KR19980073532A - 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치 및 방법 - Google Patents

디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력을 송전하기위한 송전선로에서 사고가 발생했을경우 사고발생지점 까지의 거리를 측정하여 사고난 송전선로를 정상송전선로로부터 분리시킴으로써 사고의 파급을 방지할 수 있는 송전선로 보호용 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 이상과 같은 디지털 거리계전기용 임피던스 측정장치는 입력 전압 및 전류의 파형을 아날로그 필터링하기위한 아날로그 필터링부(101)와, 아날로그 필터(101)에서 출력 되는 신호를 샘플링 하기위한 샘플/홀드부(102)와, 샘플/홀드부(102)에 홀드되어 있는 신호를 디지털 신호로 변환하기위한 아날로그/디지탈변환부(103)와,그리고 아날로그/디지탈변환부(103)에서 출력되는 신호에 포함된 각종 고조파성분과, 아날로그/디지탈변환 시 생기는 측정오차, 계통의 과도상태에서 발생하는 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 제거하고, 상기 출력신호의 성분으로부터 복소 성분과 허수부 성분을 추출하여, 상기 복소성분을 이용하여 복소연산에 의해 임피던스를 측정하는 디지탈 연산부(104)로 구성된다.

Description

디지탈 거리계전기의 임피던스 측정 장치 및 방법
본 발명은 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 전력을 송전하기위한 송전선로에서 사고가 발생했을경우 사고발생지점 까지의 거리를 측정하여 사고난 송전선로를 정상송전선로로부터 분리시킴으로써 사고의 파급을 방지할 수 있는 송전선로 보호용 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디지탈 거리계전기는 송전선로에서 전압, 전류를 검출하여 임피던스를 측정하므로써 전력을 송전하고있는 송전선로의 이상유무를 확인할 뿐만 아니라, 송전사고 발생시 사고 발생지점까지의 거리를 측정할 수 있는 장치로서 매우 높은 신뢰성과 안정성이 요구된다. 따라서 정확하고 신속한 임피던스의 측정능력은 디지탈 거리 계전기에 있어서는 필수적인 요소라 할 수 있다.
도 1은 종래의 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치의 블럭구성도이다. 도 1을 참조하면 종래의 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치는 송전선로에 구비된 전압변류기 및 전류변류기를 통해 검출한 입력전압(V) 및 전류(I)의 파형을 각각 아날로그 필터링하기 위한 아날로그 필터(Analog Filter)(11A,11B)와, 아날로그 필터(11A, 11B)에서 출력된 신호를 각각 샘플링하기 위한 샘플/홀더(S/H)(12A, 12B)와, 샘플/홀더(12)의 출력신호를 디지탈 변환하여 출력하기 위한 아날로그/디지탈변환기(A/D)(13A,13B)와, 아날로그/디지탈 변환기(13A,13B)에서 각각 출력되는 신호를 디지탈 필터링하기위한 디지탈 필터(14A,14B)와, 디지탈 필터(14A,14B)에서 출력되는 신호를 이용하여 임피던스를 계산하여 출력하는 임피던스 계산부(15)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 디지탈 거리계전기용 임피던스 측정 장치의 동작은 다음과 같다.
도 3에 보인 바와 같이, 전력계통의 발전단(S1)에서 발생한 전력은 여러경로를 통하여 변전소(25)의 모선(BUS)(21)으로 유입되어 할당된 부하(Load)를 소비하고, 다시 수전단(27)으로 전송된다. 이때 송전선로의 이상유무를 판단하기 위하여 각 송전선로에 전압 변환기(PT)(23) 및 전류 변환기(CT)(24)를 설치하여 1차 변환된 전류, 전압신호(V,I)를 검출한다. 이 전압 및 전류(V,I) 파형은 아날로그/디지탈 변환시 샘플링주파수의 ½이상의 주파수대역에서 발생하는 중첩에러(Aliasing Error)를 방지하기 위하여 아날로그 필터(11A,11B)로 각각 입력된다. 이때, 아날로그 필터(11A,11B)는 일반적으로 저역통과필터(Low-pass Filter)를 사용하기 때문에, 고대역의 고조파(Higi Frequency Harmonics)성분이 제거되는 부수적인 효과까지 얻는다. 아날로그 필터(11A,11B)를 통과한 신호는 샘플링 과정에서 시간오차가 발생할 경우 생기는 신호의 위상변화에 의한 임피던스 연산의 오차를 방지하기 위하여 동시 샘플링를 위한 샘플/홀더(12A,12B)에 각각 입력되고, 샘플/홀더(12A,12B)에 홀드되어 있는 신호는 아날로그/디지탈 변환기(A/D) (13A,13B)를 통하면서 디지탈 변환된다. 이때, 디지탈 변환방법은 홀드되어 있는 신호를 순차적으로 스위칭하는 멀티플렉서(MultiFlexer)를 사용하는 것이 일반적으로 사용되며, 이 과정에서 변환된 디지탈 값은 디지탈 필터(14A,14B)로 입력된다. 디지탈 필터(14A,14B)는 디지털 계전기의 특성을 수행하는데 있어서 에러를 유발시키고, 과부하에 의해 발생되는 과도기적 현상, 변압기 등에 의해 발생되는 돌입전류, 개폐기 조작 등에 의해 생기는 노이즈나 서어지 등에 포함된 각종 고조파(Harmonics) 성분과 사고 발생시 입력되는 전류신호에 포함되어 지수함수적으로 감소하는 직류 오프셋(DC Offset)성분을 제거한다.
따라서, 아날로그/디지탈 변환기(13A,13B)를 통과한 신호들은 디지탈 필터(14A,14B)를 각각 통과하면서 전력주파수성분의 전압,전류 신호만이 추출하게 된다. 임피던스 계산부(15)는 디지탈 필터(14A,14B)를 통과한 전력주파수성분의 전압,전류의 샘플링값을 이용하여 임피던스를 계산한다. 이어 종래의 디지탈 거리 계전기는 전력계통의 과도상태에서의 해석을 위해서 측정된 임피던스를 이용하여 미리 설정된 프로그램에 따라 각 릴레이 요소의 동작판정을 실시한다.
도 4는 입력신호(전압,전류)의 샘플링시점을 도시한 것으로 본 발명에서는 상용주파수의 정격 한 주기동안 12개의 샘플을 취하는 것으로 가정한다.
첨자부호 (n),(n-1),(n-2),...,(n-12)는 샘플링 시점을 나타내는 것으로, 샘플링 시점(n)과(n-1)은 하나의 샘플링 간격(θs)만큼 떨어져 있거나, 한 주기의 1/12배만큼 떨어져 있는 것을 의미한다. 이때, 디지털 필터(14A,14B)는 입력신호(전압, 전류)(ST)의 현시점에서 샘플된 값(S(n))과 이전 상태에서 기억된 샘플값들(S(n-1),....,S(n-12))의 소정 기간(Wc)동안 축적된 데이터들(S(n),S(n-1),...,S(n-3))을 이용하여 매 샘플링시간 마다 입력신호에 포함된 각종 고조파성분을 제거하게 되고, 상기 제거방법의 예는 다음과 같다.
[수학식 1]
1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W (1a)
1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W1W (1b)
여기서, S(n)와 S(n-4) 및 S(n-6)은 각각의 샘플시간에서의 입력신호(전압,전류)의 샘플값이며, S'(n)은 n번째 샘플시간에서의 고조파성분이 제거된 신호를 의미한다. 한편 식(1a)의 방법은 입력신호에 포함된 상용주파수(f0)의 3배조파,6배조파 및 직류성분을 제거하고, 식(1b)의 방법은 2배조파, 4배조파, 6배조파 및 직류성분을 제거하는 것이다.
도 5는 식(1a)을 적용시킨 일예를 도시한 것으로, (a)는 상용주파수 입력신호, (b)는 3배조파 입력신호, (c)는 6배조파 입력신호, (d)는 직류성분신호를 나타내고, 각각의 샘플값(S(n),S(n-1),...,S(n-4))은 각 샘플링 시점에서의 상기 입력신호들의 총칭을 나타냈다. 여기서 n번째 샘플링시점을 기준으로 3, 6배조파, 직류성분 입력에서의 샘플값(S3(n),S(n-4))을 각각 식(1a)에 적용할 경우, 3배조파 입력신호(b)과 6배조파 입력신호(c)의 경우, 시점 n에서의 입력값(S(n))과 n-4에서의 입력값(S(n-4))이 일치하므로 식(1a)에 의해 제거된다. 또한, 직류성분 입력신호(d)의 경우는, 샘플링 시점의 변화에 상관없이 그 값이 일정하고, 상기와 같이 제거되므로, 연산시점의 변화에 상관없이 직류성분 및 고조파성분이 제거됨을 알 수 있다.
한편, 상용주파수(전력주파수) 이외의 성분이 제거된 신호(전압,전류)는 매 샘플링 시점마다 입력되는 백터값이며, 임피던스를 측정하기 위해서는 전압, 전류의 벡터값를 이용하여 복소연산을 취해야하는 것은 일반적인 사실이나, 연산의 신속성과 편리성을 위해 복소연산을 취하지 않고 등가변환하여 측정하는 것이 일반적이며, 그에 대한 예는 다음식과 같다.
[수학식 2]
1W1W1W1W1W1W1W(2)
여기서 V(t),I(t)는 시점 t에서의 샘플링된 전압,전류값을, R,L은 임피던스 측정값을, di/dt는 시점 t에서의 전류의 변화량을 나타내고, 이때, 송전계통에서의 대지 충전용량은 무시하며, 시간 대비 전류의 변화량(di/dt), 즉 미분량을 근사화하므로써 임피던스 R,L을 측정할 수 있다.
도 6은 식(2)의 적용시킨 일예를 나타낸 것으로, 첨자부호 t는 기준 샘플링 시점을 나타내고, t-1,t-2,....,t-6은 기준시점 t로부터 각각 1,2,...,6 샘플링간격 만큼 떨어진 시점을 나타내고, I(t),I(t-1),...,I(t-6)은 t,t-1,...,t-6시점에서의 샘플링된 전류값을 나타낸다. 이때, 기준시점 t에서의 식(2)의 전류의 미분량은 시점 t에서의 전류량(I(t))과 t-1에서의 전류량(I(t-1))의 차에 대한 시점 t와 t-1의 차의 비로써 도 6의 6a로 표시된 바와 같이 근사화시킬 수 있으며, 식(1a)의 근사화된 미분량을 이용하여 시점 t와 t-1에서의 방정식의 해를 구하므로써, 시점 t에서의 임피던스(R,L)를 측정한다.
도 7은 종래의 디지탈 거리계전기에 사용되는 특성도로서, 리액턴스 요소(RE1,RE2,RE3), 방향요소(DE1), 블라인더 요소(BE1,BE2)의 3개 계전 요소가 조합된 사변형 특성을 보이고 있다.
도 8은 도 1의 동작에따른 계전 출력을 얻을 때의 논리동작을 도시한 논리회로도이다. 도 8을 참조하면, 논리곱회로(AND1,AND2,AND3), 논리합회로(OR1), 한시회로(TD1,TD2)가 조합되어 계전요소(Ry)가 출력된다.
그러나, 이상과 같은 종래의 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치에서는 아래와 같은 몇가지 문제점이 있다.
첫째, 아날로그/디지탈 변환시 샘플링 시간의 불일치와, 계전기 하드웨어의 특성 등에서 발생하는 측정오차에 의해 임피던스를 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
둘째, 종래의 고조파 제거시 식(1a)에 대한 주파수특성(9a)에 있어서 3,6배조파 성분이 제거되고, 식(1b)에 대한 주파수특성(9b)에 있어서 2,4,6배조파 성분이 제거되나, 그 외의 주파수성분은 제거되지 않는다. 특히 전력주파수(h1), 5배조파(h2)성분의 경우 식(1b)의 주파수특성(9b)이 √2배 증폭되는 특성을 나타내었다.
즉, 도 9에서 식(1a),(1b)의 고조파 제거방법의 주파수특성을 도시한 바와같이, 파형(9a,9b)는 식(1a),(1b)에 대한 주파수특성을, 종축은 고조파를 제거한 후의 주파수성분 별 크기를, 횡축은 주파수별 분포 즉, 상용주파수(전력주파수) 성분에 대한 비를 나타내는것으로 가정했을때 식(1a),(1b)의 방법을 모두 사용할 경우에는 전력주파수 성분이외에 5배조파성분이 더욱 증폭되어 나타난다. 또한, 입력신호의 정확한 전력주파수성분을 측정하기 위해서는 나눗셈의 연산이 불가피하여 디지털 연산에 의한 절단 오차(Truncation Error)가 발생하기쉽고, 전력주파수 성분만을 이용한 정확한 임피던스 측정은 어렵다는 문제점이 있었다.
셋째, 종래의 고조파제거 방법은 입력신호(전압,전류)가 시불변의 주기적인 신호라는 가정에 의하여 정의된 것이므로, 신호의 주기성을 보장할 수 없는 전력계통사고 등의 과도상태에서의 적용에는 한계가 있다. 특히, 선로의 전압위상각이 0도 부근일 때 발생한 사고에서 나타나는 전류파형에 포함된 지수함수적으로 감소하는 직류성분은 시간에 따라 변하기 때문에 종래의 방법으로는 제거가 불가능하며, 또한 상기 식(2)와 같은 임피던스 측정방법은 전류의 시간에 대한 미분량을 근사하므로써 생기는 오차를 발생시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점들을 해소시키기 위한 것으로서, 입력신호로부터 복소요소를 추출하여 입력성분에 포함된 전력주파수성분 이외의 비주기적 성분, 시변 성분, 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 제거하여 정확한 임피던스를 측정하는 디지털 거리계전기용 임피던스 측정장치을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전력계통의 정상 상태 및 과도상태의 디지털 입력신호에 포함된 측정오차, 고조파성분, 지수함수적으로 감소하는 직류오프셋성분을 제거하여 전력주파수 성분만이 포함된 전압, 전류신호를 이용하는 디지털 거리계전기용 임피던스 측정방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치의 블럭구성도.
도 2는 본 발명에 의한 디지탈 거리계전기의 임피던스 측정장치의 블럭구성도.
도 3은 간략화된 일반적인 전력계통도.
도 4는 입력신호(전압,전류)의 샘플링시점을 도시한 타이밍 차트.
도 5는 식(1a)의 적용을 나타내는 타이밍 차트.
도 6은 식(2)의 적용을 나타내는 타이밍 차트.
도 7은 일반적인 거리계전기의 특성을 설명하기 위한 특성도.
도 8은 도 7에 도시된 특성에 의한 거리 계전기의 논리 동작을 설명하기 위한 논리회로도.
도 9는 식(1a),(1b)의 주파수 응답 특성도.
도 10은 식(11)의 주파수 응답 특성 특성도.
*도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명*
101 : 필터링부101A,101B : 아날로그 필터
102 : 샘플/홀드부102A,102B : 샘플/홀더
103 : 아날로그/디지탈변환부103A,103B : 아날로그/디지탈변환기
104 : 디지탈연산부105A,105B : 실수부 디지털 필터부
106A,106B : 허수부 디지털 필터부107 : 전압실수부성분
108 : 전압허수부성분109 : 전류실수부성분
110 : 전류허수부성분111 : 임피던스 연산부
112 : 디지탈 필터계수부AND1-AND3 : 앤드게이트
TD1,TD2 :OR1 : 오어게이트
TD1,TD2 : 타이머
상기의 목적을 달성시키기 위한 본 발명은 입력 전압 및 전류의 파형을 아날로그 필터링하기위한 아날로그 필터링부와, 상기 아날로그 필터링부에서 출력되는 신호를 샘플링 하기위한 샘플/홀드부와, 상기 샘플/홀드부에 홀드되어 있는 신호를 디지털 신호로 변환하기위한 아날로그/디지탈변환부와,그리고 상기 아날로그/디지탈변환부에서 출력되는 신호에 포함된 각종 고조파성분과, 아날로그/디지탈변환 시 생기는 측정오차, 계통의 과도상태에서 발생하는 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 제거하고, 또한 상기 출력신호의 성분으로부터 복소 성분과 허수부 성분을 추출하여, 상기 복소성분을 이용하여 복소연산에 의해 임피던스를 측정하는 디지탈 연산부를 포함한다.
상기의 또다른 목적을 달성하기위하여 본 발명은 송전선로의 전압, 전류의 측정신호를 모델링하고, 적절한 모델차수 M을 선택하여 디지털 필터계수 H(i:M)을 구하는 단계와, 송전선로에서 전류 및 전압데이타를 샘플링하는 단계와, 전압 및 전류데이타를 디지탈변환하는 단계와, 구한 디지털 필터계수를 이용하여 상기 제 3단계를 통과한 출력신호에 포함된 각종 노이즈 성분을 제거하는 디지털 필터링 연산을 수행하고, 기본파성분의 실수부 성분과 허수부 성분을 각각 추출하는 단계와, 허수부 성분을 이용하여 임피던스의 크기 및 위상을 구하고, 또한 저항분 및 리액턴스분을 연산하는 단계를 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성, 작용 및 효과를 설명한다.
도2는 본 발명에따른 디지털 거리계전기용 임피던스 측정장치의 블럭구성도이다. 도 2를 참조하면 본 발명에따른 디지털 거리계전기용 임피던스 측정장치는 입력 전압 및 전류의 파형을 아날로그 필터링하기위한 아날로그 필터링부(101)와, 아날로그 필터링부(101)에서 출력되는 신호를 샘플링 하기위한 샘플/홀드부(102)와, 샘플/홀드부(102)에 홀드되어 있는 신호를 디지털 신호로 변환하기위한 아날로그/디지탈변환부(103)와,그리고 아날로그/디지탈변환부(103)에서 출력되는 신호에 포함된 각종 고조파성분과, 아날로그/디지탈변환 시 생기는 측정오차, 계통의 과도상태에서 발생하는 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 제거하고, 또한, 아날로그/디지탈변환부(103)에서 출력되는 신호의 성분으로부터 복소 성분과 허수부 성분을 추출하여, 복소성분을 이용하여 복소연산에 의해 임피던스를 측정하는 디지탈 연산부(104)로 구성된다.
또한, 디지탈 연산부(104)는 아날로그/디지탈변환부(103)의 아날로그/디지탈 변환기(103A,103B)에서 각각 출력되는 신호에서 복소성분중 실수부 성분을 추출하는 실수부 디지털 필터부(105A,105B)와, 아날로그/디지탈변환부(103)의 아날로그/디지탈 변환기(103A,103B)에서 각각 출력되는 신호에서 허수부 성분을 추출하는 허수부 디지털 필터부(106A,106B)와, 그리고 복소성분의 신호를 이용하여 복소연산에 의해 임피던스를 측정하는 임피던스 연산부(111)와, 각각의 송전선로의 전압,전류 및 선로정수를 모델링하여 디지탈 필터링시 필터계수를 정하기위한 디지털 필터계수부(112)로 구성된다.
이와같이 구성된 디지털 거리계전기용 임피던스 측정장치에서 디지털 필터링방법은 다음과 같다.
종래기술과 같이, 전력계통의 발전단에서 발생한 전력은 여러경로를 통하여 변전소의 모선으로 유입되어 할당된 부하(Load)를 소비하고, 다시 수전단으로 전송된다. 이때 각 송전선로에 구비된 전압 변환기 및 전류 변환기를 통해 변환된 전류, 전압신호(V,I)가 아날로그/디지탈 변환시 샘플링주파수의 ½이상의 주파수대역에서 발생하는 중첩에러(Aliasing Error)를 방지하기 위하여 아날로그 필터(101A,101B)로 각각 입력된다. 이때, 아날로그 필터(101A,101B)는 일반적으로 저역통과필터(Low-pass Filter)를 사용하기 때문에, 고대역의 고조파(Higi Frequency Harmonics)성분이 제거되는 부수적인 효과까지 얻는다. 아날로그 필터(101A,101B)를 통과한 신호는 샘플링 과정에서 시간오차가 발생할 경우 생기는 신호의 위상변화에 의한 임피던스 연산의 오차를 방지하기 위하여 동시 샘플링를 위한 샘플/홀더(102A,102B)에 각각 입력되고, 샘플/홀더(102A,102B)에 홀드되어 있는 신호는 아날로그/디지탈 변환기(A/D) (103A,103B)를 통하면서 디지탈 변환된다.
이때, 디지털 필터계수부(112)에서 각각의 송전선로에 대해 미리 정해진 필터계수를 이용하여 디지털 필터링을 수행하게 되는데, 필터 계수를 구하는 식은 식(3)와 같다.(도11,ST1참조)
[수학식 3]
----- 식(3)
식(3)에서 H(k,M)은 전압,전류의 각각 허수부, 실수부에 대한 필터계수를 의미하고, 첨자 A,C는 식(4),식(5)과 같다.
[수학식 4]
-- 식(4)
[수학식 5]
-- 식(5)
위의 식(4)(5)에서 알수 있듯이 전압, 전류의 디지털 필터계수를 구하는 행렬 A의 값이 서로 다르다. 즉, 전류의 디지털 필터계수를 구하는 행렬 Ai에는 고장상태에서 고장전류에 포함된 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 제거하기 위한에 대한 모델링이 추가되었다. 또한, 전력주파수 성분이외의 다른 성분들을 모두 노이즈 성분으로 모델링하였기 때문에 정확한 전력주파수 성분의 전압,전류를 구할 수 있다.
디지털 필터계수부(112)에서 구해진 필터계수를 이용하여 정상상태에 아날로그/디지탈변환기(A/D) (103A, 103B)에 포함된 각종 노이즈 성분 및 과도상태의 전류에 포함된 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 제거하기 위하여 송전선로에서 전류 및 전압데이타를 샘플링한다. (도11,ST3 참조)
이어 샘플링된 신호들은 디지털 실수부 필터(105A, 105B) 및 디지털 허수부 필터(106A, 106B)에 입력되어 다음의 식(6)를 이용하여 디지털필터링 연산을 수행한다.
[수학식 6]
-------------- 식(6)
위의 식(6)에서 아날로그/디지탈 변환기(A/D)를 통과한 전압, 전류신호는 식(3)에 의해 구해진를 이용하여 각종 노이즈 성분이 제거된가 구해진다. 첨자 M은 주기당 샘플링 수를 의미한다.
이때, 디지털 실수부 필터(105A, 105B) 및 디지털 허수부 필터(106A, 106B)를 통과한 전력주파수 성분만이 포함된 전압, 전류신호를 이용하여 전압,전류의 실수부 성분(107,109)과 허수부 성분(108,110)을 구하게 되는데, 그에 대한 식은 다음과 같다.(도11 ST4 참조)
[수학식 7]
---식(7)
위의 식(7)에서 알 수 있듯이 전압, 전류의 크기와 위상를 구하므로써 실수부 성분(107,109)과 허수부 성분(108,110)을 구하게 된다.
구해진 전력주파수 성분만이 포함된 전압, 전류의 허수부 성분(108,110) 및 실수부 성분(107,109)의 복소성분을 이용하여 임피던스 연산부(111)에서 다음의 식 (8)을 이용하여 복소연산에 의하여 임피던스의 크기 및 위상을 계산하기위한 복소 성분을 추출한다.(도11, ST5 참조)
[수학식 8]
--- 식(8)
이어 다음의 식(9)을 이용하여 최종적으로 저항분(R) 및 리액턴스분(X)을 계산한다.
[수학식 9]
--- 식(9)
도 10은 디지털 필터링 방법의 주파수 응답 특성의 한 예를 나타낸 것으로, 식(6)에 있어서 M=12인 경우를 나타내고, 기본 주파수 성분이외의 각 고조파 성분이 모두 제거됨을 알 수 있다. 이때, 10a는 실수부 성분의 주파수응답 특성을, 10b는 허수부 성분의 주파수 응답 특성을 나타내며, 10c는 전체적인 주파수 응답 특성을 나타낸다.
이상과 같이 상기와 같은 디지털 필터링 수단에 의해서 입력되는 전압,전류 신호의 기본파 이외의 각종 노이즈 성분, 비 고조파 성분, 고조파 성분, 고장 전류에 포함되는 지수함수적으로 감소하는 직류 오프셋 성분이 제거되고, 식(3),식(7)에 의한 복소연산에 의해 정확한 임피던스를 측정할 수 있다. 따라서, 전력을 송전하기위한 송전선로에서 사고가 발생했을경우 사고발생지점 까지의 거리를 측정하여 사고난 송전선로를 전상송전선로로부터 분리시킴으로써 사고의 파급을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 입력 전압 및 전류의 파형을 아날로그 필터링하기위한 아날로그 필터링부와,
    상기 아날로그 필터링부에서 출력되는 신호를 샘플링 하기위한 샘플/홀드부와,
    상기 샘플/홀드부에 홀드되어 있는 신호를 디지털 신호로 변환하기위한 아날로그/디지탈변환부와,그리고,
    상기 아날로그/디지탈변환부에서 출력되는 신호에 포함된 각종 고조파성분과, 아날로그/디지탈변환 시 생기는 측정오차, 계통의 과도상태에서 발생하는 지수함수적으로 감소하는 직류성분을 제거하고, 상기 출력신호의 성분으로부터 복소 성분과 허수부 성분을 추출하여, 상기 복소성분을 이용하여 복소연산에 의해 임피던스를 측정하는 디지탈 연산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 디지털 거리계전기용 임피던스측정장치.
  2. 제 1항에있어서, 상기 임피던스 연산부는 상기 아날로그/디지탈변환부의 출력신호에서 복소성분중 실수부 성분을 추출하는 실수부 디지털 필터부와,
    상기 아날로그/디지탈변환부의 허수부 성분을 추출하는 디지털 필터부와, 그리고.
    상기 복소성분의 신호를 이용하여 복소연산에 의해 임피던스를 측정하는 임피던스 연산부,
    각각의 송전선로의 전압,전류 및 선로정수를 모델링하여 디지탈 필터링시 필터계수를 정하기위한 디지털 필터계수부(112)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 디지털 거리계전기용 임피던스측정장치.
  3. 송전선로의 전압, 전류의 측정신호를 모델링하고, 적절한 모델차수 M을 선택하여 디지털 필터계수 H(i:M)을 구하는 제 1단계와,
    상기 송전선로에서 전류 및 전압데이타를 샘플링하는 제 2 단계와,
    상기 전압 및 전류데이타를 디지탈변환하는 제 3 단계와,
    상기 제 1단계에서 구한 디지털 필터계수를 이용하여 상기 제 3단계를 통과한 출력신호에 포함된 각종 노이즈 성분을 제거하는 디지털 필터링 연산을 수행하고, 기본파성분의 실수부 성분과 허수부 성분을 각각 추출하는 제 4 단계와,
    상기 허수부 성분을 이용하여 임피던스의 크기 및 위상을 구하고, 또한 저항분 및 리액턴스분을 연산하는 제 5 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 디지털 거리계전기용 임피던스측정방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 상기 디지털 필터계수 H는 아래식에 의하여 구해지는 것을 특징으로하는 디지털 거리계전기용 임피던스측정방법.
    수학식 3
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 4 단계에서 상기 필터링 연산은 아래식에의하여 실시되는 것을 특징으로하는 디지털 거리계전기용 임피던스측정방법.
    수학식 6
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제 4 단계에서 상기 실수부 및 허수부 성분을 추출하는것은 아래식에의하여 실시되는 것을 특징으로하는 디지털 거리계전기용 임피던스측정방법.
    수학식 7
  7. 제 3항에 있어서, 상기 제 5 단계에서 상기 임피던스의 크기, 위상값, 저항분 및 리액턴스분은 아래식에의하여 실시되는 것을 특징으로하는 디지털 거리계전기용 임피던스측정방법.
    수학식 8
    수학식 9
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