KR20010071140A

KR20010071140A - 파워 제어 및 모니터링 시스템, 그를 이용하는 디지털보호 릴레이 및 보호 릴레이에 파워 분배 시스템의 보호제어 제공 방법

Info

Publication number: KR20010071140A
Application number: KR1020007011297A
Authority: KR
Inventors: 캠프벨콜린브루스; 모어로져; 베이젼트앤드류더블유
Original assignee: 제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹; 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2001-07-28
Also published as: CN1300456A; PL200548B1; EP1078430A2; PL344572A1; CA2326434C; ZA200005158B; WO2000048281A3; KR100688754B1; WO2000048281A9; US6469629B1; JP4345078B2; AU3857100A; AU760320B2; BR0004793A; MXPA00009929A; CA2326434A1; CN1311601C; JP2002537745A; WO2000048281A2

Abstract

파워 분배 시스템과 연관된 복수의 보호 릴레이들 사이에 로직 함수가 분배될 수 있게 하는 보호 릴레이, 시스템 및 릴레이 동작 방법이 제공된다. 보호 릴레이는 피어-투-피어 통신 네트워크를 통해 메시지를 교환하기 위한 통신 포트를 포함하며, 프로그램가능 로직을 포함한다. 각각의 보호 릴레이는 원격 보호 릴레이로부터 메시지내에 포함된 로직 오퍼랜드를 수신하여, 수신된 오퍼랜드를 이용해서 로직 식들을 실행하며, 필요한 경우 보호 제어를 제공하고 다른 보호 릴레이에게로 오퍼랜드를 출력한다.

Description

파워 제어 및 모니터링 시스템, 그를 이용하는 디지털 보호 릴레이 및 보호 릴레이에 파워 분배 시스템의 보호 제어 제공 방법{DISTRIBUTED LOGIC IN MULTIPLE PROTECTIVE RELAYS}

본 발명은 전반적으로 전기 분배 시스템용 디지털 보호 릴레이에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 분배 시스템에 향상된 보호 및 모니터링 기능을 제공하는 디지털 보호 릴레이 및 시스템에 관한 것이다.

전기적 파워 분배 시스템의 모니터링 및 보호 제어를 제공하는 디지털 보호 릴레이가 공지되어 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전기적 파워 분배 시스템(electrical power distribution system)"이라는 용어는 전기적 파워를 발생, 전송 및/또는 소비자에게 분배하기 위한 시스템들 및 시스템들의 구성요소를 포함한다. 통상, 이러한 릴레이는 전기적 분배 시스템상의 한 포인트에 접속되어, 전류, 전압 또는 다른 파라미터들을 모니터하고, 특정의 지정된 조건이 발생하는 이벤트시에 보호 제어를 제공(예컨대, 릴레이가 연관된 시스템의 부분으로부터 파워를 제거하도록하는 제어 신호를 제공함으로써)한다. 보호 릴레이의 기능은 다수의 방법으로 향상될 수 있다. 예컨대, 디지털 보호 릴레이는 마이크로프로세서를 포함하며, 마이크로프로세서는 사용자로 하여금 특정 조건하에서 보호 릴레이가 반응하게될 방법을 결정하게 할 수 있다.

전통적으로, 보호 릴레이 로직은 비교적 제한되었다. 인터록(interlocks), 차단(blocking) 또는 관리 기능을 포함하는 임의의 비범한 애플리케이션들은 통상 결선된 컨택트 입력 및 출력에 의해 성취된다. 보조 구성요소들 및 와이어링에 대한 이러한 요건은 다수의 로직 구성을 구현하기가 매우 어렵게 한다.

사용자로 하여금 개별 릴레이내에 로직 함수를 프로그램할 수 있게 하는 호환 로직 구성이 공지되어 있다. 이러한 릴레이는 통상 사전결정된 함수를 구현하는 고정 로직(fixed logic)과, 사용자에 의해 부가의 기능을 구현하도록 제어가능한 가변 로직(variable logic)을 포함한다. 일반적으로, 프로그램가능 로직을 구비하는 릴레이는 아날로그 및 디지털 입력을 수신하며, 이들 입력을 이용해서 아날로그 및 디지털 출력을 생성한다. 비교적 간단한 구성이 바람직한 경우, 즉, 릴레이의 측정 요소를 차단하기 위해 컨택트 입력이 사용되는 경우, 이러한 선택은 측정 요소를 프로그래밍할 때 이루어진다. 더욱 복잡한 로직 구성은 개별 릴레이에서 프로그램될 수 있다. 예컨대, 위상 시간 과전류 요소의 동작을 차단하는 위상 부족전압 요소를 동작 상태로 하고 하나의 컨택트 입력을 폐쇄 상태로하는 것이 바람직한 경우, 로직 식(a logic equation)은 두 개의 입력을 AND하여 가상 출력을 생성하도록 프로그램되는데, 이것은 이후 위상 시간 과전류 요소가 차단 입력으로서 사용되도록 프로그래밍할 때 선택된다.

보호 릴레이에서 공지된 프로그램가능 로직이 보조 구성요소 및 와이어링에 대한 요건을 최소화시키고 더욱 복잡한 로직 구성을 가능하게 하는 장점이 있지만,전기 분배 시스템과 유효하게 연관된 통상의 많은 보호 릴레이에서와 마찬가지로 여전히 한계는 있다.

보호 릴레이들간의 통신이 알려져 있다. 예컨대, 미국 특허 제 5,838,525 호에는 보호 릴레이에서 사용되는 고속 단극 트립 로직(high-speed single-pole trip logic)이 개시되어 있다. 여기에 개시된 시스템은 오류 검출을 표시하기 위해 파일럿 신호를 발생하고, 이 파일럿 신호를 전선상의 상이한 위치와 연관된 지역 보호 릴레이에게로 전송하는 원격 보호 릴레이를 포함한다. 지역 보호 릴레이는 수신된 파일럿 신호를 이용해서 단극 트립 동작을 감독한다.

더욱 복잡한 통신 기법이 또한 알려져 있다. 예컨대, 전기적 파워 연구회(Electric Power Research Institute:EPRI)는 UCA 2.0 "포괄적 객체 지향 서브스테이션 이벤트(Generic Object Oriented Substation Event)"(GOOSE) 사양으로서 알려진 지정된 통신 표준을 갖는다. GOOSE는 네트워크 상의 다른 피어 장치들에 대한 릴레이의 디지털 출력 상태의 비동기 보고에 기초한다. GOOSE 메시지는 간략하고 고 우선순위로 구성되며, 고급 신뢰성을 갖고 전송된다. 신뢰성을 성취하기 위해, GOOSE 메시지는 그들이 유효한 동안 반복된다. GOOSE 메시지는 인식응답될 필요가 없으며, 따라서 멀티캐스트(multicast)될 수 있다. GOOSE 메시지 구조는 디지털 포인트 상태 정보를 나타내는 128비트 쌍에 대한 공간을 포함한다. GOOSE 사양은 32 "DNA" 비트 쌍을 제공하는데, 이것은 사전정의된 이벤트를 나타내는 상태 비트이다. 나머지 모든 비트 쌍은 "UserSt" 비트 쌍으로서, 이것은 사용자 정의 이벤트를 나타내는 상태 비트이다. UCA 2.0 사양은 송신 및 수신 장치간의 전송 손실에 대처하는데 사용되는 특징들을 포함한다. 각각의 송신 장치는, 임의의 포함된 포인트의 상태가 변화한 때 또는 상태 변화가 발생하지 않은 경우 어떤 지정된 간격("디폴트 갱신(default update)" 시간) 후에 성공적인 파워업시에 GOOSE 메시지를 송신한다. 송신 장치는 또한 프로그램된 디폴트 시간의 3배로 설정된 "홀드 시간(hold time)"을 송신한다.

보호 릴레이에 통신 기능이 제공된 경우, 제어 로직은 통상 사전정되거나 사전프로그램되며, 또는 통신 보호 장치들간에 마스터-슬레이브 관계 확립을 수반한다. 제어 로직 구현은 또한 릴레이들간에 비교적 복잡한 와이어링 구성을 요구할 수 있다. 이러한 보호 릴레이 및 기법은 그들이 광범위한 보호 기법을 제공하는 것을 제한하거나 어렵게한다는 점에서 바람직하지 않다.

향상된 보호 및 제어를 제공하도록 보호 릴레이가 프로그램가능 제어 로직을 구비하고, 또한 프로그램가능 제어 로직의 출력을 동일한 전기 분배 시스템과 연관된 원격 보호 릴레이에게로 전송할 수 있게 하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 전기 분배 시스템의 향상된 보호 제어를 제공하기 위한 향상된 제어 및 구성 옵션을 제공하고, 네트워크와 연관된 각각의 개별 보호 릴레이의 로직을 프로그래밍함으로써 가능한 것보다 더욱 복잡한 로직 구성을 구현할 수 있는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 공지된 보호 릴레이 및 보호 기법들은 이러한 목적을 위해 만족스럽지 못하였다.

발명의 개요

본 발명은 프로그램가능 로직을 구비한 복수의 디지털 보호 릴레이를 포함하여 피어-투-피어 통신 네트워크(peer-to-peer communications network)를 통해 제어 로직 입력 및 출력을 전송할 수 있는 전기적 파워 분배 네트워크에 대해 파워 제어 및 모니터링 시스템을 제공함으로써 종래의 단점들을 극복하며, 부가의 장점들을 성취한다. 각각의 디지털 보호 릴레이는 전기 분배 시스템에 접속하기 위한 설비, 터미널, 장치 또는 장비와, 피어-투-피어 통신 네트워크에 대한 접속을 위한 적어도 하나의 통신 포트를 포함한다. 피어-투-피어 통신 네트워크는 바람직하게는 이서넷 네트워크(an ethernet network)이다.

도 1은 본 발명을 구현하기에 적합한 릴레이의 기능 블록을 도시하는 도면,

도 2는 본 발명의 구현에 있어 프로그램가능 로직 특성들을 도시하는 테이블,

도 3은 본 발명의 분배 로직의 한가지 구현에 이용가능한 오퍼랜드의 테이블,

도 4는 로직 게이트들의 다양한 공지된 유형들에 대한 게이트 특성들의 테이블,

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 프로그램가능 로직 오퍼레이터들을 기술하는 테이블,

도 6은 본 발명의 분배 로직에서 구현될 바람직한 로직 구성을 정의하는 도면,

도 7은 바람직한 로직 구성을 구현하기 위한 방법을 설명하는 흐름도,

도 8은 도 6에 도시된 실시예에 도 7에 도시된 방법을 적용함으로써 얻어지는 파라미터들의 리스트,

도 9는 본 발명의 분배 로직 구성을 구현하기에 적합한 보호 릴레이의 간략화된 구성을 도시하는 도면,

도 10은 본 발명의 한가지 구현에 있어 다양한 DNA 비트 쌍의 기능을 정의하는 테이블.

도 1은 본 발명을 구현하기에 적합한 릴레이의 기능 블록을 도시하는 도면이다. 릴레이(10)는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor:DSP)(12)를 포함하며, 이것은 전기 분배 시스템 또는 네트워크내의 하나 이상의 전류 트랜스포머 CT 및/또는 전압 트랜스포머 VT와 유효하게 연관된다. DSP(12)는 트랜스포머로부터 아날로그 입력을 수신하고, 전류 또는 전압 값들과 같은 이들 하나 이상의 아날로그 입력을 수신해서 임의 수의 바람직한 파라미터를 계산하는 프로세서(16)에게로 디지털 신호를 출력하는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(14)를 포함하며, 이들 파라미터의 실제 디지털 값을 출력한다. 아날로그 입력부(15)는 아날로그 입력을 수신하고, 저항 또는 dcmA 값들과 같은 이들 하나 이상의 아날로그 입력을 수신해서임의 수의 바람직한 파라미터를 계산하는 프로세서(16)에게로 디지털 신호를 출력하는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(17)를 포함하며, 이들 파라미터의 실제 값을 출력한다. DSP(12) 및 아날로그 입력부(15)의 디지털 출력과 계산된 파라미터는 측정 블록(18)으로 입력된다. 측정 블록(18)은 측정된 파라미터의 상태를 표시하는 하나 이상의 플래그를 출력한다. 또한, 프로세서(16)는 통신 포트(20)를 통해 통신 네트워크(21), 제어 및 모니터링 블록(30), 디스플레이(32) 및 디지털/아날로그(D/A) 변환기(34)에게로 계산된 파라미터의 실제 값을 출력한다. 도 1에서, 점선은 실제 값이 전송됨을, 실선은 상태 비트 또는 플래그가 전송됨을 표시함을 이해해야 한다. 바람직하게는, 통신 네트워크(21)는 이서넷 LAN 네트워크이지만, 어떤 적절한 통신 네트워크도 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 통신 네트워크(21)는 바람직하게는 복수의 네트워크 장치들중 어느 하나가 다른 어느 하나와 통신을 개시할 수 있는 피어-투-피어 통신 기능을 포함한다.

릴레이(10)는 또한 컨택트에 유효하게 접속된 컨택트 입력부(22)를 포함한다. 컨택트 입력부(22)는 컨택트의 상태(개방, 폐쇄)를 표시하는 플래그를 출력한다. 릴레이(10)는 또한 키패드(26), 통신 포트(20) 또는 다른 적절합 입력원으로부터 가상 입력을 수신하는 가상 입력부(24)를 포함한다. 가상 입력부(24)는 가상 입력의 상태를 표시하는 하나 이상의 플래그를 출력한다. 릴레이(10)는 또한 통신 포트(20)를 통해 입력을 수신하는 원격 입력부(28)를 포함한다.

측정 블록(18), 컨택트 입력부(22), 가상 입력부(24), 및 원격 입력부(28)에 의해 출력되는 상태 플래그는 모두 OR 게이트(36)에 제공된다. OR 게이트(36)는또한 제어 및 모니터링 블록(30), 프로그램가능 로직 식 블록(38), 디지털 요소 블록(40), 프로그램가능 로직 카운터(42), 가상 출력부(44) 및 한 쌍의 컨택트(47)를 동작시키는 컨택트 출력부(46)로부터 상태 플래그 입력을 수신한다. OR 게이트(36)는 그 모든 입력의 논리적 OR 결과를 측정 블록(18), 프로그램가능 로직 식 블록(38), 디지털 요소 블록(40), 카운터(42), 원격 출력부(48), 컨택트 출력부(46), 디스플레이(32) 및 통신 포트(20)에게로 출력한다. 원격 출력부(48)는 통신 포트(20)로 메시지 데이터(예컨대, GOOSE 포맷으로)를 출력한다.

도 1에 도시된 릴레이에서 모든 디지털 신호의 상태는 플래그 또는 다른 적합한 오퍼랜드(operands)로 표현된다. 한가지 구현에서, 디지털 "1"은 플래그의 "세트(set)"를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 컨택트(컨택트(24))에서 상태의 변화는 프로그램가능 로직 식에서 제어 특징으로의 입력으로서 어떤 요소가 작용하는 것을 차단시키는데 사용되거나 컨택트 출력부(46)를 동작시키는데 사용될 수 있다. 컨택트 입력의 상태는 디스플레이(32)에 지역적으로 도시되거나 통신 네트워크(21)를 통해 원격으로 관측될 수 있다. 컨택트 입력이 요소를 차단시키는데 사용되는 비교적 간단한 구성을 구현하는 것이 바람직한 경우, 이러한 구현은 그 요소를 프로그래밍할 때 선택된다.

도 1의 릴레이는 프로그램가능 로직 식 블록(38), 디지털 요소 블록(40) 및 카운터(42)를 통한 더욱 복잡한 로직 구성의 구현을 허용한다. 예컨대, 위상 시간 과전류 요소의 작용을 차단시키는 위상 부족전압 요소의 동작 상태 및 컨택트(22)의 폐쇄된 상태를 제공하는 것이 바람직한 경우, 이 두 입력 상태가 로직 식블록(38)에서 프로그램된다. 본 실시예에서 이 식은 두 개의 입력을 AND하여 가상 출력을 생성(블럭(44)을 통해)한다. 이러한 가상 출력은 이후 차단 입력으로서 사용되어야 할 위상 시간 과전류를 프로그래밍할 때 선택된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가상 출력부(44)는 프로그램가능 로직 식(38)에 의해서만 생성될 수 있다.

도 1에 도시된 릴레이는 순차적으로 처리되는 로직 식(예컨대, "접미어(postfix)" 표기법에 의해)을 이용함으로써 필드 프로그램가능하게 될 입력, 요소 및 출력의 상호작용을 결정하는 로직을 허용한다. 가상 입력부(24) 및 가상 출력부(44)는 릴레이에 의해 내부적으로 또는 마스터-슬레이브 통신 네트워크에 접속된 다른 릴레이에 의해 통신 포트(20)를 통해 사용될 수 있다. 원격 입력부(28)는 릴레이에 의해 내부적으로 사용될 수 있으며, 원격 출력부(48)는 통신 포트(20)를 통해 피어-투-피어 통신 네트워크에 접속된 다른 릴레이에 의해 사용될 수 있다. 이후 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 원격 입력 및 출력을 교환하기 위한 피어-투-피어 통신 네트워크내의 모든 릴레이에 대한 능력은 분배 프로그램가능 로직이 구현될 수 있게 한다. 따라서, 가상 입력은 마스터-슬레이브 관계에 관련되며, 원격 입력 및 출력은 통신 장치들간의 피어-투-피어 관계에 관련됨을 알아야 한다.

도 1에 도시된 릴레이의 프로그램가능 로직(38)은 사용자로 하여금 오퍼레이터와 오퍼랜드로 구성되는 일련의 식들을 통해 릴레이를 커스텀화할 수 있게 한다. 오퍼랜드는 입력, 요소 및 출력의 상태이다. 오퍼레이터는 로직 게이트, 타이머 및 래치(세트와 리세트 입력을 가짐)를 포함한다. 순차 연산은 지정된 오퍼랜드의임의 조합이 지정된 오퍼레이터에 대한 입력으로서 할당되어 출력을 생성할 수 있게 한다. 식의 최종 출력은 번호매김된 레지스터(가상 출력부(44))이다. 가상 출력부(44)는 출력을 발생(예컨대, 시일-인(seal-in) 또는 다른 유형의 피드백으로서)하는 식을 포함하는 임의의 식에서 입력 오퍼랜드로서 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 릴레이의 프로그램가능 로직에서, 오퍼랜드는 1 또는 0의 로직 상태를 갖는다. 오퍼레이터는 AND 게이트 또는 타이머와 같은 사전정의된 함수를 제공한다. 각 프로그램가능 로직 식은 요소(44)내 가상 출력 플래그를 세트하는데 사용될 파라미터의 조합을 정의한다. 따라서, 식의 결과는 1(온, 즉, 플래그 세트) 또는 0(오프, 즉, 플래그를 세트하지 않음)이 된다. 바람직하게는, 각각의 프로그램가능 로직 식은 전기 분배 시스템의 파워 사이클당 적어도 4회 산출된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 프로그램가능 로직 특성, 즉, 상이한 유형의 오퍼랜드의 특성을 도시하는 테이블이다. 본 실시예에서 입력은 요소 픽업 PKP, 요소 오퍼레이트 OP, 컨택트 입력, 가상 입력, 가상 출력 및 활성 설정 그룹(active setting group)으로서 정의된다. 요소 픽업 PKP은, 테스트되는 파라미터가 상승 값들에 응답하는 요소의 픽업 설정치 이상이거나 하강 값들에 응답하는 요소의 픽업 설정치 이하일 때 로직 "1" 또는 온된다. 요소 오퍼레이트 OP는, 테스트되는 파라미터가 프로그램된 시간 지연동안 요소의 픽업 설정치 이상 또는 이하일 때 적절히 로직 "1" 또는 온된다. 컨택트 입력은 로직 입력 컨택트가 프로그램된 온 상태에 있을 때 로직 "1"이 되고, 가상 입력은 가상 입력이 온 상태에 있을 때 로직 "1"이 된다. 가상 출력은 가상 출력 플래그가 현재 세트 상태(즉,프로그램가능 로직 식의 결과가 로직 "1"인 경우)에 있을 때 로직 "1"이 된다. 활성 설정 그룹은 이 그룹이 활성일 때 로직 "1"이 된다.

도 3에는 본 발명에 따른 분배 로직의 한가지 구현에서 이용가능한 오퍼랜드를 나타내는 테이블이다. 이 테이블에는 오퍼랜드 유형, 오퍼랜드 구문 및 오퍼랜드 정의가 리스트된다. 물론, 이것은 단지 한가지 예시일 뿐, 다른 오퍼랜드가 사용될 수도 있음을 알 것이다.

도 4에는 다양한 공지된 유형의 로직 게이트들에 대한 게이트 특성을 나타내는 테이블이 도시되어 있다. 본 예시적인 실시예의 경우에 OR, AND, NOR 및 NAND 게이트에 대한 입력의 수는 16을 초과하지 않지만, 다른 실시예에서는 다른 입력 제한을 가질 수 있음을 이해해야 한다.

도 5에는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 프로그램가능 로직 오퍼레이터들을 기술하는 테이블이 도시되어 있다. 각 오퍼레이터 유형은 하나 이상의 오퍼레이터 구문을 포함하며, 이들 각각의 구문은 테이블의 세 번째 열에 정의된다. 또한, 당분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 다른 구현에 대해 다른 적절한 오퍼레이터가 정의될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명의 한가지 구현에서, 블록(38)의 프로그램가능 로직 식에 대해 다음 규칙이 적용된다. 1) 임의의 컨택트 입력, 가상 입력 또는 출력, 요소 오퍼랜드, 또는 로직 게이트 오퍼레이터는 임의 회수 사용될 수 있다. 2) 타이머 오퍼레이터 및 가상 출력 오퍼랜드 할당은 하나의 식에 단 한번 사용될 수 있다. 3) 오퍼랜드는 오퍼레이터에 선행한다. 4) 가상 출력에 오퍼레이터의 출력을 할당함으로써 식은 종결된다. 5) 'END' 파라미터는, 더 이상의 처리가 요구되지 않음을 표시하도록 사용된 최종 파라미터(가상 출력의 할당이 됨) 뒤에 놓여진다. 이들 지침에 따라 구성된 로직 식의 경우, 각 식은 파라미터가 입력된 순서로 산출될 수 있다.

정의된 오퍼랜드 특성, 오퍼랜드, 로직 게이트 및 오퍼레이터를 이용하여, 이제부터 도 6을 참조해서 예시적인 로직 구성이 설명된다. 하나의 예시적 로직 구성으로서, 몇몇 로직은 이미 피어-투-피어 통신 네트워크상의 다른 릴레이 장치들로부터 원격 입력으로서 발생된 상태 데이터를 포함하여 가상 출력 VO1 및 VO2를 생성하도록 프로그램되었으며, 전체 식 세트중 일부만이 사용된다고 가정한다. 본 실시예에서, 가상 출력 명칭(예컨대, VO1-VO64)은 단 한번 할당될 수 있다. 도 6에는 바람직한 로직 구성이 정의되어 있고, 도 7에는 바람직한 로직 구성을 구현하기 위한 방법을 기술하는 흐름도가 도시되어 있다. 본 방법은 접미어, 또는 "역 폴리쉬(reverse polish)" 표기법을 이용하여, 바람직한 로직 구성에 대한 로직 식의 생성을 간략화시키고 있음을 알 것이다. 본 방법의 단계(100)에서, 제안된 로직 구성의 로직 다이어그램을 검사하여 요구된 로직이 프로그램가능 로직 시스템의 주어진 오퍼레이터 세트로 구현될 수 있는지의 여부를 판정한다. 이것이 만약 불가능하면, 이 조건이 만족될 때까지 단계(102)에서 로직을 변경한다. 일단 조건이 만족되면, 단계(104)에서, 각 게이트에 대한 입력의 수가 사전결정된 한계를 초과하는지의 여부를 판정한다. 입력의 수가 너무 많으면, 입력을 복수의 게이트로 분할해서 등가 로직 결과를 생성한다. 예컨대, AND 게이트에 대해 25개의 입력을 갖는 것이 바람직한 경우, 제 1 AND 게이트가 16개의 입력을 갖고, 제 2 AND 게이트가 9개의 입력을 갖고, 두 AND 게이트의 출력을 함께 AND하여 등가 로직 결과를 생성할 수 있다. 단계(106)에서, 초기 오퍼랜드와 최종 가상 출력간의 각 오퍼레이터를 검사해서 오퍼레이터로부터의 출력이 둘 이상의 후속하는 오퍼레이터로의 입력으로서 사용될 수 있는지의 여부를 판정한다. 만약 그렇다면, 이 오퍼레이터의 출력이 단계(108)에서 가상 출력으로서 할당된다. 도 6에 도시된 실시예에서, AND 게이트의 출력은 OR1과 타이머1으로의 입력으로서 사용되며, 따라서, 하나의 가상 출력이 되어 하나의 가상 출력 번호가 할당(예컨대, VO3)된다. 최종 출력에는 또한 하나의 가상 출력 번호가 할당(예컨대, VO4)되며, 이것은 릴레이 H1를 동작시키도록 컨택트 출력부(46)(도 1참조)에서 프로그램된다. 이상의 단계들(100∼108)은 바람직한 로직이 구현될 수 있는지의 여부를 판정하기 위한 방법을 제공한다.

단계(110)에서, 가상 출력을 생성하는데 필요한 식에 대한 로직 다이어그램이 준비된다. 도 6의 실시예에서, 가상 출력 VO3가 가상 출력 VO4에 대한 식의 오퍼랜드이므로, VO3가 오퍼랜드로서 사용되어야 하는 임의의 가상 출력인 것처럼 먼저 결정되어야 한다. 이후의 가상 출력(즉, 오퍼랜드로서 이전의 가상 출력에 의존하는 가상 출력들)에 대해서는 이후의 가상 출력에 대한 로직 다이어그램은 이전 가상 출력의 번호(예컨대, VO3)로 이전 가상 출력에 대한 로직 다이어그램을 대체하여야 한다. 단계(112)에서, 프로그램가능 로직 식이 로직 다이어그램을 도 2내지 5에 도시된 이용가능한 로직 파라미터들로 변환함으로써 프로그램된다. 이 식은 요구된 로직이 완료될 때까지 한번에 하나의 파라미터를 형성한다. 일반적으로 이 식의 출력단에서 시작해서 입력단을 향해 역작업해가는 것이 더 용이하며, 오퍼레이터 입력을 아래로부터 위로 리스트해나가는 것이 일반적으로 더 용이하다는 것을 알아야 한다.

예시를 목적으로, 이상의 실시예는 최종 로직 출력을 파라미터(99)로서 식별함으로써 변환되게 되는데, 각각의 선행하는 파라미터는 순서대로 1씩 감소된다. 결과 파라미터가 도 8에 도시되어 있다. 파라미터(99)에 대해, 식의 최종 출력은 VO3이며, 이것은 오퍼레이터 "=가상 출력 n"에 의해 생성된다. 이 파라미터는 따라서 "=가상 출력 3"이 된다. 모든 식은 이러한 파라미터로 종결되며, 총 요구된 로직 세트는 오퍼레이터 "END"로 종결된다. 파라미터(98)의 경우, 출력에 선행하는 게이트는 AND이고, 이것은 2개의 입력을 요구하며, 따라서, AND(2)로서 명명된다. 이러한 2-입력 AND 게이트는 그에 선행하는 두 개의 오퍼랜드에 대해 작용하게 된다. 이들 오퍼랜드는 나머지 파라미터에서 다음과 같이 지정된다. 파라미터(97)의 경우, AND 게이트로의 하위 입력은 도 6에 도시된 바와 같이 인버터를 통해 전달되며, 따라서, 이 파라미터는 NOT이고 그의 바로 앞에 선행하는 오퍼랜드에 대해 작용하게 된다. 이와 같이 하여, 파라미터(96)는 인버터로의 입력을 기술하며, 본 실시예에서 이것은 컨택트 입력 H1c이다. 파라미터(95)는 AND 게이트로의 다른 입력을 정의하며, 이것은 디지털 요소 2이다. 따라서, VO3에 대한 결과 로직 식은 파라미터들(95∼99)로 구성되며, 순서대로, 디지털 요소 2, 컨택트 입력 H1c, NOT, AND(2), =가상 출력 3으로 쓸 수 있다. 그리고 나서, 마찬가지의 프로세스를 이용해서 VO4에 대한 프로그램가능 로직 식을 생성한다. 본 발명의 한가지 측면에 따르면, 가상 출력은 지역 장치 및 원격 장치에서의 정보로부터 발생될 수 있다.

단계(114)에서, 완전한 프로그램가능 로직 식이 구성된다. 바람직하게는, 이 식은 오퍼레이터로의 입력으로서 사용되게 되는 가상 출력이 그들이 요구되기 전에 생성되는 순서로 조립된다. 대부분의 경우에, 이것은, 현재의 실시예에서처럼 모든 로직이 파워 주파수 사이클당 적어도 4회 계산되기 때문에 성취하기에 어렵지 않다. 호환 로직 식들의 세트는 "END" 오퍼레이터로 종결된다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 한가지 측면에 따르면, 피어-투-피어 통신 네트워크상의 상이한 보호 릴레이드로부터의 원격 출력은 조합되어 로직 제어 가능성을 크게 향상시키며, 전기 분배 시스템에 대해 가상적으로 무제한 보호 및 제어 구성을 제공한다.

도 9에는 전기 분배 네트워크(92)에 유효하게 접속되고, 통신 포트(20)에 의해 피어-투-피어 통신 네트워크(21)에 접속된 보호 릴레이(90)의 간략화된 구성이 도시되어 있다. 본 발명의 한가지 구현에서, 피어-투-피어 통신 네트워크내의 각 보호 릴레이는 지속적으로 메시지에 대해 통신 네트워크를 모니터링한다. 각각의 메시지는 발생원의 식별정보를 포함한다. 릴레이가 자신이 필요로 하는 메시지(예컨대, 다른 보호 릴레이로부터의 가상 출력)를 검출하고, 이것이 각 메시지내에 포함된 발생원 장치의 식별정보에 의해 인식되면, 릴레이는 이 메시지에 대해 작용한다. 각 릴레이는 관심이 있는 이들 발생원 원격 릴레이로부터의 메시지만을 캡쳐하도록 프로그램된다. 이것은 관심있는 각 원격 릴레이와 연관된 고유 식별자를 입력함으로써 성취된다. 본 발명의 현재 바람직한 실시예에서, 최고 16개의 원격장치가 각각의 릴레이에 대해 프로그램될 수 있다.

발생원 릴레이에 할당된 고유 식별자를 포함하는 것에 부가하여, 메시지는 또한 그 장치에 대한 메시지 "홀드" 시간, 즉, 메시지를 얼마동안 유효하게 유지할지를 포함한다.

보다 구체적으로, 수신 릴레이는 발생원 장치에 할당된 타이머를 "홀드" 시간 간격으로 세트하고, 이러한 기간 만료시에 이 장치로부터 다른 메시지가 수신되지 않은 경우, 원격 장치를 비통신중인 것으로 선언하여, 이 특정 원격 장치로부터의 모든 포인트에 대해 프로그램된 디폴트 상태를 사용하게 된다. 이러한 메카니즘은 수신 장치로 하여금 프로그램된 디폴트 상태의 사용으로 복귀하지 않고, 최저 가능 속도로 메시지를 송신중인 "디폴트 갱신" 타이머로 세트된 원격 장치로부터 단일의 전송을 검출하지 못하게 한다. 메시지가 "홀드" 시간의 만료전에 원격 장치로부터 수신되면, 이 장치에 대한 모든 포인트는 메시지내에 포함된 상태로 갱신되며, 홀드 타이머는 재개시된다.

메시지는 또한 원격 입력을 포함하는데, 이것은 수신 릴레이에 의해 메시지로부터 추출되어 수신 릴레이에 의해 프로그램가능 로직 식에 대한 오퍼랜드를 생성하는데 사용될 수 있다. 각각의 릴레이는 최고, 예컨대, 32개의 원격 입력을 수신할 수 있으며, 이것은, 예컨대, 32 DNA 비트 쌍과 32 UserSt 비트 쌍의 리스트로부터 선택될 수 있다. 본 실시예에서, UserSt 비트 쌍의 기능은 GOOSE 메시지에 나타내어진 상태를 갖는 프로그램가능 로직 오퍼랜드의 사용자 선택에 의해 정의되며, DNA 비트 쌍의 기능은 도 10에 도시된 바와 같은 UCA2.0 사양에 의해 정의된다. 각각의 원격 입력은 특정 원격 장치로부터의 특정 신호의 로직 상태를 복제하도록 프로그램된다. 이것은 요구된 신호를 발생하는 원격 장치의 식별자를 선택하고, 메시지의 특정 요구된 비트를 선택하며, 동작개시 시 또는 원격 릴레이가 비통신중인 경우 지역 릴레이에 의해 사용되게 되는 디폴트 로직 상태를 선택함으로써 프로그램될 수 있다.

원격 출력은 원격 릴레이 장치로 전송되는 네트워크 메시지에 삽입되는 오퍼랜드이다. 메시지내의 각 디지털 포인트는 특정 오퍼랜드의 상태를 포함하도록 프로그램된다.

이와 같이 하여, 이상 실시예들에 따르면, 각각의 보호 릴레이는 보호 릴레이에서 파워 분배 시스템의 보호 제어를 제공하는 방법을 구현한다. 본 방법은 메시지내에 포함된 식별정보상의 적어도 일부에 기초해서 피어-투-피어 통신 네트워크로부터 적어도 하나의 입력 메시지를 캡쳐하고, 이 입력 메시지로부터 원격 입력 또는 오퍼랜드를 추출하며, 이 추출된 원격 입력 또는 오퍼랜드를 이용해서 사용자 프로그램가능 로직 식을 실행시켜 보호 릴레이가 보호 릴레이 기능을 수행해야 할지의 여부를 판정하고, 피어-투-피어 통신 네트워크에게로 제각기 보호 릴레이를 식별하고 하나 이상의 오퍼랜드를 포함하는 적어도 하나의 출력 메시지를 출력함으로써 수행될 수 있다.

네트워크내 각각의 보호 릴레이에 원격 입력 및 출력을 제공하고, 로직 식이 프로그램되어 지역(즉, 개별 릴레이내에 위치된 입력 및 출력)의 물리적 및 가상 입력 및 출력은 물론, 네트워크내의 다른 보호 릴레이와 연관된 원격 입력 및 출력에 할당될 수 있게 함으로써, 본 발명은 로직 기능이 보호 릴레이 네트워크 전체에 걸쳐 분배될 수 있게 함을 이상의 설명으로부터 알 수 있다. 이것은 거의 무제한 로직 구성을 허용하고, 사용자에게 통상의 기술에 의한 것보다 파워 시스템 보호 및 제어에 있어 더욱 큰 호환성을 제공한다. 이것은 또한 릴레이간에 복잡한 와이어링 구성을 방지하며, 파워 분배 시스템과 연관된 각각의 보호 릴레이에 대한 다수의 물리적 입력에 대한 필요를 없앤다.

이상의 설명이 다수의 세부사항을 포함하였지만, 이들은 단지 예시를 목적으로 제공된 것이며, 어떤 식으로도 본 발명의 범주를 제한하지 않는다. 이상 개시된 특정 실시예들은 후속하는 청구범위 및 그들의 법적 등가물에 의해 한정되는 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 당분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다수의 방법으로 수정될 수 있다.

Claims

파워 제어 및 모니터링 시스템에 있어서,

전기적 파워 분배 네트워크와,

상기 전기적 파워 분배 네트워크상의 하나 이상의 포인트와 제각기 연관되며, 피어-투-피어 통신 네트워크에 접속하기 위한 통신 포트를 제각기 포함하는 복수의 디지털 보호 릴레이

를 포함하되,

상기 각 디지털 보호 릴레이는 사용자-프로그램가능 로직을 포함하며, 상기 피어-투-피어 통신 네트워크를 통해 상기 복수의 디지털 보호 릴레이들간에 로직 입력 및 출력이 전송되는 파워 제어 및 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 피어-투-피어 통신 네트워크는 이서넷 네트워크(ethernet network)이고, 전기적 파워 연구회 UCA 2.0포맷에 따라 상기 복수의 디지털 보호 릴레이들간에 로직 입력 데이터 및 로직 출력 데이터가 전송되는 파워 제어 및 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 사용자-프로그램가능 로직 회로는 접미어 표기법(postfix notation)을 이용하는 파워 제어 및 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 각 디지털 보호 릴레이는 상기 복수의 디지털 보호 릴레이들중 특정 보호 릴레이들로부터 상기 피어-투-피어 통신 네트워크상으로 메시지를 수신하도록 프로그램되는 파워 제어 및 모니터링 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 디지털 릴레이는 각 보호 릴레이에 대해 상기 복수의 디지털 보호 릴레이들중 특정 릴레이들과 연관된 고유 식별자를 제공함으로써 프로그램되는 파워 제어 및 모니터링 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 로직 데이터는 메시지 형태로 전송되며, 각 메시지는 메시지를 발생하는 보호 릴레이를 식별하는 고유 식별자와, 상기 사용자-프로그램가능 로직 회로에서 사용하기 위한 하나 이상의 원격 입력을 포함하는 파워 제어 및 모니터링 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 원격 입력은 로직 식들에 대한 오퍼랜드인 파워 제어 및 모니터링 시스템.
디지털 보호 릴레이에 있어서,

전기 분배 시스템에 접속하기 위한 접속 요소와,

피어-투-피어 통신 네트워크에 접속하기 위한 적어도 하나의 통신 포트와,

사용자로부터 로직 인스트럭션을 수신하기 위한 입력단과,

사용자가 공급한 로직 인스트럭션을 실행시키기 위한 프로그램가능 로직

을 포함하되,

상기 피어-투-피어 통신 네트워크를 통해 복수의 디지털 보호 릴레이들간에 로직 입력 및 출력을 포함하는 네트워크 메시지가 전송되는 디지털 보호 릴레이.
제 8 항에 있어서,

상기 피어-투-피어 통신 네트워크는 이서넷 네트워크이고, 상기 로직 입력 및 출력은 전기적 파워 연구회(EPRI) UCA 2.0 포맷에 따라 전송되는 디지털 보호 릴레이.
제 8 항에 있어서,

상기 프로그램가능 로직은 접미어 표기법을 이용해서 프로그램가능한 디지털 보호 릴레이.
제 8 항에 있어서,

상기 릴레이는 상기 복수의 디지털 보호 릴레이들중 특정 릴레이로부터 상기 피어-투-피어 통신 네트워크상으로 메시지를 수신하도록 프로그램되는 디지털 보호 릴레이.
제 11 항에 있어서,

상기 릴레이는 각각의 보호 릴레이에 대해 상기 복수의 디지털 보호 릴레이들중 특정 릴레이들과 연관된 고유 식별자를 제공함으로써 프로그램되는 디지털 보호 릴레이.
제 9 항에 있어서,

상기 로직 데이터는 메시지 형태로 전송되며, 각각의 메시지는 상기 메시지를 발생하는 보호 릴레이를 식별하는 고유 식별자와, 사용자-프로그램가능 로직 회로에서 사용하기 위한 하나 이상의 원격 입력 또는 출력을 포함하는 디지털 보호 릴레이.
제 13 항에 있어서,

상기 원격 입력 또는 출력은 로직 식들에 대한 오퍼랜드인 디지털 보호 릴레이.
보호 릴레이에 파워 분배 시스템의 보호 제어를 제공하기 위한 방법에 있어서,

피어-투-피어 통신 네트워크로부터, 원격 보호 릴레이를 제각기 식별하는 적어도 하나의 입력 메시지를 캡쳐하는 단계와,

상기 적어도 하나의 메시지로부터 오퍼랜드를 추출하는 단계와,

상기 추출된 오퍼랜드를 이용해서 사용자-프로그램가능 로직 식들을 실행시켜 상기 보호 릴레이가 보호 릴레이 기능을 수행해야 할지의 여부를 판정하는 단계와,

상기 피어-투-피어 통신 네트워크에게로, 상기 보호 릴레이를 제각기 실별하고 하나 이상의 오퍼랜드를 포함하는 적어도 하나의 출력 메시지를 출력하는 단계

를 포함하는 보호 릴레이에 파워 분배 시스템의 보호 제어 제공 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 캡쳐 단계 이전에, 복수의 원격 보호 릴레이들중 특정 릴레이들로부터의 메시지에 대해 상기 피어-투-피어 통신 네트워크를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 보호 릴레이에 파워 분배 시스템의 보호 제어 제공 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 피어-투-피어 통신 네트워크는 이서넷 네트워크인 보호 릴레이에 파워 분배 시스템의 보호 제어 제공 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 각 메시지는 전기적 파워 연구회 UCA 2.0 포맷을 갖는 보호 릴레이에 파워 분배 시스템의 보호 제어 제공 방법.