KR20050059002A - 변류기 2차 전류 보상 방법 - Google Patents

변류기 2차 전류 보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변류기 포화에 의해 2차 전류가 왜곡됨에 따라 실제 2차 전류 값을 정확히 인식하지 못하게 됨에 따라 발생하는 보호용 계전 시스템의 오동작을 막기 위하여, 포화 시에도 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위한 방법을 제공하기 위한 것이며, 샘플링된 2차 전류의 적어도 2계 이상의 차분을 구하는 단계; 차분의 절대값을 미리 정하여진 임계값과 비교하여 임계값 이상이 될 때 포화 시작 순간으로 판단하는 단계; 포화 시작 순간으로 판단된 경우에는 차분을 통하여 포화 시작 순간의 자화 전류를 구하고, 자화 전류를 사용하여 자화 곡선으로부터 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 단계; 포화 이후의 한 시점의 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위하여 그 시점의 측정된 2차 전류 값과 포화 시작 순간의 자속 값을 사용하여 위 시점의 자속 값을 계산하는 단계; 위 시점의 자속 값을 사용하여 자화 곡선으로부터 위 시점의 자화 전류를 얻는 단계; 및 자화 전류와 측정된 2차 전류 값을 더하여 변류비에 맞는 2차 전류를 얻는 단계를 포함한다.

Description

변류기 2차 전류 보상 방법{METHOD FOR COMPENSATING SECONDARY CURRENT OF CURRENT TRANSFORMERS}
본 발명은 전력 계통을 보호하기 위한 보호용 계전 시스템에 있어서 변류기 2차 전류 값을 보상하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사고전류에 의하여 변류기(current transformer)가 포화되어 2차 전류가 왜곡됨에 따라 실제 2차 전류 값을 정확히 인식하지 못하게 됨에 따라 발생하는 보호용 계전 시스템의 오동작을 막기 위하여, 변류기의 포화 시에도 변류비에 맞는 정확한 2차 전류 값을 얻기 위한 변류기 2차 전류 보상 방법을 제공하기 위한 것이다.
변류기란 전력 계통에 흐르는 전류를 측정하여 보호 계전기에 입력하기 위한 장치이며, 도 1에 나타낸 바와 같이 선로(32)에 흐르는 1차 전류에 의하여 발생하는 자속(magnetic flux)을 집속시키기 위한 코어(34)와 상기 코어(34)에 유기된 자속에 의하여 2차 전류를 발생시키기 위하여 상기 코어(34)를 감싸는 2차 코일(36)로 이루어지는 장치이다. 1차 코일의 역할을 하는 선로(32)에 흐르는 전류에 의하여 2차 코일(36)에 그에 비례하는 전류가 유기되고 변류비에 의하여 2차 전류의 크기가 결정된다. 여기서, 선로(32)와 2차 코일(36)간의 쇄교 자속을 최대로 하기 위하여 대부분의 경우에는 코어(34)가 철인 철심 변류기를 사용하고 있다.
도 2에서는 간략화한 변류기의 등가 회로를 나타내었다. 여기서 Lm은 변류기의 자화 인덕턴스이며, im 은 자화 전류, i1은 1차 전류에 의해 2차 측에 유기된(즉, 변류비에 맞는) 2차 전류, i2 는 실제 측정되는 2차 전류를 말한다. 상기 자화 인덕턴스 Lm은 상수 값이 아니고 자화 전류에 따라 다른 값을 갖게 된다. 특히, 자속이 커져서 특정 한계를 넘게 되면 자화 인덕턴스는 현저하게 변화하게 되는데, 이는 변류기의 내부 상태의 변화에 기인하는 것으로서 이와 같은 경우에 변류기는 포화 되었다고 말한다.
상기 변류기가 정상 작동 중에는 자화 전류 im의 크기가 작기 때문에, 측정된 상기 변류기의 2차 전류 값은 1차 전류와 비례하게 되므로, 측정된 2차 전류 값으로부터 정확한 1차 전류 값을 얻을 수 있으므로 문제가 없다. 그러나 상기 변류기가 포화되어 변류기의 자화 인덕턴스의 값이 현저하게 변하게 되면 상기 2차 전류 값도 현저하게 변화하게 된다. 이를 도 2의 등가회로를 기초로 설명하면, 포화 시에 Lm값이 현저하게 감소하여 자화 전류인 im이 증가되므로 i2와 변류비에 맞는 2차 전류인 i1과는 차이가 커지게 된다. 따라서 포화 이후에서는 측정되는 전류인 2차 전류 i2와 상기 i1 사이의 관계는 같지 않다. 그런데 변류기는 포화 이후에도 i 2를 통하여 선로에 흐르는 전류 값을 검출하므로, 포화 이후에 i2 가 감소하게 됨에 따라 실제와는 달리 선로에 흐르는 전류 값이 감소한 것으로 잘못 인식하게 되어 계전기의 동작시간이 지연되거나, 잘못된 동작이 유발된다.
도 6은 변류기의 포화 이전과 이후의 자화 전류와 쇄교 자속 간의 관계를 나타내는 자화 곡선의 한 예이다. 도 6(a)에서는 비포화 영역과 포화영역의 자화 곡선의 추이를 설명하고 있다. 곡선의 기울기는 자화 인덕턴스 Lm을 나타내게 된다. 도 6(b)는 실제의 자화 곡선의 한 예를 도시한다. 도 6에 나타낸 바와 같이 변류기의 포화 이전과 이후의 자화 인덕턴스는 크게 달라진다.
이와 같은 보호용 계전 시스템의 잘못된 동작의 주된 원인을 이루는 변류기의 포화에 의한 전류 왜곡을 보상하고 실제의 변류비에 맞는 2차 전류를 정확히 구해내기 위하여 제안된 종래 기술로는 변류기의 포화 시의 변류기를 구성하는 철심 내의 자속을 계산하고 이를 통하여 왜곡된 2차 전류를 변류비에 맞는 2차 전류로 보상하는 방법이 제안되어 있다. 그러나 이러한 방법은 초기에 잔류 자속이 없는 경우에만 적용이 가능하며, 초기에 잔류 자속이 존재하는 경우에는 잔류 자속의 초기값을 모르고 있다면 적용하기 어려운 한계가 있으며, 대부분의 응용에서 잔류 자속의 값을 측정 또는 추정하기가 현재의 기술로서는 어려우므로 이는 치명적인 단점이 된다.
도 1에서는 변류기의 일반적 구성을 나타내었다.
도 2에서는 간략화한 변류기의 등가 회로를 나타내었다.
도 3에서는 변류기 포화 이전과 이후의 2차 전류의 변화 추이를 나타낸다.
도 4에서는 본 발명의 보상 방법이 적용된 바람직한 한 실시예의 흐름도를 나타내었다.
도 5에서는 제시한 방식을 검증하기 위하여 사용된 한 모델 계통을 예시한다.
도 6에서는 변류기 전류를 보상하기 위하여 사용한 자화 곡선을 예시한다.
도 7a는 잔류 자속 +80%인 경우의 변류비로 나눈 1차 전류(즉, 변류비에 맞는 2차 전류)와 측정된 2차 전류를 나타내었다.
도 7b는 잔류 자속 +80%인 경우의 계산한 자속을 나타낸다.
도 7c는 잔류 자속 +80%인 경우의 추정한 자화전류를 나타낸다.
도 7d는 잔류 자속 +80%인 경우의 보상 전, 보상 후의 변류기의 2차 전류를 나타낸다.
도 7e는 잔류 자속 +80%인 경우의 추정한 2차 전류의 변류기 과도오차를 나타낸다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
32 : 선로 34 : 철심
36 : 2차 권선
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초기 잔류 자속의 값에 대한 정보가 전혀 없는 경우에도 변류기 포화 시, 변류비에 맞는 정확한 2차 전류 값을 얻을 수 있는 변류기 2차 전류 보상 방법을 제공하여, 변류기 포화 시 2차 전류가 왜곡됨에 따라 실제 2차 전류 값을 정확히 인식하지 못하게 됨에 따라 발생하는 보호용 계전 시스템의 오동작을 막기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면에 의한 변류기의 포화에 의한 왜곡된 2차 전류 보상 방법은, 샘플링된 2차 전류의 적어도 2계 이상의 차분을 구하는 단계; 상기 차분의 절대값을 미리 정하여진 임계값과 비교하여 상기 임계값 이상이 될 때 상기 변류기의 포화 시작 순간으로 판단하는 단계; 상기 포화 시작 순간으로 판단된 경우에는 상기 차분을 통하여 상기 포화 시작 순간의 자화 전류를 구하고, 상기 자화 전류를 사용하여 자화 곡선으로부터 상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 단계; 상기 포화 이후의 한 시점의 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위하여 상기 시점의 측정된 2차 전류 값과 상기 포화 시작 순간의 자속 값을 사용하여 상기 시점의 자속 값을 계산하는 단계; 상기 시점의 자속 값을 사용하여 상기 자화 곡선으로부터 상기 시점의 자화 전류를 얻는 단계; 및 상기 자화 전류와 상기 측정된 2차 전류 값을 더하여 상기 변류비에 맞는 2차 전류를 얻는 단계를 포함한다.
바람직하게는 본 발명의 변류기의 포화에 의한 2차 전류 왜곡 보상 방법에서 상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 단계는, 상기 차분값에 음의 부호를 붙인 값을 상기 포화 시작 순간의 자화 전류로 근사하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 본 발명의 변류기의 포화에 의한 2차 전류 왜곡 보상 방법에서 상기 차분은 2계 차분을 사용할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 변류기의 포화에 의한 2차 전류 왜곡 보상 방법에서 상기 차분은 3계 차분을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 한 측면에 의한 변류기의 포화에 의한 2차 전류의 왜곡을 보상하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록 매체는, 샘플링된 2차 전류의 적어도 2계 이상의 차분을 구하는 단계; 상기 차분의 절대값을 미리 정하여진 임계값과 비교하여 상기 임계값 이상이 될 때 상기 변류기의 포화 시작 순간으로 판단하는 단계; 상기 포화 시작 순간으로 판단된 경우에는 상기 차분을 통하여 상기 포화 시작 순간의 자화 전류를 구하고, 상기 자화 전류를 사용하여 자화 곡선으로부터 상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 단계; 상기 포화 이후의 한 시점의 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위하여 상기 시점의 측정된 2차 전류 값과 상기 포화 시작 순간의 자속 값을 사용하여 상기 시점의 자속 값을 계산하는 단계; 상기 시점의 자속 값을 사용하여 상기 자화 곡선으로부터 상기 시점의 자화 전류를 얻는 단계; 및 상기 자화 전류와 상기 측정된 2차 전류 값을 더하여 상기 변류비에 맞는 2차 전류를 얻는 단계를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록 매체이다.
본 발명의 또 다른 한 측면에 의한 변류기의 포화에 의한 2차 전류의 왜곡을 보상하는 기능을 갖는 보호 계전 시스템은, 샘플링된 2차 전류의 적어도 2계 이상의 차분을 구하는 수단; 상기 차분의 절대값을 미리 정하여진 임계값과 비교하여 상기 임계값 이상이 될 때 상기 변류기의 포화 시작 순간으로 판단하는 수단; 상기 포화 시작 순간으로 판단된 경우에는 상기 차분을 통하여 상기 포화 시작 순간의 자화 전류를 구하고, 상기 자화 전류를 사용하여 자화 곡선으로부터 상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 수단; 상기 포화 이후의 한 시점의 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위하여 상기 시점의 측정된 2차 전류 값과 상기 포화 시작 순간의 자속 값을 사용하여 상기 시점의 자속 값을 계산하는 수단; 상기 시점의 자속 값을 사용하여 상기 자화 곡선으로부터 상기 시점의 자화 전류를 얻는 수단; 및 상기 자화 전류와 상기 측정된 2차 전류 값을 더하여 상기 변류비에 맞는 2차 전류를 얻는 수단을 포함하는 보호 계전 시스템이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 변류기 포화 시점 부근에서의 실제 측정된 2차 전류(i2[n])의 추이(실선)를 예시적으로 나타낸다. 시점 n=m+1 에서 변류기는 포화되었으며, 포화 이후의 전류가 측정되었다. 여기서, 포화 이전 측정된 2차 전류를 i21[n]으로 나타내고 포화 이후 측정된 2차 전류를 i22[n]으로 표시하였다. 변류비에 맞는 2차 전류(i1[n])는 변류기 포화 이전에는 실제 측정된 2차 전류(i2[n], 즉 포화 이전의 i2[n]이므로 그림에서는 i21[n])와 거의 일치하므로 실제 측정된 2차 전류는 변류비에 맞는 2차 전류인 i1[n]을 잘 반영하게 되나 포화 이후에는 도 3과 같이 크게 달라진다. 도 3에서는 포화 이후의 변류비에 맞는 2차 전류를 i21[n]과 연속되는 점선으로 나타내었다.
사고 시의 1차 전류가 정확히 반영된 변류비에 맞는 2차 전류 i1(t)은 다음의 수식과 같은 형태로 기술할 수 있다.
여기서, Imax, Tp, θ는 각각 최대 사고 전류, 1차 시정수, 사고 개시 위상각이다. 이때, 실제 측정되는 2차 전류는 다음과 같이 주어진다.
여기서, Ts는 2차 시정수이며, tanΦ=Ts 이다.
측정되는 2차 전류를 이산화한 값인 i2[n]은 다음 수식과 같이 얻어진다.
여기서, T는 샘플 간격이며, N은 주기 당 샘플수이다. 이는 지수함수적으로 감소하는 두 개의 지수 항과 한 개의 정현 항으로 이루어져 있다.
i2[n] 의 1차 차분 함수는 다음과 같다.
주파수가 60 Hz 이고 N = 64 이라면 T = 0.26 ms 이 된다. Ts = 1s 이고 Tp = 0.02s이면, 앞의 두 지수항의 감소율 즉, (1 - eT/Ts) 과 (1 - eT/Tp)은 각각 0.00026 과 0.0131이 된다. 따라서 시정수가 T 보다 충분히 크다면, del1[n] 에 있는 지수 항은 무시 가능하다.
한편, del1[n]에 있는 정현항의 크기는 2sin(π/N)C = 0.098C 이 된다. 즉, i2[n]에 있는 정현항의 성분 중에서 약 10%만 남는다. 결과적으로 2차 전류가 식 (3)의 형태라면, del1[n]은 지수 항은 거의 없고 정현 항만 남게 되며, 그 크기는 원래 크기의 10%가 된다.
또한, i2[n]의 2차 차분 함수 del2[n]는 다음과 같이 정의된다.
여기서 N = 64인 경우에, 식 (4) 로부터 del2[n]의 크기는 [2sin(π/N)]2C = 0.009604C 즉, i2[n]의 정현항의 크기의 1%임을 알 수 있다.
n = m+1에서 포화 이후의 전류가 처음 측정되었다고 가정한다. 위에서 정의한 대로 i21[n]과 i22[n]을 각각 포화 이전과 이후의 전류라 하면, 이는 식(3)의 형태를 가진다. 또한, i21[m] = i22[m]이며, i21[m+1] ≠i22[m+1]이다. 여기서 구하고자 하는 값인 1차 측 전류를 정확히 반영하는 변류비에 맞는 2차 전류인 i1[m+1]은 포화 이전의 측정된 2차 전류의 추이가 그대로 연장된 경우인 i21[m+1]로 근사될 수 있고 이는 도 3에 도시한 바와 같이 점선으로 나타낸 연장선상의 값이 된다.
만일 [2sin(π/N)]2C가 매우 작다면, del2[n]를 처음의 포화 시작 순간을 판단하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들면, C = 100 A 이고 N = 64인 경우에는 [2sin(π/N)]2C = 0.96 A 이 된다. n ≤m 인 구간(포화이전구간)에서는 del2[n]은 정현파가 되며, 그 크기는 0.96 A를 넘지 않는다. 또한, 포화 시작 순간인 n = m+1 에서는 다음과 같이 표현된다.
식 (6)은 다음의 식 (7)의 관계를 이용하여 근사화가 가능하다. 식 (7)은 포화 이전 구간에서의 2차 전류의 2차 차분 값이 되며 위에서 살펴본 바와 같이 이는 매우 작은 값(0.96 A)이 되기 때문에 무시할 수 있으며, 이의 오차의 한계는 0.96 A 이내이다.
따라서 del2[m+1]은 i22[m+1] - i21[m+1]로 근사화 할 수 있다. 여기서 i21[m+1] 은 가상의 연장선상의 점이므로, 변류기가 포화되기 이전의 추이가 계속된다고 가정할 때, n = m+1 인 순간의 측정된 2차 전류 값이라고 간주될 수 있다. 따라서 del2[m+1]은 그 순간의 자화전류, 즉, 도 2의 자화가지로 흐르는 전류에 음의 부호를 붙인 값이 된다.
따라서 자화 곡선에 -del2[m+1]를 대입하면, 처음 포화 시작 순간의 자속을 알 수 있다. 그 다음 순간부터는 위에서 얻어진 포화 시작 순간의 자속 값을 초기값으로 사용하여 매 순간 마다 철심의 자속을 계산하고, 이를 자화곡선에 대입하여 그 순간의 자화전류를 구한 다음에, 측정된 2차 전류를 더 하면, 변류비에 맞는 2차 전류를 추정할 수 있다.
도 4에서는 이상 설명한 바와 같이 측정된 2차 전류의 2차 차분을 이용하여 포화 시작 순간을 판단하고, 이후 변류비에 맞는 2차 전류를 구하여 측정된 2차 전류를 보상하는 본 발명의 방법의 한 실시예를 흐름도로 나타내었다.
우선 포화 여부를 나타내는 지수인 sat_ind를 정의하고(단계 S10), 초기값을 설정한다. 예를 들어, sat_ind가 0인 경우를 포화 이전, 1인 경우를 포화 이후를 나타내는 것으로 정의할 수 있다. 이후, 그 순간(예를 들어 n=k)의 샘플링된 2차 전류를 받아들이고(S20), 그 순간이 포화 이전의 상태인지 포화 이후의 상태인지를 판단하여(S30), sat_ind=0인 경우, 즉 포화 이전인 경우라면, 2차 차분 값을 계산하고(S40), 2차 차분의 절대값이 미리 정하여진 임계값 이상인 경우에는 그 순간에 포화가 발생한 것으로 판단한다(S50). 그 순간이 포화로 판단된 경우에는 상술한 방법에 의하여 자화 곡선에 -del2[m+1]를 대입하여, 처음 포화 시작 순간의 자속 값을 추정하고, 포화 상태를 나타내는 지수인 sat_ind를 1로 설정하여 표시한다(S60). 이후 측정된 2차 전류 값을 변류비에 맞는 2차 전류 값으로 보상하고(S70), 변류기 보호 알고리즘으로 이 값을 전달한다(S80). 만일 포화가 개시되지 않은 경우라면, 측정된 2차 전류 값은 변류비에 맞는 2차 전류 값이 되어 1차 전류의 추이를 그대로 반영하므로 바로 변류기 보호 알고리즘으로 진입하면 된다.
다음 시점(예를 들어, n=k+1)에서는 sat_ind=1로 이미 세팅되어 있으므로, 그 시점의 샘플링된 전류 입력 단계(S20)로부터 다시 시작하여, 위에서 얻어진 포화 시작 순간의 자속을 초기값으로 하여 철심의 자속을 계산하고(S32), 자화 곡선으로부터 자화 전류를 계산하며(S34), 이를 사용하여 전류를 보상하여 변류비에 맞는 2차 전류를 얻어내고(S70), 이 값을 보호 알고리즘으로 전달한다(S80).
이상에서는 2차 차분을 사용하여 포화 시작 순간의 자속 값을 추정하는 경우에 대해서 집중적으로 논의하였으나, 3차 차분 또는 그 이상의 차수를 갖는 차분 값을 사용하여서도 포화 시작 순간의 자속값을 구하여 변류비에 맞는 2차 전류를 추정하는 것이 가능하다.
이하에서는 3차 차분 값을 사용하여 포화 시작 순간의 자속을 추정하는 경우를 예시한다.
측정된 2차 전류 i2[n]의 3차 차분 함수 del3[n]은 다음과 같이 정의된다.
여기서, 위의 del3[n]도 포화 판단에 사용할 수 있으며 이의 원리는 다음과 같다. 식 (4) 및 (5) 로부터 del3[n]은 [2sin(π/N)]3C = 0.000941C 인 정현 항으로 이루어져 있다는 것을 알 수 있다.
만일 [2sin(π/N)]3C가 매우 작다면, del3[n]을 처음의 포화 시작 순간을 판단하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들면, C = 100 A 이고 N = 64인 경우에는 [2sin(π/N)]3C = 0.09 A 이 된다.
따라서 n ≤m 인 구간(포화이전구간)에서는 del3[n]은 정현파가 되며, 그 크기는 0.09 A를 넘지 않게 된다. 또한, 포화 시작 순간인 n = m+1 에서는
이 된다. 마찬가지로 아래의 식 (10)의 관계를 이용해서, 식 (9)의 근사화가 가능하며, 오차의 한계는 0.09 A 이내이다.
따라서 del3[m+1]은 i22[m+1] - i21[m+1]로 근사화 할 수 있다. 여기서 i21[m+1] 은 가상의 연장선상의 점이며, 변류기가 포화되지 않았다고 가정할 때의 n = m+1 인 순간의 2차 전류 값이라고 간주될 수 있다. 따라서 i22[m+1] - i21[m+1]은 그 순간의 자화전류 즉, 그 순간에 도 2의 자화가지로 흐르는 전류에 음의 부호를 붙인 값이 된다.
자화 곡선에 del3[m+1]을 대입하면, 처음 포화 시작 순간의 자속을 알 수 있다. 따라서 그 다음 순간부터는 매 순간 마다 철심의 자속을 계산하고, 이를 자화곡선에 대입하여 그 순간의 자화전류를 구한 다음에, 2차 전류를 더하면, 변류비에 맞는 2차 전류를 추정할 수 있다.
이 경우도 상술한 도 4의 방법으로 나타낼 수 있으며, 2차 차분의 절대값을 모두 3차 차분의 절대값으로 바꾸면 동일한 흐름도를 따라 구현이 가능하다. 포화 시작 순간의 판단(S50)과 포화 시작 순간의 자속 값 추정(S60)을 위해서는 반드시 동일한 판단 함수를 사용할 필요는 없다. 예를 들어 포화 판단은 2차 차분을 이용해서 하고 자속 값 추정은 3차 차분을 이용해서 하거나 또는 그 역으로 하는 등의 다양한 변형이 있을 수 있다.
본 발명에서 제시한 방식의 타당성을 검증하기 위하여 도 5와 같은 모델 계통을 선정하였다. 도 5에 설치된 변류기의 2차 전류의 보상을 위해서는 도 6(b)의 변류기 자화 곡선을 사용하였으며, 이 변류기의 포화점의 자속은 1.512 Vs이다.
도 5의 계통에서 P모선으로부터 2 km 떨어진 곳에서 A상 지락 사고 시, 변류기 포화점의 80%의 잔류자속 즉, 1.2 Vs가 사고 이전에 변류기의 철심에 존재하는 경우에 대하여 본 발명의 방법 적용 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7a에서 실선은 1차 전류를 권선비로 나눈 전류(즉, 변류비에 맞는 2차 전류)를 표시하였고, 점선은 측정된 2차 전류를 나타내었다. 도 7a에서 알 수 있듯이 많은 잔류 자속에 의해 변류기가 포화되어 측정된 2차 전류는 심하게 왜곡됨을 알 수 있다.
측정된 2차 전류의 2차 차분으로 포화를 판단하고, 그 순간 이후에 계산한 자속을 그림 7b에 나타내었다.
이 자속을 자화곡선에 대입하여 자화전류를 추정하였고 이를 그림 7c에 나타내었다.
추정한 자화전류에 측정한 2차 전류를 더하여 변류비에 맞는 2차 전류를 추정하였으며, 이를 그림 7d에 나타내었다. 그림 7d에서 점선은 측정한 2차 전류이며, 실선은 본 발명에서 제시한 방식으로 추정한 변류비에 맞는 2차 전류이다.
그림 7d의 추정한 2차 전류의 정확도를 검증하기 위하여 계산한 과도오차를 그림 7e에 나타내었다. 변류비의 오차가 매우 작아, 제시한 방식이 왜곡된 2차 전류로부터 변류비에 맞는 정확한 2차 전류를 추정함을 알 수 있다.
제시한 방식은 많은 잔류 자속이 존재하는 경우에도, 변류기가 포화되어 왜곡된 2차 전류를 변류비에 맞는 2차 전류로 보상가능하다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따라 변류기 포화 시에도 측정된 2차 전류로부터 정확한 변류비에 맞는 2차 전류를 추정하는 것이 가능하며, 이에 따라 사고 시 보호용 계전 시스템의 오동작을 막고 신속 정확한 전력 계통의 보호가 가능하게 된다.

Claims (6)

  1. 변류기의 포화에 의한 2차 전류의 왜곡을 보상하는 방법에 있어서,
    샘플링된 2차 전류의 적어도 2계 이상의 차분을 구하는 단계;
    상기 차분의 절대값을 미리 정하여진 임계값과 비교하여 상기 임계값 이상이 될 때 상기 변류기의 포화 시작 순간으로 판단하는 단계;
    상기 포화 시작 순간으로 판단된 경우에는 상기 차분을 통하여 상기 포화 시작 순간의 자화 전류를 구하고, 상기 자화 전류를 사용하여 자화 곡선으로부터 상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 단계;
    상기 포화 이후의 한 시점의 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위하여 상기 시점의 측정된 2차 전류 값과 상기 포화 시작 순간의 자속 값을 사용하여 상기 시점의 자속 값을 계산하는 단계;
    상기 시점의 자속 값을 사용하여 상기 자화 곡선으로부터 상기 시점의 자화 전류를 얻는 단계; 및
    상기 자화 전류와 상기 측정된 2차 전류 값을 더하여 상기 변류비에 맞는 2차 전류를 얻는 단계를 포함하는
    변류기의 포화에 의한 2차 전류 왜곡 보상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 단계는 상기 차분값에 음의 부호를 붙인 값을 상기 포화 시작 순간의 자화 전류로 근사하는 단계를 포함하는 것인
    변류기의 포화에 의한 2차 전류 왜곡 보상 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차분은 2계 차분인
    변류기의 포화에 의한 2차 전류 왜곡 보상 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차분은 3계 차분인
    변류기의 포화에 의한 2차 전류 왜곡 보상 방법.
  5. 변류기의 포화에 의한 2차 전류의 왜곡을 보상하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록 매체에 있어서,
    샘플링된 2차 전류의 적어도 2계 이상의 차분을 구하는 단계;
    상기 차분의 절대값을 미리 정하여진 임계값과 비교하여 상기 임계값 이상이 될 때 상기 변류기의 포화 시작 순간으로 판단하는 단계;
    상기 포화 시작 순간으로 판단된 경우에는 상기 차분을 통하여 상기 포화 시작 순간의 자화 전류를 구하고, 상기 자화 전류를 사용하여 자화 곡선으로부터 상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 단계;
    상기 포화 이후의 한 시점의 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위하여 상기 시점의 측정된 2차 전류 값과 상기 포화 시작 순간의 자속 값을 사용하여 상기 시점의 자속 값을 계산하는 단계;
    상기 시점의 자속 값을 사용하여 상기 자화 곡선으로부터 상기 시점의 자화 전류를 얻는 단계; 및
    상기 자화 전류와 상기 측정된 2차 전류 값을 더하여 상기 변류비에 맞는 2차 전류를 얻는 단계를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록매체.
  6. 변류기의 포화에 의한 2차 전류의 왜곡을 보상하는 기능을 갖는 보호 계전 시스템에 있어서,
    샘플링된 2차 전류의 적어도 2계 이상의 차분을 구하는 수단;
    상기 차분의 절대값을 미리 정하여진 임계값과 비교하여 상기 임계값 이상이 될 때 상기 변류기의 포화 시작 순간으로 판단하는 수단;
    상기 포화 시작 순간으로 판단된 경우에는 상기 차분을 통하여 상기 포화 시작 순간의 자화 전류를 구하고, 상기 자화 전류를 사용하여 자화 곡선으로부터 상기 포화 시작 순간의 철심 내의 자속 값을 구하는 수단;
    상기 포화 이후의 한 시점의 변류비에 맞는 2차 전류 값을 얻기 위하여 상기 시점의 측정된 2차 전류 값과 상기 포화 시작 순간의 자속 값을 사용하여 상기 시점의 자속 값을 계산하는 수단;
    상기 시점의 자속 값을 사용하여 상기 자화 곡선으로부터 상기 시점의 자화 전류를 얻는 수단; 및
    상기 자화 전류와 상기 측정된 2차 전류 값을 더하여 상기 변류비에 맞는 2차 전류를 얻는 수단을 포함하는 보호 계전 시스템.
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