 따라, 제 1 연산부(450)는 제 1 비계 계수와 사전에 설정되는 동작 임피던스의 곱을, 선로 전류에 따른 선로 임피던스로부터 제 2 비례 계수와 한류기 임피던스의 곱을 뺀 값으로 나눈 결과 값으로 나타나는 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
여기에서, 제 1 비례 계수는 고장 전류가 발생한 지점에 따라 변하는 모선 전압의 값에 따라 사전에 설정될 수 있으며, 이때, 제 1 연산부(450)는 고장 전류가 발생한 지점을 판단하여, 고장 전류가 발생한 지점과 보호계전기(400)의 사이에 다른 보호계전기(400)가 설치된 것으로 판단되는 경우에, 고장 전류가 발생한 지점과 보호계전기(400)의 사이에 설치된 다른 보호계전기(400)의 개수에 따라 제 1 비례 계수를 다른 값으로 설정할 수 있다.
예를 들어, 제 1 연산부(450)는 보호계전기(400)가 배전계통에 발생한 고장 전류에 대해 전위로 동작하는 경우에, 제 1 비례 계수를 0.49로 설정할 수 있으며, 제 1 연산부(450)는 보호계전기(400)가 배전계통에 발생한 고장 전류에 대해 후비로 동작하는 경우에, 제 1 비례 계수를 0.75로 설정할 수 있다.
이때, 제 1 연산부(450)는 배전계통에 발생한 고장 전류에 대해, 동일한 배전계통에 설치된 다른 보호계전기(400)에서 발생하는 트립 신호의 유무에 따라, 보호계전기(400)가 전위로 동작하는지 또는, 후비로 동작하는지 판단할 수 있다.
이를 위해, 보호계전기(400)는 별도의 통신부를 마련하여, 다른 보호계전기(400)로부터 발생하는 트립 신호를 전달받거나, 또는, 다른 보호계전기(400)에 트립 신호를 전달할 수 있다.
또한, 제 2 비례 계수는 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하여 고장 전류를 생성하는 고장의 종류 또는 고장 전류의 과도 상태 중 적어도 하나의 요소에 따라 사전에 설정될 수 있으며, 예를 들어, 제 2 비례 계수는 선로(700) 상의 임의의 지점에 발생하는 지락, 단락, 단선, 낙뢰 등의 전기적 사고의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이와 관련하여, 제 1 연산부(450)는 선로 전류에서 나타나는 주파수에 따라, 선로 임피던스로부터 유효 성분을 나타내는 선로 저항과 무효 성분을 나타내는 선로 리액턴스를 산출할 수 있고, 제 1 연산부(450)는 한류기 전압으로부터 나타나는 주파수에 따라, 한류기 임피던스로부터 유효 성분을 나타내는 한류기 저항과 무효 성분을 나타내는 한류기 리액턴스를 산출할 수 있다.
이에 따라, 제 1 연산부(450)는 선로 전류와 한류기 전압의 유효 성분과 무효 성분이 보정되도록 제 1 동작 변수를 산출할 수도 있다.
이와 같이, 제 1 연산부(450)는 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 의한 한류기 임피던스의 변화에 대해, 고장 전류가 발생한 시점으로부터 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
제 2 연산부(460)는 출력 전류의 변동치에 따라 영향 상수를 산출할 수 있으며, 제 2 연산부(460)는 선로 전류와 영향 상수를 이용하여, 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출할 수 있다.
이때, 제 2 연산부(460)는 아래의 수학식 2에 따라 영향 상수를 산출할 수 있다.
Figure 112020083561111-pat00002
수학식 2에서, K_DG는 영향 상수를 나타낼 수 있으며, I_pickup은 보호계전기(400)가 보호 동작을 수행하도록 설정되는 동작 전류를 나타낼 수 있다. 또한, I_DG는 분산 전원(600)의 출력 전류를 나타낼 수 있으며, 이에 따라, I'_DG는 출력 전류의 변동치를 나타낼 수 있다.
이에 따라, 제 2 연산부(460)는 출력 전류의 변동치를 출력 전류와 사전에 설정되는 동작 전류를 곱한 값으로 나누고, 계산된 결과 값의 부호를 변경하여 영향 상수를 산출할 수 있다.
여기에서, 계산된 결과 값의 부호를 변경하는 것은 계산된 결과 값에 '-1'을 곱하는 것으로 이해할 수 있다. 이에 따라, 영향 상수는 출력 전류의 변동치를 출력 전류와 동작 전류를 곱한 값으로 나눈 결과 값이 음수인 경우에, 제 2 연산부(460)에 의해 양수로 산출될 수 있으며, 영향 상수는 출력 전류의 변동치를 출력 전류와 동작 전류를 곱한 값으로 나눈 결과 값이 양수인 경우에, 제 2 연산부(460)에 의해 음수로 산출될 수 있다.
이에 따라, 영향 상수는 배전계통에 연결되는 분산 전원(600)으로부터 출력되는 출력 전류의 변화에 대해, 트립 시간이 일정해지도록 마련될 수 있으며, 이를 위해, 제 2 연산부(460)는 배전계통에 연결되는 분산 전원(600)으로부터 출력되는 출력 전류의 변화에 대해, 선로(700)에서 고장 전류가 발생한 시점으로부터 차단기(300)의 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 마련되는 영향 상수를 산출할 수 있다.
이와 관련하여, 영향 상수는 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 분산 전원(600)이 배전계통에 연결되는 지점이 멀어질수록 영향 상수의 절대값이 작아지도록 마련될 수 있으며, 이는, 보호계전기(400)에 미치는 분산 전원(600)의 출력 전류의 영향에 따라, 제 2 연산부(460)에서 산출되는 영향 상수의 절대값이 작아지는 것으로 이해할 수 있다.
여기에서, 선로 전류가 측정되는 선로의 지점은 배전계통에서 보호계전기(400)가 선로(700)에 연결되는 지점을 의미할 수 있다.
또한, 영향 상수는 선로 전류가 측정되는 선로(700)의 지점으로부터 계통 전원(100) 측으로 연결되는 선로(700) 상의 임의의 지점에 분산 전원이 연결되는 경우에, 음수로 산출되도록 마련될 수 있으며, 영향 상수는 선로 전류가 측정되는 선로(700)의 지점으로부터 부하(200) 측으로 연결되는 선로(700) 상의 임의의 지점에 분산 전원(600)이 연결되는 경우에, 양수로 산출되도록 마련될 수 있다.
이는, 제 2 연산부(460)가 보호계전기(400)가 설치된 지점에서 검출되는 분산 전원(600)의 출력 전류의 방향에 따라 영향 상수를 산출하는 것으로 이해할 수 있다.
한편, 제 2 연산부(460)는 아래의 수학식 3에 따라 제 2 동작 변수를 산출할 수 있다.
Figure 112020083561111-pat00003
수학식 3에서, M_ID는 분산 전원(600)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 마련되는 동작 변수를 나타낼 수 있고, K_DG는 영향 상수를 나타낼 수 있으며, I_pickup은 보호계전기(400)가 보호 동작을 수행하도록 설정되는 동작 전류를 나타낼 수 있다. 또한, I_DG는 분산 전원(600)의 출력 전류를 나타낼 수 있으며, 이에 따라, I'_DG는 출력 전류의 변동치를 나타낼 수 있다. 또한, I_f^DG는 배전계통에 분산 전원(600)이 연결된 경우에 선로(700)에 흐르는 선로 전류를 나타낼 수 있고, I_f는 배전계통에서 발생하는 전기적 사고에 따라, 선로(700)에 나타나는 고장 전류를 나타낼 수 있다.
이에 따라, 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 마련되는 동작 변수는 선로 전류를 사전에 설정되는 동작 전류로 나눈 값과, 영향 상수와 출력 전류를 곱한 값의 합으로 나타날 수 있다.
이때, 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 연산부(460)에서 산출되는 제 2 동작 변수는 영향 상수와 출력 전류를 곱한 값으로 나타날 수 있으며, 이에 따라, 제 2 연산부(460)는 영향 상수와 출력 전류를 곱한 값으로 나타나는 제 2 동작 변수를 산출할 수 있다.
제어부(470)는 제 1 동작 변수와 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(470)는 제 1 동작 변수와 제 2 동작 변수를 합하여 제 3 동작 변수를 산출할 수 있다.
제어부(470)는 아래의 수학식 4에 따라 제 3 동작 변수를 산출할 수 있다.
Figure 112020083561111-pat00004
수학식 4에서, M_ZD는 제 3 동작 변수를 의미할 수 있고, K_1은 제 1 비례 계수를 의미할 수 있으며, K_2는 제 2 비례 계수를 의미할 수 있다. 또한, Z_pickup은 동작 임피던스를 의미할 수 있고, Z_feeder는 선로 임피던스를 의미할 수 있으며, Z_FCL은 한류기 임피던스를 의미할 수 있다. 또한, K_DG는 영향 상수를 의미할 수 있으며, I_DG는 분산 전원(600)의 출력 전류를 의미할 수 있다.
이에 따라, 제 3 동작 변수는 제 1 연산부(450)에서 산출되는 제 1 동작 변수와 제 2 연산부에서 산출되는 제 2 동작 변수의 합으로 나타날 수 있다.
이에 따라, 제어부(470)는 제 3 동작 변수와 사전에 설정되는 기준 값을 비교할 수 있고, 제어부(470)는 제 3 동작 변수가 기준 값보다 큰 경우, 보호 동작을 수행하도록 마련되는 트립 신호를 생성할 수 있다.
여기에서, 보호 동작은 제어부(470)가 트립 신호를 생성하여, 차단기(300)가 선로(700)를 전기적으로 차단하도록 제어부(470)가 트립 신호를 차단기(300)에 전달하는 것일 수 있다.
예를 들어, 사전에 설정되는 기준 값은 2로 설정될 수 있으며, 이러한 경우에, 제어부(470)는 산출된 제 3 동작 변수가 2를 초과하는 경우에, 트립 신호를 생성할 수 있다.
이와 관련하여, 전기적 사고에 의해, 선로(700)에 고장 전류가 발생한 시점으로부터 제어부(470)에서 트립 신호가 생성되는 시점까지의 트립 시간은 아래의 수학식 5에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112020083561111-pat00005
수학식 5에서, T_trip은 트립 시간을 나타낼 수 있고, M은 제 3 동작 변수를 나타낼 수 있다. 또한, TD는 시간 다이얼(Time Dial)을 나타낼 수 있고, A, B, P는 보호계전기(400)의 특성 값을 나타낼 수 있으며, 여기에서, TD, A, B, P는 사전에 설정되는 값으로 이해할 수 있다.
여기에서, 제 3 동작 변수는 배전계통에 발생하는 고장 전류에 의해 변하는 한류기 임피던스에 대해, 일정한 값으로 유지될 수 있으므로, 트립 시간은 한류기 임피던스가 변하여도, 일정한 시간 간격으로 나타날 수 있다.
또한, 제 3 동작 변수는 배전계통에 연결되는 분산 전원(600)으로부터 출력되는 출력 전류의 변화에 따라 변하는 영향 상수에 따라 일정한 값으로 유지될 수 있으므로, 트립 시간은 영향 상수에 의해 일정한 값으로 유지되는 제 3 동작 변수에 따라 일정한 시간 간격으로 나타날 수 있다.
이와 같이, 보호계전기(400)는 배전계통에 발생하는 고장 전류에 의한 한류기 임피던스의 변화와, 배전계통에 연결된 분산 전원(600)에 의한 선로 전류의 변화에 의한, 고장 전류의 발생 및 변동에 따른 트립 시간이 일정하게 나타나는 효과가 존재할 수 있다.
한편, 제어부(470)는 영향 상수가 사전에 마련되는 분산 전원 연계 범위로부터 벗어나는 경우에, 제 1 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 분산 전원 연계 범위는 배전계통에 분산 전원(600)이 연결되는 경우에 발생하는, 고장 전류의 변동 범위에 따라 산출될 수 있는 영향 상수의 값의 범위를 나타내도록 설정될 수 있다.
이에 따라, 영향 상수가 분산 전원 연계 범위를 벗어나는 것은 배전계통에 분산 전원(600)이 연결되지 않은 상태를 나타내거나, 배전계통에 연결된 분산 전원(600)에 의한 영향이 거의 없는 상태를 나타낼 수 있다.
이러한 경우에, 제어부(470)는 제 1 연산부(450)에서 산출되는 제 1 동작 변수를 이용하여 보호 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
도3은 도2의 제 1 연산부에서 제 1 동작 변수를 산출하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도3을 참조하면, 선로 전류 측정부(410)는 계통 전원(100)으로부터 부하(200) 측으로 연결되는 선로(700)의 선로 전류를 측정할 수 있으며, 모선 전압 측정부(430)는 모선 전압 측정부(430)는 계통 전원(100)에 연결된 모선의 모선 전압을 측정할 수 있다.
또한, 한류기 전압 측정부(440)는 선로(700)에 마련된 한류기(500)의 한류기 전압을 측정할 수 있다.
이에 따라, 제 1 연산부(450)는 한류기 전압으로부터 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출할 수 있고, 제 1 연산부(450)는 고장 전류와 모선 전압에 기초하여, 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
이와 관련하여, 제 1 연산부(450)는 선로(700) 상에서, 고장 전류가 발생한 지점에 따라 변화되는 모선 전압에 매칭되는 제 1 비례 계수를 추출할 수 있고, 제 1 연산부(450)는 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하여 고장 전류를 생성하는 고장의 종류 또는 고장 전류의 과도 상태 중 적어도 하나의 요소에 매칭되는 제 2 비례 계수를 추출할 수 있다.
이에 따라, 제 1 연산부(450)는 제 1 비계 계수와 사전에 설정되는 동작 임피던스의 곱을, 선로 전류에 따른 선로 임피던스로부터 제 2 비례 계수와 한류기 임피던스의 곱을 뺀 값으로 나눈 결과 값으로 나타나는 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
이와 같이, 제 1 연산부(450)는 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 의한 한류기 임피던스의 변화에 대해, 고장 전류가 발생한 시점으로부터 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 제 1 동작 변수를 산출할 수 있다.
도4는 도2의 제 2 연산부에서 제 2 동작 변수를 산출하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도4를 참조하면, 선로 전류 측정부(410)는 계통 전원(100)으로부터 부하(200) 측으로 연결되는 선로(700)의 선로 전류를 측정할 수 있으며, 출력 전류 수집부(420)는 출력 전류 수집부(420)는 계통 전원(100)이 마련되는 배전계통에 연결된 분산 전원(600)의 출력 전류를 수집할 수 있다. 이때, 출력 전류 수집부(420)는 분산 전원(600)으로부터 배전계통에 연결되는 배전선로에 흐르는 전류를 수집할 수 있다.
이에 따라, 제 2 연산부(460)는 출력 전류의 변동치에 따라 영향 상수를 산출할 수 있으며, 제 2 연산부(460)는 선로 전류와 영향 상수를 이용하여, 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출할 수 있다.
이와 관련하여, 제 2 연산부(460)는 출력 전류의 변동치를 출력 전류와 사전에 설정되는 동작 전류를 곱한 값으로 나누고, 계산된 결과 값의 부호를 변경하여 영향 상수를 산출할 수 있다.
또한, 제 2 연산부(460)는 영향 상수와 출력 전류를 곱한 값으로 나타나는 제 2 동작 변수를 산출할 수 있다.
도5는 도2의 제어부에서 보호 동작을 수행하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도5를 참조하면, 제어부(470)는 제 1 동작 변수와 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(470)는 제 1 동작 변수와 제 2 동작 변수를 합하여 제 3 동작 변수를 산출할 수 있다.
이를 위해, 제어부(470)는 제 1 연산부(450)에서 산출된 제 1 동작 변수를 전달받을 수 있으며, 제어부(470)는 제 2 연산부(460)에서 산출된 제 2 동작 변수를 전달받을 수 있다.
이에 따라, 제어부(470)는 제 3 동작 변수와 사전에 설정되는 기준 값을 비교할 수 있고, 제어부(470)는 제 3 동작 변수가 기준 값보다 큰 경우, 보호 동작을 수행하도록 마련되는 트립 신호를 생성할 수 있다.
한편, 제어부(470)는 영향 상수가 사전에 마련되는 분산 전원 연계 범위로부터 벗어나는 경우에, 제 1 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행할 수 있다.
이러한 경우에, 제어부(470)는 제 1 연산부(450)에서 산출되는 제 1 동작 변수를 이용하여 보호 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
도6은 도1의 배전계통의 일 실시예를 나타낸 모의 배전계통도이다.
도6을 참조하면, 제 1 보호계전기(400a)는 계통 전원(100)과 제 1 부하(200a)를 연결하는 선로(700)에 설치된 것을 확인할 수 있으며, 제 2 보호계전기(400b)는 제 1 보호계전기(400a)와 제 2 부하(200b)를 연결하는 선로(700)에 설치된 것을 확인할 수 있다.
이와 관련하여, 일 실시예에서, 모의배전계통은 154-22.9 kV의 주변압기가 설치되며, 선로(700a, 700b, 700c, 700d)는 10Km로 설치된 것으로 이해할 수 있다. 이때, 각 선로는 2.5Km를 나타내는 것으로 이해할 수 있다.
이러한 경우에, 제 1 보호계전기(400a)는 선로(700) 상에서 고장 전류가 발생한 지점에 따라, 전위 보호 동작 또는 후비 보호 동작 중 하나의 동작을 수행하도록 마련될 수 있다.
이에 따라, 제 1 보호계전기(400a)는 고장 전류가 발생한 지점을 판단하여, 고장 전류가 발생한 지점과 제 1 보호계전기(400a)의 사이에 제 2 보호계전기(400b)가 설치된 것으로 판단되는 경우에, 후비 보호 동작을 수행할 수 있다.
여기에서, 후비 보호 동작은 임의의 보호계전기(400)가 보호 동작을 수행한 뒤에, 보호 동작을 수행하는 다른 보호계전기(400)의 동작을 의미할 수 있으며, 예를 들어, 후비 보호 동작은 제 2 보호계전기(400b)가 보호 동작을 수행한 뒤에, 제 1 보호계전기(400a)가 보호 동작을 수행하는 경우에, 제 1 보호계전기(400a)에서 수행한 보호 동작을 의미할 수 있다.
이때, 제 2 보호계전기(400b)는 전위 보호 동작을 수행한 것으로 이해할 수 있다.
또한, 제 1 보호계전기(400a)는 제 2 보호계전기(400b)에서 보호 동작을 수행하는 것을 나타내는 트립 신호가 발생된 것으로 판단되는 경우에, 선로(700) 상에서 발생하는 고장 전류에 대해 후비 보호 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제 1 보호계전기(400a)는 선로 상의 F 지점에서 고장이 발생하는 경우에, 후비 보호 동작을 수행할 수 있으며, 또한, 제 2 보호계전기(400b)는 선로 상의 F 지점에서 고장이 발생하는 경우에, 전위 보호 동작을 수행할 수 있다.
다시 말해서, 배전계통은 선로 상의 F 지점에서 고장이 발생하는 경우에, 제 2 보호계전기(400b)가 전위 보호 동작을 수행한 뒤, 제 1 보호계전기(400a)가 후비 보호 동작을 수행하도록 마련될 수 있다.
이와 관련하여, 제 1 보호계전기(400a)의 제 1 비례 계수는 제 1 보호계전기(400a)가 전위 보호 동작을 수행하는 경우와, 제 1 보호계전기(400a)가 후비 보호 동작을 수행하는 경우에 대해, 각각 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 1 보호계전기(400a)는 배전계통에 발생한 고장 전류에 대해 전위로 동작하는 경우에, 제 1 비례 계수를 0.49로 설정할 수 있으며, 제 1 보호계전기(400a)는 배전계통에 발생한 고장 전류에 대해 후비로 동작하는 경우에, 제 1 비례 계수를 0.75로 설정할 수 있다.
이와 관련하여, 보호계전기(400)는 배전계통 내에서 복수개가 설치될 수도 있으며, 이러한 경우에, 보호계전기(400)는 다른 보호계전기(400)와의 보호 협조 관계에 따라 보호 동작의 순서가 변경될 수 있으며, 보호계전기(400)는 보호 동작의 순서에 따라 제 1 비례 계수가 각각 다른 값으로 설정될 수 있다.
이와 같이, 배전계통은 복수개의 보호계전기(400)가 설치되어, 각각의 보호계전기(400) 간의 보호 협조 관계가 설정되는 보호 협조 시스템이 설정될 수 있으며, 이에 따라, 보호계전기를 이용하는 보호 협조 시스템은 배전계통에 설치된 복수개의 보호계전기(400) 간의 보호 협조 관계에 따라 보호 동작을 수행하도록 마련되는 것일 수 있다.
도7 내지 도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기에서 산출되는 동작 변수의 일 실시예를 나타낸 그래프이다.
도7 내지 도10은 배전계통에 고장 전류가 발생하는 경우에, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기(400)와 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기(400)가 보호 동작을 수행하는 트립 시간의 차이를 나타낸 그래프인 것으로 이해할 수 있다. 여기에서, 트립 시간은 고장 전류가 발생하는 시점으로부터 보호 동작을 수행하는 시점까지의 시간 간격을 나타낼 수 있다.
이때, 각 그래프의 실선은 뭐시기 동작을 수행하는 보호계전기(400)에서 산출되는 동작 변수를 나타낼 수 있으며, 각 그래프의 점선을 동작을 수행하는 보호계전기(400)에서 산출되는 동작 변수를 나타낼 수 있다.
이와 관련하여, 실시예에서, 보호계전기(400)는 동작 변수에 대한 기준 값을 1로 설정한 것으로 이해할 수 있으며, 이에 따라, 보호계전기(400)는 동작 변수의 크기가 1보다 큰 경우에, 보호 동작을 수행하거나, 보호 동작을 수행하도록 마련되는 트립 신호를 생성할 수 있다.
한편, 도7 내지 도10은 각 도면의 상측으로부터 하측을 향하는 방향의 순서로 제 1 그래프 내지 제 4 그래프를 나타내는 것으로 이해할 수 있다.
이에 따라, 도7 내지 도10에 마련된 제 1 그래프는 배전계통의 선로(700)에 흐르는 선로 전류만을 고려하여, 산출되는 동작 변수(이하, 선로 전류 동작 변수)를 나타내는 그래프로 이해할 수 있고, 제 2 그래프는 배전계통에 연결되는 분산 전원(600)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록, 산출되는 동작 변수(이하, 분산 전원 동작 변수)를 나타내는 그래프로 이해할 수 있으며, 제 3 그래프는 배전계통에 연결되는 한류기(500)의 한류기 임피던스에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록, 산출되는 동작 변수(이하, 임피던스 동작 변수)를 나타내는 그래프로 이해할 수 있다.
또한, 제 4 그래프는 배전계통에 연결되는 분산 전원(600)에 의한 고장 전류의 변동과 배전계통에 연결되는 한류기(500)의 한류기 임피던스에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록, 보호계전기(400)로부터 산출되는 동작 변수를 나타내는 그래프로 이해할 수 있으며, 이때, 제 4 그래프는 보호계전기(400)에서 산출되는 제 3 동작 변수를 나타낸 그래프인 것으로 이해할 수 있다.
이를 고려하여, 도7은 분산 전원(600)과 한류기(500)가 연결되지 않은 배전계통에 설치된 보호계전기에서 산출되는 동작 변수인 것으로 이해할 수 있다.
이에 따라, 제 1 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.629초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이와 관련하여, 도7의 제 1 그래프(이하, 기준 그래프)는 도7 내지 도10의 그래프에서 나타나는 동작 변수의 기준 값으로 이해할 수 있으며, 이에 따라, 기준 그래프와 트립 시간의 차이가 작을수록 효율적인 보호 동작을 수행하는 것으로 이해할 수 있다.
또한, 제 2 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.629초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 2 그래프는 분산 전원(600)과 한류기(500)가 연결되지 않은 배전계통에서, 분산 전원(600)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 분산 전원 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 동일한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
또한, 제 3 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.626초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 3 그래프는 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간이 기준 그래프와 0.003초가 차이나는 것을 확인할 수 있으나, 이는 유의미한 차이가 아닌 것으로 이해할 수 있으며, 이에 따라, 제 3 그래프는 분산 전원(600)과 한류기(500)가 연결되지 않은 배전계통에서, 한류기(500)의 한류기 임피던스에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 임피던스 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 매우 유사한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
또한, 제 4 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.626초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 4 그래프는 분산 전원(600)과 한류기(500)가 연결되지 않은 배전계통에서, 분산 전원(600)과 한류기(500)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 제 3 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 매우 유사한 형상이며, 제 3 그래프와 동일한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
도 8은 한류기(500)가 연결된 배전계통에 설치된 보호계전기에서 산출되는 동작 변수인 것으로 이해할 수 있다.
이에 따라, 제 1 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.556초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.645초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 1 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.005초가 차이나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.019초가 차이나는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 1 그래프는 한류기(500)에 의한 고장 전류의 변동에 따라 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간이 지연되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제 2 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.556초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.645초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 2 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.005초가 차이나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.019초가 차이나는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 2 그래프는 한류기(500)에 의한 고장 전류의 변동에 따라 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간이 지연되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제 3 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.624초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 3 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 동일한 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.005초가 차이나는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 3 그래프는 한류기(500)가 연결된 배전계통에서, 한류기(500)의 한류기 임피던스에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 임피던스 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 매우 유사한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
또한, 제 4 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.624초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 4 그래프는 한류기(500)가 연결된 배전계통에서, 분산 전원(600)과 한류기(500)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 제 3 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 매우 유사한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
도9는 분산 전원(600)이 연결된 배전계통에 설치된 보호계전기에서 산출되는 동작 변수인 것으로 이해할 수 있다.
이에 따라, 제 1 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.549초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.632초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 1 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.002초가 빨라진 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.002초가 지연된 것을 확인할 수 있다.
이러한 경우에, 과전류 계전기간(CTI: Coordination Time Interval)에 악영향이 발생할 수 있다.
또한, 제 2 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.629초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 2 그래프는 분산 전원(600)이 연결된 배전계통에서, 분산 전원(600)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 분산 전원 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 동일한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
또한, 제 3 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.549초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.629초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 3 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.002초가 빨라진 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.003초가 지연된 것을 확인할 수 있다.
이러한 경우에, 과전류 계전기간에 악영향이 발생할 수 있다.
또한, 제 4 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.626초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 4 그래프는 분산 전원(600)이 연결된 배전계통에서, 분산 전원(600)과 한류기(500)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 제 3 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 매우 유사한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
도10은 분산 전원(600)과 한류기(500)가 연결된 배전계통에 설치된 보호계전기에서 산출되는 동작 변수인 것으로 이해할 수 있다.
이에 따라, 제 1 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.554초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 선로 전류 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.649초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 1 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.003초가 지연된 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.020초가 지연된 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 과전류 계전기간이 크게 증가한 것으로 이해할 수 있다.
또한, 제 2 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.557초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 분산 전원 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.646초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 2 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.006초가 지연된 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.015초가 지연된 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 2 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 과전류 계전기간이 크게 증가하지는 않았으나, 한류기(500)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되지 않은 것으로 이해할 수 있다.
또한, 제 3 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.549초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 임피던스 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.626초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 3 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.002초가 빨라진 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.03초가 빨라진 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 3 그래프는 기준 그래프와 거의 유사한 형상으로 나타났으나, 제 3 그래프는 배전계통에 연결된 분산 전원(600)의 용량이 증가하는 경우에, 분산 전원(600)에 의한 고장 전류의 변동에 따라 트립 시간의 오차가 증가할 것으로 이해할 수 있다.
또한, 제 4 그래프에서, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.551초로 나타나는 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기는 제 3 동작 변수에 따라 트립 시간이 0.625초로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이때, 제 4 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 전위 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 동일한 것을 확인할 수 있고, 후비 보호 동작을 수행하는 보호계전기의 트립 시간은 0.004초가 빨라진 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제 4 그래프는 기준 그래프와 비교하여, 분산 전원(600)과 한류기(500)가 연결된 배전계통에서, 분산 전원(600)과 한류기(500)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 산출되는 제 3 동작 변수를 나타내므로, 기준 그래프와 매우 유사한 형상으로 나타나는 그래프를 확인할 수 있다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기의 제어방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보호계전기의 제어방법은 도 1에 도시된 보호계전기(400)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 1의 보호계전기(400)와 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
보호계전기의 제어방법은 선로 전류를 측정하는 단계(600), 분산 전원의 출력 전류를 수집하는 단계(610), 모선 전압을 측정하는 단계(620), 한류기 전압을 측정하는 단계(630), 제 1 동작 변수를 산출하는 단계(640), 제 2 동작 변수를 산출하는 단계(650) 및 보호 동작을 수행하는 단계(660)를 포함할 수 있다.
선로 전류를 측정하는 단계(600)는 선로 전류 측정부(410)가 계통 전원(100)으로부터 부하(200) 측으로 연결되는 선로(700)의 선로 전류를 측정하는 단계일 수 있다.
분산 전원의 출력 전류를 수집하는 단계(610)는 출력 전류 수집부(420)가 계통 전원(100)이 마련되는 배전계통에 연결된 분산 전원(600)의 출력 전류를 수집하는 단계일 수 있다.
모선 전압을 측정하는 단계(620)는 모선 전압 측정부(430)가 계통 전원(100)에 연결된 모선의 모선 전압을 측정하는 단계일 수 있다.
한류기 전압을 측정하는 단계(630)는 한류기 전압 측정부(440)가 선로(700)에 마련된 한류기(500)의 한류기 전압을 측정하는 단계일 수 있다.
제 1 동작 변수를 산출하는 단계(640)는 제 1 연산부(450)가 한류기 전압으로부터, 선로(700) 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출하고, 고장 전류와 모선 전압에 기초하여, 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출하는 단계일 수 있다.
제 2 동작 변수를 산출하는 단계(650)는 제 2 연산부(460)가 출력 전류의 변동치에 따라 영향 상수를 산출하고, 선로 전류와 영향 상수를 이용하여, 분산 전원(600)에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출하는 단계일 수 있다.
보호 동작을 수행하는 단계(660)는 제어부(470)가 제 1 동작 변수와 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는 단계일 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 계통 전원
200: 부하
300: 차단기
400: 보호계전기
500: 한류기
600: 분산 전원
700: 선로

Claims (15)

  1. 계통 전원으로부터 부하 측으로 연결되는 선로의 선로 전류를 측정하는 선로 전류 측정부;
    상기 계통 전원이 마련되는 계통에 연결된 분산 전원의 출력 전류를 수집하는 출력 전류 수집부;
    상기 계통 전원에 연결된 모선의 모선 전압을 측정하는 모선 전압 측정부;
    상기 선로에 마련된 한류기의 한류기 전압을 측정하는 한류기 전압 측정부;
    상기 한류기 전압으로부터, 상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출하고, 상기 고장 전류와 상기 모선 전압에 기초하여, 상기 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출하는 제 1 연산부;
    상기 출력 전류의 변동치에 따라 영향 상수를 산출하고, 상기 선로 전류와 상기 영향 상수를 이용하여, 상기 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출하는 제 2 연산부; 및
    상기 제 1 동작 변수와 상기 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 영향 상수가 사전에 마련되는 분산 전원 연계 범위로부터 벗어나는 경우에, 상기 제 1 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는, 보호계전기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 2 연산부는,
    상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 분산 전원이 상기 계통에 연결되는 지점이 멀어질수록 상기 영향 상수의 절대값이 작아지도록 상기 영향 상수를 산출하는, 보호계전기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 2 연산부는,
    상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 계통 전원 측으로 연결되는 선로 상의 임의의 지점에 상기 분산 전원이 연결되는 경우, 상기 영향 상수가 음수로 나타나도록 상기 영향 상수를 산출하는, 보호계전기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제 2 연산부는,
    상기 계통에 연결되는 분산 전원으로부터 출력되는 출력 전류의 변화에 대해, 상기 고장 전류가 발생한 시점으로부터 상기 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 상기 영향 상수를 산출하는, 보호계전기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제 1 연산부는,
    상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 의한 한류기 임피던스의 변화에 대해, 상기 고장 전류가 발생한 시점으로부터 상기 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 상기 제 1 동작 변수를 산출하는, 보호계전기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제 2 연산부는,
    상기 출력 전류의 변동치를 상기 출력 전류와 사전에 설정되는 동작 전류를 곱한 값으로 나누고, 계산된 결과 값의 부호를 변경하여 상기 영향 상수를 산출하는, 보호계전기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제 2 연산부는,
    상기 선로 전류를 사전에 설정되는 동작 전류로 나눈 값과 상기 영향 상수와 상기 출력 전류를 곱한 값의 합으로 나타나는 상기 제 2 동작 변수를 산출하는, 보호계전기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제 1 연산부는,
    상기 선로 상에서, 상기 고장 전류가 발생한 지점에 따라 변화되는 상기 모선 전압에 매칭되는 제 1 비례 계수를 추출하고,
    상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하여 상기 고장 전류를 생성하는 고장의 종류 또는 상기 고장 전류의 과도 상태 중 적어도 하나의 요소에 매칭되는 제 2 비례 계수를 추출하는, 보호계전기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제 1 연산부는,
    상기 제 1 비계 계수와 사전에 설정되는 동작 임피던스의 곱을, 상기 선로 전류에 따른 선로 임피던스로부터 상기 제 2 비례 계수와 상기 한류기 임피던스의 곱을 뺀 값으로 나눈 결과 값으로 나타나는 제 1 동작 변수를 산출하는, 보호계전기.
  11. 분산 전원이 도입된 배전계통에 한류기를 적용하기 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기의 제어방법에 있어서,
    계통 전원으로부터 부하 측으로 연결되는 선로의 선로 전류를 측정하는 단계;
    상기 계통 전원이 마련되는 계통에 연결된 분산 전원의 출력 전류를 수집하는 단계;
    상기 계통 전원에 연결된 모선의 모선 전압을 측정하는 단계;
    상기 선로에 마련된 한류기의 한류기 전압을 측정하는 단계;
    상기 한류기 전압으로부터, 상기 선로 상의 임의의 지점에서 발생하는 고장 전류에 따른 한류기 임피던스를 산출하고, 상기 고장 전류와 상기 모선 전압에 기초하여, 상기 한류기 임피던스가 보상되도록 제 1 동작 변수를 산출하는 단계;
    상기 출력 전류의 변동치에 따라 영향 상수를 산출하고, 상기 선로 전류와 상기 영향 상수를 이용하여, 상기 분산 전원에 의한 고장 전류의 변동이 보상되도록 제 2 동작 변수를 산출하는 단계; 및
    상기 제 1 동작 변수와 상기 제 2 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 보호 동작을 수행하는 단계는,
    상기 영향 상수가 사전에 마련되는 분산 전원 연계 범위로부터 벗어나는 경우에, 상기 제 1 동작 변수에 따라 보호 동작을 수행하는, 보호계전기의 제어방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 제 2 동작 변수를 산출하는 단계는,
    상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 분산 전원이 상기 계통에 연결되는 지점이 멀어질수록 상기 영향 상수의 절대값이 작아지도록 상기 영향 상수를 산출하는, 보호계전기의 제어방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제 2 동작 변수를 산출하는 단계는,
    상기 선로 전류가 측정되는 선로의 지점으로부터 상기 계통 전원 측으로 연결되는 선로 상의 임의의 지점에 상기 분산 전원이 연결되는 경우, 상기 영향 상수가 음수로 나타나도록 상기 영향 상수를 산출하는, 보호계전기의 제어방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제 2 동작 변수를 산출하는 단계는,
    상기 계통에 연결되는 분산 전원으로부터 출력되는 출력 전류의 변화에 대해, 상기 고장 전류가 발생한 시점으로부터 상기 보호 동작이 수행되는 시점까지의 시간 간격을 나타내는 트립 시간이 일정해지도록 상기 영향 상수를 산출하는, 보호계전기의 제어방법.

KR1020200099663A 2020-08-10 2020-08-10 분산 전원이 도입된 배전계통에 한류기를 적용하기 위한 보호계전기 오부동작 개선방안이 적용된 보호계전기 및 이의 제어방법 KR102473811B1 (ko)

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KR100558071B1 (ko) * 2004-03-19 2006-03-07 명지대학교 산학협력단 분산 전원이 연계된 변전소 모선 보호용 과전류 계전 방법
JP2009005528A (ja) * 2007-06-22 2009-01-08 Hitachi Ltd 限流装置
KR101382478B1 (ko) * 2012-05-23 2014-04-08 연세대학교 산학협력단 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템 및 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100558071B1 (ko) * 2004-03-19 2006-03-07 명지대학교 산학협력단 분산 전원이 연계된 변전소 모선 보호용 과전류 계전 방법
JP2009005528A (ja) * 2007-06-22 2009-01-08 Hitachi Ltd 限流装置
KR101382478B1 (ko) * 2012-05-23 2014-04-08 연세대학교 산학협력단 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템 및 방법

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