KR20010023037A - 보호 릴레이 및 모듈 - Google Patents

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Abstract

착탈 및 교체 가능한 모듈에 의해 구현된 내부 처리회로를 갖는 보호 릴레이로서, 각각의 모듈은 공통 회로를 갖는 주 제어판과, 특정 기능을 수행하기 위해 주 제어판에 전기 접속된 착탈 및 교체 가능한 서브모듈을 포함한다. 보호 릴레이 회로는 하나 또는 그 이상의 모듈 또는 서브모듈을 교체함으로써 그 기능을 변경할 수 있다.

Description

보호 릴레이 및 모듈{MODULAR PROTECTIVE RELAY WITH SUBMODULES}
보호 릴레이 디바이스는 다양한 보호 및 제어 기능을 제공하기 때문에 전력 분배 시스템의 필수요소이다. 보호 릴레이는 전력 분배 시스템에서 조건을 감시하고, 역조건의 탐지에 응답하여 회로 차단기를 작동시켜서 전력 분배 시스템의 각종 부품과 성분의 손상을 방지해준다.
기존의 보호 릴레이는 아날로그 디바이스로서, 이들은 대부분 디지털 보호 릴레이로 대체되었다. 디지털 보호 릴레이는 아날로그 릴레이 디바이스로 가능했던 것보다 더욱 다양한 보호 및 제어 기능을 부여하도록 프로그램될 수 있는 디지털 처리회로를 포함한다.
전형적으로 디지털 보호 회로는 각종 보호 제어기능을 실행하기 위한 릴레이 처리회로를 포함하고 있다. 릴레이 처리회로는 입출력(I/O)회로, 전류 변압기, 전압 변압기 등의 각종 구성으로서 구현될 수 있는데, 이러한 구성은 일반적으로 보호 릴레이 유니트에 채용되어 릴레이 처리회로 또는 그 부품을 수리 또는 교체하는 것을 비교적 어렵게 하거나 시간을 소모시킨다.
미국 특허 제 4,742,428호는 절연 하우징 전면의 개구부를 통해 절연 하우징으로부터 회수될 수 있는 작동 유니트를 포함하는 콘라드(Conrad) 보호 릴레이를 기술하고 있다. 보호 릴레이 회로를 회수할 수 있음으로 해서 전력 분배 시스템의 최소 분해로 내부 릴레이 회로를 규칙적 시험, 유지보수 및 교체할 수 있도록 되어 있다. 그러나 콜라드 보호 릴레이는 회수 가능한 작동 유니트 내의 적소에 고정되어 있는 다른 방식의 통상의 릴레이 회로를 포함하고 있다.
보호 릴레이 디바이스는 릴레이 처리회로의 교체 또는 보수가 비교적 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 릴레이 처리회로가 착탈 및 교체 가능한 모듈(module)의 형태로서 구현되고, 또 각각 특정 기능을 수행하는 보호 릴레이를 제공하여 전술한 문제점들을 극복하고 부가적인 장점을 제공하는 것이다. 각각의 모듈은 의도한 모든 모듈 기능에 필요한 기본 회로를 갖는 주 제어판을 포함하고, 또 특수 기능을 수행하기 위한 특정 회로를 갖는 착탈 및 교체 가능한 서브모듈(submodule)을 포함한다. 모듈은 전원 공급기 모듈, CPU 모듈 및 적어도 하나의 디지털 신호처리 모듈을 포함할 수 있고, 서브모듈은 I/O 카드 및 전압 또는 전류 변압기 카드를 포함할 수 있다. 본 발명의 후술하는 실시예에 따라서, 보호 릴레이의 기능은 하나 또는 그 이상의 모듈, 또는 하나 또는 그 이상의 서브모듈의 교체에 의해 변경될 수 있다.
본 발명은 보호 릴레이(protective relay), 특히 상호교환 가능한 부품을 포함하는 보호 릴레이에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 모듈/서브모듈식 구조물을 채용한 보호 릴레이 디바이스의 사시도,
도 2는 도 1의 보호 릴레이 디바이스에서 제거된 모듈의 사시도,
도 3a 및 3b는 도 2의 모듈의 부분 파단도 및 단면도.
이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하는데, 도면에서 동일 소자에는 동일 도면부호를 붙였다.
도 1은 모듈을 채용한 보호 릴레이 디바이스를 도시한 것이다. 보호 릴레이 디바이스(10)는 본 출원인에게 공히 양도되었고, 그 내용을 본 발명에서 참조하고 있으며, 본 발명과 동일 날자에 "Modular Control Panel for a Protective Relay"란 발명의 명칭으로 출원되어 계류 중인 특허원에 기술되어 있는 패널과 같은 내부 보호 릴레이 회로로의 접근을 제공하는 경첩식 패널을 갖는 것으로 도시되어 있다. 보호 릴레이 디바이스(10)의 내부 보호 릴레이 회로는 모듈(12)의 형태로 제공되어 있다. 각각의 모듈은 특정 기능이나, 또는 보호 릴레이 디바이스를 채용한 전력 분배 시스템(비도시)의 보호 및 제어에 관련된 기능 세트를 실행한다. 전형적인 모듈은 전원 공급기 모듈, 전류 변압기 모듈, 중앙 처리기(CPU) 모듈, 디지털 신호 처리기(DSP) 모듈 등을 포함할 수 있다. 각각의 모듈(12)은 착탈 및 교체 가능하여 (예로서, 보호 릴레이 하우징에서 미끄럼식 잠금 또는 해제 슬롯이나 가이드에 의해) 릴레이 디바이스(10)가 하나 또는 그 이상의 모듈의 간단한 착탈 및 교체에 의해 용이하게 상품으로의 교체 또는 수리될 수 있다.
도 2는 각각의 모듈(12)을 도시한 것이다. 모듈은 모듈을 전력 분배 시스템에 전기 접속시키기 위한 접점(14)을 한 단부에 갖고 있다. 반대편 단부에서 모듈(12)은 사용자 접촉영역(예로서, 릴레이 디바이스(10)의 패널)과 통신하기 위한 접속부(비도시)를 갖고 있다. 접점(14)은 본 출원인에게 공히 양도되었고, 그 내용을 본 발명에서 참조하고 있으며, 본 발명과 동일 날자에 "Terminal Block for a Protective Relay"란 발명의 명칭으로 출원되어 계류 중인 특허원에 기술되어 있는 바와 같은 모듈식 터미널 블록 또는 통상의 터미널 블록일 수 있는 터미널 블록에 의해 전력 분배 시스템에 바람직하게 접속되어 있다.
도 3a 및 3b는 모듈(12)의 일부 파단도와 단면도를 각각 도시한 것이다. 도 3a에 도시된 바와 같이 모듈(12)은 주 제어판(16)과 복수개의 서브모듈 카드(18)를 포함하고 있다. 도 3a에서 서브모듈 카드는 입출력(I/O) 카드로 도시되어 있지만, 서브모듈 카드는 모듈(12)을 의도한 기능이나 기능 세트를 실행할 수 있도록 하기 위해 전압 변압기 카드, 전류 변압기 카드 또는 어떠한 종류의 다른 카드로 대체될 수 있다. 주 제어판(16)은 의도한 모든 모듈 기능을 위해 공통되는 회로를 바람직하게 포함하면서 모듈 하우징(20) 내에 고정되어 있다. 서브모듈 카드(18)는 의도된 특정 모듈 기능(예로서, 특정 전압정격을 갖거나, 또는 모듈이 입출력 작동의 특정 유형을 실행할 수 있도록 하기 위한 변압기 카드)을 모듈이 실행할 수 있도록 하기 위한 특정 회로를 포함한다. 서브모듈 카드(18)는 주 제어판(16)과 모듈 하우징(20)으로부터 별도로 착탈 및 교체 가능하다. 접점(14)은 수터미널 블록과 합치되도록 디자인되어 있고, 또 서브모듈 카드(18)에 바람직하게 납땜되어 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 서브모듈 카드(18)는 한 측면을 따라서 하우징(20)에 기계적으로 접속되어 있고, 반대편 측면을 따라서 주 제어판(16)에 전기적 및 기계적으로 접속되어 있다. 서브모듈 카드(18)는 적합한 전기적 및 기계적 접속을 이루기 위하여 주 제어판(16)에 미끄럼식으로 체결되는 것이 바람직하다. 그 외에도 여러 다른 종류의 적합한 접속방법이 있지만, 여기서는 상세히 설명하지 않는다.
본 발명에 따른 모듈은 본 출원인에게 공히 양도되었으며, "Terminal Block for a Protective relay"란 발명의 명칭으로 출원되어 계류 중인 특허원에 기술되어 있는 바와 같은 수터미널 블록과 합치하는 암터미널 블록을 포함한다. 하우징(20)은 본 발명에 따른 모듈이 수터미널 블록이 단락 절편을 포함하는 것에 관계없이 어떠한 형상의 수터미널 블록도 적합하게 수용할 수 있는 형태인 것이 바람직하다. 이를 위해, 또 모듈이 단락 절편을 갖는 수터미널 블록과 합치할 때 단락을 방지하기 위해, 모듈/암블록 하우징(20)은 전기 접속이 수터미널 블록과 암터미널 블록/모듈의 접점 사이에 이루어진 후에 단락 절편을 차단하기 위해 놓이는 적합한 길이의 연장부(비도시)를 구비하고 있다.
암터미널 블록/모듈의 접점은 전력 분배 시스템에서 작동할 수 있도록 약1초에 약 500amp의 전류에 견딜 수 있도록 디자인하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 서브모듈을 갖는 조립 모듈은 보호 릴레이 내로 쉽게 삽입될 수 있고, 또 티너만(Tinnerman) 클립이나 기타 적합한 고정수단에 의해 쉽게 고정될 수 있다.
전술한 실시예에 의해 전형화된 바와 같이, 본 발명에 따른 모듈/서브모듈식 보호 릴레이는 통상의 보호 릴레이 디바이스에 대해 다수의 장점을 제공할 수 있다. 예로서, 보호 릴레이는 보호 릴레이의 기능을 증강시키거나 변경시키기 위해서, 또는 용이한 수리를 위해서 모듈을 용이하게 착탈 및 교체할 수 있도록 해준다. 더욱이 모듈은 전술한 바와 같이 서브모듈을 제공받을 수 있으므로, 각각의 모듈은 관련 모듈의 기능을 증강시키거나 변경시키기 위해서, 또는 용이한 수리를 위해서 서브모듈을 착탈 및 교체할 수 있다. 본 발명의 이와 같은 태양은 고정된 구성의 디지털 입출력 회로 및/또는 고정된 조합의 전류 및 전압 변압기를 갖는 통상의 보호 릴레이에 대해 상당한 장점을 부여한다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명했지만, 상술한 것은 예시적인 것으로서, 본 발명은 그에 제한되지 않는다. 따라서 특허청구범위와 그에 상당하는 법률에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 정신과 범주 내에서는 전술한 실시예에 대한 변형이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 릴레이는 보호 릴레이의 기능을 증강시키거나 변경시키기 위해서, 또는 용이한 수리를 위해서 모듈 및/또는 서브모듈을 용이하게 착탈 및 교체할 수 있도록 해준다.

Claims (18)

  1. 릴레이 하우징과, 그리고 독립적으로 착탈 및 교체 가능한 복수개의 모듈에 전기적 및 기계적 접속이 가능하고, 전력 분배 시스템의 보호 제어를 제공하기 위해 전원 공급기 모듈, CPU 모듈 및 적어도 하나의 DSP 모듈을 포함하는 보강평면으로 이루어지며, 상기에서 각각의 모듈은 모듈 하우징과, 별도로 착탈 및 교체 가능한 복수개의 서브모듈을 포함하는데, 모듈의 기능은 하나 또는 그 이상의 서브모듈의 교체에 의해 변경할 수 있는 보호 릴레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 서브모듈은 전력 분배 시스템에 접속을 위한 적어도 하나의 접점을 포함하는 보호 릴레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 접점은 약 1초에 약 500암페어의 전류에 견딜 수 있는 보호 릴레이.
  4. 제 2 항에 있어서,
    모듈은 터미널 블록이 단락 절편을 갖는 것에 관계없이 터미널 블록에 접속될 수 있는 보호 릴레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    모듈은 터미널 블록과 적어도 하나의 접점 사이에 전기접속이 이루어진 후에만 단락 절편을 차단하는 보호 릴레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    서브모듈은 입출력(I/O) 서브모듈인 보호 릴레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    서브모듈은 전류 변압기 서브모듈인 보호 릴레이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    서브모듈은 전압 변압기 서브모듈인 보호 릴레이.
  9. 제 1 항에 있어서,
    모듈은 티너만 클립을 이용하여 릴레이 하우징에 장착되는 보호 릴레이.
  10. 보호 릴레이에서 하나 또는 그 이상의 기능 세트를 실행시키기 위한 모듈에 있어서,
    ① 모듈 하우징과,
    ② 하우징 내에 내장된 주 제어판과, 그리고
    ③ 하우징 내에 착탈 가능하게 삽입된 복수개의 서브모듈-여기서 각각의 서브모듈은 모듈 기능의 일부를 수행하며, 또한 주 제어판을 통해 다른 서브모듈과 통신할 수 있음-을 포함하며,
    보호 릴레이의 릴레이 하우징에 착탈 가능하게 삽입될 수 있는 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    복수개의 서브모듈 중 하나 또는 그 이상의 서브모듈은 전력 분배 시스템에 접속을 위한 적어도 하나의 접점을 포함하는 모듈.
  12. 제 10 항에 있어서,
    적어도 하나의 접점은 약 1초에 약 500암페어의 전류에 견딜 수 있는 보호 릴레이.
  13. 제 10 항에 있어서,
    릴레이 하우징에 삽입되면, 터미널 블록이 단락 절편을 갖는 것에 관계없이 터미널 블록에 합치되는 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    모듈은 터미널 블록과 적어도 하나의 접점 사이에 전기접속이 이루어진 후에만 단락 절편을 차단하는 모듈.
  15. 제 10 항에 있어서,
    서브모듈은 입출력(I/O) 서브모듈인 모듈.
  16. 제 10 항에 있어서,
    서브모듈은 전류 변압기 서브모듈인 모듈.
  17. 제 10 항에 있어서,
    서브모듈은 전압 변압기 서브모듈인 모듈.
  18. 제 10 항에 있어서,
    티너만 클립을 이용하여 릴레이 하우징에 장착되는 모듈.
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