KR20090050802A - 시동횟수 제한 알고리즘을 이용한 디지털 보호 계전 방법및 디지털 보호 계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시동횟수 제한 알고리즘을 이용한 디지털 보호 계전 방법 및 디지털 보호 계전기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 일정한 시간 동안에 발생한 트립횟수와 전동기의 열적 상태를 고려하여 전동기로의 전원 재투입을 허가하는 시동횟수 제한 알고리즘을 이용한 디지털 보호 계전 방법 및 디지털 보호 계전기에 관한 것이다.

계전기의 트립 발생 후에도 운전자가 전동기의 재투입을 계속하는 경우 과도한 재투입으로 인하여 전동기의 과영리 초래되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이상 상태 발생시 전동기가 손상되지 않도록 효과적으로 전동기를 운전할 수 있는 디지털 보호 계전 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 트립 발생시 일정한 단위 시간 내의 트립횟수 및 전동기의 열적상태를 처리하여 이상상태가 해제될 경우 재투입을 허가하고, 이상상태가 유지될 경우 운전자에게 이상상태를 통보한다.

계전기, 릴레이, 트립, 전자식 배전반

Description

시동횟수 제한 알고리즘을 이용한 디지털 보호 계전 방법 및 디지털 보호 계전기{DIGITAL RELAY METHOD USING LIMITING STARTING COUNT ALGORITHM AND DIGITAL RELAY THEREOF}

본 발명은 시동횟수 제한 알고리즘을 이용한 디지털 보호 계전 방법 및 디지털 보호 계전기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 일정한 시간 동안에 발생한 트립횟수와 전동기의 열적 상태를 고려하여 전동기로의 전원 재투입을 허가하는 시동횟수 제한 알고리즘을 이용한 디지털 보호 계전 방법 및 디지털 보호 계전기에 관한 것이다.

종래의 계전기는 전원의 공급을 제어할 전동기의 종류, 용량 및 특성 등에 따라 적절한 계전기를 선택하여 사용함으로써, 과전류, 과부하 또는 과도한 시동과 정지의 반복에 의한 이상상태 발생시 전동기가 손상되지 않도록 보호하였다.

특히, 600V이하의 전압회로에 사용되는 저용량의 전동기일 경우에 트랜지스터 회로로 구성된 스태틱(Static)타입의 3E계전기를 사용하고, 600V이상의 고압회 로에 사용되는 대용량의 전동기일 경우에는 3상 전원 평형 계전기 및 유도형 계전기를 사용하였다.

그러므로 전동기에 따라 적절한 계전기를 선택하여 사용하는데 많은 어려움이 따르고, 계전기를 잘못 선택하였을 경우에는 이상 상태의 발생시에 전동기를 보호하지 못하게 되었다.

또한, 계전기의 오동작율이 높아 계전기의 오동작을 보상하기 위한 보호회로를 구비해야 될 뿐만 아니라, 이로 인하여 회로 구성이 복잡하고, 제품의 생산성이 저하되며, 생산원가가 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.

그리고, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 8비트 또는 16비트 CPU를 이용해서 전동기로 공급되는 전원의 전류를 일정한 주기로 샘플링하여 저장하고, 샘플링한 전류를 기준 전류와 비교하여 전원과 전동기의 이상 여부를 판별하여 전원의 이상이 판별될 경우에는 차단 지연시간을 룩업테이블에서 리드한 후 리드한 차단 지연 시간동안 이상 상태가 지속될 경우에 전원을 차단하여 전동기에 공급되지 않도록한 다지탈 보호 계전방법이 제시되기도 하였다.

그러나, 이러한 디지탈 보호 계전방법은 부동 소수점 연산이 불가능하기 때문에 정수 형태의 룩업테이블을 이용하는 방법이므로, 차단 지연시간의 정확도에 문제가 발생할 소지가 컸다.

한편, 상기한 전동기 보호수단들을 이용해서 전동기를 보호함에 있어, 트립(Trip)발생후에 운전자가 전동기의 재투입을 계속하는 경우 과도한 재투입으로 인하여 전동기의 과열이 초래되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 이상 상태의 발생시에 전동기가 손상되지 않도록 효과적으로 보호하여 전동기를 안전하고 장기간 사용할 수 있도록 하는 디지털 보호 계전 방법 및 디지털 보호 계전기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 일정한 시간 동안에 발생한 트립횟수와 전동기의 열적 상태를 고려하여 전동기로의 전원 재투입을 허가하는 디지털 보호 계전방법 및 디지털 보호 계전기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 일정한 시간 동안 열적 이상 상태가 해소되지 않을 경우 운전자에게 전동기의 이상상태를 알려 효과적으로 전동기를 보호할 수 있는 디지털 보호 계전방법 및 디지털 보호 계전기를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전 방법은 트립이 발생하면 상기 트립 발생시간을 저장하는 제 1 단계, 상기 트립 발생시간으로부터 이전의 단위 시간 내의 트립횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 트립횟수를 허용 횟수값과 비교하는 제 2 단계, 상기 시간당 트립횟수가 상기 허용 회수값에 도달하면 일정한 재투입 불가상태로 설정하고 일정한 대기시간을 카운트하여 경과시키는 제 3 단계, 상기 트립된 전동기 전류값으로부터 온도값을 도출하 여 허용 온도값과 비교하고 상기 온도값이 상기 허용 온도값 이상이라면, 상기 허용 온도값에 도달할 때까지 일정한 시간 동안 일정한 간격으로 상기 트립된 전동기의 온도값을 확인하는 제 4 단계, 상기 트립된 전동기의 온도값이 일정한 시간 내에 상기 허용 온도값에 도달하면 재투입 가능상태로 설정하고 상기 제 1 단계로 리턴하는 제 5 단계 및 상기 트립된 전동기의 온도값이 일정한 시간 내에 상기 허용 온도값에 도달하지 않을 경우 알림수단을 이용하여 운전자에게 이상상태를 통보하는 제 6 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전기는 전동기로 입력되는 전류값을 센싱하는 전류센서, 상기 전류값을 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기, 상기 디지털 신호를 입력받아 처리하는 중앙처리 장치 및 상기 중앙처리 장치와 연결되어 전동기의 이상상태를 알리는 이상상태 알림수단을 포함하며, 상기 중앙처리 장치는 트립이 발생할 경우 단위 시간 내의 트립 발생 횟수를 카운트하여 상기 트립 발생 횟수가 허용횟수 값에 도달할 경우 일정한 대기시간을 카운트하여 재투입을 지연시키는 허용 트립횟수 관리부, 트립이 발생할 경우 전동기 전류값으로부터 온도값을 도출하여 허용 온도값과 비교하고 상기 온도값이 상기 허용 온도값 이상이라면 일정한 시간 동안 일정한 간격으로 상기 트립된 전동기의 온도값을 확인하여 일정한 시간 내에 상기 온도값이 허용 온도값에 도달하면 재투입을 허가하는 허용 온도값 관리부, 상기 온도값이 일정한 시간 내에 허용 온도 값에 도달하지 않을 경우 이상 상태를 상기 이상상태 알림수단으로 출력하는 이상상태 알림부 및 상기 온도값 관리부에서 재투입이 허가되면 전동기로 전류가 재투입되게 하는 부하구동부를 포함하여 이루어진다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 일정한 시간 동안에 발생한 트립횟수와 전동기의 열적 상태를 고려하여 전동기의 재투입을 허가함으로써, 이상 상태의 발생시에 전동기가 손상되지 않도록 효과적으로 보호하여 전동기를 안전하고 장기간 사용할 수 있는 디지털 보호 계전 방법 및 디지털 보호 계전기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 이상상태가 해소되지 않을 경우 이상상태를 운전자에게 알려 즉시 조치를 취하게 함으로써 전동기를 효과적으로 보호할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전기의 블록도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전기(100)는 전류센서(110), 아날로그필터(120), A/D변환기(130), 중앙처리장치(140) 및 이상상태 알림수단(150)을 포함하여 이루어진다.

상기 전류센서(110)는 전동기의 3상 전원(R,S,T)과 연결되며, 각상의 전류값을 감지하여 센서신호를 출력한다.

상기 아날로그필터(120)는 상기 전류센서(110)에서 출력되는 센서신호를 입 력받아 상기 센서신호의 잡음을 필터링 한다.

또한, 상기 전류센서(100)와 아날로그필터(120) 사이에는 센서신호의 흐름을 스위칭하는 스위칭장치(미도시)가 구비될 수도 있다.

상기 A/D변환기(130)는 상기 센서신호를 입력받아 디지털 센서신호로 변환한다.

상기 중앙처리장치(140)는 상기 디지털 센서신호를 입력받아 전동기의 보호 계전 알고리즘을 수행하며, 허용트립횟수 관리부(141), 허용 온도값 관리부(142), 이상상태 알림부(143) 및 부하구동부(144)를 포함하여 이루어진다.

상기 허용트립횟수 관리부(141)는 먼저, 상기 디지털 센서신호가 트립신호로 입력되면, 트립이 발생된 것으로 인식하고 트립 발생시간을 저장한다.

다음, 상기 허용트립횟수 관리부(141)는 상기 저장된 트립 발생시간으로부터 일정한 단위 시간 동안 거슬러 올라가 상기 단위 시간 동안 트립발생횟수를 카운트한다.

또한, 상기 허용트립횟수 관리부(141)는 상기 카운트한 트립발생횟수가 미리 저장된 허용횟수와 비교하여 허용횟수에 도달한 경우, 재투입 불가상태로 설정한 후, 일정한 대기시간을 카운트하여 전동기로의 전원 재투입을 지연시킨다.

즉, 일정한 대기시간 동안은 작업자가 전동기의 재투입을 할 수 없는 것이다.

상기 허용 온도값 관리부(142)는 상기 허용트립횟수 관리부(141)는 독립하여 구동되며 트립이 발생할 경우 전동기(10)의 전류값을 측정하여 온도값으로 변환한 다.

또한, 상기 허용 온도값 관리부(142)는 상기 도출된 온도값을 미리 저장된 허용 온도값과 비교하여 상기 허용 온도값 이상이면 재투입 불가 상태로 설정하고 일정한 시간동안 일정한 간격으로 상기 전동기(10)의 온도값을 확인한 후, 상기 전동기(10)의 온도값이 상기 허용 온도값에 도달할 경우 상기 전동기(10)로의 전원 재투입을 허가한다.

즉, 다시 말하면 상기 허용 온도값 관리부(142)는 상기 전동기(10)의 온도값이 일정한 시간 동안 상기 허용 온도값에 도달하지 않을 경우 상기 전동기(10)로의 전원 재투입을 허가하지 않는 것이다.

상기 이상상태 알림부(143)는 사용자에게 전동기의 이상상태를 알린다. 여기서 이상상태라 함은 상기 전동기(10)의 온도값이 일정한 시간 동안 상기 허용 온도값에 도달하지 않는 경우를 말하며, 상기 이상상태 알림부(143)는 이상상태 알림수단(150)을 이용하여 작업자에게 이상상태를 알린다.

또한, 상기 이상상태 알림수단(150)은 스피커로 구비되며 이상상태 발생시 경고음를 울린다.

또한, 상기 이상상태 알림부(143)는 관리자의 컴퓨터와 네트워크로 연결되어 상기 관리자 컴퓨터의 디스플레이장치를 이용하여 이상상태를 통보할 수도 있다.

따라서, 작업자가 공장의 작업환경에 따라 이상상태를 인지하지 못하는 경우에는 관리자가 인지하여 효과적으로 이상상태에 대해 대처할 수 있는 효과가 있다.

상기 부하구동부(144) 상기 이상상태가 해제되고 전동기(10)로의 전원 재투 입이 허가되면 상기 전동기(10)로의 전원을 재투입한다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전 방법의 흐름도이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전 방법은 먼저 트립이 발생(S1000)하면 중앙처리장치(140) 상기 트립 발생시간을 저장한다(S2000).

다음, 상기 트립 발생시간으로부터 이전의 단위 시간 내의 트립횟수를 카운트한다(S3000).

즉, 상기 트립 발생시간 이전의 단위 시간만큼 거슬러 올라가 트립 발생 횟수를 확인하는 것이다.

다음, 상기 카운트된 트립횟수를 허용 횟수값과 비교한다(S4000).

다음, 상기 단위 시간당 트립횟수가 상기 허용 회수값에 도달하면 전동기로의 전원 재투입 불가상태로 설정하고(S5000) 일정한 대기시간을 카운트하여 경과시킨다(S6000).

즉, 상기 단위 시간동안 트립이 발생한 횟수가 상기 허용 횟수값에 도달하면 일정한 대기시간이 경과한 후에만 전동기로의 전원 재투입이 가능해지는 것이다.

따라서, 운전자의 과도한 재투입으로 인하여 전동기가 과열되는 것을 방지할 수 있다.

다음, 상기 트립된 전동기 전류값을 측정하여 전동기의 온도값을 도출하고 미리 설정된 허용 온도값과 비교한다(S7000).

다음, 상기 온도값이 상기 허용 온도값 이상이라면, 상기 허용 온도값에 도 달할 때까지 일정한 시간 동안 일정한 간격으로 상기 트립된 전동기의 온도값을 확인하여(S7100), 상기 온도값이 일정한 시간 내에 허용 온도값에 도달하지 않을 경우 작업자에게 이상상태를 알린다(S7200).

상기 이상상태를 알리는 방법은 작업자가 인지할 수 있도록 스피커를 이용하여 알림음을 출력하거나 관리자의 네트워크에 접근하여 관리자의 단말기 화면에 이상상태를 표시해 줄 수 있다.

만약, 상기 온도값이 상기 허용 온도값 미만이거나 일정한 시간내에 상기 트립된 전동기의 온도값이 일정한 시간 내에 상기 허용 온도값에 도달하면 재투입 가능상태로 설정하고(S8000) 트립이 발생하는 것을 감시하는 단계(S1000)으로 리턴한다.

이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전기의 블록도이고,

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호 계전 방법의 흐름도이다.

본 발명에 따른 도면들에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들에 대하여는 동일한 참조부호를 사용한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:디지털 보호 계전기 110:전류센서

120:아날로그 필터 130:A/D변환기

140:중앙처리장치 141:허용트립횟수 관리부

142:허용온도값 관리부 143:이상상태 알림부

144:부하구동부

Claims (2)

1. 트립이 발생하면 상기 트립 발생시간을 저장하는 제 1 단계;

   상기 트립 발생시간으로부터 이전의 단위 시간 내의 트립횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 트립횟수를 허용 횟수값과 비교하는 제 2 단계;

   상기 시간당 트립횟수가 상기 허용 회수값에 도달하면 재투입 불가상태로 설정하고 일정한 대기시간을 경과시키는 제 3 단계;

   상기 트립된 전동기 전류값으로부터 온도값을 도출하여 허용 온도값과 비교하고 상기 온도값이 상기 허용 온도값 이상이라면, 상기 허용 온도값에 도달할 때까지 일정한 시간 동안 일정한 간격으로 상기 트립된 전동기의 온도값을 확인하는 제 4 단계;

   상기 트립된 전동기의 온도값이 일정한 시간 내에 상기 허용 온도값에 도달하면 재투입 가능상태로 설정하고 상기 제 1 단계로 리턴하는 제 5 단계; 및

   상기 트립된 전동기의 온도값이 일정한 시간 내에 상기 허용 온도값에 도달하지 않을 경우 알림수단을 이용하여 운전자에게 이상상태를 통보하는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시동횟수 제한 알고리즘을 이용한 디지털 보호 계전 방법.
2. 전동기로 입력되는 전류값을 감지하는 전류센서;

   상기 전류값을 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기;

   상기 디지털 신호를 입력받아 처리하는 중앙처리 장치; 및

   상기 중앙처리 장치와 연결되어 전동기의 이상상태를 알리는 이상상태 알림수단을 포함하며,

   상기 중앙처리 장치는:

   트립이 발생할 경우 단위 시간 내의 트립 발생 횟수를 카운트하여 상기 트립 발생 횟수가 허용횟수 값에 도달할 경우 재투입 불가상태로 설정하고 일정한 대기시간을 카운트하여 재투입을 지연시키는 허용 트립횟수 관리부;

   트립이 발생할 경우 전동기 전류값으로부터 온도값을 도출하여 허용 온도값과 비교하고 상기 온도값이 상기 허용 온도값 이상이라면 일정한 시간 동안 일정한 간격으로 상기 트립된 전동기의 온도값을 확인하여 일정한 시간 내에 상기 온도값이 허용 온도값에 도달하면 재투입을 허가하는 허용 온도값 관리부;

   상기 온도값이 일정한 시간 내에 허용 온도 값에 도달하지 않을 경우 이상 상태를 상기 이상상태 알림수단으로 출력하는 이상상태 알림부; 및

   상기 온도값 관리부에서 재투입이 허가되면 전동기로 전류가 재투입되게 하는 부하구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 계전기.

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