KR20000051401A - 주 보호순시요소 활성화 및 정전축소시퀀서를 구비하는 전력 시설물의 보호시스템 - Google Patents

주 보호순시요소 활성화 및 정전축소시퀀서를 구비하는 전력 시설물의 보호시스템 Download PDF

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Abstract

개시된 전력시설물의 보호장치는 전력 시설물에 고장이 발생할 경우에 고감도로 고장 제거시간을 단축하여 전력시설물을 보호하고, 정전 범위를 축소시킬 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 주 시설물의 고장은 주 보호순시요소를 활성화하여 주 보호용 계전기와 주 차단기를 신속히 동작시키고, 부하측 시설물의 고장은 해당 분기보호용 계전기와 분기차단기만을 동작시키는 주 보호순시요소 활성화 및 정전축소 시퀀서를 구비하는 전력시설물의 보호시스템으로서 복수의 분기 보호용 순시요소 계전기가 복수의 분기전류 트랜스의 출력신호로 고장을 판단하여 해당 분기 차단기를 각기 차단시킬 경우에는 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호를 차단하여 주 차단기에 인가되지 못하도록 하고, 분기 보호용 순시요소 계전기가 해당 분기 차단기를 차단시키지 않을 경우에 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호가 주 차단기에 인가되도록 하는 고감도 보호 및 정전 축소 시퀀서를 구비하여 어느 전력시설물에 고장이 발생하였을 경우에 해당 분기보호용 순시요소 계전기 및 주 보호용 순시요소 계전기가 중복으로 분기 차단기 및 주 차단기를 동작시켜 정전 범위가 확대되는 것을 방지한다.

Description

주 보호순시요소 활성화 및 정전축소시퀀서를 구비하는 전력 시설물의 보호시스템{SENSITIVE PROTECTION SYSTEM USING CONTROL SEQUENCER FOR OUTAGE REDUCTIO N AND ACTIVATION OF INSTANTANEOUS UNIT}
본 발명은 전기 사업용 전력 설비 및 자가용 전력 설비 등의 고압전력 시설물에 있어서, 고장이 발생할 경우에 고감도로 고장 제거시간을 단축하고, 정전 범위를 최소로 축소시킬 수 있는 전력 시설물의 보호시스템에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 전력 시설물에 고장이 발생하여 분기 보호용 순시요소 계전기가 분기 차단기를 동작시킬 경우에 주 보호용 순시요소 계전기가 주 차단기를 동작시키지 않도록하여 주시설물과 건전한 부하측 시설물의 정전을 방지하고, 분기보호용 순시요소 계전기가 분기 차단기를 동작시키지 않을 경우에는 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호에 따라 주 차단기가 신속하게 동작되도록 하여 전원측 시설물의 과부하시간을 단축하도록 주보호순시요소 활성화 및 정전축소 시퀸서(SEQUENCER)를 구비하는 전력 시설물의 보호시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전력 시설물에 사용되는 보호장치는 전력 시설물에 고장이 발생하였을 경우에 신속하고 정확하게 고장 구간을 최소화하여 건전 구간에서 분리시킴으로써 건전구간의 전력시설물을 보호하고, 정전 피해를 최소화하는 것이다.
그러나 종래의 보호장치는 상위의 보호장치와 하위의 보호장치가 상호간에 원활한 협조를 취할 수 없으므로 고장이 발생하였을 경우에 고장이 발생한 구간을 효율적으로 차단할 수 없었다.
이러한 종래의 기술을 도 1의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 보호장치의 구성을 보인 블록도이다.
여기서, 부호 10은 예를 들면, 발전소에서 공급되는 고압 전원을 변환하여 출력하는 변압기, 선로 등의 전원측 시설물이다.
상기 전원측 시설물(10)이 출력하는 전원은 주 차단기(20)를 통해 주 시설물(30)에 공급된다.
여기서, 부호 30은 예를들면, 변전소의 모선, 변압기, 차단기 등의 주시설물로서 고장이 발생하면 전력공급에 큰지장을 주는 대단히 중요한 시설이다.
상기 주 시설물(30)에 공급된 전원은 복수의 분기 차단기(40,41,···,4N)를 각기 통한 후 예를 들면, 변압기 또는 전동기 등의 복수의 부하측 시설물(50,51,···,5N)에 공급된다.
그리고 상기 주 차단기(20) 및 주 시설물(30)의 사이에 주 전류 트랜스(CT10)가 구비되고, 이 주 전류 트랜스(CT10)의 검출 전류에 따라 주 보호용 순시요소 계전기(60) 및 주 보호용 한시요소 계전기(70)가 상기 주 차단기(20)의 동작을 제어하게 구성된다.
또한, 상기 복수의 분기 차단기(40,41,···,4N) 및 복수의 부하측 시설물(50,51,···,5N)의 사이에는 복수의 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···,CT2N)가 각기 구비되고, 이 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···, CT2N)의 검출전류에 따라 분기 보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N) 및 분기 보호용 한시요소 계전기(90,91,···,9N)가 해당 분기 차단기(40,41,···,4N)의 동작을 제어하게 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 보호장치는 전원측 시설물(10)이 출력하는 전원이 주 차단기(20)를 통해 주 시설물(30)에 공급되고, 상기 주 시설물(30)에 공급된 전원은 복수의 분기 차단기(40,41,···,4N)를 통해 복수의 부하측 시설물(50,51,···,5N)에 각기 공급된다.
이와 같은 상태에서 전원측 시설물(10)에서 주 차단기(20)를 통해 주 시설물(30)로 공급되는 전원의 전류를 주 전류 트랜스(CT10)가 검출하여 주 보호용 순시요소 계전기(60) 및 주 보호용 한시요소 계전기(70)에 입력시키는 것으로서 주 보호용 순시요소 계전기(60) 및 주 보호용 한시요소 계전기(70)는 주 전류 트랜스(CT10)가 검출하는 전원의 전류 레벨로 고장의 발생 여부를 판단하게 된다.
그리고 주 시설물(30)에서 복수의 분기 차단기(40,41,···,4N)를 통해 복수의 부하측 시설물(50,51,···,5N)로 각기 공급되는 전원의 전류는 복수의 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···, CT2N)가 각기 검출하여 해당 분기 보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N) 및 분기 보호용 한시요소 계전기(90,91,···,9N)에 입력시키는 것으로 분기보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N) 및 분기보호용 한시요소 계전기(90,91,···,9N)는 해당 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···, CT2N)가 검출한 전원의 전류 레벨로 고장의 발생 여부를 판단하게 된다.
이와 같은 상태에서 어떤 부하측 시설물(50,51,···,5N)에 일정 규모 이상의 고장이 발생하였을 경우에 해당 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···, CT2N)의 검출 전류로 해당 분기보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N) 및 해당 분기보호용 한시요소 계전기(90,91,···,9N)가 고장의 발생을 판단하게 된다.
여기서, 어떤 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···, CT2N)가 부하측 시설물(50,51,···,5N)로 정격 전류보다 약간 높은 과전류의 흐름을 검출할 경우에는 해당 분기보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N)는 동작하지 않고, 해당 분기보호용 한시요소 계전기(90,91,···,9N)가 시간지연 특성에 따라 동작하기 시작한다.
이와 같이 해당 분기 보호용 한시요소 계전기(90,91,···,9N)가 동작하는 상태에서 미리 설정된 소정의 시간 이상 계속 해당 분기전류 트랜스(CT20,CT21,···, CT2N)가 정격 전류보다 약간 높은 과전류의 흐름을 검출할 경우에 해당 분기 보호용 한시요소 계전기(90, 91,···,9N)가 해당 분기 차단기(40, 41,···, 4N)를 동작시켜 해당 부하측 시설물(50,51,···,5N)로 전원이 공급되지 않도록 차단하게 된다.
또한, 상기에서 어떤 부하측 시설물(50,51,···,5N)로 정격 전류보다 매우 높은 과전류가 흐를 경우에는 해당 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···,CT2N)의 검출 전류에 따라 해당 분기 보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N)가 바로 동작하여 해당 분기 차단기(40,41,···,4N)를 신속히 동작시키고, 해당부하측 시설물(50,51,···,5N)로 전원이 공급되지 않도록 차단하게 된다.
그리고 전원측 시설물(10)에서 주 차단기(20)를 통해 주 시설물(30)과 해당 또는 복수의 분기 차단기(40,41,···,4N) 및 해당 또는 복수의 부하측 시설물(50,51,···,5N)로 과전류가 흐를 경우에는 이를 주 전류 트랜스(CT10)가 검출하고, 주 전류 트랜스(CT10)의 검출 전류에 따라 주 보호용 순시요소 계전기(60) 및 주 보호용 한시요소 계전기(70)가 해당 분기 보호용 순시요소 계전기(80, 81,···, 8N) 및 분기 보호용 한시요소 계전기(90,91,···,9N)와 같이 동작하여 주 차단기(20)를 동작시키고, 전원을 차단하게 된다.
이처럼 상기한 종래의 보호장치는 어떤 부하측 시설물(50,51,···,5N)에 일정 규모 이상의 큰 고장이 발생할 경우에 상기 해당 분기 보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N)와 중복으로 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 동작하는 경우가 많다.
상기 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 동작하여 주 차단기(20)가 전원을 순시 차단하게 되면, 주 시설물(30)을 비롯하여 건전한 부하측 시설물도 모두 함께 정전된다.
예를 들면, 부하측 시설물(50)에서 일정 규모 이상의 고장이 발생하였다고 가정하고, 그 일정 규모 이상의 고장으로 인하여 분기보호용 순시요소 계전기(80)는 물론 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 함께 동작하면서 분기 차단기(40) 및 주 차단기(20)를 모두 동작시켜 전원을 차단할 경우에 일정 규모 이상의 고장이 발생한 부하측 시설물(50)은 물론 고장이 발생하지 않은 건전한 구간인 주 시설물(30) 및 복수의 부하측 시설물(51,···,5N)이 함께 정전되는 에러가 발생한다.
그러므로 종래에는 주 차단기(20) 및 주 보호용 순시요소 계전기(60)를 분리시켜 주 전류 트랜스(CT10)가 정격 전류보다 매우 높은 과전류를 검출하여도 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 주 차단기(20)를 동작시키지 못하게 한 상태에서 전력시설물을 운영하는 경우가 많다.
이렇게 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 주차단기(20)를 동작시키지 못하게 분리시켜 운영할 경우에 주 시설물(30) 등의 고장에 대하여 신속하게 전원을 차단 시키지 못하고, 주 보호용 한시요소 계전기(70)가 동작하여 미리 설정된 소정의 시간후에 주 차단기(20)를 동작 및 전원을 차단시킴으로써 주 시설물(30) 등의 고장 시간을 지연시키고, 이로 인하여 고장난 모선 등의 주 시설물(30)의 피해가 확산되고, 전원측 시설물에 관련된 다른 시설물에 전기적 및 기계적 충격을 줄 뿐만 아니라 사고가 파급되며, 손실 전력이 증가하게 되는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 분기 보호용 순시요소 계전기가 분기 차단기를 차단시키는지를 판단하고, 분기 보호용 순시요소 계전기가 분기 차단기를 차단시키지 않을 경우에 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호에 따라 주 차단기를 차단시키게 하는 전력 시설물의 보호시스템을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전력 시설물의 보호시스템에 따르면, 복수의 분기 보호용 순시요소 계전기가 해당 분기전류 트랜스의 출력신호로 고장을 판단하여 복수의 분기 차단기를 각기 차단시킬 경우에 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호를 차단하고, 분기 차단기를 차단시키지 않을 경우에 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호를 주 차단기에 인가하여 전력 시설물을 고감도로 보호하는 정전 축소 시퀀서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 보호장치의 구성을 보인 블록도,
도 2는 본 발명의 주 보호순시요소 활성화 및 정전축소시퀀서의 구성을 보인 블록도,
도 3은 도 2의 주 보호순시요소 활성화 및 정전 축소 시퀀서를 구비하는 전력시설물의 보호시스템의 구성을 보인 상세 회로도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 전원측 시설물 20 : 주 차단기
30 : 주 시설물 40,41,···,4N : 분기 차단기
50,51,···,5N : 부하측 시설물 60 : 주 보호용 순시요소 계전기
70 : 주 보호용 한시요소 계전기 80 : 분기 보호용 순시요소 계전기
90 : 분기 보호용 한시요소 계전기 100 : 정전 축소 시퀀서
CTl0 : 주 전류 트랜스
CT20, CT21,···, CT2N : 분기 전류 트랜스
RY : 릴레이 코일 RYS : 릴레이의 스위치
T : 타이머 TS : 타이머의 스위치
이하 첨부된 도 2 및 도 3의 도면을 참조하여 본 발명의 전력 시설물의 보호시스템을 상세히 설명하겠으며, 여기서 종래와 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여한다.
도 2는 본 발명의 주보호순시요소활성화 및 정전축소시퀀서의 구성을 보인 블록도이고, 도 3은 본 발명의 주보호순시요소활성화 및 정전축소시퀀서를 구비한 전력시설물의 보호시스템의 구성을 보인 상세회로도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명의 전력 시설물의 보호장치는 고장이 발생하여 분기 보호용 순시요소 계전기(80,81,···,8N)가 분기 차단기(40, 41, ···, 4N)를 차단시킬 경우에 주 보호용 순시요소 계전기(60)의 출력신호를 차단하고, 분기 보호용 순시요소 계전기(80, 81, ···, 8N)가 분기 차단기(40, 41,···, 4N)를 차단시키지 않을 경우에 주 보호용 순시요소 계전기(60)의 출력신호에 따라 주차단기(20)가 동작되게 하는 주보호순시요소 활성화 및 정전 축소 시퀸서(100)를 구비한다.
상기 주보호순시요소활성화 및 정전 축소 시퀀서(100)는 도 3에 도시된 바와같이 복수의 분기 보호용 순시요소 계전기(80, 81,···, 8N)의 출력신호가 다이오드(D1, D2,···DN)를 각기 통해 릴레이 코일(RY)에 인가되게 접속되고, 주 보호용 순시요소 계전기(60)의 출력신호가 타이머(T)에 인가되게 접속됨과 아울러 그 주보호용 순시요소 계전기(60)의 출력신호가 상기 타이머(T)의 스위치(TS) 및 상기릴레이 코일(RY)의 스위치(RYS)를 순차적으로 통해 주 차단기(20)에 인가되게 접속된다.
상기에서 -VCC는 마이너스 전원이다.
그리고 상기 릴레이 코일(RY)의 스위치(RYS)는 릴레이 코일(RY)이 구동될 경우에 개방되고, 타이머(T)의 스위치(TS)는 상기 타이머(T)가 동작할 경우에 미리 설정된 소정의 시간동안 접속된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 전력 시설물의 보호장치는 전원측 시설물(10)에서 출력되는 전원이 주 차단기(20)를 통해 주 시설물(30)에 공급되고, 주 시설물(30)에 공급된 전원이 분기되어 복수의 분기 차단기(40, 41,···, 4N)를 각기 통해 복수의 부하측 시설물(50, 51,···, 5N)에 각기 공급되는 상태에서 어떤 부하측 시설물(50, 51,···, 5N)에 일정 규모 이상의 고장이 발생할 경우에 이를 해당 분기전류 트랜스(CT20, CT21,···, CT2N)가 검출하여 해당 분기 보호용 순시요소계전기(80, 81,···, 8N)에 각기 입력시키게 된다.
그러면, 해당 분기 보호용 순시요소 계전기(80, 81,···, 8N)가 고전위를 출력하고, 출력한 고전위에 따라 해당 분기 차단기(40,41,···4N)가 동작 및 전원을 차단시켜 해당 부하측 시설물(50, 51,···, 5N)에 전원이 공급되지 않도록 한다.
그리고 상기 해당 분기 보호용 순시요소 계전기(80, 81,···, 8N)가 출력하는 트립신호는 주 보호순시요소활성화 및 정전 축소 시퀀서(100)내의 다이오드(D1, D2,···, DN)를 통해 릴레이 코일(RY)에 인가되므로 그 릴레이 코일(RY)이 구동되어, 그 릴레이의 스위치(RYS)를 개방시키게 된다.
그러므로 부하측 시설물(50, 51,···, 5N)에서 발생한 일정 규모 이상의 고장을 주 전류 트랜스(CT10)가 검출하여 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 신호를 출력하고, 출력한 트립신호에 의해 주 보호순시요소활성화 및 정전축소시퀀서(100)내의 타이머(T)가 동작하여, 그 타이머 스위치(TS)를 미리 설정된 릴레이 스위치(RYS) 개방시간동안 지연된후 접속되게 함으로써 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 출력한 트립신호는 주 차단기(20)에 인가되지 못하여 주 차단기(20)가 동작하지 않고, 계속 전원을 공급하게 된다.
그리나 부하측 시설물(50, 51,··· 5N)을 제외하고, 주 시설물(30) 등에 일정 규모 이상의 고장이 발생하거나 또는 부하측 시설물(50, 51,··· 5N)에 일정규모 이상의 고장이 발생하여도 해당 분기 보호용 순시요소 계전기(80, 81,···, 8N)가 고장등으로 동작하지 못할 경우에는 주 보호순시요소활성화 및 정전 축소 시퀀서(100)의 릴레이 코일(RY)이 동작하지 못하여 릴레이의 스위치(RYS)는 계속 접속된 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 상태에서 주 전류 트랜스(CT10)의 검출 전류로 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 고장을 검출하여 트립신호를 출력하게 된다.
상기 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 출력하는 트럽신호에 의해 타이머(T)가 구동되어 타이머의 스위치(TS)가 접속된다.
그러면, 주 보호용 순시요소 계전기(60)가 출력한 트립신호가 타이머의 스위치(TS)와 릴레이의 스위치(RYS)를 순차적으로 통해 주 차단기(20)에 인가되므로 주 차단기(20)가 동작하여 고장난 주시설물(30)이나, 부하측 시설물(50, 51,··· 51N)에 공급되는 전원을 신속히 차단하여 전원측 시설물을 고감도로 보호하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 부하측 시설물에 일정 규모 이상의 고장이 발생하여 분기 보호용 순시요소 계전기가 분기 차단기를 동작시킬 경우에 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호를 차단하여 주 차단기가 동작하지 않도록 하고, 분기 보호용 순시요소 계전기가 분기 차단기를 동작시키지 않은 상태에서 주 보호용 순시요소 계전기가 일정 규모 이상의 고장 발생을 검출할 경우에 주 차단기를 신속히 동작시켜 전원을 차단시킴으로써 전력 시설물의 어느곳에 고장이 발생하였을 경우에도 건전한 전력시설물의 과부하를 단축하여 보호하고, 정전 구간을 최소화하여 고장이 발생한 구간의 전원을 빠른 시간 내에 차단시켜 고장의 발생으로 인한 피해를 최소화할 수 있다.

Claims (2)

  1. 전원을 공급하는 전원측 시설물, 상기 전원측 시설물이 공급하는 전원을 주시설물에 공급하는 주 차단기, 상기 주 시설물의 출력 전원을 복수의 부하측 시설물에 각기 공급하는 복수의 분기 차단기, 상기 주 차단기를 통해 상기 주 시설물로 공급되는 전원의 전류를 검출하는 주 전류 트랜스, 상기 주 전류 트랜스의 검출 전류로 미리 설정된 규모 이상의 고장 발생을 판단하고 미리 설정된 규모 이상의 고장발생이 판단될 경우에 바로 상기 주 차단기를 동작시켜 전원을 차단하게 하는 주 보호용 순시요소 계전기, 상기 주 전류 트랜스의 검출 전류로 고장 발생을 판단하고 고장 발생이 판단될 경우에 미리 설정된 시간 경과 후 상기 주 차단기를 동작시켜 전원을 차단하게 하는 주 보호용 한시요소 계전기, 상기 분기 차단기를 통해 상기 부하측 시설물로 공급되는 전원의 전류를 검출하는 복수의 분기전류 트랜스, 상기 복수의 분기전류 트랜스의 검출 전류로 미리 설정된 규모 이상의 고장 발생을 판단하고 미리 설정된 규모 이상의 고장 발생이 판단될 경우에 바로 해당 분기 차단기를 각기 동작시켜 전원을 차단하게 하는 복수의 분기 보호용 순시요소 계전기 및 상기 복수의 분기전류 트랜스의 검출 전류로 고장 발생을 판단하고 고장 발생이 판단될 경우에 미리 설정된 시간 경과 후 해당 분기 차단기를 각기 동작시켜 전원을 차단하게 하는 복수의 분기 보호용 한시요소 계전기를 구비하는 전력 시설물의 보호장치에 있어서,
    상기 복수의 분기 보호용 순시요소 계전기가 상기 분기전류 트랜스의 출력신호로 고장을 판단하여 해당 분기 차단기를 각기 차단시킬 경우에 상기 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호를 차단하고, 복수의 분기 보호용 순시요소 계전기가 해당 분기 차단기를 각기 차단시키지 않을 경우에 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호를 주 차단기에 인가하는 것을 특징으로 하는 주 보호순시요소 활성화 및 정전축소 시퀀서를 구비하는 전력 시설물의 보호시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주 보호순시요소 활성화 및 정전 축소 시퀀서는,
    복수의 분기 보호용 순시요소 계전기의 출력신호가 릴레이 코일 측에 인가되게 접속되고, 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호가 타이머에 인가되게 접속됨과 아울러 그 주 보호용 순시요소 계전기의 출력신호가 상기 타이머의 스위치 및 상기 릴레이 코일의 스위치를 통해 주 차단기에 인가되게 접속됨을 특징으로 하는 주 보호순시요소 활성화 및 정전축소시퀀서를 구비하는 전력 시설물의 보호시스템.
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