KR20020032128A - 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치 - Google Patents

주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치 Download PDF

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KR20020032128A
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이종훈
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Abstract

본 발명에 따른 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치는 345kV 주변압기 2차 154kV계통전압의 부하시간대에 따라 중부하, 경부하, 휴일 또는 평일의 변환시간대를 판별하는 부하시간대 판별부(10)와, 부하시간대 판별부(10)에서 판별된 부하시간대별로 운전 전압을 다르게 설정할수 있는 부하시간대별 전압설정부(20)와, OLTC 상승 및 하강 신호를 발생시키고 지연시키후 오동작여부를 검출하여 그에 따라 상승 및 하강신호를 출력하는 OLTC 상승 및 하강 신호 발생부(30)와, PT전압상실시 저전압에 의한 OLTC의 연속동작을 방지하기 위한 슬라이딩 방지부(40)와, OLTC 수동운전 필요시 수동으로 절체 가능한 수동 및 자동 절체부(50)와, 각 구성요소의 동작상태를 표시하는 램프 회로(60)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의하면, 중부하시간, 경부하시간, 변환부하시간대별 전압을 운용자의 별도 조작없이 자동으로 조절할수 있고 계통여건이 변하여 부하시간대가 변하여도 간단한 설정으로 기준전압 및 시간을 변경할수 있으며, 계통운용여건이 변하여 부하시간대가 변하여도 손쉽게 기준시간 및 기준전압을 변환시킬 수 있어 유연성 있는 부하시간대별 계통전압운용이 가능하다.

Description

주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치{voltage automatic Controller for main transformer by load time band}
본 발명은 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치에 관한 것으로, 상세하게는 전계통 부하변화를 기준으로 계통운용처에서 정한 부하시간대별 기준 전압유지로 운용되어 345㎸ 변압기 2차전압을 수동운전하며 나타나는 계통전압 부하시간대별 유지범위내 전압유지 초과문제를 해결하고 중부하시간, 경부하시간, 변환부하시간대별 전압을 운용자의 별도 조작없이 자동응로 조절할 수 있고, 계통여건이 변하여 부하시간대가 변하여도 간단한 설정으로 기준전압 및 시간을 변경할 수 있는 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 345㎸ 주변압기의 2차 전압(154㎸)의 조정은 주변압기 제어반에서 주변압기 OLTC 탭의 위치를 변환하는 방식으로 이루어지고 있다.
전압의 조정을 위하여 자동전압 조정장치가 설치되어 있으나 설치된 장치는 단일 설정 기준전압에 대하여 부하 및 전압을 분석하여 전압을 제어하는 방식으로 되어 있어 [한국전력공사 급전규정 제 51조 3항] 계통전압의 부하 시간대별 기준전압 유지에는 부적합하며 계통전압 유지는 각각 개개의 주변압기 부하특성과 관련없이 전계통의 부하사항을 고려하여 운전되어야 하므로 현재 모든 345㎸ 주변압기의 자동전압조정장치는 설치후 수동으로 운전되고 있다. 표 1 은 한국전력 계통 전압운용 기준을 보여주고 있다.
한국전력 계통 전압운용 기준 : 2000년 6월 현재
구분 시간대별 운전기준 전압 비고
평일 변환시간(07:00 - 08:00) 157 ±4㎸ 부하특성 및 계절에 따라 변경됨
중부하시간(09:00 - 22:00) 160 ±4㎸
경부하시간(23:00 - 06:00) 156 ±4㎸
휴일 경부하시간(00:00 - 24:00) 156 ±4㎸
154㎸ 계통전압 유지범위 내에서 변전소 운전자의 판단에 의해 전압을 조정하므로 전압변동에 대하여 신속한 대처가 어렵고 지속적으로 전압을 감시하여 주변압기 OLTC를 제어함으로써 변전소 운용자의 시간대 착오 및 감시소홀시 시간대별 계통전압 유지범위를 초과할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 자동전압 조정장치의 345㎸ 주변압기 적용의 문제점인 부하시간대별 계통전압 전압조정이 불가능한 문제점 및 계통전압 조정시 각각의 변전소 부하특성에 의한 전압조정 방식이 아닌 전계통 부하변화를 기준으로 계통운용처에서 정한 부하시간대별 기준 전압유지로 운용되어 345㎸ 주변압기 2차 전압을 수동운전하며 나타나는 계통 전압 부하시간대별 유지범위내 전압유지 초과문제를 해결하는 부하시간대별 자동전압 조정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 의한 부하시간대별 전압조정장치의 구성 블록도.
도 2 및 3 은 본 발명에 의한 부하시간대별 전압조정장치의 상세한 내부구성회로도.
도 4 은 본 발명에 따른 시간대별 전압조정장치의 외부모형도.
도 6 은 본 발명에 의한 자동전압조정기의 적용전후의 휴일 전압곡선 그래프.
도 7 은 본 발명에 의한 자동전압조정장치 적용전의 평일 전압곡선 그래프.
도 8 은 본 발명에 의한 자동전압조정장치 시운전시의 평일전압곡선 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 부하시간대 판별장치 20 : 부하시간대별 전압설정부
30 : OLTC 상승 및 하강 신호 발생부 40 : 슬라이딩 방지부
50 : 수동 및 자동 절체부 60 : 램프 회로부
T10 : 중부하시간대 타이머 (24H) T12 : 경부하시간대 타이머 (24H)
S10 : 평일선택 푸쉬 S/W S12 : 휴일선택 푸쉬 S/W
R10 : 평일선택 계전기 R12 : 휴일선택 계전기
R14 : 중부하시간 선택 계전기 R16 : 변환시간 선택 계전기
R18 : 경부하시간 선택 계전기 R40 : 중부하시간 전압검출 계전기
R42 : 변환시간 전압검출 계전기 R44 : 경부하시간 전압검출 계전기
T14 : 상승지연 타이머(1-2sec) T16 : 하강지연 타이머(1-2sec)
R20 : 상승신호 검출 계전기 R22 : 하강신호 검출 계전기
T18 : 동작유지용 타이머 (1.5-2.5sec) T20 : 동작지연용 타이머 (1-수min)
T22 : 자기진단 Timer (1-2sec) R24 : 하강출력 계전기
R26 : 상승출력 계전기 R30 : PT용 저전압 계전기
L10 : 평일 표시등 L12 : 휴일 표시등
L14 : 중부하시간 표시등 L16 : 변환시간 표시등
L18 : 경부하시간 표시등 S20 : 자동/수동 절체 S/W
P10 : 제어전원 S/W R30 : PT용 저전압 계전기
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부하시간대별 자동전압 조정장치의 일실시예를 살펴보도록 한다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치는 345kV 주변압기 2차 154kV계통전압의 부하시간대에 따라 중부하, 경부하, 휴일 또는 평일의 변환시간대를 판별하는 부하시간대 판별부(10)와, 부하시간대 판별부(10)에서 판별된 부하시간대별로 운전 전압을 다르게 설정할수 있는 부하시간대별 전압설정부(20)와, OLTC 상승 및 하강 신호를 발생시키고 지연시키후 오동작여부를 검출하여 그에 따라 상승 및 하강신호를 출력하는 OLTC 상승 및 하강 신호 발생부(30)와, PT전압상실시 저전압에 의한 OLTC의 연속동작을 방지하기 위한 슬라이딩 방지부(40)와, OLTC 수동운전 필요시 수동으로 절체 가능한 수동 및 자동 절체부(50)와, 각 구성요소의 동작상태를 표시하는 램프 회로부(60)를 포함하여 구성된다.
부하시간대 판별부(10)는 시간대별로 전압기준전압 상하한치 설정할 수 있으며, 각 시간을 자동으로 구별하고 휴일 및 평일을 절체할 수 있다.
부하시간대별 전압설정부(20)는 시간대별로 전압기준전압 상하한치를 설정할 수 있으며 설정전압에서 벗어났을 때 OLTC 탭의 상승 및 하강신호를 발생시킨다.
OLTC 상승 및 하강 신호 발생부(30)는 전압설정 계전기의 출력발생시 선택하여 일정시간 지연후 출력하여 순간전압 변동에 대하여는 동작하지 않고 전압계전기의 출력이 일정시간 지속되면 동작하도록 하고, 한번에 2탭 이상 동작하여야 할 경우 계통전압의 완만한 변화를 위해 차회 탭 동작 시간을 지연할 수 있는 회로를 구비하고, 회로내부 문제로 부하 시간대별 계통 전압이 목표전압으로 조정되고도 상승 및 하강 신호를 발생시킬 경우 OLTC 탭 슬라이딩 발생을 방지할 수 있다.
슬라이딩 방지부(40)는 전압상실시 회로의 기능을 정지하여 회로의 기능을 차단하고 회로경보를 발생시킨다.
수동 및 자동 절체부(50)는 OLTC수종조작이 필요할 경우 수동 및 자동운전절체를 수행한다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 자동전압 조정장치를 이루는 각 구성요소의 작용 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.
도 2에서 OLTC 제어전원으로 사용하는 AC220V를 제어전원으로 활용하여 OLTC전원회로 상실시 회로의 기능이 정지되도록 구성하여 전원상실에 의한 오동작을 방지할 수 있다.
먼저, 시간대별 전압유지를 위한 부하시간대 판별부(10)의 동작을 살펴보도록 한다.
시간대별 시간유지를 위하여 24시간 ON/OFF 설정이 가능하고 접점을 구비한 타이머를 사용하며 중부하 시간대 타이머(T10)은 중부하시간대를 온으로 설정하고, 경부하시간대 타이머(T2)은 경부하시간대를 온으로 설정하여 중부하 시간 선택 계전기(R14) 및 경부하 시간 선택 계전기(R18)의 동작조건으로 사용한다.
또한, 휴일과 평일의 구별을 위하여 복귀형 푸쉬 스위치(S10)에 의해 휴일 선택 계전기(R10)를 동작시키고 복귀형 푸쉬 스위치(S10)에 의해 평일선택 계전기(R12)를 동작시켜 중부하시간 선택 계전기(R14), 경부하 시간선택 계전기(R18), 부하변동 시간 선택 계전기(R16)의 동작조건으로 사용하고 상호간 b접점을 회로에 사용하여 휴일 및 평일구분의 명확성을 기하였고, 자기 유지 접점으로 자기유지를 하도록 하여 제어전원 상실시 회로의 기능이 운용자의 조작없이 임의 오동작하는 것을 방지한다.
평일(R10) 및 휴일(R12) 선택 계전기의 동작과 중부하(T10) 및 경부하(T12)시간대 타이머 접점의 조합으로 중부하시간 선택계전기(R14) 및 경부하 선택 계전기(R18)을 동작시키는데, 중부하시간 선택계전기(R14)는 (R10)의 a접점의 AND조건으로 동작하고 경부하 시간 선택 계전기(R18)는 (R10)의 a접점(T12)의 a접점의 AND조건 및 휴일 선택 계전기(R12)의 a 접점에 의해 동작하여 휴일은 자동으로 경부하 운전조건이 되도록 구성하였으며 상호간(R14, R18) b접점을 회로에 삽입하여 동시동작을 방지하였다.
또한, 변환시간대 선택계전기(R16)는 (R10)의 a 접점과 (R14, R18)의 b접점의 AND조건으로 동작하도록 구성되어 있다.
중부하, 경부하 및 변환부하 선택계전기(R14, R16, R18)의 a접점은 전압검출 계전기의 a접점과 조합하여 상승 조작 타이머(T14) 및 하강조작 타이머(T16)의 동작조건으로 사용한다.
다음으로, 부하시간대별 전압설정부(20)의 상세한 구성 및 동작을 설명하도록 한다.
부하시간대별 전압검출 계전기(R40, R42, R44)는 각 부하시간대 기준전압의 상하한치보다 1-2㎸ 안쪽으로 설정하여 중부하대 기준전압 상하한치를 벗어나기전에 OLTC 탭을 변환시킬 수 있도록 설정한다.
이렇게 하여 전압유지 범위 안쪽에서 계통전압이 상한치보다 높아질 경우 하강지연 타이머(T14)를 동작시키고, 계통전압이 하한치보다 낮을 시 상승지연 타이머(T16)를 동작시켜 부하시간대별 계통전압의 유지범위안에서 동작하도록 설정되어야 한다.
또한, 부하시간대별 전압검출계전기의 제어전원입력은 각각의 부하선택계전기(R14, R16, R18)의 a접점을 통하여 회로를 구성함으로써 동작의 확실성을 확보할 수 있다. 한편, 전압검출 계전기(R40, R42, R44)의 입력은 모선 PT의 2차측 전압을 입력으로 한다.
OLTC 상승 및 하강 신호 발생부(30)의 상세한 구성 및 동작을 살펴보도록 한다.
OLTC 상승 및 하강 신호 발생부(30)는 부하시간대별 시간선택 계전기(R14, R16, R18)의 a접점 부하시간대별 전압검출 계전기(R40, R42, R44)의 a접점 및 자동,수동선택 계전기(S20)의 자동쪽 접점의 AND 조건시 상승 및 하강 지연 타이머(T14, T16)가 동작되도록 구성하고, 상승 및 하강 지연 타이머(T14, T16)의 a접점에 의해 상승 및 하강 출력 계전기(R24, R26)를 동작시켜 상승 및 하강조작을 한다.
상승 및 하강 지연 타이머(T14, T16)의 시간설정은 1-2초로 설정하여 선로고장에 의한 전압변도에 의해 상승 및 하강출력 계전기(R24, R26)의 동작을 지연시켜 불필요한 OLTC의 동작을 방지한다.
계통전압 조정용 OLTC의 탭의 연속동작은 배전변전소의 전압에 갑작스런 변화를 발생시켜 전력의 질을 저하시키므로, 1탭 동작후 1-수분정도 지연시켜 다음 동작이 이루어지도록 하여야 하는데 이를 위해 동작유지타이머(T18: 설정 1.5-2.5초) 및 동작유지(T20: 설정1-수분)타이머의 동작을 상승 및 하강 신호검출 계전기(R20, R22)의 a접점으로 동작시켜 1탭 동작후 1-수분 지연시킬 수 있도록 구성한다.
장치내부의 회로 이상으로 인하여 상승 및 하강 출력계전기(R24, R26)가 0.5초이상 동작할 경우, 자기 진단 타이머(T22: 설정 2초)DML 보조계전기(R28) b접점에 의해 출력회로를 차단하고 a접점을 통해 경보를 발생시켜 운용자가 회로의 이상을 감지할 수 있도록 회로를 구성한다.
슬라이딩 방지부(40)의 구성 및 동작을 살펴보면, PT전압상실시 회로기능 정지를 위해 PT용 저전압 계전기(R30)을 구비하여 전압상실시 a접점에 의해 본 장치의 기능을 정지시키고, 경보를 발생시켜 운용자로 계통전압이 정상으로 된 후 휴일 및 평일 푸쉬버튼(S10, S12)로 운전조건을 선택하고 온하여 회로의 기능을 환원할 수 있도록 하여 전압상실에 의한 OLTC 슬라이딩을 방지한다.
이와 같은 동작을 수행하는 본 발명에 따른 실시품을 제작하여 시운전한 결과를 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5 는 시운전 전후 154㎸계통 전압(자공운전장치 적용전 후)을 비교한 것으로, 본 발명의 적용전 및 시운전 후 154㎸계통전압을 분석하기 위해 운전전압을 30분마다 샘플링, 전압의 변동곡선을 차트화한후 분석(E,M,S 출력물 참조 및 실측기록)한 것이다.
도 5의 결과를 토대로 하여 도 6에는 본 발명에 의한 자동전압조정기의 적용전후의 휴일 전압곡선을 나타내었고, 도 7에는 본 발명에 의한 자동전압조정장치 사용전의 평일 전압곡선을 도시하였고, 도 8에는 본 발명에 의한 자동전압조정장치 시운전시의 평일전압곡선을 도시하였다.
도 6 - 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 전압의 시간대별 계통전압 유지곡선에 있어서, 종래의 곡선의 경우 수동운전으로 인하여 운전원의 개인특성이나 운전방법에 따라 각각 다른 곡선을 나타내었고 시운전 후 계통전압 변환곡선은 정확한 설정시간에 경부하, 중부하, 변동시간대의 기준전압으로 OLTC 탭을 변환시켜 개인 특성이나 시간의 착오등이 포함 안된 개관적이고 정확한 계통전압의 유지가 가능하였다.
본 발명에 의하면, 중부하시간, 경부하시간, 변환부하시간대별 전압을 운용자의 별도 조작없이 자동으로 조절할수 있고 계통여건이 변하여 부하시간대가 변하여도 간단한 설정으로 기준전압 및 시간을 변경할수 있으며, 계통운용여건이 변하여 부하시간대가 변하여도 손쉽게 기준시간 및 기준전압을 변환시킬 수 있어 유연성 있는 부하시간대별 계통전압운용이 가능하다.

Claims (4)

  1. 345kV 주변압기 2차 154kV계통전압의 부하시간대에 따라 중부하, 경부하, 휴일 또는 평일의 변환시간대를 판별하는 부하시간대 판별부(10)와,
    상기 부하시간대 판별부(10)에서 판별된 부하시간대별로 운전 전압을 다르게 설정할수 있는 부하시간대별 전압설정부(20)와,
    OLTC 상승 및 하강 신호를 발생시키고 지연시키후 오동작여부를 검출하여 그에 따라 상승 및 하강신호를 출력하는 OLTC 상승 및 하강 신호 발생부(30)와,
    PT전압상실시 저전압에 의한 OLTC의 연속동작을 방지하기 위한 슬라이딩 방지부 (40)와,
    OLTC 수동운전 필요시 수동으로절체 가능한 수동 및 자동 절체부(50)와,
    상기 각 구성요소의 동작상태를 표시하는 램프 회로(60)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부하시간대 판별부(10)는,
    중부하시간대를 판별하기 위한 중부하시간대 타이머(T10)와,
    경부하시간대를 판별하기 위한 경부하시간대 타이머r(T12)와,
    휴일 또는 평일 여부를 선택하는 휴일, 평일 선택부와,
    상기 중부하시간대 타이머(T10), 경부하시간대 타이머(T12), 휴일 평일 선택부의 출력신호에 따라 동작하는 시간대별 계전기 (R14,R16,R18)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 부하시간대별 전압설정부(20)는,
    상기 시간대별 계전기 (R14,R16,R18) a접점에 조합되어 시간대별로 운전 전압을 다르게 설정하는 중부하, 경부하,변환시간대 전압계전기(R40,R42,R44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 OLTC 상승 및 하강 신호 발생부(30)는,
    OLTC 상승 및 하강 신호를 발생시키는 OLTC신호 발생기와,
    발생된 신호를 시간지연시키는 상승, 하강시간지연 타이머 (T14,T16) 및 자기진단 타이머(T22)와,
    그 지연된 신호에 대하여 오동작여부 검증하기 위해 OLTC TAP 변환시 1회 동작후 지연시키는 지연타이머(T20)와,
    상승 및 하강신호가 정상적인 신호인 경우 동작하여 상승 및 하강신호를 출력하는 상승 및 하강출력 계전기(R24,R26)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치.
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