KR20090109494A - 접지 장애 트립 함수 설정 방법 - Google Patents

접지 장애 트립 함수 설정 방법 Download PDF

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마크 클레르
브라이언 쥬니어 렌하트
마르셀로 이스테반 발데스
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

트립 장치(4)에 대한 트립 접지 장애 트립 함수를 설정하는 방법(20)은 트립 장치(4)에 대한 접지 장애 보호 모드를 인에이블링하는 단계와, 트립 장치에 대한 복수의 트립 함수(60,80) 중 하나를 설정하는 단계를 포함한다. 복수의 트립 함수(60,80) 중 적어도 하나는 접지 장애 표시를 감지할 때 전류를 인터럽트하는 트립 특성을 설정하는 I＾4t 반한시 함수(100)이다. 방법은 접지 장애에 대해 전기 회로(10)를 모니터링하는 단계를 더 포함한다.

Description

접지 장애 트립 함수 설정 방법{METHOD OF SETTING A GROUND FAULT TRIP FUNCTION FOR A TRIP UNIT AND A TRIP UNIT HAVING A DEFINED TRIP FUNCTION FOR GROUND FAULT PROTECTION}
본 발명은 전기 회로 트립 장치 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 트립 장치에 대한 접지 장애 트립 함수를 설정하는 방법에 관한 것이다.
회로 차단기는 과부하 상태 또는 비교적 높은 레벨의 단락 회로 상태에 기인하는 손상으로부터 전기 회로를 보호하는 데 사용된다. 과부하 또는 단락 회로 상태를 감지하면, 회로 차단기는 전기 회로로의 전력을 인터럽트하여 회로 부품에 대한 손상을 방지하거나 적어도 최소화한다. 다수의 공업용 회로 차단기는 특정 트립 특성에 대해 프로그래밍될 수 있는 트립 장치를 이용한다. 다수의 경우에, 트립 특성은 전류가 증가함에 따라 인터럽트 시간을 가속하는 반한시 함수(an inverse time function)에 기반한다.
일반적으로, 트립 특성은 회로 차단기에 대한 반작용 시간을 정하는 경사에 기반한다. 트립 특성은 시스템 보호 요구조건/파라미터를 정합하기 위해 선택된 다수의 상이한 경사 형태에 기반한다. 경사 형태 또는 반한시 응답 곡선은 전류에 반비례하는 트립 응답 시간을 생성한다. 즉, 전류가 커질수록 응답 시간은 빨라진다. 경사 형태는 일정한 경사 형태 또는 I＾2t(암페어-제곱-초) 및 I＾4t(암페어-네제곱-초)과 같은 반한시 함수 또는 보다 복잡한 함수로 설명된 다른 형태로부터 선택될 수 있다. 다수의 트립 장치는 바람직하지 않은 경로를 통해 접지로 흐르는 전류를 감지할 때 관련된 전기 회로를 인터럽트하는 접지 장애 보호 회로도 이용한다. 접지 장애의 경우에, 누설 전류는 회로가 인터럽트되기 전에 소정 시구간 동안 존재해야 한다. 종단 쪽에, 접지 장애 보호 회로는 고정 시간 지연 또는 정한시 응답 트립(definite time response)을 이용하거나, 정규 과부하 보호에 대한 회로 차단기 단락 시간 특성에서 이용되고 열 자기 회로 차단기에 의해서도 설명되는 것과 유사한 I＾2t 반한시 함수로 제한된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 트립 장치에 대한 접지 장애 트립 함수를 설정하는 방법은 트립 장치에 대한 접지 장애 보호 모드를 인에이블링하는 단계와, 트립 장치에 대한 복수의 트립 함수 중 하나를 설정하는 단계를 포함한다. 복수의 트립 함수 중 적어도 하나는 접지 장애 표시를 감지할 때 전류를 인터럽트하는 트립 특성을 설정하는 I＾4t 반한시 함수이다. 방법은 접지 장애에 대해 전기 회로를 모니터링하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 회로 인터럽터에 대한 트립 장치는 전기 회로에 동작가능하게 결합된 접지 장애 감지 장치를 포함한다. 접지 장애 감지 장치는 전기 회로 내의 전류 흐름에 대응하는 접지 장애 신호를 공급한다. 트립 장치는 전기 회로에 동작가능하게 결합된 트립 소자도 포함한다. 트립 소자는 감지 장치에 의해 공급된 접지 장애 신호에 기반하여 전기 회로 내의 전류 흐름을 인터럽트한다. 게다가, 트립 장치는 트립 소자에 동작가능하게 결합된 프로세서를 포함한다. 프로세서는 트립 소자에 대한 복수의 트립 함수 중 하나를 설정한다. 복수의 트립 함수 중 적어도 하나는 I＾4t 반한시 함수이다. I＾4t 반한시 함수는 접지 장애 신호에 기반하여 전류 흐름을 인터럽트하도록 트립 장치에 대한 트립 특성을 설정한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 접지 장애 표시에 대해 전기 회로를 모니터링하는 시스템은 중앙 프로세서를 포함하는 트립 장치를 포함한다. 중앙 프로세서는 시스템 버스를 통해 접지 장애 센서, 사용자 인터페이스 어댑터 및 인스트럭션 세트가 저장된 적어도 하나의 메모리 장치에 기능적으로 상호접속된다. 인스트럭션 세트는, 프로세서에 의해 실행되는 경우, 시스템이 접지 장애 표시에 대해 전기 회로를 모니터링하게 하고, 접지 장애 상태를 감지하면 트립 함수에 기반하여 전기 회로를 인터럽트하게 한다. 트립 함수는 사용자 인터페이스를 통해 프로세서에 설정되는 적어도 하나의 I＾4t 반한시 함수 옵션을 포함한다.
본 발명에 따르면, 접지 장애 트립 함수를 설정하는 방법에 의해 기존의 회로 보호 방식보다 큰 유동성을 가지며, 과부하 및 단락 회로 보호 속도를 정합하는 회로 보호 레벨을 공급할 수 있다.
처음으로 도 1을 참조하면, 접지 장애에 대해 회로를 모니터링하는 시스템이 일반적으로 2에 나타난다. 접지 장애(GF) 모니터링 시스템(2)은 트립 소자(6) 및 프로세서 또는 관련된 메모리(9)를 가진 CPU(8)를 구비한 회로 인터럽터 트립 장치(4)를 포함한다. 트립 장치(4)는 전기 회로(10) 및 접지 장애 감지 장치(12)에 동작가능하게 결합된다. 접지 장애 감지 장치(12)는 접지로의 전류 누설에 관하여 전기 회로(10)를 모니터링한다. 전류 누설을 감지하면, 감지 장치(12)는 프로세서(6)를 시그널링하여 트립 소자(6)를 활성화하고 전기 회로(10) 내의 전류 흐름을 인터럽트 한다. 보다 완전히 후술되는 바와 같이, 트립 소자(6)는 접지 장애 트립 함수에 의해 설정된 트립 특성에 기초하여 전기 회로(10)로의 전류를 인터럽트한다. 이용된 특정 접지 장애 트립 함수는 전기 회로(10)에 대한 보호 요구조건을 일치시키도록 사용자 선택가능하다. 즉, 트립 장치(4)는 사용자가 트립 소자(6)에 대한 다양한 작동 파라미터를 선택하게 하는 사용자 인터페이스 어댑터 또는 입/출 력 디바이스(14)에 결합된다. 작동 파라미터는 바람직한 응답/트립 시간을 설정할 뿐만 아니라 다운스트림 퓨즈 및/또는 회로 차단기(도시 생략)와의 조정도 제공한다. 입/출력 디바이스(14)는 회로 인터럽트의 이벤트에서 전기 회로(10)의 문제점을 개인에게 알리는 알람도 제공한다. 알람을 제공하는 것 외에, 트립 장치(4)는 이벤트 로그(16)에서 각각의 감지된 누설 및/또는 회로 인터럽트를 로깅한다.
이제 트립 장치(4)에 대한 모니터링 알고리즘을 선택하는 방법을 설명하는 도 2 및 도 3을 참조할 것이다. 초기에, 블록(40)에 나타낸 바와 같이 접지 장애 보호가 트립 장치(4)에 대해 인에이블링되는지 여부가 결정된다. 만일 접지 장애 보호가 인에이블링되지 않으면, 블록(42)에 나타낸 바와 같이 모니터링 알고리즘은 실행되지 않는다. 그러나, 접지 장애 보호가 인에이블링되면, 딘(din) 블록(44)에 나타낸 바와 같이 접지 장애 픽업 레벨 또는 임계치가 설정된다. 접지 장애 픽업은 일반적으로 차단기 센서 파라미터에 따라 0.1 ㎃ 내지 1 ㎃이다. 접지 장애 픽업 임계치를 선택한 후에, 블록(46)에 나타낸 바와 같이 접지 장애 대역이 설정된다.
블록(46)에서 일단 접지 장애 대역이 선택되면, 블록(48)에서 접지 장애 트립 함수 또는 경사가 선택된다. 트립 장치(4)는 복수의 접지 장애 트립 함수 옵션을 포함한다. 선택된 특정 옵션은 전기 회로(10)에 대한 회로 부품 및/또는 차단기 파라미터에 의존한다. 도 3에 최상으로 도시된 바와 같이, 프로세서(8)는 일반적으로 60으로 나타낸 복수의 상수 접지 장애 트립 함수 중 하나, I＾2t 함수(80)와 같은 복수의 반한시 함수 중 하나 그리고 본 발명의 예시적인 실시예에서 I＾ 4t(암페어-네제곱-초) 함수로 프로그래밍될 수 있으며 이들 중 2 개는 일반적으로 100으로 나타낸다. I＾4t 시간 또는 트립 함수가 선택될 때, 픽업 임계치는 다음 식으로 결정된다.
픽업 임계치 = PGF * IGN＾4
PGF는 접지 장애 픽업이고 IGN은 접지 장애 전류이다.
트립 장치(4)에 I＾4t 트립 함수를 제공함으로써, GF 모니터링 시스템(2)은 회로 보호 방식 설계 시에 개인에게 큰 레벨의 유용성을 제공한다. 블록(48)에서 일단 특정 트립 함수가 선택되면, 블록(104)에서 모니터링 알고리즘이 실행되고 나타나며, GF 모니터링 시스템(2)은 전기 회로(10)에 접지 장애 보호를 제공하도록 인에이블링된다. 이때, 접지 장애 보호가 하프 사이클마다, 예컨대, 50 Hz로 10 ms 마다 및 60 Hz로 8.33 ms마다 실행된다. 접지 장애 보호 동안에, 선택된 접지 장애 트립 함수마다 축전지(accumulator) 가열이 발생할 것이다. I＾4t 함수가 선택되면, 다음 식에 의해 축전지 임계치가 결정된다.
축전지 임계치 = 2 KGF * f * 픽업 임계치
KGF = 트립 함수 I＾4t, f는 주파수
일단 축전지가 축전지 임계치를 초과하면, 트립 또는 회로 인터럽트가 발생한다.
이때, 본 발명은 기존의 회로 보호 방식이 가진 이전의 가능성보다 큰 유동성을 가진 접지 장애 회로 모니터링 시스템을 제공한다는 것을 알아야 한다. 개인 이 I＾4t 반한시 함수를 포함하는 다수의 접지 장애 트립 함수 중에서 선택하게 함으로써, 본 발명은 원하는 경우에 과부하 및 단락 회로 보호 속도를 정합하는 회로 보호 레벨을 공급하는 시스템을 제공한다. 즉, 도 4 및 도 5에 최상으로 도시된 바와 같이, 접지 장애 트립 장치에 예컨대, 200에 나타낸 I＾4t 반한시 함수를 제공하면, 예컨대, 도 5의 220에 도시된 회로 차단기 트립 함수 및 예컨대, 도 4의 210에 도시된 다운스트림 퓨즈 트립 함수와 근접 조정이 가능하다.
일반적으로, 이 기재된 설명은 최상의 모드를 포함하는 본 발명을 개시하고, 당업자가 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하며 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하는 본 발명을 실행하게 하는 데에도 예시를 이용한다. 본 발명의 특허를 받을 수 있는 범위는 특허청구범위에 의해 규정되고, 당업자에게 발생하는 다른 예시를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예시는 이들이 특허청구범위의 문자어와 다르지 않은 구성 요소이거나 이들이 특허청구범위의 문자어와 약간 다른 균등한 구성 요소를 포함하면 본 발명의 예시적인 실시예의 범위 내에 있도록 의도된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 I＾4t 접지 장애 트립 함수를 포함하는 트립 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 트립 장치에 대한 I＾4t 접지 장애 트립 함수를 설정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 도 1의 트립 장치에 대한 로그 눈금(logarithmic scale) 상에 플롯화된 I＾4t 접지 장애 트립 함수를 도시하는 그래프이다.
도 4는 로그 눈금 상에 플롯화된 전형적인 퓨즈 트립 함수와 비교된 I＾4t 접지 장애 트립 함수를 도시하는 그래프이다.
도 5는 로그 눈금 상에 플롯화된 전형적인 회로 차단기 트립 함수와 비교된 I＾4t 접지 장애 트립 함수를 도시하는 그래프이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 다수의 장애에 대해 회로를 모니터링하는 시스템
4 : 트립 장치 6 : 트립 소자
8 : 프로세서(CPU) 9 : 메모리
10 : 전기 회로 12 : 접지 장애 감지 장치
14 : I/O 디바이스 16 : 이벤트 로그
20 : 방법 40 : GFI 인에이블링
42 : 실행되지 않음 44 : GF 픽업 레벨 설정
46 : GF 대역 선택 48 : GF 트립 함수 선택
60 : 상수 GF 트립 함수 80 : 반한시 함수 I＾2t
100 : I＾4t 104 : 모니터링 알고리즘 실행
200 : 반한시 함수 210 : 퓨즈 트립 함수
220 : CB 트립 함수

Claims (3)

  1. 트립 장치(4)에 대한 접지 장애 트립 함수(ground fault trip function)를 설정하는 방법(20)에 있어서,
    상기 트립 장치(4)에 대한 접지 장애 보호 모드를 인에이블링하는 단계와,
    상기 트립 장치(4)에 대한 복수의 트립 함수(60,80) 중 하나를 설정하는 단계 -상기 복수의 트립 함수 중 적어도 하나는 접지 장애 표시를 감지할 때 전류를 인터럽트하는 트립 특성을 설정하는 I＾4t 반한시 함수(inverse time function)(100)임- 와,
    접지 장애에 대해 전기 회로(10)를 모니터링하는 단계를 포함하는
    접지 장애 트립 함수 설정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트립 장치에 대한 복수의 트립 함수(60,80) 중 하나를 설정하는 단계는 상기 트립 특성을 설정하는 복수의 I＾4t 반한시 함수(100) 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는
    접지 장애 트립 함수 설정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 트립 함수 중 하나를 설정하는 단계는 상기 복수의 트립 함수(60,80) 중 하나를 설정하기 위해 상기 트립 장치(4) 내에 제공된 프로세서(8)를 프로그래밍하는 단계를 포함하는
    접지 장애 트립 함수 설정 방법.
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