KR20020031066A - 전력 시스템을 위한 보호 릴레이의 보호 및 자동화 기능의분리 - Google Patents

전력 시스템을 위한 보호 릴레이의 보호 및 자동화 기능의분리 Download PDF

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Abstract

전력 시스템을 위한 보호 릴레이의 보호 및 자동화 기능의 분리
본 시스템은 단일 릴레이형 장치에서 보호 논리식 및 자동화 논리식에 대하여 분리된 섹션들을 포함한다. 두 섹션들은 상이한 패스워드에 의해 액세스 가능하여 논리식의 두 세트간의 분리 및 자율성을 유지한다. 보호 논리식의 결과는 시스템 데이터베이스의 보호 정보부에 저장되는 한편, 자동화 논리식의 결과는 시스템 데이터베이스의 자동화 정보부에 저장된다. 출력식은 그 결과 정보에 응하여 장치에 대한 출력설정을 제어한다. 보호 결과 정보는 자동화 논리식에 이용 가능하지만 보호 논리식에 의해서만 변경될 수 있다. 유사하게, 자동화 결과 정보는 보호 논리식에 이용 가능하지만 자동화 논리식에 의해서만 변경될 수 있다. 보호 및 자동화 섹션 모두는, 전압 및 전류량과 같은 데이터 베이스의 특정 시스템 정보에 액세스한다.

Description

전력 시스템을 위한 보호 릴레이의 보호 및 자동화 기능의 분리{SEPARATION OF PROTECTION AND AUTOMATION FUNCTIONS IN A PROTECTIVE RELAY FOR POWER SYSTEMS}
본 발명은 일반적으로, 전력 시스템에 대한 보호 및 자동화 제어 기능들에 관한 것이고, 특히 단일의 장치에서 보호 및 자동화 기능간의 분리를 제공하는 시스템에 관한 것이다.
전력 시스템 변전소들은 통상적으로 보호와 자동화 및 제어 장비 및 성능을 모두 구비한다. 통상적으로는 다양한 보호 릴레이들에 의해 실행되는 보호기능들은 전력라인으로부터 획득된 전압 및 전류량을 이용하고, 논리식의 이용을 포함하는 선택된 알고리즘으로 이러한 양들을 처리하여, 필요한 경우에는 신호를 트립시켜 전력을 차단하는 출력 제어신호들을 제공함으로써 전력라인의 고장을 식별하고 대응한다. 고장상태를 매우 신속하고 정확히 식별하고, 부하 또는 다른 시스템 상태로부터 진정한 고장 상태를 구별하고, 필요한 경우 회로 차단기에 트립 신호를 제공하여 정확히 대응하는 것은 중요하다. 이와 같은 조치는 전력 시스템의 적절한 동작을 위하여 시간적으로 중요하다.
한편, 자동화 제어기능들은 전체 전력 시스템과의 동작의 통합을 포함하는, 변전소의 적절한 기능(동작)에 관한 것이다. 자동화는 종종 관리장치와의 정보 교환을 포함하지만 보호기능만큼 시간적으로 중요한 방식은 아니다. 일 예로서, 자동화는 변전소 버스의 구성을 포함한다. 변전소는, 변전소로부터 인출되는 다양한 급전선들로 전력을 전달하기 위한 특정의 시스템 구성을 이루도록 개폐될 수 있는 회로 차단기 및 전동 스위치를 포함한다. 시스템 자동화는 전력 시스템이, 부적절하거나 위험한 버스 구성을 야기시킬 수 있는 오퍼레이터 개시 설정을 이용하는 것을 방지하는 연동기능(interlocking functions)들을 포함한다. 자동화의 또 다른 예는, 예를 들면 커패시터 뱅크를 포함하는 시스템 내 소자들의 다양한 조합의 제어(스위칭 인/아웃)에 있다. 따라서 자동화는 일반적으로는, 전력 시스템의 다른 부분들과의 통신뿐만 아니라, 변전소 구성 및 배치에 관련된다. 적절한 자동화 제어는 전체 전력 시스템 내의 하나 이상의 위치로부터의 정보를 필요로 한다.
자동화 기능 및 제어는 통상적으로는, 프로그래밍 능력을 구비하지만 몇몇 중요한 제한도 따르는 프로그램 가능 논리 제어기(PLC)로 실행된다. 이러한 제한은 보호 소자들의 상태로의 완전한 액세스의 부족을 포함한다. 완전한 액세스 성능을 포함하는 것은 보호 장치 및 PLC 모두에 많은 수의 접촉 입력 및 출력들을 필요로 한다.
많은 경우, 보호 및 자동화 기능들은 두 개의 분리된, 자율적(autonomous) 장치들에 의해 이루어진다. 역사적으로, 이런 자율성은 바람직한 것으로 생각되어 왔는데, 그 이유는 보호 및 자동화 기능들과 그들을 다루는 엔니지어/기술자들은 매우 상이한 시스템 문제들 및 요건들을 취급하기 때문이다. 자동화 노력은 통상적으로 보호 노력에 비하여, 그 임무를 이루기 위하여 더 복잡하고 주문화된 논리식들을 필요로 하는 한편, 보호 노력은 적절한 설정으로 전력 라인에 대하여 요구되는 보호를 획득하는 것에 더욱 촛점이 맞추어져 있으므로, 자동화 노력에 비하여 더욱 자율적이다. 정확한 보호는 통상적으로, 시스템 안전 모니터링의 필요성 및 시스템 상태에 대한 신속 대응의 필요 때문에, 전체 시스템에 더욱 중요하다. 그러나, 전력 라인으로부터 획득된 전압 및 전류량과 같은 시스템 데이터가 보호 및 자동화 시스템 모두에 의해 이용되기 때문에, 시스템 비효율성, 및 두 개의 완전히 분리된 시스템에 따른 비용의 증가가 초래된다.
따라서, 보호 및 자동화 기능들의 특정 제어부들(논리식들)간의 자율성과 분리, 및 경우에 따라서는 분리된 출력 접촉제어를 유지하면서, 보호 및 자동화 제어 모두를 위한 단일의 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.
도 1는 본 발명의 결합 시스템의 구성을 도시하는 블럭도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
12: 보호 논리식
14: 자동화 논리식
16, 18: 패스워드 라인
22: 시스템 데이터 베이스
29: 통신 라인
30: 시스템 정보 영역
따라서, 본 발명은 전력 시스템에 사용되는 보호 릴레이와 같은 단일의 장치에 존재하는 보호 기능과 자동화 기능의 분리를 유지하기 위한 시스템으로서, 전력 시스템을 위한 보호 및 자동화 기능을 수행하는 단일의 장치; 전력 시스템에 대하여 선택된 보호 결정을 정의 및 수행하고, 제1 패스워드에 의해 액세스 가능한 상기 장치 내의 논리식의 제1 섹션으로서, 제1 섹션에 존재하는 논리식은 제1 패스워드를 구비한 사용자에 의해 변경될 수 있는, 제1 섹션; 전력 시스템에 대하여 선택된 자동화 조치를 정의 및 수행하고, 제1 패스워드와는 상이한 제2 패스워드에 의해 액세스 가능한 상기 장치 내의 논리식의 제2 섹션으로서, 제2 섹션의 논리식은 제2 패스워드를 구비하는 사용자에 의해 변경될 수 있는, 제2 섹션; 보호 및 자동화 논리식들의 연산 결과를 포함하는 장치 내의 공유 데이터 베이스; 및 보호 및 자동화 논리식의 결과에 응답하여 장치의 출력을 설정하는 장치 내의 출력 논리식을 포함한다.
도 1는 본 발명의 시스템의 블록도이며, 일반적으로 참조부호 10으로 표시된다. 시스템(10)은 통상적으로 변전소에 설치되는 보호 릴레이의 일부를 형성하고 전력 시스템의 동작을 보호하기 위하여 이용된다. 보호 릴레이는 전력 시스템 내의 성능 및 그 특정의 목적에 있어서 광범위하게 바뀐다.
본 발명의 시스템은 논리식에 의해 제어되는 릴레이의 보호 기능들이, 릴레이이의 특정 사용자들에 의해 변경, 즉 주문제조되도록 허용할 뿐만 아니라, 릴레이의 다른 사용자들이 변전소 및 그 시스템에서 자동화 기능성을 주문제조하도록 허용한다. 보호 및 자동화 기능들은 모두 논리 제어식에 의해 이루어지며 그 기능들은 적절한 보호 및/또는 자동화 논리 제어식의 변경에 의하여 사용자의 특정 요구에 맞도록 변경될 수 있다. 용어 "논리식"이 본 명세서 전체에 걸쳐 사용되지만, 특정의 보호 릴레이와 그 성능 및 다른 시스템 고려사항들에 의존하여, 논리식 대신에 알고리즘이 사용될 수 있음은 물론이다. 따라서, 여기에서 용어 "논리식"은 알고리즘 및 등가의 수학적 연산을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
보호에 관하여, 논리식은 전력 라인으로부터의 전압 및 전류값들을 처리할 뿐만 아니라 특정의 소자 상태(회로 차단기 상태와 같음)의 검사를 정의 및 제어하는데 사용될 것이다. 이 식들은 정기적으로 수행될 것이고(예를 들면 전력 시스템 주기당 16 회) 특정의 결과를 생성할 것이다. 결과들이 특정의 범위 내에 해당되면, 출력 접촉이 설정될 수 있으며, 예를 들면 회로 차단기를 트립하기 위하여 신호들이 생성될 수 있다. 또한, 논리식들은, 전술된 바와 같이, 시스템 구성 요건들을 포함하는 요건들 및 자동화 기능들을 수행하는데에도 사용된다.
도시된 실시형태에서, 보호 논리식 및 알고리즘(12)은 릴레이의 일 영역에 저장되는 한편, 자동화 논리식 및 알고리즘(14)은 분리된 일 영역에 저장된다. 논리식의 두 세트는 숙련된 엔지니어/기술자에 의해 변경될 수 있는데, 이러한 변경은 통신 네트워크를 이용하여 원격 위치 또는 변전소에서 수행될 수 있는 변경을 포함한다. 그러나, 보호 논리식(12) 및 자동화 논리식(14)으로의 액세스는 별도의상이한 패스워드들에 의한다. 별개의 패스워드들에 의해 액세스 가능한 논리식 및/또는 알고리즘의 두 세트에 대한 분리된 저장영역의 사용은 두 시스템에 대하여 소정의 자율성을 제공한다. 보호 엔지니어들은 보호 논리식에 액세스하기 위한 정확한 패스워드를 갖는 한편, 자동화 엔지니어들은 자동화 논리식에 액세스하기 위한 정확한 패스워드를 가질 것이다. 이 분리된 액세스 성능은 사용자 패스워드 라인(16 및 18)에 의해 도시된다. 양쪽의 논리식 세트에 액세스하려는 자들은 양쪽 패스워드를 가져야만 한다.
보호 논리식의 결과들은 22로 표시되는 시스템 데이터 베이스 내의 제1 영역(20)에 저장된다. 데이터 베이스(22)의 영역(20)에 저장된 결과와 보호 논리식 사이에 양방향 액세스(라인(24))가 제공된다. 이것은 논리식이 결과를 영역(20)에 기입할 수 있고, 또한 그 영역으로부터 정보를 얻을 수 있는 것을 의미한다. 보호 논리식(12)은 영역(20)의 정보를 변경할 수 있다. 자동화 논리식은 라인(26)으로 도시된 판독 성능을 통하여 영역(20)의 정보를 얻을 수 있지만, 그 영역의 정보를 변경하거나 그 영역으로 정보를 제공할 수 없다.
유사하게, 자동화 논리식의 결과들은 시스템 데이터 베이스(22)의 자동화 영역(28)으로 제공된다. 이것은 다시, 통신라인(29)을 통하여, 자동화 논리식(14)과 데이터 베이스 영역(28) 사이의 양방향 통신을 수반한다. 보호 논리식(12)은 라인(31)을 통하여 데이터 베이스 영역(28)으로부터 정보를 얻을 수 있지만, 그 영역으로 임의의 데이터를 기입하거나 그 영역의 임의의 정보를 변경시키는 성능을 갖지 않는다. 보호 및 자동화 데이터 베이스 영역들은 기능적으로는 분리되어 있지만, 단일의 공통 시스템 데이터 베이스(22)의 일부이므로, 연산의 속도 및 효율성을 증진시킨다.
보호 및 자동화 논리식 모두는 역시 데이터 베이스(22)에 있는 시스템 정보 영역(30)으로 액세스한다. 시스템 정보 영역(30)은 전력 라인으로부터 주기적으로 얻어지는 전압 및 전류와 같은 아날로그 정보 뿐만 아니라, 자동화 및 보호 논리식 모두에 적용될 수 있는 다른 시스템 제어 비트 등을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 세개의 모든 정보 영역(20, 28 및 30)은 시스템 데이터 베이스(22) 내에 포함된다. 보호 및 자동화 논리식 모두가 시스템 정보 영역(30)으로 액세스한다는 점은 중요하다. 예를 들면, 보호 및 자동화 기능들 모두는 무효 전력(reactive power) 정보를 이용할 수 있다. 보호는 차단기 고장 결정을 포함하는 다양한 목적을 위하여 무효 전력 정보를 이용하는 한편, 자동화는 동일 정보를 이용하여 시스템의 커패시터 뱅크의 구성을 제어한다. 또 다른 예에서, 보호는 과전류(over-current) 보호를 위하여 전력 라인으로부터의 전류값들을 이용하는 한편, 자동화는 전술된 연동기능을 위하여 동일한 정보를 이용한다.
본 발명의 시스템은 데이터 영역(20, 28 및 30)의 정보에 응답하여 릴레이 출력 접촉을 구성하는 출력 논리식/설정 영역을 더 포함한다. 출력 접촉은 회로 차단기를 트립시키는 것 등과 같은 특정의 조치들을 야기시키는 제어신호들을 제공한다. 보호 및 자동화 논리식들로부터의 결과를 처리하는 출력 논리식/설정은 프로그램 가능하므로 보호 엔지니어들이나 자동화 엔지니어들에 의하여 변경될 수 있다. 이 출력 접촉들은 원하면 완전히 분리될 수 있거나, 각각의 엔지니어들은 단일 세트의 출력 접촉을 사용하도록 협의할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태가 예시적인 목적으로 여기에 개시되었지만, 다음의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상을 벗어나지 않고, 다양한 변경, 변형 및 대체가 가능하다는 점을 이해해야 한다.
본 발명에 따른 시스템에 따르면, 보호 릴레이와 같은 단일 장치의 상이한 영역에 저장된 분리된 세트의 논리식들에 의해 보호 및 자동화 기능들이 설정되고 제어되어, 두 세트의 논리식들에 대한 분리된 자율적 액세스를 유지하면서, 전체적인 동작 효율은 향상될 수 있다.

Claims (7)

  1. 전력 시스템에서의 단일 장치에서 보호 및 자동화 기능의 분리를 유지하는 시스템으로서,
    전력 시스템에 대한 보호 및 자동화 기능을 수행하는 단일 장치;
    제1 패스워드에 의해 액세스 가능하고, 상기 전력 시스템에 대하여 선택된 보호 결정들을 정의 및 수행하는, 상기 장치 내의 논리식의 제1 섹션- 상기 제1 섹션에서의 논리식은 상기 제1 패스워드를 갖는 사용자에 의해 변경될 수 있음 -;
    상기 제1 패스워드와 상이한 제2 패스워드에 의해 액세스 가능하고, 상기 전력 시스템에 대하여 선택된 자동화 조치들을 정의 및 수행하는, 상기 장치 내의 논리식의 제2 섹션- 상기 제2 섹션에서의 논리식은 상기 제2 패스워드를 갖는 사용자에 의해 변경될 수 있음 -;
    상기 보호 및 자동화 논리식의 연산 결과를 포함하는 상기 장치 내의 공유 데이터 베이스; 및
    상기 보호 및 자동화 논리식들의 결과에 응하여 상기 장치의 출력을 설정하는 상기 장치 내의 출력 논리식
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 보호 및 자동화 결과들에 대한 출력들의 분리된 세트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 보호 및 자동화 결과들에 대한 출력들의 하나의 공유된 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 공유 데이터 베이스는 보호 및 자동화 논리식 모두에 이용 가능한 선택된 전력 시스템 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 선택된 전력 시스템 정보는 전력 신호 전류 및 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 보호 논리식 결과들은 상기 자동화 논리식들에 대하여 이용 가능하지만, 상기 자동화 논리식들에 의해서 변경될 수 없으며, 상기 자동화 논리식 결과들은 상기 보호 논리식들에 대하여 이용 가능하지만, 상기 보호 논리식들에 의해 변경될 수 없는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 출력식들은 상기 보호 논리식 섹션 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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