KR20070057572A - 전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치 - Google Patents

전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 속도가 빠른 FET 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것이다.
개폐제어기, 차단기, 전력용 반도체소자, FET, 릴레이구동부,

Description

전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치{Controlled switching device using FET driver for circuit breaker}
도 1 은 본 발명의 전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치를 보인 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 아날로그 입력부, 2: 제로-클로징 검출부,
3: 디지털 입력부, 4: 트립/클로징 코일,
5: 연산부, 6: 개폐제어부,
7: 디지털 출력부, 10: 차단기 구동수단,
11: FET 구동부, Q1: FET,
12: 릴레이 구동부, RL1: 릴레이스위치,
Q2: 트랜지스터,
본 발명은 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 속도가 빠른 FET 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치에 관한 것이다.
현재 전력계통에는 수많은 차단기들이 운영되고 있으며 사용자들은 이 기기들의 신뢰성 향상을 요구하고 있다.
특히 transformer, shunt reactor 및 capacitor bank와 같은 부하를 차단하고 투입하는 역할을 하는 차단기의 경우, 빈번한 부하개폐 인해 접점 마모 및 파손이 우려되며 기계적/전기적 신뢰성이 점진적으로 저하된다고 할 수 있다.
이러한 문제점에 대응하여 개폐제어 기술을 적용하면 접점의 마모 및 파손을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 차단기 부하 개폐시 발생하는 개폐써지를 감소시킬 수도 있다.
개폐제어기술의 주요한 시안은 시간을 조절하는 것이기 때문에 빠른 응답특성도 중요하지만 시간적 편차를 줄이는 것이 가장 중요하다.
그러나, 종래의 차단기 개폐제어장치는 릴레이 또는 기타 스위칭장치를 이용하여 차단기를 개폐제어하기 때문에 동작시간의 지연 또는 편차를 줄여줄 수 없었으며, 또한 개폐제어기 고장으로 인해 차단기가 동작하지 않을 수도 있는 심각한 문제점이 발생하는 것이다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 스위칭 속도가 빠른 FET 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치를 제공함을 목적으로 한다.
이하, 첨부된 도면 도 1 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,
청구범위 제 1 항에 의하여,
트립/클로징 코일(4)에 공급되는 전류에 의해 동작하는 차단기에 있어서,
아날로그 입력부(1)를 통해 전원전압 또는 전류를 항시 측정하면서 제로 클로징 포인트를 검출하는 제로-클로징 검출부(2)와;
디지털 입력부(3)를 통해 차단/투입 명령이 입력되면 제로-클로징 검출부(2)에 의해 검출된 제로클로징 포인트(T0)와 내부에 설정된 차단기의 동작시간을 연산하여 목표시점에 대한 지연시간을 계산하는 연산부(5)와;
상기 연산부(5)에서 연산된 지연시간에 따라 차단기 동작을 위한 제어신호를 출력하는 개폐제어부(6)와;
상기 개폐제어부(6)의 제어신호에 따라 트립/클로징 코일(4)로 구동전류를 공급하는 FET(Q1)로 이루어진 차단기 구동수단(10); 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 2 항에 의하여,
상기 차단기 구동수단(10)은 개폐제어부(6)의 제어신호에 따라 스위칭 동작하는 전력용 스위칭소자인 FET(Q1)를 포함하는 FET구동부(11)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 3 항에 의하여,
상기 차단기 구동수단(10)은 FET구동부(11)와 병렬로 접속되고, 개폐제어부(6)에서 출력되는 제어신호에 의해 온동작하여 트립/클로징 코일(4)로 구동전류를 공급하는 릴레이 구동부(12)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 4 항에 의하여,
상기 개폐제어부(6)는 상기 FET구동부(11)를 구성하는 FET(Q1)가 고장이라고 판단되면 제어신호와 트립/클로징 코일(4)에 인가된 전압을 비교하여 일치하지 않을 경우 릴레이구동부(12)를 구동시켜 트립/클로징 코일(4)이 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 개폐제어부(6)는 디지털 출력부(7)를 통해 제어신호를 차단기 구동수단(10)으로 출력하며, 상기 릴레이 구동부(12)는 개폐제어부(6)에서 출력되는 제어신호에 의해 온/오프 스위칭동작하는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 온동작시 작동하여 트립/클로징 코일(4)로 구동전원을 공급하는 릴레이스위치(RL1)로 구성된다.
그리고, FET구동부(11)에 스위칭속도가 빠른 전력용 FET(Q1)를 사용하는 이유는 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하기 위함이다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
개폐제어기는 아날로그 입력부(1)를 통해 항상 전원전압 또는 전류를 측정하게되고, 제로-클로징 검출부(2)는 제로클로징 포인트를 검출한다.
이때, 로컬(local) 또는 메인관리센터에서 차단/투입 명령이 디지털 입력부(3)를 통해 입력되면, 연산부(5)는 제로-클로징 검출부(2)에서 검출된 제로 클로징 포인트를 기준으로 한 기준시간(T0)과 내부에 설정된 차단기의 동작시간을 연산하여 목표시점에 대한 지연시간을 계산한다.
상기 연산부(5)에서 계산된 결과는 개폐제어부(6)로 공급되고, 개폐제어부(6)는 연산부(5)에서 연산된 지연시간 만큼 내부적으로 시간을 지연시킨 다음 디지털 출력부(7)를 통해 차단기 작동을 위한 제어신호를 출력한다.
상기 개폐제어부(6)에서 출력된 제어신호는 디지털 출력부(7)를 통해 차단기 구동수단(10)으로 공급된다.
이때, 차단기 구동수단(10)을 구성하는 FET 구동부(11)의 FET(Q1)가 신속하게 스위칭동작하여 차단기의 트립/클로징 코일(4)로 구동전원을 공급함에 따라 차단기가 작동하게되는 것이다.
상기와같이 스위칭소자로서 전력용 FET(Q1)를 사용함에 따라 차단기를 신속하게 작동시킬 수 있게된다.
한편, 상기 FET(Q1)가 고장상태가 아니라면 상기 설명과같이 개폐제어부(6) 의 제어신호에 의해 FET구동부(11)가 작동하여 차단기를 작동시키게 되지만, 만약 FET(Q1)가 고장상태라면 개폐제어부(6)의 제어신호에 의해 차단기가 동작하지 않게되며, 이때, 개폐제어부(6)는 제어신호 출력후 제어신호와 트립/클로징 코일(4)에 인가된 전압을 비교하여 일치하지 않을 경우 다음으로 릴레이 구동부(12)를 동작시키기 위한 제어신호를 출력한다.
상기 제어신호에 의해 릴레이구동부(12)를 구성하는 트랜지스터(Q2)가 온동작하게되고, 트랜지스터(Q2)의 온동작에 의해 릴레이스위치(RL1)가 온동작하여 트립/클로징 코일(4)로 구동전원이 공급됨으로서 차단기가 작동하게 되는 것이다.
즉, 본 발명은 차단기 구동수단(10)이 FET구동부(11)와 릴레이구동부(12)가 병렬로 접속되어 있어서 어느 한쪽이 고장나더라도 차단기를 정상적으로 작동시킬 수 있게되는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 스위칭 속도가 빠른 FET 구동부와 릴레이 구동부가 병렬로 구성된 차단기 구동수단을 포함하도록 하여 개폐제어기의 동작시간의 지연을 최소화하도록 함으로서, 신속한 차단기 개폐제어를 기대할 수 있고, FET 구동부의 고장시 병렬로 접속되어 있는 릴레이 구동부가 작동하여 차단기를 작동시킴에 따라 어떠한 경우라도 차단기를 개폐 제어할 수 있도록 한 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (4)

  1. 트립/클로징 코일에 공급되는 전류에 의해 동작하는 차단기에 있어서,
    아날로그 입력부를 통해 전원전압 또는 전류를 항시 측정하면서 제로 클로징 포인트를 검출하는 제로-클로징 검출부와;
    디지털 입력부를 통해 차단/투입 명령이 입력되면 제로-클로징 검출부에 의해 검출된 제로클로징 포인트와 내부에 설정된 차단기의 동작시간을 연산하여 목표시점에 대한 지연시간을 계산하는 연산부와;
    상기 연산부에서 연산된 지연시간에 따라 차단기 동작을 위한 제어신호를 출력하는 개폐제어부와;
    상기 개폐제어부의 제어신호에 따라 트립/클로징 코일로 구동전류를 공급하는 FET로 이루어진 차단기 구동수단; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단기 구동수단은 개폐제어부의 제어신호에 따라 스위칭 동작하는 전력용 스위칭소자인 FET를 포함하는 FET구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 소자를 적용한 차단기 개폐제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단기 구동수단은 FET구동부와 병렬로 접속되고, 개폐제어부에서 출력되는 제어신호에 의해 온동작하여 트립/클로징 코일로 구동전류를 공급하는 릴레이 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개폐제어부는 상기 FET구동부를 구성하는 FET가 고장이라고 판단되면 제어신호와 트립/클로징 코일에 인가된 전압을 비교하여 일치하지 않을 경우 릴레이구동부를 구동시켜 트립/클로징 코일이 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체소자를 적용한 차단기 개폐제어장치.
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