KR20080043229A - 전기소에서의 릴레이 방식 및 ｐｃｍ 전류 차동 릴레이방식 - Google Patents

전기소에서의 릴레이 방식 및 ｐｃｍ 전류 차동 릴레이방식 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선로 보호의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에서의 상대단의 다른 전기소 사이의 샘플링(sampling) 타이밍 동기에 의한 모선 보호 릴레이(relay) 등의 다른 기기에 있어서의 샘플링 타이밍(sampling timing) 동기에의 영향을 해소하기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단에 있어서, 보호 릴레이(relay)(93)에는 각 처에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)(7)으로부터 디지털 데이터(digital data)가 입력되고, PCM 전류 차동 릴레이(relay)(91)에는 자단(A)의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단(B)으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 어긋남에 의거하여 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부(911)가 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에 마련되고, 이 샘플링(qampling)동기 회로부에서 동기가 취하여진 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부(912)에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여진다.
릴레이

Description

전기소에서의 릴레이 방식 및 ＰＣＭ 전류 차동 릴레이 방식{RELAY METHOD AND PCM CURRENT DIFFERENTIAL RELAY METHOD IN ELECTRIC POWER SYSTEM}
본 발명은, 전기소(電氣所) 내에 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 포함하는 복수의 보호 릴레이(relay)를 갖는 전기소에 있어서의 릴레이(relay) 방식에 관한 것이고, 또한, 전기소에 있어서 각 소(所)에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(mering unit)으로부터 입력된 필요한 자단(自端)의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단(相手端)으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식에 관한 것이다.
종래의 디지털(digital) 변전(變電) 보호 시스템(system)에서는, CT, PT의 출력 전기 신호를 전기소 고유의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)에서 샘플링(sampling)하고, 디지털 신호로 변환하고, 디지털 네트워크(digital network) 회선에 의해 복수의 보호 릴레이(relay) 장치에 입력하고, 각 보호 릴레이(relay) 장 치에서는 네트워크(network) 회선중의 필요한 데이터(data)를 사용하여 보호 릴레이(relay) 연산을 행하고, 그 출력을 전기소의 각 기기의 보호·제어에 적용하도록 구성되어 있다. 다른 전기소 사이와 접속된 송전선을 보호하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 위해, 상기 샘플링(sampling) 타이밍(timing)은, 송전선의 상대단 전기소로부터 PCM 통신 수단으로 송신되는 전류의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)을 기준으로 하여 보정하도록 구성하는 것이 나타나 있다. 또한, 상기 보정 수단으로서, 샘플링(sampling) 타이밍(timing)의 어긋남을 복수(보통은 2개)의 자단 데이터로부터 그 어긋남에 응한 데이터(data)를 보간 연산함에 의해 행하는 것이 제안되어 있다.(특허 문헌 1)
특허 문헌 1 : 일본국 특개10-66247호 공보(제 3의 실시의 형태, 도 3, 도 5)
상기 특허 문헌 1의 도 3과 도 5로부터 명확한 바와 같이, 종래의 디지털 변전 시스템에서의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 샘플링(sampling) 동기는, 보호 릴레이(relay)(PCM 전류 차동 릴레이(relay) 등)에 입력하는 신호의 전처리로서 신호 처리 회로에서, A/D 변환기의 샘플링(sampling)을 전기소 고유의 샘플링 타이밍(sampling timing)에서 실행하고, 디지털(digital) 연산부에서 송전선 상대단의 다른 전기소 장치로부터 수신한 전류의 샘플링 타이밍(sampling timing)을 기준으로 하여 샘플링(samp1ing)을 보정하도록 구성하고 있기 때문에, 결과적으로 상대단 전기소의 샘플링 타이밍(sampling timing)에 일치한 전류 데이터(data)가 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 이외의 상기 전류 데이터를 필요로 하는 모든 보호 릴레이(relay)(예를 들면 모선(母線) 보호 장치)에도 적용되기 때문에 마찬가지로 모든 신호 처리 회로에서 상기 상대단의 전기소 장치의 샘플링 타이밍(sampling timing)에의 보정이 필요하게 되는, 또는, 상대단 전기소의 샘플링 타이밍(sampling timing)에 동기한 전류 데이터(data)와 같은 CT로부터의 데이터(data)이면서 다른 전기소와 동기시키지 않은 데이터(data)의 2종류를 네트워크(network)에 흐를 필요가 있다는 처리가 복잡하게 되는 문제점이 있다. 이것은 모선 보호 장치 등의 차동 원리에 의한 보호 릴레이(relay)에서는 입력 전류 신호가 모두 같은 샘플링 타이밍(sampling timing)에서 디지털(digital) 신호로 변환되고 있을 필요가 있는 것과, PCM 전류 차동 릴레이(relay)에서는, 또한 상대단의 샘플링 타이밍(sampling timing)과 동기할 필요가 있기 때문이다.
또한, 1전기소로부터의 송전선은 복수의 다른 전기소에 접속되는 경우도 있고, 그 경우, 상기, 복수의 다른 전기소 사이에서 샘플링 타이밍(sampling timing)을 보정할 필요가 생기지만, 복수의 다른 전기소는 각각 고유의 샘플링 타이밍(sampling timing)을 갖는다고 하면, 상기 전기소 내의 모든 신호 처리 회로에서 복수의 다른 전기소의 고유 샘플링 타이밍(sampling timing)에 일치시키는 것으로 된다. 즉, 모든 전기소의 샘플링 타이밍(sampling timing)을 동기시킬 필요가 생기고, 실현이 곤란하게 될 가능성이 있다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 선로 보호의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에서의 상대단의 다른 전기소 사이의 샘플링 타이밍(sampling timing) 동기에 의한, 모선 보호 릴레이(relay) 등의 다른 기기에서의 샘플링 타이밍(sampling timing) 동기에의 영향을 해소하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 관한 전기소에 있어서의 릴레이(relay) 방식은, 전기소 내에 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 포함하는 복수의 보호 릴레이(relay)를 갖는 전기소에 있어서의 릴레이(relay) 방식에 있어서, 상기 보호 릴레이(relay)에는 상기 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 동기가 취해진 디지털 데이터(digital data)가 입력되고, 상기 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 에는 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단으로 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부가 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취해진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지는 것이다.
또한, 본 발명에 관한 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식은, 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 입력한 필요한 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부를 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취해진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지는 것이다.
본 발명은, 전기소 내에 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 포함하는 복수의 보호 릴레이(relay)를 갖는 전기소에 있어서의 릴레이(relay) 방식에 있어서, 상기 보호 릴레이(relay)에는 상기 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 동기가 취하여진 디지털 데이터(digital data)가 입력되고, 또한 상기 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에는 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부가 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취해진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지기 때문에, 선로 보호의 P0M 전류 차동 릴레이(relay)에서의 상대단의 다른 전기소 사이의 샘플링 타이밍(sampling timing) 동기에 의한, 모선 보호 릴레이(relay) 등 이외의 기기에서의 샘플링 타이밍(sampling timing) 동기에의 영향을 해소할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유 닛(merging unit)으로부터 입력한 필요한 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부를 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취하여진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지기 때문에, 선로 보호의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에서의 상대단의 다른 전기소 사이의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 동기에 의한, 모선 보호 릴레이(relay) 등의 다른 기기에서의 샘플링 타이밍(sampling timing) 동기에의 영향을 해소할 수 있다는 효과가 있다.
실시의 형태 1.
이하 본 발명의 실시의 형태 1을 도 1 내지 도 4에 의해 설명한다, 도 1은 디지털(digital) 변전 시스템(system)에서의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 포함하는 시스템 구성의 한 예를 도시하는 블록(block)도, 도 2는 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 내부 구성의 한 예를 도시하는 블록(block)도, 도 3은 송전선 양단의 샘플링 타이밍(sampling timing)(보정 전)의 한 예를 도시하는 도면, 도 4는 송전 선 양단의 위상차의 한 예를 도시하는 벡터(vector)도이다. 또한, 각 도면중, 동일 부호는 동일 부분을 나타낸다.
도 1은 전기소(A)(A단(자단)측) 내의 디지털(digital) 변전 시스템(system)을 예시하고 있고, 이 사례(事例)의 전기소에서는 도 I에 도시하는 바와 같이, 제 1의 송전선(1) 및 제 2의 송전선(2)이 모선(3)에 접속되고, 이 모선(3)에 접속된 급전선으로부터 변압기(4)를 통하여 부하(도시 생략)가 급전된다.
예를 들면 상기 제 1의 송전선(1), 제 2의 송전선(2), 모선(3), 급전선은, 주지하는 바와 같이 도시하는 CT(전류 검출을 위한 변류기), PT(전압 검출을 위한 계기용 변압기)가 마련되고, 이들 CT, PT의 각 출력은 각각, 신호 처리 회로의 집합 장치인 1개소의 공용 머징 유닛(merging unit)(7)의 각 A/D 변환기(아날로그/디지털(analog/digital) 변환기)(71)를 통하여, 공용 머징 유닛(merging unit)(7)의 정보 처리부(72)에 입력되고, 전기소(A) 내의 네트워크(network)(8)를 통하여, 상기 제 I의 송전선(1)을 보호 대상으로 하는 제 1의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(91), 상기 제 2의 송전선(2)을 보호 대상으로 하는 제 2의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(92), 상기 모선(3)을 보호 대상으로 하는 모선 보호 릴레이(relay)(93), 상기 변압기(4)를 보호 대상으로 하는 변압기 보호 릴레이(relay)(94)의 각각에, 각각의 소정 동작에 필요한 전류, 전압 등의 디지털 데이터(digital data)가, 공용 머징 유닛(merging unit)(7)의 정보 처리부(72)로부터 배신된다.
상기 제 1의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(91)는, 정보 처리부(72)로부터 전 송되는 자단측의 디지털(digital) 전류·전압 데이터(data)(A)와 상대단으로부터의 PCM 전류 데이터(data)(B)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부(911)와, 동기를 취한 양 전류 데이터(data)를 샘플링(sampling) 동기 회로부(911)로부터 입력하여 PCM 전류 차동 릴레이(relay)로서의 릴레이(relay) 연산을 행하는 릴레이(relay) 연산부(912)와, 릴레이(relay) 연산부(912)의 출력(CB 트립 지령)을 네트워크(network)(8)에 출력하는 출력부(913)를 구비하고 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 제어 회로부(914)에 의해, 상대단 전기소의 샘플링 타이밍(sampling timing)(상대단으로부터의 PCM 전류 데이터(data)(B)의 샘플링 타이밍(sampling timing)에 자단측의 디지털(digital) 전류·전압 데이터(A)의 샘플링 타이밍(sampling timing)을 일치시키는 지령(제어 신호)을, 샘플링(sampling) 동기 회로부(911)에 주고 있다. 또는 자단의 샘플링 타이밍(sampling timing)에 상대단의 디지털(digital) 전류(B)의 샘플링 타이밍(sampling timing)을 일치시키는 제어를 행한다.
상기 제 2의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(92)도, 상기 제 1의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(91)와 마찬가지로 구성되어 마찬가지로 기능한다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 전기소(A)(A단(자단)측) 내의 모선(3)에 접속된 고 송전선(1, 2), 변압기(4)를 대표로 하여 나타내고 있다. 각각의 부위에서의 전류, 전압을 CT5, PT6에 의해 1개소의 머징 유닛(merging unit)(신호 처리 회로의 집합 장치)(7)에 입력된다. 머징 유닛(merging unit)(7)에서는, 각 부위의 전류, 전압 등을 A/D 변환기(71)에서 디지털 데이터(digital data)로 변환하고, 정보 처 리부(72)에서 차례로 시리얼 신호로 변환되고 전기소(A) 내의 디지털 네트워크(digital network)(8)에서 이들의 데이터를 필요로 하는 보호 릴레이(relay) 장치(91, 92, 93, 94) 등의 기기에 접속된다. 도 1에서는, 대표로서 송전선 보호 릴레이(relay)인 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(91, 92), 모선 보호 릴레이(relay)(93), 변압기 보호 릴레이(relay)(94)에 입력되는 구성을 예시하고 있다.
이들의 릴레이(relay)중에서, 예를 들면 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(91)의 내부는, 상기 네트워크(network)(8)를 통하여 머징 유닛(merging unit)(7)으로부터 입력된 전류·전압 데이터(data)를 입력하여 샘플링(sampling) 동기 회로부(911)에서 송전선(1)의 상대단(B)의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)로부터의 전류 데이터(data)의 샘플링 타이밍(sampling timing)과 일치시키는 제어를 실행하고, 릴레이(relay) 연산 회로부(912)에서, 양단 전류의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)을 맞춘 데이터에 의거하여 릴레이(relay) 연산을 실시하고 그 결과에 의거하여 릴레이(relay) 출력을 하는 출력 회로부(913)로부터 출력 신호를 상기 네트워크(network)(8)에 출력하고 그 신호에 의해 해당하는 CB(도시 생략) 등을 제어한다.
즉, 전기소(A) 내의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)은 머징 유닛(merging unit)(7) 내의 A/D 변환부(71)에서 동기하여 실행되고, 전기소(A) 내에서 통일된 샘플링 타이밍(sampling timing)을 구성한다. 상대단 전기소(B)의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 동기나 필요한 PCM 전류 차동 릴레이(relay)(91, 92)에서의, 샘플링(sampling) 제어는, 릴레이(relay) 내부의 샘플링(sampling) 동기 회로(911)에서 실행된다. 또한, 모선 보호 릴레이(relay)(93)와 같이 모선(3)에 접속되는 모든 전류에 대해 동기한 샘플링(sampling)이 필요한 릴레이(relay)인 경우에는, 머징 유닛(merging unit)(7) 내에서 샘플링(sampling) 제어(샘플링(sampling) 동기 제어)를 실시하고 있기 때문에, 릴레이(relay) 내부에서의 샘플링(sampling) 제어(샘플링(sampling) 동기 제어)는 불필요하게 된다.
다음에 도 3에 의해 샘플링(sampling) 동기 회로에서의 제어 방식을 설명한다.
상기 네트워크상의 전류·전압 디지털 데이터(digital data)에는, 디지털화한 타이밍(timing)(샘플링 타이밍(sampling timing))의 시각 데이터가 부가되어 있다.
자단 전기소(A)의 데이터(「데이터(A)」라고 칭한다)는, 도 3과 같이 샘플링 타이밍(sampling timing)에 응하여 t1, t2, t3, …로 흐르고 있다. 상대단 전기소(B)로부터의 디지털 데이터(digital data)도, 상대단(B)의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 PCM 통신 회선(10)을 통하여 t1', t2', t3', …로 전송되어 온다, 여기서는, 설명을 간단 명료하게 하기 위해, 양단의 샘플링(sampling) 주기는 동일하다고 한다.
예를 들면, 전압 정보를 기초로, 상대단(B)과 자단(A)과의 샘플링(sampling) 시점차를 △t라고 하면, 상대단(B)에서 샘플링(sampling)한 데이터(data)와 자단(A)에서 샘플링(sampling)한 데이터(data)에는 △t의 시간차가 있다. 그래서, 자 단 데이터(data)를 △t만큼 보정함으로써(도 2에서는 자단 데이터(data)(A)가 상대단(B)의 데이터(data)(B)에 대해, △t만큼 지연되는 양상을 나타낸다) 상대단과 시각 동기한 자단 데이터(data)를 얻는다. (역으로 상대단 데이터를 (data)-△t만큼 보정하는 방법도 있지만, 여기서는 자단 데이터(data)를 보정하는 경우에 관해 설명한다.)
그 방식을 이하에 설명한다.
(1) △t에 상당하는 위상각(θ)을 계산한다.
θ=360°·(△t/1사이클(cycle)의 시간(50Hz에서는 20㎳, 60Hz에서는 16.667㎳))
(2) θ만큼 위상을 보정한다.
A(t')=A(t)·cosθ+A(t-90°)·sinθ
여기서, A(t')SMS 보정 후의 데이터(data), A(t)는 보정 전의 데이터(data)이다.
이 예에서는, 보정 전 데이터(data)의 전후 90° 데이터(data)를 사용하였지만, 더욱 정밀도를 높이는 데는
연속한 2개의 데이터(data)(A(t), A(t-T), T는 샘플링(sampling) 시간)을 적용한다.
T=30° 전기각인 경우에는,
A(t')=a·A(t)+b·A(t-T)에서
정현(正弦) 정리에 의해
a/sin(30°-θ)b/sin150°
로부터
a=(sin30°-θ)/sin150°, b=sinθ/sin150°
로 a, b를 구하여 보정치(A(t'))를 계산할 수 있다. 또한, 보정각(θ)은 샘플링(sampling) 주기(T)에 상당하는 전기각 30°보다 작다.
(3) 보정 후의 데이터(data)와 상대단으로부터의 수신 데이터(data)에 의거하여 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 연산을 실행한다.
이와 같이, 본 실시의 형태의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에서는, 데이터에 부가된 시각 데이터(data)에 의거하여 상대단 데이터(data)와의 시각차를 구하고, 그 시각차에 의해 보정하는 위상각을 계산하고, 2개의 샘플링 데이터(sampling data)를 사용하여 위상 보정을 실시하도록 한 것이다. 따라서, 간단히 샘플링 타이밍(sampling timing)의 제어를 위상 보정의 형태로 고정밀도로 실시할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 실시의 형태에서, 전기소(B)도 전술한 전기소(A)와 마찬가지로 구성되어 있다. 또한, 전기소(B)와 전기소(A)의 데이터(data)에 부가되어 있는 시각 데이터의 시각의 기초가 되는 시계의 시각은, 전기소(B)와 전기소(A)에서 일치하고 있다.
실시의 형태 2.
실시의 형태 1에서는 상대단 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 샘플링 타이밍(sampling timing)과의 시간차를 데이터(data)에 부가된 시각으로부터 계산하고, 그 시간차를 위상차로 환산하여 위상 보정함으로써 시각 동기가 취하도록 구성하였지만, 2개의 연속하는 디지털 데이터(digital data)의 절대 위상을 계산함으로써 보정하는 수단을 취한다,.
그 설명을 이하에서 한다.
(1) 실시 형태 1의 (1)과 마찬가지로 시각차(△t)에 상당하는 위상각(θ)을 계산한다.
θ=360°·(△t/1사이클(cycle)의 시간(50Hz에서는 20㎳, 60Hz에서는 16.667㎳))
(2) 2개의 연속한 자단 데이터를 하기와 같이 놓는다.
A(t)A·sin(ωt+Φ)
A(t-T)=A·sin(ωt+Φ-α)
α : 2개의 연속한 데이터(data)의 시간차(T)에 상당하는 전기각(θ)(예를 들면 30°)
(3) 상기 2개의 식에 의해 진폭(A), 위상각(Φ)을 계산한다.
(4) A(t)에 대해 θ만큼의 위상 보정을 하여 보정 후의 데이터(data)(A(t'))를 얻는다.
A(t')=A·sin(ωt+Φ-θ)
이 보정 후의 데이터(data)(A(t'))는 B단과 같은 샘플링 타이밍(sampling timing)으로 되기 때문에, 이 데이터(data)와 상대단의 B(t')를 사용하여 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 연산을 실행하다.
실시 형태 1과 마찬가지로 간단한 연산으로 고정밀도로 보정할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 3개의 연속한 자단 데이터(data)를 사용하는 경우는,
A(t)=A·sin(ωt+Φ)
A(t-T)=A·sin(ωt+Φ-α)
A(t-2T)=A·sin(ωt+Φ-2α)
로부터 진폭(A), 위상(Φ), 각(角)주파수(ω)를 얻을 수 있기 때문에, ω 정격 주파수 고정이 아닌 경우에는, 3개의 데이터(data)로부터 보다 정확한 연산이 가능하게 된다.
실시의 형태 3.
실시의 형태 1, 2에서는, 상대단 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 샘플링 타이밍(sampling timing)과의 시간차를 데이터(data)에 부가된 시각으로부터 실시하도록 하였지만 본 실시의 형태 3에서는, 통상시의 양단 전류 데이터(data)의 위상차로부터 계산하도록 한 것이다. 이와 같이 하면, 상대단에 시각 데이터(data)를 송신할 필요가 없고, PCM 신호로서 간단화가 가능하게 된다는 효과가 있다. 또한, 계통 고장중은, 전류 위상이 급변하기 때문에, 보정을 중지하고 고장 전의 보정치를 유지하여 둔다.
통상시의 양단 전류 데이터(data)의 위상차로부터 계산하는 사례를 이하에 설명한다.
(l) 2개의 연속한 자단 데이터(data)를 하기와 같이 둔다.
A(t)=A·sin(ωt+Φ)
A(t-T)=A·sin(ωt+Φ-α)
α : 2개의 연속한 데이터(data)의 시간차(T)에 상당하는 전기각(예를 들면 30°)
(2) 상기 2개의 식에 의해 진폭(A), 위상각(Φ)을 계산한다.
(3) 마찬가지로 연속한 상대단 데이터(data)를 하기와 같이 둔다.
B(t')=B·sin(ωt'+Φ')
B(t'-T)=B·sin(ωt'+Φ'-α)
2개의 연속한 데이터(data)의 시간차는 양단에서 같은 α로 한다.
(4) 상기 (3)항에서의 2개의 식으로부터 진폭(B), 위상각(Φ')을 계산한다.
(5) 위상각(Φ, Φ')의 차(△Φ)를 계산한다.
△Φ=Φ-Φ'
(6) 자단 데이터(data)를 △Φ 이상(移相)하고, 상대단 위상에 맞춘다.
보정 후의 자단 데이터(data)(A(t'))=A·sin(ωt'+Φ-△Φ)
이와 같이, 양단의 위상을 맞춤으로써 시각 동기를 취한다.
양단의 시각 데이터(data)를 사용하지 않고 통상 상태의 위상차를 제로(zero)로 하는 보정을 함으로써 송전선 양단의 전류의 차전류를 적게 할 수 있다. 고장중의 제어를 중지하는 등의 고려가 필요하게 되는 문제도 있지만, 샘플링(sampling) 타이밍(timing)의 보정 시각 데이터(data)를 PCM 신호에 넣어서 송신할 필요가 없기 때문에 PCM 데이터(data)를 단순화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 전술한 실시의 형태 1 내지 3의 특징점을 이하에 열거한다.
특징점 1 : CT, PT 등의 교류 출력 신호 등을 디지털 네트워크(digital network) 회선으로 각 전기소 기기의 복수의 보호 기기에 접속하고, 각 보호 기기의 출력을 네트워크(network) 회선을 경유하여 제어되도록 구성된 디지털(digital) 변전 보호 시스템(system)에 있어서, 전력용 송전선을 보호하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 양단 전류의 샘플링(sampling) 동기 제어 수단에 관한 것이다.
특징점 2 : PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 다른 전기소 사이의 샘플링(sampling) 동기는, 신호 처리 회로가 아니라, 전기소 고유의 샘플링 타이밍(sampling timing)으로 A/D 변환된 데이터를 PCM 릴레이(relay)에 입력된 후에 다른 전기소 사이와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 차이에 의한 위상차를 보정함으로써 실질적으로 샘플링 타이밍(sampling timing) 차를 보정하도록 한 것이다.
특징점 3 : 제 1의 보정 수단으로서는, 네트워크(network)상의 디지털 데이터(digital data)는, 각각의 데이터(data)에 시각 데이터(data)가 부가되어 있기 때문에, 그 시각 데이터(data)를 전류 데이터(data)와 함께 PCM 신호에 맞추어서 송수신하고, 상기 자단과 상대단의 시각 데이터(data)로부터 상대단과 자단 데이터(data)의 시각차를 계산한다. 이 시각차가 양단의 샘플링(sampling) 타이밍(timing) 차에 상당한다. 상기 시각차에 상당하는 전기각 위상차를 구하고, 그 위상차를 각각의 단에서 서로 보정하는 방식을 취한다.
특징점 4 : 제 2의 보정 수단으로서, 2개, 또는 3개의 연속한 샘플링 데이 터(sampling data)를 사용하여 입력 데이터(data)의 진폭과 위상을 연산하고, 그 결과로부터 자단과 상대단의 위상차를 계산하고, 그 위상차에 관해 제 1의 보정 수단과 마찬가지로 각각의 단자에서 보정한다. 2개의 연속한 데이터(data)를 사용한 경우에는, 진폭과 위상을 얻을 수 있다. 3개의 연속한 데이터(data)를 사용하는 경우에는, 상기에 더하여 주파수도 얻을 수 있기 때문에, 주파수 변동이 예상되는 경우에는 3개의 연속한 데이터(data)를 사용한다.
특징점 5 : 상대단의 다른 전기소 사이와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 보정은, 마찬가지로 전기소 고유의 샘플링 타이밍(sampling timing)에서 A/D 변환된 디지털 데이터(digital data)를 사용하는 다른 모선 보호 릴레이(relay) 등의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)에 영향을 주지 않고, 또한, 상기와 다른 그외의 전기소 사이와의 송전선을 보호한 다른 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 보정에도 영향을 주는 일 없이 실행할 수 있다
특징점 6 : 상대단의 다른 전기소 사이와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 보정은, 마찬가지로 전기소 고유의 샘플링 타이밍(sampling timing)에서 A/D 변환된 디지털 데이터(digital data)를 사용하는 다른 모선 보호 릴레이(relay) 등의 샘플링 타이밍(sampling timing)에 영향을 주지 않는다. 또한, 상기와 다른 그외의 전기소 사이와의 송전선을 보호하는 다른 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 보정에도 영향을 주는 일 없이 실행 가능하다.
특징점 7 : 전력 계통의 CT, PT 등의 각종 데이터(data)를 디지털(digital)화하여 전기소 내의 각 보호·제어 기기와 네트워크(network)화된 전기소에 있어 서, 다른 전기소의 샘플링 타이밍(sampling timing)과 동기시키는 샘플링(sampling) 동기 회로를 구비하고, 그 동기 처리에 있어서 자단과 타단의 전류 시각 데이터(data) 차로부터 위상차를 연산하고, 그 위상차분을 상기 샘플링 데이터(sampling data)를 위상 시프트(shift)함으로써 동기 데이터(data)를 얻는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay)이다.
특징점 8 : 특징점 7의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에 있어서, 다른 전기소의 샘플링 타이밍(sampling timing))과 동기시키는 샘플링(sampling) 동기 회로를 구비하고, 그 동기 처리에서 자단과 타단의 전류 시각 데이터(data) 차로부터 위상전기각을 연산하고, 그 전기각분을 상기 샘플링 데이터(sampling data)의 연속한 2개의 데이터(data)로부터 진폭, 위상을 구하고, 상기 위상에 상기 전기각분을 보정하여 순간치(瞬時値) 데이터(data)를 얻음으로써 샘플링 타이밍(sampling timing)의 동기가 취해진 데이터(data)를 얻는 수단을 특징으로 하는 샘플링(sampling) 동기 처리 방식이다.
특징점 9 : 특징점 7의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에서의 샘플링(sampling) 동기 처리에서 자단과 타단의 전류 데이터(data)로부터 양단 전류의 위상차를 계측하고, 상기 위상차를 보정하는 방법으로 상대단의 샘플링 타이밍(sampling timing)과 동기를 얻는 수단을 특징으로 하는 샘플링(sampling) 동기 처리 방식이다.
특징점 10 : 전기소 내에 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 포함하는 복수의 보호 릴레이(relay)를 갖는 전기소에서의 릴레이(relay) 방식에 있어서, 상기 보호 릴레이(relay)에는 상기 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 동기가 취해진 디지털 데이터(digital data)가 입력되고, 상기 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에는 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단으로부터 입력한 상대단의 디지털(digita1) 전류 데이터(data)와의 샘플링 타밍(sampling timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부가 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취해진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지는 것을 특징으로 하는 전기소에 있어서의 릴레이(relay) 방식이다.
특징점 11 : 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 입력한 필요한 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링 타이밍(sampling timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부가 PCM 전류 차동 릴레 이(relay)에 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취해진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식이다.
특징점 12 : 특징점 11에 기재된 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식에 있어서, 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)는, 상기 상대단의 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 출력되는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식이다.
특징점 13 : 특징점 11 또는 특징점 12에 기재된 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식에 있어서, 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)의 어느 것이나 각각의 샘플링(sampling) 시점의 시각 데이터(data)를 가지며, 각각의 샘플링(sampling) 시각의 차에 상당하는 위상차분만큼 위상 시프트(shift)하여 상기 자단의 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay)) 방식이다.
특징점 l4 : 특징점 11 또는 특징점 12에 기재된 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식에 있어서, 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)의 어느 것이나 각각의 샘플 링(sampling) 시점의 시각 데이터(data)를 가지며, 각각의 샘플링(sampling) 시각의 차에 상당하는 위상각(θ)과, 연속한 자단 데이터(data)의 시간차에 상당하는 전기각(α)과, 자단 데이터(data)의 위상각(Φ)으로부터, PCM 전류 차동 릴레이(relay) 내에서 보정 데이터(data)(A(t'))를 연산하여 상기 자단의 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식이다.
특징점 15 : 특징점 11 또는 특징점 12에 기재된 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식에 있어서, 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)의 위시각(Φ)과 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)의 위상각(Φ')과의 차(△Φ)만큼 이상하여 상기 자단의 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식이다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 디지털 데이터(data) 변전 시스템(system)에서의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 포함하는 시스템(system) 구성의 한 예를 도시하는 블록(block)도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 내부 구성의 한 예를 도시하는 블록(block)도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 송전선 양단의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)(보정 전)의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 송전선 양단의 위상차의 한 예를 도시하는 벡터(vector)도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 제 1의 송전선
2 : 제 2의 송전선
3 : 모선
4 : 변압기
5 : CT(변류기)
6 : PT(계량기용 변압기)
7 : 머징 유닛(merging unit)
71 : A/D 변환기(아날로그/디지털(analog/digital) 변환기)
72 : 연산 처리부
8 : 네트워크(network) 회선
91 : 제 1의 송전선을 보호 대상으로 하는 제 1의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)
92 : 제 2의 송전선을 보호 대상으로 하는 제 2의 PCM 전류 차동 릴레이(relay)
93 : 모선 보호 릴레이(relay)
94 : 변압기 보호 릴레이(relay)
911 : 샘플링(sampling) 동기 회로부
912 : 릴레이(relay) 연산부
913 : 릴레이(relay) 출력부
914 : 상대단 전기소의 샘플링 타이밍(sampling timing)에 동기되는 제어 회로부
10 : PCM 통신 회선

Claims (6)

  1. 전기소(電氣所) 내에 PCM 전류 차동 릴레이(relay)를 포함하는 복수의 보호 릴레이(relay)를 갖는 전기소에서의 릴레이(relay) 방식에 있어서,
    상기 보호 릴레이(relay)에는 상기 전기소에서 각 소(所)에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 동기가 취하여진 디지털 데이터(digital data)가 입력되고,
    상기 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에는 자단(自端)의 디지털(digital) 전류 데이터 rdata)와 상대단(相手端)으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기가 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부가 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취해진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지는 것을 특징으로 하는 전기소에 있어서의 릴레이(relay) 방식.
  2. 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 데이터(digital data)를 머지(merge)하는 머징 유닛(merging unit)으로부터 입력한 필요한 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상대단으로부터 입력한 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 샘플링(sampling) 타이밍(timing)의 어긋남에 의거하여 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와의 동기를 취하는 샘플링(sampling) 동기 회로부를 PCM 전류 차동 릴레이(relay)에 마련되고, 이 샘플링(sampling) 동기 회로부에서 동기가 취해진 상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)에 의해 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산부에서 PCM 전류 차동 릴레이(relay)의 릴레이(relay) 연산이 행하여지는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상대단의 디지털(digita1) 전류 데이터(data)는, 상기 상대단의 전기소에 있어서 각 소에서 검출되고 동기하여 샘플링(sampling)된 전기량의 디지털 테이터(digital data)를 머지(merge)한 머징 유닛(merging unit)으로부터 출력되는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식,
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지 털(digital) 전류 데이터(data)의 어느 것이나 각각의 샘플링(sampling) 시점의 시각 데이터(data)를 가지며, 각각의 샘플링(sampling) 시각의 차에 상당하는 위상차분만큼 위상 시프트(shift)하여 상기 자단의 전류 데이터와 상기 상대단의 전류 데이터와의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)의 어느것이나 각각의 샘플링(sampling) 시점의 시각 데이터를 가지며, 각각의 샘플링(sampling) 시각의 차에 상당하는 위상각(θ)과, 연속한 자단 데이터의 시간차에 상당하는 전기각(α)과, 자단 데이터의 위상각(Φ)으로부터, PCM 전류 차동 릴레이(relay) 내에서 보정 데이터(A)(t')를 연산하여 상기 자단의 전류 데이터(data)와 상기 상대단의 전류 데이터와의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방식.
  6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 자단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)의 위상각(Φ)과 상기 상대단의 디지털(digital) 전류 데이터(data)의 위상각(Φ')의 차(△Φ)만큼 이상(移相)하여 상기 자단의 전류 데이터와 상기 상대단의 전류 데이터와의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 PCM 전류 차동 릴레이(relay) 방법.
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