KR20060111820A - Estimation method of the winding current of wye-delta or delta-wye transformer - Google Patents

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KR20060111820A KR1020050034201A KR20050034201A KR20060111820A KR 20060111820 A KR20060111820 A KR 20060111820A KR 1020050034201 A KR1020050034201 A KR 1020050034201A KR 20050034201 A KR20050034201 A KR 20050034201A KR 20060111820 A KR20060111820 A KR 20060111820A
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Abstract

A method of estimating winding current of a wye-delta or delta-wye transformer is provided to accurately estimate winding current by using an induced voltage, which is calculated at a wye winding portion. A variable(sat_ind) is set to 0 before saturation(S15). Voltages and currents of primary and secondary windings are measured. Induced voltages(eA,eB,eC) at the primary winding are calculated by using the primary voltage and current, and a core loss current(icA) is measured by using a core loss resistance(S20). A non-circulating current and a circulating current(iDelta) are calculated(S22), and a winding current(iab) is calculated by using the non-circulating and circulating currents(S25). When it is determined that a transformer is not saturated(S30), a compensation difference current is calculated(S32). When the compensation difference current is smaller than a threshold value, the transformer is determined to operate normally(S34), and whether an error occurred is determined(S45) by using the compensation difference current. When the compensation difference current is greater than the threshold value, a magnetic flux at that timing is defined as an initial value(S34).

Description

와이-델타 또는 델타-와이 변압기의 권선 전류 추정 방법{ESTIMATION METHOD OF THE WINDING CURRENT OF WYE-DELTA OR DELTA-WYE TRANSFORMER}ESTIMATION METHOD OF THE WINDING CURRENT OF WYE-DELTA OR DELTA-WYE TRANSFORMER}

도 1a는 3상 와이-델타(Y-△) 변압기(40)를 나타내며, 상기 변압기(40)의 등가회로를 도 1b에 나타낸다.FIG. 1A shows a three phase Y-delta (Y-Δ) transformer 40, the equivalent circuit of which is shown in FIG. 1B.

도 2는 본 발명을 적용한 계전 방법의 바람직한 실시 예를 나타낸다.Figure 2 shows a preferred embodiment of the relay method to which the present invention is applied.

도 3은 자화 곡선을 통하여 철심 포화 시 자속의 초기값을 구하는 과정을 나타낸다.Figure 3 shows the process of obtaining the initial value of the magnetic flux at the iron core saturation through the magnetization curve.

도 4는 철심 포화 후 자속으로부터 자화전류를 구하는 과정을 나타낸다.4 shows a process of obtaining a magnetizing current from magnetic flux after iron core saturation.

도 5는 본 발명의 효과의 검증을 위해 사용된 모델을 도시한다.5 shows a model used for the verification of the effects of the present invention.

도 6은 사례 1의 경우의 시험 결과이며, 종래기술(좌)을 적용한 경우와 본 발명을 적용한 경우(우)를 비교하여 나타낸다.6 is a test result in case 1, and shows a comparison of the case where the prior art (left) is applied with the case where the present invention is applied (right).

도 7은 사례 2의 경우의 시험 결과이며, 종래기술(좌)을 적용한 경우와 본 발명을 적용한 경우(우)를 비교하여 나타낸다.7 is a test result in case 2, and shows a comparison of the case of applying the prior art (left) and the case of applying the present invention (right).

도 8은 사례 3의 경우의 시험 결과이며, 종래기술(좌)을 적용한 경우와 본 발명을 적용한 경우(우)를 비교하여 나타낸다.8 is a test result in the case of Example 3, and shows the case of applying the prior art (left) and the case of applying the present invention (right).

도 9는 3상 델타-와이(△-Y) 변압기(50)를 나타내며, 상기 변압기(50)의 등가회로를 도 9b에 나타낸다.FIG. 9 shows a three-phase delta-y (Δ-Y) transformer 50, the equivalent circuit of which is shown in FIG. 9b.

본 발명은 와이-델타 또는 델타-와이 방식의 변압기 권선 전류를 추정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 와이 결선측에서 계산한 유기 전압을 이용하여 델타 권선 전류를 추정하는 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a method for estimating a transformer winding current of a w-delta or delta-wy method, and more particularly, to provide a method of estimating a delta winding current using an induced voltage calculated on the wye connection side. will be.

변압기 보호용 계전기는 여타 동작 조건들과 내부 사고를 구분할 수 있어야 한다. 내부 사고로부터 변압기를 보호하기 위한 계전방식으로는 발전기, 송전선의 경우와 마찬가지로 전류 차동 방식이 주로 사용되어 왔다. 여기서 전류 차동 방식이란 변압기 양쪽 단자에 흐르는 전류의 차(Differential Current, 이하에서는 이를 '차전류' 또는 '차동전류' 라 한다)를 구해서, 그 값이 어느 이상이 되면 내부 사고로 판단하는 방법이다. 전류 차동 방식의 계전기는 외부 사고와 내부 사고를 구분하는 것이 가능하지만, 여자돌입(magnetic inrush)이나 과여자(over-excitation)의 경우에 오동작할 가능성이 크다. 이러한 오동작을 방지하기 위해서, 여자 전류가 매우 큰 경우에는 전류 또는 자속 값에 의하여 추산된 억제 또는 저지 신호가 계전기를 안정화시키기 위해서 사용된다.The transformer protection relay shall be able to distinguish between other operating conditions and internal accidents. As the relay method to protect the transformer from internal accidents, the current differential method has been mainly used as in the case of generators and transmission lines. Here, the current differential method is a method of determining a difference between currents flowing through both terminals of a transformer (hereinafter, referred to as 'differential current' or 'differential current'), and determining an internal accident when the value becomes more than a certain value. Current differential relays can distinguish between external and internal accidents, but are likely to malfunction in the case of magnetic inrush or over-excitation. In order to prevent such a malfunction, when the excitation current is very large, the suppression or blocking signal estimated by the current or the magnetic flux value is used to stabilize the relay.

종래의 억제 또는 저지 방법은 주로 동작 전류내의 고조파 성분을 기초로 하고 있다. Einvall과 Linders는 2조파 및 5조파 성분을 기초로 한 복합 억제 함수를 제안하였다(C. H. Einvall, and J. R.Linders, "A Three-phase Differential Relay for Transformer Protection," IEEE Trans. on PAS, vol. 94, no. 6, pp. 1971-1980, 1975). 이 방법은, 여자돌입 시에는 1차측 전류에 고조파 성분이 많이 포함되기 때문에, 차전류를 계전기의 동작을 위한 동작 전류로 하고, 내부 사고와 여자 돌입 현상을 구분하기 위해서는 2조파 성분을 억제 전류로 하며, 내부 사고와 과여자 현상을 구분할 목적으로는 5조파 성분을 억제 전류로 하는 방식이다. 하지만 이러한 방식을 사용하더라도, 철심내의 잔류자속 여부 또는 대소에 따라 각 조파 성분의 크기가 달라질 수 있다는 점과, 계통 조건 및 변압기 코어 재질 등의 조건이 변하는 경우에는 내부사고 시에도 2조파 성분이 많이 포함될 수 있는 점 때문에, 정확한 내부 사고와 여자돌입의 구분이 실제적으로 어렵게 된다는 한계가 있다. 또한, 내부사고 발생이후 과도 기간에는 고조파 성분이 존재한다. 따라서 고조파 성분이 0이 될 때까지는 어느 정도의 시간이 소요되므로 신속한 사고 판단이 매우 어렵게 된다. 또한, 이러한 고조파를 이용하는 억제 및 블로킹 방식은 여자돌입이나 과여자 시에는 오동작을 어느 정도 방지할 수 있지만, 차전류에 고조파 성분이 적은 경우에는 오동작을 방지할 수 없게 된다. 결국, 이 방법은 여자돌입 또는 과여자 동안의 안정성은 어느 정도 보장할 수 있으나, 내부 사고의 경우 계전기 작동 시간의 지연을 유발하게 된다는 문제점이 있다.Conventional suppression or suppression methods are mainly based on harmonic components in the operating current. Einvall and Linders proposed a complex suppression function based on two- and five-harmonic components (CH Einvall, and JRLinders, "A Three-phase Differential Relay for Transformer Protection," IEEE Trans.on PAS , vol. 94, no 6, pp. 1971-1980, 1975). In this method, since the harmonic components are included in the primary side current during excitation, the differential current is the operating current for the operation of the relay, and the two harmonic components are used as the suppression current to distinguish between the internal accident and the excitation rush. In order to distinguish between internal accidents and over-excitation phenomena, 5 harmonic components are used as suppression currents. However, even with this method, the magnitude of each harmonic component may vary according to the residual magnetic flux in the iron core or the size of the iron core, and when the conditions such as the system condition and the transformer core material are changed, a large amount of two harmonic components may occur even during an internal accident. Due to the fact that it can be included, there is a limitation that it is practically difficult to distinguish between precise internal accidents and invasion of women. In addition, harmonic components exist in the transient period after the occurrence of an internal accident. Therefore, it takes some time until the harmonic component becomes zero, so it is very difficult to quickly determine the accident. In addition, the suppression and blocking method using such harmonics can prevent a certain amount of malfunction during excitation or over-excitation. However, when there are few harmonic components in the differential current, the malfunction cannot be prevented. As a result, this method can guarantee some stability during inrush or overexcitation, but there is a problem in that an internal accident causes a delay in relay operation time.

또한, Phadeke 및 Thorp는 1차 전압 값을 사용하여 코어 자속을 계산하는 방식의 자속-억제 전류 차동 계전기를 제안한 바 있다(A. G. Phadke, and J. S. Thorp, "A New Computer-Based Flux-Restrained Current-Differential Relay for Power Transformer Protection," IEEE Trans. on PAS, vol. 102, no. 11, pp. 3624-3629). 이 기술에서는, 여자돌입의 경우에 자화 전류와 자속이 코어의 개회 로 자화곡선에 따르고, 내부 사고의 경우에는 자속이 작은 기울기 값을 가지고 자화 전류에 비례하게 된다고 가정하고 있다. 그러나 잔류 자속에 의하여 자화 전류 대 자속의 관계는 상술한 자화 곡선을 벗어나게 된다. 위의 방법은, 자화 곡선의 기울기를 계산하여, 기울기가 큰 경우에는 카운터를 감소시키고, 기울기가 작은 경우에는 카운터를 증가시킨다. 카운터가 설정치를 넘을 때, 트립(trip) 신호를 활성화한다. 이 기술은 1차 전류가 자화 전류라고 가정한다. 그러나 이러한 방법은 부하가 존재하는 변압기에 여자돌입이 발생하였을 경우나 과여자의 경우에는 적용되기가 어렵다는 한계를 가지고 있다.Phadeke and Thorp have also proposed a flux-suppressing current differential relay in which core flux is calculated using primary voltage values (AG Phadke, and JS Thorp, "A New Computer-Based Flux-Restrained Current-Differential"). Relay for Power Transformer Protection, " IEEE Trans. On PAS , vol. 102, no. 11, pp. 3624-3629). This technique assumes that in the case of excitation, the magnetization current and the magnetic flux follow the magnetization curve in the opening of the core, and in the case of an internal accident, the magnetic flux has a small slope value and is proportional to the magnetization current. However, due to the residual magnetic flux, the relationship between the magnetization current and the magnetic flux deviates from the magnetization curve described above. The above method calculates the slope of the magnetization curve, decrementing the counter when the slope is large, and increasing the counter when the slope is small. When the counter crosses the set point, it activates the trip signal. This technique assumes that the primary current is the magnetizing current. However, this method has a limitation in that it is difficult to apply in case of excitation to overload transformer or over-excitation.

상술한 방법 이외에도, 변압기의 전자기학적인 관계식(즉, 변압기 모델)을 사용하는 수치 해석적인 방법들이 제안되어 있다(M. S. Sachdev, T. S. Sidhu, and H.C. Wood, "A Digital Relaying Algorithm for Detecting Transformer Winding Faults," IEEE Trans. on PWRD, vol. 4, no. 3, pp. 16381648, 1989, Y. C. Kang, B. E. Lee, S. H. Kang, and P. A. Crossley, "Transformer protection based on the increment of the flux linkages," IEE Proc. Gener. Trans. Distr.,vol. 151, no. 4, pp. 281289, May 2000). 하지만, 이 방법은 변압기 양단의 전류와 양단의 전압 데이터 값들을 모두 필요로 하므로 많은 양의 데이터를 측정하여야 하며, 계산양이 많아 고속의 보호 알고리즘으로는 적합하지 않다는 한계가 있다.In addition to the methods described above, numerical methods have been proposed that use the electromagnetic relationship of transformers (ie, transformer models) (MS Sachdev, TS Sidhu, and HC Wood, "A Digital Relaying Algorithm for Detecting Transformer Winding Faults,"). IEEE Trans.on PWRD , vol. 4, no. 3, pp. 16381648, 1989, YC Kang, BE Lee, SH Kang, and PA Crossley, "Transformer protection based on the increment of the flux linkages," IEE Proc. Gener Trans.Distr . , Vol. 151, no. 4, pp. 281289, May 2000). However, since this method requires both current and voltage data values across the transformer, a large amount of data must be measured, and there is a limitation that it is not suitable for a high-speed protection algorithm because of a large amount of calculation.

상술한 바와 같이, 전류 차동 계전기는 1차 및 2차 권선 전류의 크기를 서로 비교하는 방식에 의해 작동한다. 그러나 여자돌입 또는 과여자의 경우에는 여자 전류가 커지기 때문에 계전기는 오동작을 하게 된다. 따라서 본 발명자는 와이-와이 변압기의 경우에, 자화 곡선을 통해 철손 전류 및 자화 전류를 포함하는 여자 전류를 추정하여, 내부사고 시에 신속한 작동이 가능하면서도 오동작의 가능성이 낮아 높은 정확도를 보장하고, 특히, 잔류 자속이 존재하는 경우에도 여자 전류의 정확한 추정을 통하여 신뢰성 높은 보호가 가능하도록 하는 보상형 전류 차동 계전 방법을 제안한 바 있다(강용철 등, 대한민국 특허출원 제10-2004-32762호 참조).As mentioned above, the current differential relay operates by comparing the magnitudes of the primary and secondary winding currents with each other. However, in the case of excitation or over-excitation, the relay has a malfunction because the excitation current increases. Therefore, the present inventors estimate the excitation current including the iron loss current and the magnetizing current through the magnetization curve in the case of the Y-Wye transformer, thereby ensuring high accuracy while enabling rapid operation in the event of an internal accident, In particular, there has been proposed a compensated current differential relaying method that enables reliable protection even through the accurate estimation of the excitation current even in the presence of residual magnetic flux (refer to Korean Patent Application No. 10-2004-32762).

이 방법에 의한 계전기는 종래 기술의 계전기와 동일한 억제 전류를 사용하는 방식이다. 그러나 동작 전류로는 여자 전류가 보상된 수정 차전류(compensated differential current)를 계산한다는 차이점을 갖고 있다. 코어가 포화되기 전에는 계전기는 철손 전류를 계산하여 이를 측정된 차전류를 보상하기 위해 사용하며, 변압기가 포화상태에 들어갈 때에는 그 순간의 보상 차전류를 자화 전류에 대입하여 그 순간의 코어 자속을 구한다. 이와 같이 구하여진 코어 자속은 초기값으로써 포화 이후에 자속이 어떻게 시간에 따라 변화해 가는지를 계산하기 위해 사용되며, 자화 곡선을 통하여 자화 전류를 추정하기 위해 사용된다. 이와 같은 방법을 통하여 상기 계전기는 철손 및 자화 전류가 보상된 수정 차전류를 구함으로써 내부 사고와, 여자 돌입 및 과여자의 경우를 정확히 구분해 내어 오동작을 방지할 수 있다. The relay by this method uses the same suppression current as the relay of the prior art. The operating current, however, has the difference that the excitation current calculates the compensated differential current. Before the core saturates, the relay calculates the iron loss current and uses it to compensate the measured differential current.When the transformer enters the saturation state, the instantaneous compensation differential current is substituted into the magnetizing current to obtain the core magnetic flux at that moment. . The obtained core magnetic flux is used as an initial value to calculate how the magnetic flux changes with time after saturation, and is used to estimate the magnetization current through the magnetization curve. Through such a method, the relay can accurately correct an internal accident, an inrush and an overexcitation by preventing a corrected differential current compensated for iron loss and magnetization current, thereby preventing malfunction.

그러나 위에서 제안된 방법은 와이-와이 변압기를 대상으로 한 것으로서, 권선 전류 값을 필수 데이터로 하고 있기 때문에 와이-델타 또는 델타-와이 변압기에는 적용될 수 없다는 한계를 갖고 있다. 1차측 및 2차측에서 측정된 선 전류가 권선 전류와 같게 되는 구조인 와이-와이 변압기와는 달리, 와이-델타 또는 와이-델 타 변압기에서는 델타권선 측에서 측정된 선 전류가 권선 전류를 알 수 없기 때문이다. 따라서 위 방법을 와이-델타 변압기에 적용하기 위해서는 델타 결선된 2차측의 권선 전류를 알아야 하는 문제점이 있다. However, the proposed method is for the Y-Wye transformer, which has a limitation in that it cannot be applied to the W-Delta or delta-Wy transformer because the winding current value is essential data. Unlike the W-Wye transformer, which is a structure in which the line current measured on the primary side and the secondary side is equal to the winding current, in the W-delta or W-delta transformer, the line current measured on the delta winding side shows the winding current. Because there is not. Therefore, in order to apply the above method to the wye-delta transformer, there is a problem in that the winding current of the secondary side of the delta connection must be known.

또한, 델타 권선 전류를 실제로 측정하기 위하여 변류기를 변압기 내에 설치하는 방법도 사용되고 있지만, 이 방법은 변류기가 변압기 내에 설치되어야 하므로, 변압기의 크기가 매우 커져야만 하게 되어 변압기의 가격을 상승시키는 결과를 초래한다. In addition, in order to actually measure the delta winding current, a method of installing a current transformer in the transformer is also used. However, since the current transformer must be installed in the transformer, the size of the transformer must be very large, resulting in an increase in the price of the transformer. do.

델타 권선 전류는 두 개의 성분, 즉, 순환 성분과 비순환 성분으로 나누어진다. 후자는 선 전류로부터 직접적으로 추정이 가능하지만, 전자는 그렇지 못하다. 따라서 수정 차동 전류 계전기를 와이-델타 또는 델타-와이 변압기 보호를 위해 적용하기 위해서는 델타 권선 전류의 순환 성분을 추정하는 일이 필요하게 된다.The delta winding current is divided into two components, the cyclic component and the acyclic component. The latter can be estimated directly from the line current, but the former is not. Therefore, in order to apply a modified differential current relay for W-delta or delta-W transformer protection, it is necessary to estimate the cyclic component of the delta winding current.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 와이-델타 변압기 또는 델타-와이 변압기의 경우에 델타 권선 전류를 추정하는 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve such a problem, to provide a method for estimating the delta winding current in the case of a w-delta transformer or a delta-y transformer.

이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 특징에 따른, 와이-델타 또는 델타-와이 변압기의 델타 권선 전류를 추정하기 위한 방법은, 각 상의 와이 결선측 상 전압 및 선 전류, 델타 결선측 선간 전압 및 선 전류를 샘플링하는 단계; 상기 와이측 상 전압 및 선전류를 이용하여 와이 결선측 유기 전압을 구하는 단계; 상기 와이 결선측 유기 전압을 이용하여 델타 권선 전류의 순환 성분을 구하는 단계; 상기 델타 권선 전류 순환 성분 및 상기 델타측 선 전류로부터 델타 권선 전류를 구하는 단계를 포함한다.In order to achieve this object, a method for estimating the delta winding current of a w-delta or a delta-w transformer according to a feature of the present invention includes a voltage and a line current on the wire connection side of each phase and a line voltage on the delta connection side. And sampling the line current; Obtaining an induced voltage of the wire connection side using the wire phase voltage and the wire current; Obtaining a cyclic component of a delta winding current using the wire connection side induced voltage; Obtaining a delta winding current from the delta winding current circulation component and the delta side line current.

바람직하게는, 상기 와이 결선측 유기 전압을 구하는 단계는,

Figure 112005021634757-PAT00001
인 관계를 이용한다.Preferably, the step of obtaining the induced wire induced voltage,
Figure 112005021634757-PAT00001
Use relationship

그리고 상기 델타 권선 전류 순환 전류 성분을 구하는 단계는,

Figure 112005021634757-PAT00002
의 관계를 이용하며, 여기서 상기 좌변의 값은, 상기 미리 구하여진 와이 결선측 유기 전압으로부터 권선비를 고려하여 추정하는 것이 가능하다.And the step of obtaining the delta winding current circulating current component,
Figure 112005021634757-PAT00002
Where the value of the left side can be estimated in consideration of the winding ratio from the obtained wire connection side induced voltage.

또한, 상기 델타 권선 전류를 구하는 단계에서는, 상기 델타 결선이므로,

Figure 112005021634757-PAT00003
Figure 112005021634757-PAT00004
의 관계를 이용하여 델타 권선 전류의 추정이 가능하다.In the step of obtaining the delta winding current, since the delta connection,
Figure 112005021634757-PAT00003
And
Figure 112005021634757-PAT00004
Using the relationship of, we can estimate the delta winding current.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

1. 3상 와이-델타(Y-△) 변압기:1. Three-phase Y-delta (Y- △) transformer:

도 1a는 3상 와이-델타(Y-△) 변압기(40)를 나타내며, 상기 변압기(40)의 등가회로를 도 1b에 나타내었다. 여기서 도면에 사용된 기호는 다음과 같다.FIG. 1A shows a three-phase Y-delta (Y-Δ) transformer 40, the equivalent circuit of which is shown in FIG. 1B. Here, the symbols used in the drawings are as follows.

v A, v B, v C : 각 상의 1차 단자전압; v A , v B , v C : primary terminal voltage of each phase;

i A, i B, i C : 각 상의 1차 전류; i A , i B , i C : primary current of each phase;

v ab, v bc, v ca : 2차 선간 전압; v ab , v bc , v ca : secondary line voltage;

i a, i b, i c : 2차 선 전류; i a , i b , i c : secondary line current;

i ab, i bc, i ca : 2차 권선 전류; i ab , i bc , i ca : secondary winding current;

i pa, i pb, i pc : 비순환 전류 성분; i pa , i pb , i pc : acyclic current component;

i : 순환 전류 성분; i Δ : cyclic current component;

R A , R B, R C : 1차 권선 저항; R A , R B , R C : primary winding resistance;

L l A, L l B, L l C : 1차 누설 인덕턴스; L l A , L l B , L l C : primary leakage inductance;

R a , R b, R c : 2차 권선 저항; R a , R b , R c : secondary winding resistance;

L l a, L l b, L l c : 2차 누설 인덕턴스; L l a , L l b , L l c : secondary leakage inductance;

e A, e B, e C : 1차 유기 전압; e A , e B , e C : primary induced voltage;

e ab, e bc, e ca : 2차 유기 전압; e ab , e bc , e ca : secondary induced voltage;

R c A , R c B, R c C : 철손 저항; R c A , R c B , R c C : iron loss resistance;

L mA, L m B, L m C : 자화 인덕턴스; L mA , L m B , L m C : magnetization inductance;

i e A, i e B, i e C : 여자 전류; i e A , i e B , i e C : excitation current;

i c A, i c B, i c C : 철손 전류; i c A , i c B , i c C : iron loss current;

i m A, i m B, i m C : 자화 전류; i m A , i m B , i m C : magnetization current;

N 1, N 2: 1차, 2차 권선수 N 1 , N 2 : primary and secondary windings

여기서, R A ∼R B ∼R C =R 1, L lA ∼L lB ∼L lC =L l 1, R ab ∼R bc ∼R ca =R 2, 그리고 L lab ∼L lbc ∼L lca =L l 2로 가정한다. 이때 내부사고가 없다면 1차 전압과 2차 전압은 각각 다음의 수학식 1 및 2와 같이 나타낼 수 있다. Here, R A ~R B ~R C = R 1, L lA ~L lB ~L lC = L l 1, R ab ~R bc ~R ca = R 2, and L = L lab ~L lbc ~L lca Assume l 2 . At this time, if there is no internal accident, the primary voltage and the secondary voltage may be represented by Equations 1 and 2, respectively.

Figure 112005021634757-PAT00005
Figure 112005021634757-PAT00005

Figure 112005021634757-PAT00006
Figure 112005021634757-PAT00006

이러한 와이-델타 변압기의 A 상에 대하여, 종래 기술의 전류 차동 계전 방법에서는, 아래의 수학식 3과 같이 차전류 기본파의 크기 I dA 를 구한다.In the A phase of such a w-delta transformer, in the current differential relay method of the prior art, the magnitude I dA of the difference current fundamental wave is calculated as in Equation 3 below.

Figure 112005021634757-PAT00007
Figure 112005021634757-PAT00007

여기서 a = N 2/N 1, 즉, 권선비를 나타낸다. 또한, 계전기 작동을 억제하기 위한 억제 전류의 기본파 성분 I rA 는 수학식 4와 같이 계산한다.Where a = N 2 / N 1 , that is, the turns ratio. In addition, the fundamental wave component I rA of the suppression current for suppressing relay operation is calculated as in Equation 4.

Figure 112005021634757-PAT00008
Figure 112005021634757-PAT00008

또한, 전류차동 계전기의 동작 특성은 수학식 5와 같다.In addition, the operating characteristics of the current differential relay is shown in equation (5).

Figure 112005021634757-PAT00009
Figure 112005021634757-PAT00009

I offset 은 계전기의 작동을 위한 최소한의 전류 설정치를 말하며(예를 들어, 15A), 또한, K는 계전기의 감도를 나타내며 임의로 설정가능하다. 이하의 데이터는 계전기의 감도를 0.3으로 설정하여 얻어진 데이터이다. I offset is the minimum current setpoint for the operation of the relay (e.g. 15A), and K is the sensitivity of the relay and can be set arbitrarily. The following data is data obtained by setting the sensitivity of the relay to 0.3.

이러한 종래 기술의 전류 차동 계전 방법에서는 여자전류를 고려하지 않았다. 따라서 여자돌입이나 과여자 시에는, 차전류 IdA가 임계값을 초과하여, 계전기가 오동작할 수 있게 된다. 본 발명의 계전 방법에서는, 와이-델타 또는 델타-와이 변압기에서 델타 권선 전류를 추정하여, 와이-와이 변압기를 대상으로 한 상술한 특허출원 제10-2004-32762호의 방법에 적용하여, 철손 전류 및 자화 전류가 보상된 차전류(differential current)를 추정하고자 한다.In this prior art current differential relay method, the excitation current is not considered. Therefore, at the time of excitation or over-excitation, the difference current I dA exceeds the threshold value, and the relay may malfunction. In the relay method of the present invention, the delta winding current is estimated in a Y-delta or a delta-Wy transformer, and applied to the method of the aforementioned patent application No. 10-2004-32762 for the Y-Wy transformer, The differential current compensated for the magnetization current is estimated.

특허출원 제10-2004-32762호에서 제안된 계전 방법을 개략적으로 설명하면, 우선, 철손 저항과 유기 전압으로부터 철손 전류를 계산하고, 철심의 최초 포화 시작 순간의 철손 전류가 보상된 차전류를 자화곡선에 대입하여, 그 순간의 자속을 계산하고, 이 자속을 초기값으로 하여 포화 후 매 순간의 자속을 구한다. 이와 같이 계산된 자속을 자화곡선의 해당 구간에 대입하여, 그 자속에 해당하는 자화전류를 추정한다. 이후, 1차 전류에서 위와 같이 구하여진 자화전류, 철손전류를 빼고, 권선비를 곱한 2차 전류를 뺀 수정 차전류를 구하여, 이를 기초로 내부 사고를 판단한다.In the schematic description of the relaying method proposed in Patent Application No. 10-2004-32762, first, the iron loss current is calculated from the iron loss resistance and the induced voltage, and the magnetized difference current compensated for the iron loss current at the initial saturation start of the iron core. Substituting the curve, the magnetic flux at that moment is calculated, and the magnetic flux at every instant after saturation is obtained by using this magnetic flux as the initial value. The magnetic flux calculated in this way is substituted into the corresponding section of the magnetization curve to estimate the magnetization current corresponding to the magnetic flux. Subsequently, the magnetized current and iron loss current obtained as described above are subtracted from the primary current, and the corrected differential current obtained by subtracting the secondary current multiplied by the turns ratio is obtained, and the internal accident is determined based on this.

그러나 상술한 특허출원 제10-2004-32762호에서 제안하고 있는 방법은 와이-와이 변압기를 대상으로 한 것으로서, 와이-델타 변압기에는 그대로 적용할 수 없 다는 문제점이 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 상전류 델타 결선된 2차측의 선 전류(ia, ib, ic)는 권선 전류(iab, ibc 및 ica)와 서로 다르고, 계전기에서 여자 돌입 및 과여자의 문제를 고려하기 위해서는 권선 전류(iab, ibc 및 ica)가 실제 중요한 의미를 가지게 된다. 따라서 종래 기술의 와이-델타 변압기 계전 방법에서와 같이, 위의 수학식 3의 선 전류(ia, ib, ic)의 측정치에 기초한 차전류를 사용하는 계전 방식은 여자 돌입이나 과여자 시에 정확도를 보장할 수 없게 된다.However, the method proposed in the above-mentioned patent application No. 10-2004-32762 is for the Y-Wye transformer, there is a problem that can not be applied to the Y-delta transformer as it is. As shown in Fig. 1A, the line currents i a , i b , i c on the secondary side of the phase current delta connection are different from the winding currents i ab , i bc and i ca , and the excitation inrush and To consider the problem of the excitation, the winding currents i ab , i bc and i ca have practical significance. Therefore, as in the prior art W-delta transformer relay method, the relay method using the differential current based on the measurement of the line currents i a , i b , i c of Equation 3 above is used in the inrush or over-excitation time. Cannot guarantee accuracy.

따라서 본 발명에서는 다음과 같은 수학식을 사용하여 와이-델타 변압기의 차전류를 정의한다.Therefore, in the present invention, the differential current of the w-delta transformer is defined using the following equation.

Figure 112005021634757-PAT00010
Figure 112005021634757-PAT00010

델타 권선 전류인 iab를 구하기 위해서는 다음과 같은 과정을 수행한다.To find the delta winding current i ab , follow the steps below.

2차 권선 전류는 다음의 수학식 7과 같이 두 개의 성분으로 나눌 수 있다. 즉, 순환 성분과 비순환 성분이다.The secondary winding current may be divided into two components as shown in Equation 7 below. That is, it is a cyclic component and an acyclic component.

Figure 112005021634757-PAT00011
Figure 112005021634757-PAT00011

여기서 비순환 성분은 다음의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다고 알려져 있다.It is known that the acyclic component can be represented by the following Equation (8).

Figure 112005021634757-PAT00012
Figure 112005021634757-PAT00012

따라서 순환 성분을 구하면 권선 전류를 구할 수 있게 된다. 본 발명에서는 순환 전류를 구하기 위해 다음과 같은 알고리즘을 제안한다.Therefore, when the circulating component is obtained, the winding current can be obtained. In the present invention, the following algorithm is proposed to obtain a circulating current.

우선 와이 결선 측을 표현하는 위의 수학식 1에 의해서 다음의 수학식 9와 같은 관계를 얻을 수 있다.First, by the above Equation 1 expressing the wire connection side, the following equation 9 can be obtained.

Figure 112005021634757-PAT00013
Figure 112005021634757-PAT00013

또한 델타 결선 측을 표현하는 위의 수학식 2를 변형하여 다음의 수학식 10과 같은 관계를 얻을 수 있다.In addition, by modifying Equation 2 representing the delta connection side, a relationship as shown in Equation 10 below may be obtained.

Figure 112005021634757-PAT00014
Figure 112005021634757-PAT00014

여기서, R A ∼R B ∼R C =R 1, L lA ∼L lB ∼L lC =L l 1, R ab ∼R bc ∼R ca =R 2, 그리고 L lab ∼L lbc ∼L lca =L l 2로 가정하여, 다음의 관계식을 얻는다. Here, R A ~R B ~R C = R 1, L lA ~L lB ~L lC = L l 1, R ab ~R bc ~R ca = R 2, and L = L lab ~L lbc ~L lca Assuming l 2 , we obtain

Figure 112005021634757-PAT00015
Figure 112005021634757-PAT00015

위 수학식 11의 좌변은 1차 측과 2차 측의 턴비(

Figure 112005021634757-PAT00016
)를 고려하여, 상술한 수학식 9에 의해 구해지는 1차 유기 전압으로부터 추정이 가능하다. 따라서 순환 전류(i)는 수학식 11의 미분 방정식의 수치 해석에 의하여 얻어질 수 있다(예를 들어, backward Euler method 등의 방법이 바람직하다). 위와 같이 비순환 전류와 순환 전류를 구하면, 수학식 7을 통해 권선 전류를 추정할 수 있게 된다.The left side of Equation 11 above is the turn ratio of the primary side and the secondary side (
Figure 112005021634757-PAT00016
), It is possible to estimate from the primary induced voltage obtained by the above equation (9). Therefore, the circulating current i Δ can be obtained by numerical analysis of the differential equation of Equation 11 (for example, a method such as the backward Euler method is preferable). When the acyclic current and the circulating current are obtained as described above, the winding current can be estimated through Equation 7.

순환 전류(i)는 다음과 같이 구할 수도 있다. 수학식 4의 A상에 관한 관 계식을 1, 2차 유기전압에 대해 정리하면 다음과 같다.The circulating current i Δ can also be obtained as follows. The relation of the A phase of Equation 4 is summarized as follows for the first and second induced voltages.

Figure 112005021634757-PAT00017
Figure 112005021634757-PAT00017

수학식 7 및 8을 대입하여 정리하면 다음과 같은 관계식을 얻는다.By substituting Equations 7 and 8, the following relation is obtained.

Figure 112005021634757-PAT00018
Figure 112005021634757-PAT00018

내부 사고가 발생하지 않았다면, 1, 2차 각 상의 유기전압 사이에

Figure 112005021634757-PAT00019
의 관계가 성립한다. 따라서 수학식 13의 좌변은 1차 A상의 유기전압 eA(t)와 변압기 1, 2차 권선비를 이용하여 구할 수 있기 때문에, 순환전류(i)는 수학식 13으로부터 구할 수 있다. If no internal accident occurs, between the induced voltages of each of the primary and secondary phases.
Figure 112005021634757-PAT00019
The relationship is established. Therefore, since the left side of the equation (13) can be obtained using the induced voltage e A (t) of the primary A phase and the transformer primary and secondary winding ratios, the circulating current i Δ can be obtained from the equation (13).

도 2는 본 발명을 제10-2004-32762호의 계전 방법에 적용한 바람직한 실시예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 포화 이전의 상태에서는 우선 sat_ind 변수를 0으로 설정한다(S15).2 shows a preferred embodiment in which the present invention is applied to the relaying method of No. 10-2004-32762. As shown, in the state before saturation, the sat_ind variable is first set to 0 (S15).

1차 전압 및 전류, 2차 전압 및 선 전류를 각각 측정한다(S15). 측정된 1차 전압 및 전류를 통하여 위의 수학식 9에 의하여 1차측 유기 전압(eA, eB, eC)을 구하고, 철손 저항 값을 사용하여 철손 전류(icA)를 구한다(S20). 여기서, 철손 전류 (icA)는 도 1b에 도시된 등가회로 상에서와 같이 철손 저항과 다음의 관계를 만족한다고 가정한다. 철손 저항은 측정에 의해 제공될 수 있다.The primary voltage and current, the secondary voltage and the line current are respectively measured (S15). Through the measured primary voltage and current, the primary induced voltages (e A , e B , e C ) are obtained according to Equation 9 above, and the iron loss current i cA is obtained using the iron loss resistance values (S20). . Here, it is assumed that the iron loss current i cA satisfies the following relationship with the iron loss resistance as on the equivalent circuit shown in FIG. 1B. Iron loss resistance can be provided by measurement.

Figure 112005021634757-PAT00020
Figure 112005021634757-PAT00020

또한 상술한 수학식 8 및 수학식 11에 의하여 각각 비순환 전류와 순환 전류(i)를 구하고(S22), 이 값들을 사용하여 권선 전류(iab)를 수학식 7에 의해 구한다(S25). sat-ind 값을 확인하여 포화 이전(즉, sat_ind=0)으로 판단되면(S30), 수학식 6에 의해서 보상 차전류를 구한다(S32). 여기서 포화 이전에는 자화 전류(imA)는 매우 작으므로 무시한다(즉,

Figure 112005021634757-PAT00021
).In addition, the acyclic current and the circulating current i Δ are obtained according to Equations 8 and 11, respectively (S22), and the winding current i ab is obtained by using Equation 7 using these values (S25). If it is determined that the sat-ind value is before saturation (that is, sat_ind = 0) (S30), a compensation difference current is obtained by using Equation 6 (S32). Here, before saturation, the magnetizing current (i mA ) is very small and therefore ignored (i.e.
Figure 112005021634757-PAT00021
).

얻어진 보상 차전류 값이 미리 정하여진 임계값 이하이면 포화 이전의 정상 동작 상태이므로 다음 단계로 진행하도록 하고(S34), 얻어진 보상 차전류 값에 의하여 사고 판단을 수행한다(S45). 보상 차전류 값이 미리 정하여진 임계값을 넘으면 포화 순간으로 판단하여 그 순간의 자속을 초기값으로 정의한다(S34). 도 3은 자화 곡선을 개략적으로 나타내며, 위에서 보상 차전류 값이 임계값을 넘는 순간의 보상 차전류 값을 자화 전류라 가정한다. 이러한 자화 곡선의 데이터에 상기 임계값을 넘는 순간의 보상 차전류 값(im)을 대입하여 포화 개시 순간의 자속(λA(t0))을 구하고, 포화 개시 상태임을 나타내도록 sat-ind를 1로 설정한다(S37).If the obtained compensation difference current value is less than or equal to a predetermined threshold value, since it is a normal operating state before saturation, the process proceeds to the next step (S34), and the accident determination is performed based on the obtained compensation difference current value (S45). If the compensation difference current value exceeds a predetermined threshold value, it is determined as a saturation moment and the magnetic flux at that moment is defined as an initial value (S34). 3 schematically shows a magnetization curve, and assumes that the compensation difference current value at the instant when the compensation difference current value exceeds the threshold is the magnetization current. Substituting the compensating differential current value (i m ) at the instant of exceeding the threshold value into the data of the magnetization curve, the magnetic flux (λ A (t 0)) at the saturation start is obtained, and sat-ind is 1 to indicate that the saturation is started. (S37).

여기서 포화 개시 순간임을 판단하기 위한 임계값(Threshold)은 철심의 자화 곡선 상의 포화점 전류 값보다 큰 값으로 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 포화점 전류의 두 배인 값이 임계값으로 사용될 수 있다. The threshold for determining the instant of saturation start is preferably selected to be greater than the saturation point current value on the magnetization curve of the iron core. For example, a value that is twice the saturation point current can be used as the threshold.

다음 샘플링 순간부터는, 포화 개시 이후 이므로(sat_ind=1), 여자 전류가 매우 커지므로 무시할 수 없게 된다. 따라서 위의 수학식 9를 사용하여 얻어진 여자 전류 값 및 위에서 얻어진 초기 자속 값을 사용하여, 다음과 같이 그 순간의 자속 값(λA)을 구한다.From the next sampling moment, since the start of saturation (sat_ind = 1), the excitation current becomes very large and cannot be ignored. Therefore, using the excitation current value obtained using Equation 9 above and the initial magnetic flux value obtained above, the instantaneous magnetic flux value λ A is obtained as follows.

Figure 112005021634757-PAT00022
Figure 112005021634757-PAT00022

위에서 얻어진 그 순간의 자속 값(λA)을 이용하여 도 4에서와 같이 자화 곡선의 데이터를 이용하여 그 순간의 자화 전류(imA)를 추정한다(S35). 이와 같은 과정을 통하여 얻어진 자화 전류를 수학식 6에 대입하여 철손 전류 및 자화 전류가 보상된 보상 차전류를 구하는 것이 가능하며, 여자 돌입이나 과여자 시에도 계전기의 오동작 없이 정확한 사고 판단이 가능하게 된다.The magnetization current i mA at that moment is estimated using the data of the magnetization curve as shown in FIG. 4 using the magnetic flux value λ A at that moment obtained above (S35). By substituting the magnetization current obtained through the above process into Equation 6, it is possible to obtain the compensation difference current compensated for the iron loss current and the magnetization current, and it is possible to accurately determine the accident without the malfunction of the relay even during inrush or over-excitation. .

본 발명에서 제안하는 방법의 효과를 검증하기 위해, EMTP를 이용하여 와이-델타 변압기를 모델링한 후, 다양한 조건에서의 여자돌입, 내부사고, 과여자, 외부사고 데이터를 생성한 후에, 기존의 전류 차동 계전 방법에 의한 결과와 비교하였다.In order to verify the effectiveness of the proposed method, after modeling the Y-delta transformer using EMTP, after generating excitation, internal accident, overexcitation, and external accident data under various conditions, existing current The results were compared with the differential relay method.

검증에 사용된 계통의 모델을 도 5에 나타내었다. 여기서는, 2권 3상 와이- 델타 변압기(154kV/13kV, 55 MVA)를 EMTP를 이용하여 모델링 하였고, 샘플링 비율은 주기 당 64 샘플을 사용하였다.The model of the system used for verification is shown in FIG. 5. Here, two-phase three-phase W-delta transformers (154kV / 13kV, 55 MVA) were modeled using EMTP, and the sampling rate was 64 samples per cycle.

변압기 철심의 히스테리시스 특성을 모델링하기 위하여 type-96소자를 사용하였고, HYSDAT를 이용하기 위한 포화점은 (40A, 334Vs)를 사용하였다. 저역 통과필터는 저지 대역 컷오프 주파수가 1920Hz인 Butterworth 2차 필터를 설계하여, 모든 전압과 전류를 통과시켰다. 포화시작순간을 판단하기 위한 임계값은 포화점 전류의 두 배, 즉 80A로 선택하였다.Type-96 devices were used to model the hysteresis characteristics of transformer cores, and saturation points (40A, 334Vs) were used for HYSDAT. The low pass filter designed a Butterworth secondary filter with a stopband cutoff frequency of 1920 Hz, allowing all voltages and currents to pass through. The threshold for determining the saturation start time was selected as twice the saturation point current, that is, 80A.

시험 결과는 A상의 경우만 나타내었다. 각각 여자돌입, 내부사고, 과여자, 외부사고 등의 경우에 대하여 종래 기술의 전류차동 계전방법과 본 발명의 방법을 비교하여 본 발명의 효과를 검증하였다.The test results are shown only for phase A. The effects of the present invention were verified by comparing the current differential relay method of the prior art and the method of the present invention in the case of excitation, internal accident, overexcitation, external accident, and the like.

여자돌입의 경우In case of woman rush

여자전류의 크기는 투입 위상각, 잔류자속, 부하에 따라 달라지므로, 세 가지 파라미터를 변경하여 다양한 여자돌입의 경우를 모의하였다. Since the magnitude of the excitation current varies with the input phase angle, the residual magnetic flux, and the load, various excitation intrusions are simulated by changing three parameters.

사례 1: 투입 위상각 0도, 잔류자속 0%, 무부하Case 1: input phase angle 0 degree, residual flux 0%, no load

도 6은 위의 사례 1에 대한 종래 기술의 전류 차동 방법(좌측)과 본 발명의 방법의 결과를 비교하여 나타낸다. 변압기는 29.2ms에 투입하였다. 이 경우, 투입 위상각이 0도이기 때문에, 철심이 심하게 포화되어, 종래기술의 방법에 의할 경우에는 계전기가 동작영역 안으로 진입하게 되어(도 6의 좌측), 투입 후 5.4ms에 트립 신호가 발생하였으나, 본 발명의 방법에서는 34.1ms에 포화시작순간을 검출하 여, 초기자속으로 347.7Vs가 계산되었고, 다음 순간부터는 수학식 15를 이용하여 계산된 λ(t)를 자화곡선에 대입하여 자화전류 i mA 를 추정하여 수학식 6과 같은 보상 차전류를 구하였다. 얻어진 보상 차전류의 값이 매우 작기 때문에, 계전기가 동작영역 안으로 진입하지 않았으며(도 6의 우측), 트립신호가 발생하지 않아, 여자 돌입의 경우를 사고와 정확히 구별하였다.FIG. 6 compares the results of the method of the present invention with the prior art current differential method (left) for Case 1 above. The transformer was turned on at 29.2 ms. In this case, since the input phase angle is 0 degrees, the iron core is severely saturated, and according to the conventional method, the relay enters the operating region (left side of FIG. 6), and a trip signal is generated at 5.4 ms after the input. However, in the method of the present invention, the saturation start instant was detected at 34.1 ms, and 347.7 Vs was calculated as the initial magnetic flux. From the next moment, λ ( t ) calculated using Equation 15 was substituted into the magnetization curve to magnetize the magnetization curve. The current i mA was estimated to obtain a compensation differential current as shown in Equation 6. Since the value of the compensation differential current obtained is very small, the relay did not enter the operating area (right side of FIG. 6), and no trip signal occurred, so that the case of excitation incidence was accurately distinguished from the accident.

사례 2: 투입 위상각 0도, 잔류자속 80%, 무부하Case 2: input phase angle 0 degree, residual flux 80%, no load

도 7은 사례 2에 대하여, 종래기술의 전류차동 방법(좌)과 본 발명의 방법(우)을 적용한 결과를 나타낸다. 투입 위상각 0도이고, 잔류자속이 80%이기 때문에, 1차 전류가 위의 사례 1의 경우보다 크게 된다. 따라서, 종래기술의 전류차동 방법에서는, 2300A의 높은 차전류가 검출되고, 계전기가 신속히 동작영역 안으로 진입하게 되며, 투입 후 3.1ms에 트립신호가 발생하였다(도 7의 좌). 그러나, 본 발명의 방법에서는 31.5ms에 포화시작순간을 검출하여, 초기자속은 342Vs로 계산되었다. 계산된 철손전류와 자화전류를 이용하여 수학식 6의 보상 차전류를 구하였으며, 보상 차전류의 값이 매우 작기 때문에, 계전기가 동작영역 안으로 진입하지 않았으며(도 7의 우측), 트립신호가 발생하지 않았다.Fig. 7 shows the results of applying the prior art current differential method (left) and the method (right) of the present invention to Example 2. Since the input phase angle is 0 degrees and the residual magnetic flux is 80%, the primary current becomes larger than in the case 1 above. Therefore, in the current differential method of the prior art, a high differential current of 2300 A is detected, the relay quickly enters the operating region, and a trip signal is generated at 3.1 ms after the input (left of FIG. 7). However, in the method of the present invention, the saturation start instant was detected at 31.5 ms, and the initial magnetic flux was calculated to be 342 Vs. Using the calculated iron loss current and the magnetizing current, the compensation difference current of Equation 6 was obtained. Since the value of the compensation difference current is very small, the relay did not enter the operating area (right side of FIG. 7), and the trip signal was Did not occur.

내부사고의 경우In case of internal accident

1차 권선의 A상에 내부 사고를 모의하여, 종래 기술의 방법과 본 발명의 방법을 비교 시험하였다.An internal accident was simulated on the A phase of the primary winding to compare and test the prior art method with the method of the present invention.

1) 사례 3: 중성점으로부터 80% 지점의 0도 지락사고1) Case 3: Zero-degree ground fault 80% from neutral

도 8은 사례 3에 대한 종래기술의 전류차동 방법(좌)과 본 발명의 방법(우)의 시험결과를 나타낸다. 사고는 29.2ms에 1차 권선의 A상에서 발생하였다. 종래기술의 방법의 경우, 사고 발생 후 2.8ms에 계전기가 동작영역 안으로 진입하게 되여, 트립신호가 발생하였다(도 8의 좌측).8 shows the test results of the prior art current differential method (left) and the method (right) of the present invention for Example 3. FIG. The accident occurred on phase A of the primary winding at 29.2 ms. In the case of the prior art method, the relay enters the operating area at 2.8 ms after the occurrence of an accident, causing a trip signal (left of FIG. 8).

한편, 본 발명의 방법에서는 30.2ms에 포화시작순간을 검출하여, 초기자속은 346.0Vs로 계산되었다. 따라서, 본 발명의 방법을 적용한 경우에도 사고 발생 후 2.8ms에 트립신호가 발생하여 사고 시의 계전기 동작이 정상적으로 수행되었다. On the other hand, in the method of the present invention, the saturation start instant was detected at 30.2 ms, and the initial magnetic flux was calculated to be 346.0 Vs. Therefore, even when the method of the present invention is applied, a trip signal is generated at 2.8 ms after the occurrence of an accident, and thus the relay operation in the event of an accident is normally performed.

상술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 잔류자속과 관계없이 정확하게 동작할 수 있을 뿐만 아니라, 블로킹 혹은 억제신호가 필요하지 않기 때문에, 종래기술의 방법에서 동작속도가 지연되는 등의 단점을 극복할 수 있다.As described above, the method of the present invention not only can operate accurately regardless of the residual magnetic flux, but also eliminates the disadvantages of delaying the operation speed in the prior art method because no blocking or suppression signal is required. have.

2. 3상 델타-와이(△-Y) 변압기:2. Three-Phase Delta-Wye (△ -Y) Transformers:

이하에서는, 3상 델타-와이 변압기의 경우에, 순환 전류를 추정하는 방법을 설명한다.The following describes a method of estimating a circulating current in the case of a three-phase delta-y transformer.

도 9a는 3상 델타-와이 변압기(50)의 개략적인 회로도를 도시하며, 도 9b에서는 그 등가회로를 나타낸다. 도면 및 이하의 설명에서 사용된 부호는 다음과 같다.FIG. 9A shows a schematic circuit diagram of a three-phase delta-y transformer 50, and FIG. 9B shows an equivalent circuit thereof. Reference numerals used in the drawings and the following description are as follows.

v AB , v BC , v CA : 각 상의 1차 단자전압 v AB , v BC , v CA : Primary terminal voltage of each phase

v a , v b , v c : 각 상의 2차 단자전압 v a , v b , v c : secondary terminal voltage of each phase

i A , i B , i C : 각 상의 1차 선 전류 i A , i B , i C : Primary line current of each phase

i CA , i BC , i CA : 각 상의 1차 권선전류 i CA , i BC , i CA : Primary winding current of each phase

ia, ib, ic : 각 상의 2차 전류 ia, ib, ic : secondary current of each phase

e AB , e BC , e CA , e a , e b , e c : 1차, 2차 각 상의 유기전압 e AB , e BC , e CA , e a , e b , e c : Induced voltage of each of the primary and secondary phases

R A , R B , R C , R a , R b , R c : 1차, 2차 각 상의 권선저항 R A , R B , R C , R a , R b , R c : winding resistance of primary and secondary phase

L lA , L lB , L lC , L la , L lb , L lc : 1차, 2차 각 상의 누설 인덕턴스 L lA , L lB , L lC , L la , L lb , L lc : Leakage inductance of primary and secondary phases

R cA , R cB , R cC : 각 상의 철손저항 R cA , R cB , R cC : Iron loss resistance of each phase

L mA , L mB , L mc : 각 상의 자화 인덕턴스 L mA , L mB , L mc : Magnetization inductance of each phase

N 1, N 2 : 1차, 2차 권선수 N 1 , N 2 : primary and secondary windings

i eA , i eB , i eC : 각 상의 여자전류 i eA , i eB , i eC : Excitation current of each phase

i cA , i cB , i cC , i mA , i mB , i mC : 각 상의 철손전류와 자화전류 i cA , i cB , i cC , i mA , i mB , i mC : Iron loss current and magnetization current of each phase

변압기 매 순간의 각 상의 1차, 2차 단자 전압은 다음과 같다.The primary and secondary terminal voltages of each phase of the transformer at each moment are:

Figure 112005021634757-PAT00023
Figure 112005021634757-PAT00023

Figure 112005021634757-PAT00024
Figure 112005021634757-PAT00024

1차 권선전류 i AB (t), i BC (t), i CA (t)는 각각 두 부분으로 나눌 수 있다. 한 부분은 비 순환전류성분 i pA (t), i pB (t), i pC (t)이고, 또 한 부분은 순환전류성분 i (t)이다. 즉, 아래와 같이 나타내어 진다.The primary winding currents i AB ( t ) , i BC ( t ) and i CA ( t ) can be divided into two parts. One part is the non-circulating current component i pA ( t ) , i pB ( t ) , i pC ( t ) and the other part is the circulating current component i Δ ( t ). That is, it is represented as follows.

Figure 112005021634757-PAT00025
Figure 112005021634757-PAT00025

여기서 비순환 전류 성분은 다음과 같이 나타내어 진다. Here, the non-cyclic current component is represented as follows.

Figure 112005021634757-PAT00026
Figure 112005021634757-PAT00026

추정한 수학식 19의 비순환 전류 성분을 수학식 18에 대입하면 다음과 같다.Substituting the estimated non-cyclic current component of Equation 19 into Equation 18 is as follows.

Figure 112005021634757-PAT00027
Figure 112005021634757-PAT00027

Figure 112005021634757-PAT00028
Figure 112005021634757-PAT00028

Figure 112005021634757-PAT00029
Figure 112005021634757-PAT00029

2차 각 상의 유기 전압은 위의 수학식 21로부터 얻을 수 있다. 또한, 수학식 16의 세 식을 더하고 수학식 20을 대입하면 다음의 관계식을 얻을 수 있다. The induced voltage of the secondary angle phase can be obtained from Equation 21 above. Further, by adding three equations of Equation 16 and substituting Equation 20, the following relational expression can be obtained.

Figure 112005021634757-PAT00030
Figure 112005021634757-PAT00030

이때 내부사고가 발생하지 않았다면 1, 2차 각 상의 유기전압 사이에 항상 다음과 같은 관계가 성립한다.At this time, if the internal accident does not occur, the following relationship is always established between the induced voltages of the first and second phases.

Figure 112005021634757-PAT00031
Figure 112005021634757-PAT00031

따라서, 수학식 22의 좌변은 수학식 23의 관계를 이용하여 수학식 21로부터 얻을 수 있기 때문에, 수학식 22를 통하여 순환전류 성분 i (t)를 구할 수 있다.Therefore, since the left side of the equation (22) can be obtained from the equation (21) using the relationship of the equation (23), the circulating current component i Δ ( t ) can be obtained from the equation (22).

또는 다음과 같은 방법으로도 순환 전류 성분 i (t)를 구할 수 있다.Alternatively, the circulating current component i Δ ( t ) can also be obtained by the following method.

수학식 16 및 17의 A상 1, 2차 유기전압에 관한 식을 정리하면 다음과 같다.The equations for the A phase primary and secondary induced voltages of Equations 16 and 17 are summarized as follows.

Figure 112005021634757-PAT00032
Figure 112005021634757-PAT00032

수학식 20의 전류 값을 수학식 24에 대입하고 정리하면 다음과 같다.Substituting the current value of Equation 20 into Equation 24 and arranging it is as follows.

Figure 112005021634757-PAT00033
Figure 112005021634757-PAT00033

내부사고가 발생하지 않았다면, 위 수학식 23의 관계식이 항상 성립한다. 따라서, 위 수학식 25의 좌변은 A상 유기전압 ea(t)와 변압기 1, 2 차 권선비, 즉 수학식 21과 23을 통하여 알 수 있기 때문에, 순환 전류 성분 i (t)는 수학식 25를 이용하여 구할 수 있게 된다.If no internal accident has occurred, the relation of Equation 23 above always holds. Therefore, since the left side of the above Equation 25 can be known from the A phase induced voltage e a (t) and the transformer primary and secondary winding ratios, that is, Equations 21 and 23, the circulating current component i Δ ( t ) is You can get it using 25.

본 발명에 의한 델타-와이 또는 와이-델타 변압기의 권선 전류 추정 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 바람직한 실시예에 한정되지 않는다. 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.The winding current estimation method of the delta-y or the w-delta transformer according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention and is not limited to the above preferred embodiment. The embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, and are not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above has a general knowledge in the technical field to which the present invention belongs Various substitutions, modifications, and changes are possible in the present invention without departing from the spirit of the present invention, but are not limited to the embodiments and the accompanying drawings, as well as the appended claims and equivalents. It should be judged including the scope.

본 발명에 의하여, 와이-델타 또는 델타-와이 변압기의 경우에, 델타 권선 전류를 추정함으로써 정확한 보호가 가능하고, 잔류 자속이 존재하는 경우에도 신속 및 정확한 보호가 가능한 변압기 보호용 전류 차동 계전 시스템의 구현 또는 기타 다양한 전기 기기에의 폭넓은 응용이 가능하게 된다.According to the present invention, in the case of a wa-delta or a delta-w transformer, the current differential relay system for transformer protection can be accurately and precisely protected by estimating the delta winding current, and even in the presence of residual magnetic flux. Or a wide range of applications to various other electrical devices.

Claims (4)

와이-델타 또는 델타-와이 변압기 보호를 위한 계전 방법에 있어서,In the relay method for the protection of the Y-delta or delta-Y transformer, 각 상의 와이측 상 전압 및 선 전류, 델타측 선간 전압 및 선 전류를 샘플링하는 단계;Sampling the wye phase voltage and line current, the delta side line voltage and line current of each phase; 상기 와이측 상전압 및 선 전류를 이용하여 와이측 유기 전압을 구하는 단계;Obtaining a Wai-side induced voltage using the Wei-side phase voltage and line current; 상기 와이측 유기 전압을 이용하여 델타 권선 전류의 순환 성분을 구하는 단계;Obtaining a cyclic component of a delta winding current using the wye-side induced voltage; 상기 델타 권선 전류의 순환 성분 및 상기 델타 선 전류로부터 델타 권선 전류를 구하는 단계.Obtaining a delta winding current from the circulating component of the delta winding current and the delta line current. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 유기 전압을 구하는 단계는, Obtaining the first induced voltage,
Figure 112005021634757-PAT00034
Figure 112005021634757-PAT00034
인 관계를 이용하며, 여기서, Using the relationship, where v A, v B, v C : 각 상의 1차 단자전압, v A , v B , v C : primary terminal voltage of each phase, i A, i B, i C : 각 상의 1차 전류, i A , i B , i C : primary current of each phase, v ab, v bc, v ca : 2차 선간 전압, v ab , v bc , v ca : secondary line voltage, R 1 : 1차 권선 저항, R 1 : primary winding resistance, L l1 : 1차 누설 인덕턴스인, 와이-델타 방식의 변압기 보호를 위한 보상형 전류 차동 계전 방법. L l1 : Compensated current differential relaying method for the protection of a wye-delta transformer with primary leakage inductance.
제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 델타 권선 전류 순환 성분을 구하는 단계는, Obtaining the delta winding current circulation component,
Figure 112005021634757-PAT00035
Figure 112005021634757-PAT00035
(여기서, eab, ebc, eca : 2차 유기 전압, i A, i B, i C : 각 상의 1차 전류, v ab, v bc, v ca : 2차 선간 전압, R 2 : 2차 권선 저항, L l2 : 2차 누설 인덕턴스, i?? : 2차 순환 전류 성분)의 관계를 이용하며, Where e ab , e bc , e ca : secondary induced voltage, i A , i B , i C : primary current of each phase, v ab , v bc , v ca : secondary line voltage, R 2 : 2 Secondary winding resistance, L l2 : secondary leakage inductance, i ??: secondary circulating current component), 상기 좌변의 값은, 상기 미리 구하여진 와이측 유기 전압으로부터 권선비를 고려하여 추정하는, 와이-델타 또는 델타-와이 방식의 변압기의 델타 권선 전류의 순환 성분을 추정하는 방법.And estimating the cyclic component of the delta winding current of the transformer of the y-delta or delta-y method, wherein the value of the left side is estimated in consideration of the turns ratio from the previously obtained wye-side induced voltage.
제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 델타 권선 전류를 구하는 단계는, Obtaining the delta winding current,
Figure 112005021634757-PAT00036
Figure 112005021634757-PAT00036
And
Figure 112005021634757-PAT00037
Figure 112005021634757-PAT00037
(여기서, i a, i b, i c : 2차 선 전류, i ab, i bc, i ca : 2차 권선 전류, i pa, i pb, i pc : 비순환 전류 성분, i ?? : 순환 전류 성분)의 관계를 이용하는, 와이-델타 방식의 변압기 보호를 위한 보상형 전류 차동 계전 방법.Where i a , i b , i c : secondary line current, i ab , i bc , i ca : secondary winding current, i pa , i pb , i pc : acyclic current component, i ?? : circulating current Compensated current differential relaying method for Y-delta transformer protection using the
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