KR20000047874A - 전기 작동 요소의 개폐를 위한 제어 및 감시 장치 - Google Patents

Abstract

-개폐 과정을 실행하도록 최적의 전류 및 전압 값을 결정하고;

-조작 명령 및 예상값을 따라서, 전류 및 전압이 최적 값을 취하는 연속 모멘트를 결정하며;

-연속적으로 결정된 모멘트 중 하나를 포함한 작동 성분의 개폐를 위한 시간 윈도우를 결정하고;

-결정된 시간 윈도우 및 전기 작동 성분의 조작 시간을 기초로 작동기에 명령을 보내는 기능을 수행하는 프로세싱 유닛과 전류 및 전압 측정 장치를 포함하고, 작동 요소를 개폐하기 위한 작동기의 제어 및 감시 장치의 특징에 따르면, 적절한 단계를 거치면서 최적 값을 결정할 수 있다.

Description

전기 작동 요소의 개폐를 위한 제어 및 감시 장치{CONTROL AND MONITORING DEVICE FOR THE OPENING/CLOSING OF OPERATING ELEMENTS}

본 발명은 배전기 또는 송전망에서, 회로-차단기, 분리기 등과 같은 작동 요소의 개폐를 위한 제어 및 감시 장치에 관련된다.

특히, 본 발명은 회로망 매개변수에 대해 "동기" 방식으로, 즉 전기 과도현상이 최소인 최적 모멘트를 포함하는 시간 윈도우 내에 작동 모멘트가 위치하도록 알맞은 감시 방법을 실행함으로써 전기 조작을 실행할 수 있는 제어 및 감시 장치에 관련된다.

이 윈도우는, 작동 요소의 전체 기대 수명에 걸쳐 동기화가 달성되도록 보장할 수 있게 충분히 크다. 전기 매개변수의 과도 현상을 최소화하고, 아크의 지속시간을 제한하며 아크 리스트라이킹(arc restriking) 현상을 제거할 수 있도록 보장한다.

공지된 선행 기술에 따르면, 회로-차단기, 절연기 등과 같은 조작 성분은 제어 및 감시 패널로부터 보내진 명령에 감응해 자동 또는 수동으로 작동한다. 이것은, 조작이 "랜덤(random)"하게 일어나도록 하고, 즉 회로망 매개변수에 대해 비동기 방식으로, 일반적으로 심하게 손상 입히는 전기 아크 현상 및 전기 과도현상을 일으킬 수 있게 일어난다는 것을 의미한다.

상기 손상을 일으키는 과도현상의 영향을 최소화하도록, 회로망 매개변수에 대해 "동기" 방식으로 전기 작동을 수행할 필요가 있다. 즉 과도현상 또는 전기 아크 현상으로 인한 파손 효과를 최소화할 수 있는 최적 조작 모멘트를 결정할 필요가 있다.

예를 들어, 제로 잔류 에너지를 가지고 커패시터 부하 하에 닫는 경우에, 전압이 제로일 때 모멘트는 최적이다.

최적 작동 모멘트의 선택은 미리 설정되고 초기에 존재하는 부하의 형태와 상관관계를 갖는 해결방법이 공지되어 있다.

예를 들어, US 특허 5,119,260은 단지 유도 부하에서 개방 조작에 대해 최적 모멘트를 선택하는 방법을 제안한다.

제로 전류를 통과하는 것에 대해 정해진 기간에 의해 위상이 다른 모멘트는 최적 모멘트로서 미리 설정된다.

이것은 부하의 변화가 있을 때 또는 다른 종류의 조작에 대해 부적절하다.

다른 해결책에 따르면 부하를 고려하지 않으면서 단지 조작 형태에 대해 최적 모멘트를 선택할 수 있도록 허용한다. 예를 들어, US 5,361,184에 따르면 부하의 종류에 관계없이 개방 조작에 대해 최적 모멘트로서 제로 전류를 취하고 폐쇄 조작에 대해 최적 모멘트로서 제로 전압을 취한다.

이런 해결 방법은, 만일 회로망 또는 부하의 본질적인 변화가 있다면 부적절하다.

기설정된 유형의 특정 조작에 대해, 과도현상 및 전기 아크에 의한 파손 작용을 감소시키는데 적합한 과정을 채택하는 방법도 공지되어 있다.

예로, US 특허 5,566,041에서 제로 전류를 통과하는 모멘트와 인접해 접촉 분리되도록, 개방 조작 및 단일-위상 시스템에 대해서만, 회로 차단기의 접촉부의 운동을 조절하기 위한 장치가 제안된다.

이 장치는 서로에 대해 접촉부의 위치에 대한 정보를 컨트롤러로 공급하고 조작 시간을 바꿀 때, 가동 접촉부의 운동을 가감속하도록 알맞은 작동 장치로 명령을 보내는 위치 센서를 장착하고 있다.

이 작동 시간은, 일정한 주파수에서 대칭이 되도록 가정된, 제로 전류로 가능한 한 가깝게 수축부 개방하도록 조절된다. 제시된 해결법은, 비록 종래의 해결방법에 대해 상당히 기술적으로 진보했을지라도, 부하의 종류에 관계없이 폐쇄 과정을 효과적으로 실행할 수 없다; 또, 대칭 전류/전압 및 일정한 주파수를 가진다는 가정을 기초로 하므로 과도현상이 존재하는 상태나 오류 상태를 효과적으로 처리할 수 없다.

결론적으로, 당해 분야의 공지된 방법은 부하의 종류, 회로망의 종류 및 수행되는 조작 종류에 적합하게 최적 모멘트를 선택하도록 보장하지 못한다.

본 발명은, 중립 상태, 회로망의 본질 및 수행되는 조작 형태를 고려한 최적 조작 모멘트를 선택할 수 있는 회로 차단기, 분리기 등과 같은 조작 성분을 개폐하기 위한 제어 및 감시 장치를 제공한다.

본 발명의 목적은 적절한 방법을 실행함으로써 최적 조작 모멘트를 선택할 수 있는 제어 및 감시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 개발하기에 용이하고 실제로 수행하기에 용이한 과정을 따라서 최적의 조작 모멘트를 선택할 수 있는 제어 및 감시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 적은 비용으로 쉽게 제작할 수 있는 제어 및 감시 장치를 제공한다.

다른 목적과 더불어, 다음과 같은 기능을 수행하는 프로세싱 유닛과 전류 및 전압 측정 장치를 포함하는, 작동 요소의 개폐를 위한 작동 장치를 위한 제어 및 감시 장치에 의해 달성된다:

-개폐 조작을 수행하는 최적 전류 및 전압 값을 결정하고;

-조작 명령 및 계산된 예상값을 따라, 전류 및 전압이 최적 값을 가지는 연속 모멘트를 결정하며;

-연속 결정된 모멘트 중 하나를 포함하는 작동 요소를 개폐하기 위해 시간 윈도우를 결정하고;

-전기 작동 성분의 작동 시간 및 결정된 시간 윈도우를 기초로 작동기에 명령을 보낸다.

본 발명에 따른 제어 및 감시 장치의 특징에 의하면 다음 단계를 포함하는 알맞은 과정을 이용해 최적 값을 결정한다:

-전기 회로망에서 적절한 신호를 입력한 후에 발생되고 개폐 조작 이후에 전기 과도현상을 측정하고;

-전기 과도현상의 측정으로부터 얻은 정보 및 상기 프로세싱 유닛에 이미 저장된 가능한 작동 배열을 기초로 개폐 조작을 수행하도록 최적의 전류 또는 전압 값을 갱신한다.

본 발명의 다른 특징은 예로 든 첨부 도면을 참고로, 본 발명에 따른 제어 및 감시 장치의 선호되는 실시예로부터 분명히 알 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 제어 및 감시 장치의 선호되는 실시예를 나타낸 다이어그램;

도 2 는 본 발명에 따른 제어 및 감시 장치에 의해 수행되는 적절한 과정에서 연속 단계를 나타낸 다이어그램;

도 3 은 본 발명에 따른 제어 및 감시 장치에 의해 수행되는 또다른 적절한 과정에서 연속 단계를 나타낸 다이어그램.

*부호 설명

2 ... 전류 3 ... 전압

4,10 ... 프로세싱 유닛 7 ... 외부 명령

9 ... 작동기

도 1에서, 본 발명에 따른 제어 및 감시 장치의 선호되는 실시예가 다이어그램 형태로 나타나 있다.

파선 내에 나타나 있고 화살표 1로 표시한 본 발명에 따른 제어 및 감시 장치는 예를 들어 전류 및 전압 변압기 형태인 전류(2) 및 전압(3)을 측정하기 위한 장치와 프로세싱 유닛(4)을 포함한다. 상기 측정 장치(2,3)는 단계(5)의 전류 및 전압을 측정하고 프로세싱 유닛(4)으로 측정 신호를 보낸다.

조작을 수행할 필요가 있을 때, 프로세싱 유닛(4)은 자동 또는 수동 외부 명령(7)을 받아들인다.

이 프로세싱 유닛(4)은 개폐 조작을 수행하기 위해서, 적절한 과정을 거쳐, 최적의 전류 및 전압 값을 결정한다.

프로세싱 유닛(4)에 의해 채택되는 과정은 아래에 기술한 다른 방식으로 만들어질 수 있다.

이 과정은 개폐 조작 이후에/ 전압 펄스와 같은 전기 회로망에 알맞은 신호를 입력한 후에 전기 과도현상이 측정되는 단계 및, 개폐 조작을 실행하도록 최적 전류 및 전압 값이 갱신되는 단계를 포함한다.

이 갱신 과정은 측정 장치(2,3)를 사용해 수행되는, 전류 및 전압 과도현상의 측정을 기초로, 프로세싱 유닛(4)에 이미 저장된 가능한 작동 배열을 기초로 실행된다.

최적 값을 결정한 후에, 프로세싱 유닛(4)은 전류 및 전압이 최적 값을 가지는 연속 모멘트의 예상 값을 계산한다.

이 예상값 계산은 개폐 과정을 실시하도록 시간 윈도우를 결정할 수 있다.

시간 윈도우의 계산 및 작동 시간을 기초로, 프로세싱 유닛(10)은 예를 들어 회로 차단기인 작동 성분(6)을 움직이는 작동기(9)로 명령(8)을 보낸다.

작동 성분(6)의 운동은 자체 조작 중에 실시간에 조절되므로 구성성분의 마모로 인한 모든 변화를 고려하면서, 시간 윈도우 내에서 조작이 수행되도록 보장한다.

예를 들어, 모든 폐쇄 조작에서 전기 접촉부의 물리적 접촉점의 변화를 감지하는데 전기 과도현상 또는 다른 설정 과정을 분석할 수 있다.

도 2에서, 상기 과정 구조를 이루는 일련의 선호되는 단계는 다이어그램 형태로 도시되어 있다.

프로세싱 유닛(4)은 이 프로세싱 유닛(4)에 저장된 각각의 개폐 조작을 위한 가능한 구조(22,23)를 기초로 개폐하기 위한 최적 값(20,21)을 결정한다.

개폐 과정(24)은 최적 값(20,21)의 계산을 근거로 실행된다. 도 1에서 측정 장치(2,3)는 개폐 과정 이후에 과도 현상을 측정한다(단계 25).

만일 과도현상이 기설정된 임계값을 초과하지 않는다면 이미 사용된 동일한 최적 개폐 값은 다음 조작에 사용될 것이다.

만일 과도현상이 기설정된 임계값을 초과한다면 최적 개폐 값은 이미 사용된 것과 다른 개폐 구조를 사용해 갱신될 것이다(화살표 26,27).

이런 개폐 과정은 다시 실시될 것이고 만일 전기 과도현상이 기설정된 임계값을 초과한다면 새로운 최적 값이 결정될 것이다.

선호되는 실시예에서, 최적 개폐값(20,21)은 도 1에서 부하(12)로 존재하는 잔류 에너지를 고려한 양(28,29)으로 정정될 수 있다. 이 잔류 에너지와 양(28,29)은 부하의 방전 과도현상을 특징으로 하는 시간 상수를 기초로 결정되고 만일 이것이 커패시터라면, 이전 조작의 개방 모드를 기초로 결정되며 부하가 유도된다면 존재하는 잔류 흐름을 기초로 결정된다.

도 3에서, 전술한 과정 구조를 구성할 수 있는 다른 일련의 과정은 다이어그램 형태로 나타나 있다.

예를 들어 전압 펄스와 같은 알맞은 신호는 각각의 폐쇄 조작(34) 이전에 전기 회로망(단계 30)에 입력된다.

펄스의 입력은 도 1에서 제너레이터(11)를 사용해 실시되고 화살표(13) 방향으로 회로망쪽에서, 화살표(14) 방향으로 부하가 걸린 쪽에서 실행될 수 있다.

이렇게 입력된 신호는 측정된 회로망 과도현상을 일으킨다(단계 31).

스펙트럼 분석을 비롯한, 과도현상을 측정하면 부하의 종류를 미리 결정할 수 있다. 이것은, 프로세싱 유닛(10)이 가장 적합한 개방 구조(32) 및 폐쇄(33) 구조를 보다 쉽게 선택할 수 있도록 한다.

일단 폐쇄/개방 구조가 선택되면, 프로세싱 유닛(10)은 최적의 폐쇄/개방 모멘트(38,39)를 결정한 후 조작(34)을 수행한다.

전기 조작(34) 이후에 전기 과도현상이 측정된다(35). 만일 과도현상이 기설정된 임계값을 초과한다면 이 과정은 반복된다(화살표 37).

최적 값(38,39)은 도 1에서 부하(12)로 나타낸 잔류 에너지를 고려한 전기량(40,41)에 의해 완벽하게 정정된다.

이 경우에, 잔류 에너지는 부하가 걸리는 쪽에서(화살표 42,43) 적절한 신호를 입력한 후에(30) 평가될 수 있다.

실제로 본 발명에 따른 제어 및 감시 장치가 설정된 기능을 수행하는지 확인해야 한다.

특히, 적절한 과정을 채택하면 항상 회로망의 상태 및 부하를 항상 고려하면서 제어 및 감시 장치는 최적의 폐쇄/개방 값을 선택할 수 있다.

이것은 과도현상과 전기 아크 현상을 감소시켜서 구성성분의 마모를 줄이는 전기 조작을 수행할 수 있도록 한다.

부하의 잔류 에너지를 평가함으로써 최적 값을 정정하면 비이상적인 부하의 움직임을 고려하면서, 과도현상을 제한할 수 있다.

회로망으로 신호를 입력하고 과도현상을 평가하면 실행 과정의 속도를 빠르게 할 수 있어서, 최소 조작 과정으로 올바른 최적 값을 선택할 수 있다.

이 과정은 실행하기에 용이해서, 적은 비용으로 비교적 쉽게 제작할 수 있는 제어 및 감시 장치를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 제어 및 감시 장치는 본원 개념 내에서 다양하게 수정하고 바꿀 수 있다.

그리고, 기술적 등가 요소에 의해 세부 사항은 대체될 수 있다.

Claims (6)

1. -개폐 조작을 실행하도록 최적의 전류 및 전압 값을 결정하고;

   -조작 명령 및 예상값을 구한 후에, 전류 또는 전압이 최적값을 가지는 연속 모멘트를 결정하며;

   -결정된 연속 모멘트 중 하나를 포함한 작동 요소를 개폐하기 위한 시간 윈도우를 결정하고;

   -결정된 시간 윈도우 및 전기 작동 성분의 작동 시간을 기초로 작동기에 명령을 보내는 기능을 수행하는 프로세싱 유닛과 전류 및 전압 측정 장치를 포함하고, 작동 요소를 개폐하기 위한 작동기의 제어 및 감시 장치에 있어서,

   -전기 회로망에서 전압 및 전류 신호의 기설정된 입력 이후에 /개폐 조작 이후에 회로망의 전기 과도현상을 측정하고;

   -전기 과도현상의 측정으로부터 얻은 정보 및 상기 프로세싱 유닛에 저장된 가능한 작동 구조를 기초로 개폐 과정을 실행하도록 최적 전류 또는 전압 값을 갱신하는 단계를 포함한 과정을 이용해 최적 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 제어 및 감시 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 과정은:

   ⅰ)프로세싱 유닛에 저장된 폐쇄 조작을 위한 가능한 구조를 기초로 폐쇄 조작을 위한 최적의 전류 및 전압 값을 결정하고;

   ⅱ)프로세싱 유닛에 저장된 개방 조작을 위한 가능한 구조를 기초로 개방 조작을 위한 최적의 전류 및 전압 값을 결정하며;

   ⅲ)최적값을 기초로 개폐 과정을 수행한 후에 회로망 과도현상을 측정하고;

   ⅳ)과도현상이 기설정된 임계값을 초과한다면 ⅰ) 내지 ⅲ)단계를 반복적으로 되풀이하고, 과도현상이 기설정된 임계값을 초과하면 개폐 조작을 위한 최적 값을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 및 감시 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 과정은:

   Ⅰ)전기 회로망에 전압/전류 신호를 입력하고,

   Ⅱ)전압/전류 신호에 의해 야기된 과도현상을 측정하며;

   Ⅲ)상기 회로망 과도현상이 기설정된 임계값을 초과하면 프로세싱 유닛에 저장된 폐쇄 조작을 위한 가능한 구조를 기초로 폐쇄 조작을 위한 최적 전압 값을 결정하는데, 이런 가능한 구조는 과도현상의 측정을 기초로 확인되고;

   Ⅳ)만일 회로망 과도현상이 존재한다면 프로세싱 유닛에 저장된 개방 조작에 대해 가능한 구조를 기초로 개방 조작에 대해 최적의 전류 및 전압 값을 결정하는데, 이런 가능한 구조는 과도현상의 측정을 기초로 확인되고;

   Ⅴ)최적값을 기초로 한 개폐 과정을 수행한 후에 회로망 과도현상을 측정하며;

   Ⅵ)Ⅰ) 내지 Ⅴ)과정을 반복적으로 되풀이하고, 만일 과도현상이 기설정된 임계값을 초과한다면 개폐 조작을 위한 최적값을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 및 감시 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 전압 펄스는 전기 작동 요소의 상류 또는 하류에서 입력되는 것을 특징으로 하는 제어 및 감시 장치.
5. 제 3항 내지 4항에 있어서, 전기 회로망에서 전압 펄스를 입력함으로써 생성된 과도현상은 스펙트럼 분석 과정을 이용해 측정되는 것을 특징으로 하는 제어 및 감시 장치.
6. 상기 청구항에 있어서, 폐쇄 조작을 위해 최적 전류 및 전압 값은 조작 모멘트에서 부하에 존재하는 잔류 에너지를 고려한 전기량으로 정정되고, 이 전기량은 유도 하중에 대한, 선행 조작에 의해 결정된 잔류 흐름, 커패시터 부하에 대한 방전 과도현상을 가지는 공칭 또는 측정된 시간 상수를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 및 감시 장치.