KR20090129775A - Dc feeder groundfault detector - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for detecting ground fault in a direct current wire is provided to detect the generation of the ground fault current by connecting a current detector having an inner resistor to a common connection point of a distribution resistor. CONSTITUTION: Distribution resistors are connected P(+) and N(-) of a direct current wire. A current detector(140) is connected to a common connection point of the distribution resistor. The current detector has an inner resistor. An absolute value circuit part(160) processes the output signal outputted through the current detector. The output signal processed by the absolute value circuit part always has positive values. A comparison unit(170) compares the output signal from the absolute value circuit part with ground fault current standard value. A controller(180) controls the drive of tan electric power inverter connected to the direct current wire according to the result of the comparison unit.

Description

직류전선로 지락 검출장치{DC FEEDER GROUNDFAULT DETECTOR}DC line ground fault detection device {DC FEEDER GROUNDFAULT DETECTOR}

본 발명은 지락 검출장치에 관한 것으로서, 특히 전력변환기의 입력 전류전선로의 지락 상태를 검출하도록 하는 직류전선로 지락 검출장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ground fault detection device, and more particularly, to a direct current line fault detection device for detecting a ground fault state of an input current line of a power converter.

국제적인 지구환경 문제, 국민 생활수준의 향상으로 인한 전력소비량 증대 및 전력산업의 구조개편 등 국내외의 다변화에 대응하여 선진국은 물론 국내에서도 대체에너지 즉, 신 에너지 전원의 개발에 박차를 가하고 있다. 대체 에너지는 예를 들어, 태양광발전, 풍력발전, 연료전지발전, 바이오, 폐기물, 태양열발전, 소형열병합발전 등을 말할 수 있다.In response to international and global environmental issues, increased power consumption due to improved people's living standards, and the restructuring of the power industry, domestic and foreign countries are spurring the development of alternative energy, that is, new energy sources. Alternative energy may include, for example, photovoltaic power generation, wind power generation, fuel cell power generation, biotechnology, waste, solar power generation, cogeneration and the like.

그 중 태양광을 에너지원으로 하는 태양광 발전은 효율을 향상시키기 위해 개발중이거나, 일부는 이미 실용화되고 있는 실정이다.Among them, photovoltaic power generation using sunlight as an energy source is under development to improve efficiency, or some of them have already been put into practical use.

태양광 발전의 대표적인 예가 태양전지를 사용하는 것이다. 태양광 발전은 발전한 전력을 자가 사용할 뿐만 아니라, 태양전지에 의해 발전된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상용 전력계통에 공급할 수 있다.A representative example of photovoltaic power generation is the use of solar cells. Photovoltaic power generation can not only use the generated power by itself, but also convert the DC power generated by the solar cell into AC power and supply it to the commercial power system.

특히 상용 전력계통은 태양전지에 의해 발전된 직류전력의 전압을 승압 회로에 의해 승압하고, 인버터회로에 의해 상용 전력계통의 교류전력과 동일한 주파수 의 교류전력으로 제어하도록 하고 있다.In particular, the commercial power system boosts the voltage of the DC power generated by the solar cell by the booster circuit, and the inverter circuit controls the AC power of the same frequency as the AC power of the commercial power system.

이러한 상용 전력계통에는 태양전지와 상용 전력계통을 연결하는 직류선로의 지락(ground fault)을 검출하기 위한 검출장치가 제공된다. 지락 발생시 적절한 대응을 수행하지 못하면, 상기 상용 전력계통에 연결된 시스템이 정지될 수 있고, 전력변환을 위해 구성된 승압회로 및 인버터 등에 손상을 일으킬 수 있다.The commercial power system is provided with a detection device for detecting a ground fault of the DC line connecting the solar cell and the commercial power system. If a ground fault does not occur properly, a system connected to the commercial power system may be stopped, and damage may occur to a boost circuit and an inverter configured for power conversion.

그래서 다양한 방법의 지락 검출장치가 제안되고 있으며, 상기 직류 선로 검출장치의 일 예로, '한국전력공사'가 1997년 05월 15일자로 '직류전선로 지락 검출기'의 명칭으로 출원하여 1998년 12월 5일자로 공개된 선행기술(특1998-0083497)이 있다.Therefore, various types of ground fault detection devices have been proposed, and as an example of the DC line detection device, 'Korea Electric Power Corporation' filed the name of 'DC cable ground fault detector' on May 15, 1997, There is a prior art published in 5 date (Japanese Patent No. 1998-0083497).

상기 선행기술은 발전소 등에 사용되는 직류 전선로에 지락이 발생하면, 설정된 값과 비교하여 경보 발생은 물론 지락의 정도와 지락점의 위치를 검출할 수 있고, 또 교류전압강하법에 사용한 인가 교류전압을 11[㎐]를 이용해 교류 60[㎐]에 의한 영향을 최대한 줄이고, 직류에 잡음의 원인이 되는 리플 주파수를 줄일 수 있다. When the ground fault occurs in a DC line used in a power plant or the like, the alarm can be detected as well as the degree of the ground fault and the position of the ground fault compared to the set value, and the applied AC voltage used in the AC voltage drop method can be used. 11 [㎐] can be used to minimize the influence of AC 60 [㎐] and to reduce the ripple frequency that causes noise in DC.

하지만, 이러한 기능을 제공하는 상기 선행기술은 그 구성이 복잡하였다.However, the prior art that provides such a function is complicated in its construction.

즉, 온도 및 기타 환경에 영향을 받지 않도록 11[㎐] 구형파 신호를 일정하게 공급하기 위해 11[㎐] 신호 발생부의 구성이 필요하다. That is, the configuration of the 11 [k] signal generator is necessary in order to supply the 11 [k] square wave signal constantly so as not to be affected by temperature and other environments.

상기 11[㎐] 신호 발생부는 11[㎐] 구형파 신호를 직류 전선로에 공급하는데, 이때 11[㎐] 신호 발생부는 변환된 소자 동작전압을 받아 제1중앙처리장치의 제어신호에 따라 포토 커플러를 동작시켜 브리지 정류기를 거쳐 공급하게 된다. 따라서 상기 포토 커플러의 구동을 위해 전원을 공급하기 위한 직류-직류 변환기가 상기 11[㎐] 신호 발생부에 구성되어야 한다.The 11 [kW] signal generator supplies 11 [kW] square wave signals to the DC line, wherein the 11 [k] signal generator receives the converted device operating voltage to operate the photo coupler according to the control signal of the first central processing apparatus. It is supplied through the bridge rectifier. Therefore, a DC-DC converter for supplying power for driving the photo coupler should be configured in the 11 [k] signal generator.

또 상기 포토 커플러에서 출력된 동작신호를 정류하기 위한 브리지 정류기의 구성도 필요하다. In addition, it is also necessary to configure a bridge rectifier for rectifying the operation signal output from the photo coupler.

그리고 저역통과필터를 통해 제거된 신호 위상을 검출하고 실효치를 변환하는 신호 변환부가 구성되는데, 이러한 신호 변환부에는 입력 신호를 증폭하는 AC 증폭기, 저역통과필터에서 필터링된 신호의 이득을 증폭하는 이득 증폭기, 및 이를 지락 전류 실효치로 변환하는 실효치 변환기 등이 구성되어 있다.In addition, the signal conversion unit detects the signal phase removed through the low pass filter and converts the effective value. The signal conversion unit includes an AC amplifier amplifying the input signal and a gain amplifier amplifying the gain of the signal filtered by the low pass filter. And an effective value converter for converting this to the ground current effective value.

이러한 복잡한 구성은 지락 검출기의 제조 단가를 상승시키게 되어 동종 제품과의 경쟁력을 약화시키게 되는 문제가 있다.Such a complicated configuration increases the manufacturing cost of the ground fault detector, thereby weakening the competitiveness with the same product.

그리고 구성이 복잡한 만큼 오동작에 대한 발생 확률이 상승하고, 장애 발생시 이에 대한 대처가 빠르게 실행되지 못할 수 있다.And as the configuration is complicated, the probability of occurrence of a malfunction increases, and coping with a failure may not be executed quickly.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보다 간단한 구성으로 직류 전선로의 지락 상태를 검출하도록 하는 직류전선로의 지락 검출장치를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a ground fault detection apparatus of a direct current line to detect a ground fault of the direct current line with a simpler configuration.

본 발명의 다른 목적은 지락 사고 발생시 전류 방향에 상관없이 항상 (+) 영역에서 지락전류 기준값과 비교할 수 있도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to be able to compare the ground current reference value in the positive region at all times regardless of the current direction when a ground fault occurs.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 연결된 분배저항(R1)(R2); 상기 분배저항(R1)(R2)의 공통 접속점에 연결되고 내부 저항(rct)을 갖는 전류 검출부; 상기 전류 검출부를 통해 출력되는 출력신호가 항상 양(+)의 값이 되도록 처리하는 절대값 회로부; 상기 절대값 회로부의 출력신호와 미리 설정된 지락전류 기준값을 비교하는 비교부; 그리고, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 직류 전선로에 연결되는 전력변환기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a distribution resistor (R1) (R2) connected between the P (+) side and the N (-) side of the DC line; A current detector connected to a common connection point of the distribution resistors R1 and R2 and having an internal resistance r ct ; An absolute value circuit unit for processing an output signal output through the current detector to always be a positive value; A comparison unit comparing the output signal of the absolute value circuit unit with a preset ground current reference value; And a control unit for controlling the driving of the power converter connected to the DC line according to the comparison result of the comparison unit.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 연결된 분배저항(R1)(R2); 상기 분배저항(R1)(R2)의 공통 접속점에 연결되고 내부 저항(rct)을 갖는 전류 검출부; 상기 전류 검출부의 출력신호와 미리 설정된 지락전 류 기준값을 비교하는 비교부; 그리고, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 직류 전선로에 연결되는 전력변환기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 직류 전선로의 지락 발생 위치에 따라 (+) 또는 (-)값으로 출력되는 출력신호를 각각 비교하기 위해 (+) 및 (-)의 지락전류 기준값이 제공되어야 한다.According to another feature of the invention, the distribution resistor (R1) (R2) connected between the P (+) side and the N (-) side of the DC line; A current detector connected to a common connection point of the distribution resistors R1 and R2 and having an internal resistance r ct ; A comparison unit comparing the output signal of the current detection unit with a preset ground current reference value; And, according to the comparison result of the comparison unit includes a control unit for controlling the drive of the power converter connected to the DC line, the output signal output as a (+) or (-) value according to the ground fault occurrence position of the DC line Ground fault current reference values of (+) and (-) shall be provided for comparison respectively.

그리고, 지락 검출장치에는 상기 전류 검출부의 출력신호에 포함된 고주파 성분을 제거하기 위한 저역통과필터가 더 포함되는 것이 바람직하다. The ground fault detection device may further include a low pass filter for removing high frequency components included in the output signal of the current detection unit.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 직류전선로의 지락 검출장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the ground fault detection apparatus of the DC line of the present invention having the above-described configuration has the following effects.

먼저, 직류전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 연결된 분배저항(R1)(R2)의 공통 접속점에 내부 저항(rct)을 갖는 전류 검출부를 연결하여, 직류전선로에서 지락사고 발생시 간단한 구성으로 지락전류 발생을 검출할 수 있다. First, connect the current detector with the internal resistance (r ct ) to the common connection point of the distribution resistors (R1) and (R2) connected between the P (+) side and the N (-) side of the DC line, and cause a ground fault in the DC line. At the time of occurrence, the ground fault current can be detected by a simple configuration.

그리고 직류전선로의 P(+)측 또는 N(-)측에서 지락이 발생하더라도 절대값 회로부에 의해 항상 (+) 영역에서 지락전류를 기준값과 비교할 수 있어, 전류 방향에 상관없이 손쉽게 지락 사고에 대처할 수 있는 효과가 있다.And even if a ground fault occurs on the P (+) side or N (-) side of the DC line, the ground fault current can always be compared with the reference value in the positive region by means of the absolute value circuit, so it is easy to cope with the ground fault regardless of the current direction. It can be effective.

또 지락 발생시 비교기 출력이 하드웨어 보호장치로 그대로 입력되거나 또는 보호알고리즘이 설정된 소프트웨어를 직접 구동시킬 수 있어, 이 지락 검출장치가 설치된 전체 시스템의 안전하게 보호할 수 있다.In the event of a ground fault, the comparator output can be directly input to the hardware protection device or directly drive the software with the protection algorithm set up, thereby safely protecting the entire system in which the ground fault detection device is installed.

이하, 본 발명에 의한 직류전선로의 지락 검출장치를 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a ground fault detection apparatus for a DC line according to the present invention will be described in detail with reference to a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

지락 검출장치는 다양한 분야에서 사용할 수 있으나, 본 실시 예에서는 태양전지로부터 발생된 직류전력을 직류전선로를 통해 전력변환기가 전달받고, 전력변환기에서 교류전력으로 변환하여 상용전력계통에 출력하는 태양광 발전시스템을 예로 들어 설명하기로한다.The ground fault detection device can be used in various fields, but in the present embodiment, the DC power generated from the solar cell is received by the power converter through the DC cable line, and the solar power generator converts the AC power into the AC power in the commercial power system. The system will be described as an example.

도1에는 본 발명의 제1실시 예에 따른 직류전선로의 지락 검출장치가 포함된 태양광 발전시스템의 전체 구성도가 도시되어 있다.1 is a block diagram of a photovoltaic power generation system including a ground fault detection apparatus of a DC line according to a first embodiment of the present invention.

도1을 살펴보면, 태양광 발전을 위해 태양전지가 하나 이상 모듈화된 태양광 모듈(100)이 구성된다. 태양광 모듈(100)은 태양전지의 조합에 따라 수 W에서 수 천 ㎾까지 출력을 제공한다. Referring to FIG. 1, a solar module 100 in which at least one solar cell is modularized for solar power generation is configured. The photovoltaic module 100 provides power from several W to several thousand kW, depending on the combination of solar cells.

상기 태양광 모듈(100)로부터 발전된 직류전력은 전력변환기(110)에 공급된다. 상기 전력변환기(110)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 직류전력을 교류전력으로 변환하고, 이를 상용전력계통에 출력하는 기능을 수행한다. 이를 위해 전력변환기(110)에는 승압회로 및 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터 등이 구성된다. 통상 인버터 회로에는 다이오드를 포함하는 4개 또는 6개의 스위칭 소자가 브릿지 형상으로 접속되어 있어, 승압회로에 의해 승압되는 직류전력을 상용전력계통과 동일한 주파수이며 위상이 일치하는 교류전력으로 변환하는 역할을 수행 한다. DC power generated from the solar module 100 is supplied to the power converter 110. As described above, the power converter 110 converts the DC power into AC power and outputs the same to the commercial power system. To this end, the power converter 110 includes a booster circuit and an inverter for converting DC power into AC power. In general, four or six switching elements including diodes are connected to the inverter circuit in the form of a bridge, which converts DC power boosted by the booster circuit into AC power having the same frequency and in phase as the commercial power system. Perform.

상기 태양광 모듈(100)로부터 발전된 직류전력을 전력변환기(110)로 공급하기 위해 상기 태양광 모듈(100)과 전력변환기(110)는 직류 전선로(120)에 연결된다. In order to supply the DC power generated from the solar module 100 to the power converter 110, the solar module 100 and the power converter 110 are connected to the DC wire path 120.

상기 직류 전선로(120)에는 직류 전선로(120)의 지락을 검출하기 위해 지락 검출장치(130)가 구비된다. 상기 지락 검출장치(130)는 직류 전선로(120)의 P(+)측 또는 N(-)측 중 어느 한 곳에 지락이 발생하더라도 이를 검출할 수 있다. The DC wire path 120 is provided with a ground fault detection device 130 to detect a ground fault of the DC wire path 120. The ground fault detecting apparatus 130 may detect a ground fault in any one of the P (+) side and the N (−) side of the DC line 120.

지락 검출장치(130)는 다음과 같은 구성을 갖는다. The ground fault detection device 130 has the following configuration.

직류 전선로(120)의 P(+)측과 N(-)측 사이에 두개의 분배저항(R1, R2)이 연결된다. Two distribution resistors R1 and R2 are connected between the P (+) side and the N (−) side of the DC line 120.

그리고 상기 저항(R1)과 저항(R2)의 공통 접속점에 전류 검출부(140)가 연결된다. 전류 검출부(140)는 직류 전선로(120)에서 지락 사고시 지락 전류를 검출하는 기능을 수행한다. 전류 검출부(140)는 내부 저항(rct)이 연결되고, 접지(ground)된다.In addition, the current detector 140 is connected to a common connection point of the resistor R1 and the resistor R2. The current detector 140 detects a ground current when a ground fault occurs in the DC line 120. The current detector 140 has an internal resistance r ct connected thereto and is grounded.

상기 전류 검출부(140)에는 그 전류 검출부(140)에 의해 검출된 지락 전류에서 고주파 성분을 제거하기 위한 필터(150)가 연결된다. 상기 필터(150)는 저역 필터가 사용된다. The current detector 140 is connected to a filter 150 for removing high frequency components from the ground current detected by the current detector 140. The filter 150 uses a low pass filter.

상기 필터(150)에 의해 제거된 신호를 항상 양(+)의 영역에서 미리 설정된 지락전류 기준값과 비교할 수 있도록 절대값 회로부(160)가 상기 필터(150)와 연결 된다. 즉 직류 전선로(120)의 P(+)측 또는 N(-)측에서 지락 발생시 지락 전류의 방향은 서로 반대이기 때문에, (-) 값을 가지는 경우가 발생하지만, 이 경우 (+) 값으로 하여 항상 양의 신호로 검출하기 위함이다.The absolute value circuit unit 160 is connected to the filter 150 so that the signal removed by the filter 150 can always be compared with a preset ground current reference value in a positive region. That is, since the directions of ground fault currents are opposite to each other when a ground fault occurs on the P (+) side or the N (-) side of the DC line 120, a negative value may occur, but in this case, This is to always detect a positive signal.

상기 절대값 회로부(160)에서 출력되는 신호 즉 (+) 신호값과 기 설정된 지락전류 기준값을 비교하는 비교부(170)가 연결된다. A comparator 170 for comparing a signal output from the absolute value circuit unit 160, that is, a (+) signal value with a preset ground current reference value, is connected.

그리고, 상기 비교부(170)의 출력을 통해 지락 발생 유무를 확인하고 상기 전력변환기(110)에 구성된 승압회로 및 인버터 등의 구동을 정지시키도록 제어하는 제어부(180)가 구비된다. 여기서 상기 제어부(180)는 지락 발생시, 상기 비교부(170) 출력을 하드웨어 또는 소프트웨어 방법으로 태양광 발전장치를 보호하도록 한다. 예를 들어 하드웨어 방법은 상기 전력 변환기(110)로 공급되는 직류전력을 스위칭 소자를 통해 차단시키도록 할 수 있다. 그리고 소프트웨어 방법은 지락 신호 인가시 프로그램에 의해 승압회로 및 인버터의 구동을 정지시키도록 할 수 있다.In addition, the controller 180 may be configured to check whether a ground fault occurs through the output of the comparator 170 and to stop driving of the booster circuit and the inverter configured in the power converter 110. In this case, when the ground fault occurs, the control unit 180 outputs the comparator 170 to protect the photovoltaic device by a hardware or software method. For example, the hardware method may block the DC power supplied to the power converter 110 through a switching element. The software method may stop driving of the booster circuit and the inverter by a program when the ground signal is applied.

이러한 제어동작에 의해 직류 전선로(120)에서 지락 사고가 발생하더라도 전력변환기(110)의 안전성을 확보하고 상용전력계통의 보호를 도모할 수 있다.By such a control operation, even if a ground fault occurs in the DC line 120, the safety of the power converter 110 may be secured and the commercial power system may be protected.

다음, 상기 구성을 갖는 직류전선로의 지락 검출장치의 동작을 살펴보기로 한다. Next, the operation of the ground fault detection apparatus of the DC line having the above configuration will be described.

상기한 바와 같이 지락 검출장치(130)는 태양광 발전시스템에 구성되어 있고, 그래서 태양광 발전시스템이 정상 동작하는 경우, 태양광 모듈(100)에 의해 발전된 직류전력은 상기 직류 전선로(120)를 통해 전력변환기(110)로 공급되고, 전 력변환기(110)는 이를 교류전력으로 변환한 후 상용전력계통 또는 부하에 공급하게 된다.As described above, the ground fault detection device 130 is configured in the photovoltaic power generation system, so when the photovoltaic power generation system operates normally, the direct current power generated by the photovoltaic module 100 is the direct current line 120. The power converter 110 is supplied through the power converter 110, and the power converter 110 converts it into AC power and supplies the power to the commercial power system or the load.

이때 태양광 발전시스템의 정상 구동시 지락 사고는 발생하지 않기 때문에, 상기 태양광 모듈(100)의 출력측에 위치한 직류 전선로(120)의 분배저항(R1)(R2)과 접지 사이에 설치된 전류 검출부(140)에는 지락전류가 흐르지 않게 된다.At this time, since a ground fault does not occur during normal operation of the photovoltaic power generation system, a current detection unit installed between the distribution resistors R1 and R2 of the DC line 120 located on the output side of the photovoltaic module 100 and the ground. The ground current does not flow to the 140.

그러다가 상기 직류 전선로(120)의 P(+)측 또는 N(-)측에서 지락이 발생하게 되면, 지락저항(Rg), 분배저항(R1)(R2), 전류 검출부(140)의 내부 저항(rct)을 통해 지락 전류가 흐르게 된다. Then, when a ground fault occurs on the P (+) side or the N (−) side of the DC line 120, the ground resistance Rg, the distribution resistor R1, R2, and the internal resistance of the current detector 140 are detected. Ground current flows through (r ct ).

이와 같은 직류 전선로(120)의 P(+)측 또는 N(-)측에서 지락 발생시 이를 검출하는 과정을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.A process of detecting the occurrence of a ground fault at the P (+) side or the N (−) side of the DC line 120 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저, 도2에는 직류전선로(120)의 N(-)측에서 지락 사고 발생시에 이를 검출하기 위한 상태도(a) 및 그의 등가회로 구성도(b)가 도시되어 있다.First, FIG. 2 shows a state diagram (a) and an equivalent circuit configuration diagram (b) thereof for detecting the occurrence of a ground fault in the N (-) side of the DC line 120.

도2를 보면, 직류 전선로(120)의 N(-)측에서 지락이 발생하게 되면, 지락 전류는 P(+)측 선로 → 저항(R1) → 전류 검출부 → 내부저항(rct) → 접지(GND) → 지락저항(Rg) → N(-)측 선로 방향으로 흐르게 된다.2, when a ground fault occurs on the N (-) side of the DC line 120, the ground current is P (+) line → resistance (R1) → current detector → internal resistance (r ct ) → ground (GND) → ground fault resistance (Rg) → N (-) side.

이때 전류 검출부(140)에서는 상기 지락 전류에 대항하는 검출부 출력신호가 (+) 값으로 발생한다. In this case, the current detector 140 generates a detector output signal against the ground current as a positive value.

상기 (+) 값의 검출부 출력신호는 필터(150)로 전달되고, 상기 필터(150)는 상기 검출부 출력신호에 포함된 잡음 신호를 제거한 다음 절대값 회로부(160)로 전 달한다.The detector output signal having the positive value is transmitted to the filter 150, and the filter 150 removes the noise signal included in the detector output signal and then transmits the noise signal to the absolute value circuit unit 160.

상기 절대값 회로부(160)는 현재 검출부 출력 신호가 (+) 값을 가지고 있기 때문에, 이 값을 그대로 비교부(170)로 전달한다.The absolute value circuit unit 160 transmits this value to the comparator 170 as it is because the current detector output signal has a positive value.

상기 비교부(170)는 상기 절대값 회로부(160)로부터 출력된 출력신호와 기 설정된 지락전류 기준값을 비교하고, 제어부(180)로 전달되게 된다.The comparison unit 170 compares the output signal output from the absolute value circuit unit 160 with a preset ground current reference value, and is transmitted to the control unit 180.

그러면 상기 제어부(180)는 상기 비교부(170)의 비교 결과에 따라 지락 발생 유무를 확인하고, 상기 전력 변환기(110)에 구성된 승압회로 및 인버터 등의 구동을 정지시키도록 제어한다. 물론 상기 비교부(170)의 비교 결과에 따라 상기 승압회로 및 인버터 등의 구동을 반드시 제어부(180)가 별도 제어하지는 않는다. 예를 들어, 상기 비교부(170)의 출력이 태양광 발전시스템의 하드웨어 보호장치로 그대로 입력되거나 또는 보호알고리즘이 설정된 소프트웨어를 직접 구동시키도록 할 수도 있다.Then, the controller 180 checks whether there is a ground fault according to the comparison result of the comparison unit 170, and controls to stop driving of the booster circuit and the inverter configured in the power converter 110. Of course, the controller 180 does not necessarily control the driving of the booster circuit and the inverter separately according to the comparison result of the comparison unit 170. For example, the output of the comparison unit 170 may be directly input to the hardware protection device of the photovoltaic power generation system or may directly drive the software in which the protection algorithm is set.

이와 같은 상기 제어부(180)의 제어동작이나, 또는 하드웨어 보호장치 및 소프트웨어의 구동 동작은, 지락 발생시 전력변환기의 안전성을 확보하고 상용전력계통을 보호하기 위함이다.The control operation of the control unit 180 or the driving operation of the hardware protection device and the software is to ensure the safety of the power converter and protect the commercial power system when a ground fault occurs.

다음, 도3에는 직류 전선로의 N(-)측에서 지락 사고 발생시에 이를 검출하기 위한 상태도(a) 및 그의 등가회로 구성도(b)가 도시되어 있다.Next, FIG. 3 shows a state diagram (a) and an equivalent circuit configuration diagram (b) thereof for detecting when a ground fault occurs on the N (-) side of the DC line.

도3을 보면, 직류 전선로(120)의 P(+)측에서 지락이 발생하게 되면, 지락 전류는 P(+)측 선로 → 지락저항(Rg) → 접지(GND) → (rct) → 전류검출기 → 저항(R2)→ N(-)측 선로 방향으로 흐르게 된다.3, when a ground fault occurs on the P (+) side of the DC line 120, the ground current is the P (+) side line → ground resistance (Rg) → ground (GND) → (r ct ) → Current detector → resistance (R2) → N (-) side flows in the direction of the line.

즉 도2의 N(-)측에서 지락이 발생했을 때와 다른 점은 지락전류의 방향이 반대가 되는 것이다.In other words, the ground current is reversed from the case where a ground fault occurs in the N (-) side of FIG.

따라서 상기 전류 검출부(140)에서는 상기 지락 전류에 대항하는 검출부 출력신호가 (-) 값으로 발생한다.Therefore, the current detector 140 generates a detector output signal against the ground current as a negative value.

상기 (-) 값의 출력신호는 필터(150)로 전달되고, 상기 필터(150)는 상기 (-) 값의 출력신호에 포함된 잡음 신호를 제거한 다음 절대값 회로부(160)로 전달한다.The output signal of the negative value is transmitted to the filter 150, and the filter 150 removes the noise signal included in the output signal of the negative value and then transmits the noise signal to the absolute value circuit unit 160.

그러나, 상기 절대값 회로부(160)는 상기 출력 신호가 (-) 값을 가지고 있다. 상기한 지락전류 기준값은 출력신호가 (+) 값을 가지고 있는 경우에 상기 비교부(170)에서 비교될 수 있도록 하고 있기 때문에, 현재 (-) 값을 가지는 출력신호는 절대값 회로부(160)에 의해 (+) 값으로 절대값 처리되어 비교부(170)로 출력되게 된다.However, in the absolute value circuit unit 160, the output signal has a negative value. Since the ground fault current reference value can be compared by the comparing unit 170 when the output signal has a positive value, the output signal having the current negative value is transmitted to the absolute value circuit unit 160. The absolute value is processed to a positive value and output to the comparator 170.

상기 비교부(170)는 상기 절대값 회로부(160)로부터 출력된 출력신호, 즉 (-)에서 (+)로 변환 처리된 출력신호와 기 설정된 지락전류 기준값을 비교한다. The comparison unit 170 compares an output signal output from the absolute value circuit unit 160, that is, an output signal converted from (−) to (+) with a preset ground current reference value.

상기 비교부(170)의 비교 신호는 상기 제어부(180)로 전달된다.The comparison signal of the comparison unit 170 is transmitted to the control unit 180.

그러면 상기 제어부(180)는 상기 비교부(170)의 비교 결과에 따라 지락 발생 유무를 확인하고, 상기 전력 변환기(110)에 구성된 승압회로 및 인버터 등의 구동을 정지시키도록 제어한다. Then, the controller 180 checks whether there is a ground fault according to the comparison result of the comparison unit 170, and controls to stop driving of the booster circuit and the inverter configured in the power converter 110.

도4에는 본 발명의 제2실시 예에 따른 직류선로 지락 검출장치의 구성도가 포함된 태양광 발전시스템의 전체 구성도가 도시되어 있다.FIG. 4 is a block diagram of the photovoltaic power generation system including the block diagram of the DC line ground fault detecting apparatus according to the second embodiment of the present invention.

제 2실시예는, 앞서 설명한 제1실시 예의 구성과 비교할 때 절대값 회로부의 구성에만 차이점이 있다. The second embodiment differs only in the configuration of the absolute value circuit portion compared with the configuration of the first embodiment described above.

즉 구성을 간략하게 설명하면, 태양광 모듈(200)과 전력 변환기(210)를 연결하는 직류 전선로(220)에 지락을 검출하기 위해 지락 검출장치(230)가 구비된다. That is, to briefly describe the configuration, a ground fault detection device 230 is provided to detect a ground fault in the DC line 220 connecting the solar module 200 and the power converter 210.

지락 검출장치(230)는 상기 직류 전선로(220)의 P(+)측과 N(-)측 사이에 두개의 분배저항(R1)(R2)이 연결되고, 상기 저항(R1)과 저항(R2)의 공통 접속점에 전류 검출부(240)가 연결된다. 전류 검출부(240)에는 내부 저항(rct)이 연결되고, 접지(ground)된 상태이다.In the ground fault detection device 230, two distribution resistors R1 and R2 are connected between the P (+) side and the N (−) side of the DC line 220, and the resistor R1 and the resistor ( The current detector 240 is connected to the common connection point of R2). The internal resistor r ct is connected to the current detector 240 and is grounded.

상기 전류 검출부(240)의 출력신호에서 고주파 성분을 제거하기 위한 필터(250)가 연결된다. A filter 250 for removing high frequency components from the output signal of the current detector 240 is connected.

그리고 상기 필터(250)에서 필터링된 전류 검출부(240)의 출력신호를 인가받고 미리 설정된 지락전류 기준값과 비교하고, 비교 출력신호를 제어부(270) 등에 공급하는 비교부(260)가 연결된다. 이때 상기 직류 전선로(220)의 P(+)측 또는 N(-)측에서 지락이 발생하는 경우, 상기 검출부 출력신호는 (+) 값 또는 (-) 값으로 출력되기 때문에, 상기 비교부(260)는 상기 (+) 값 또는 (-)값을 각각 비교하기 위해 2개의 지락전류 기준값을 제공받아야 한다. 다시 말해, 절대값 회로부가 구성되지 않은 경우에는 지락전류 기준값이 (+), (-)로 구분되어 제공되어야 하는 것이다.A comparator 260 is applied to receive the output signal of the current detector 240 filtered by the filter 250, compare it with a preset ground current reference value, and supply a comparison output signal to the controller 270. In this case, when a ground fault occurs on the P (+) side or the N (−) side of the DC line 220, the detector output signal is output as a (+) value or a (−) value. 260 must be provided with two ground current reference values to compare the (+) or (-) values, respectively. In other words, when the absolute value circuit part is not configured, the ground fault current reference value should be provided by being divided into (+) and (-).

이러한 구성을 갖는 제2실시 예의 동작을 설명한다.The operation of the second embodiment having such a configuration will be described.

태양광 모듈(200)의 직류 전선로(220)의 P(+)측 또는 N(-)측에서 지락이 발생하면, 지락저항(Rg), 분배저항(R1)(R2), 전류 검출부(240)의 내부저항(rct)을 통해 지락전류가 흐르게 된다.When a ground fault occurs on the P (+) side or the N (-) side of the DC line 220 of the solar module 200, the ground fault resistor Rg, the distribution resistor R1, R2, and the current detector 240 Ground current flows through the internal resistance (r ct ).

전류 검출부(240)에서는 전류 방향에 따라 (+) 또는 (-)의 출력신호가 발생한다. 상기 출력신호는 필터(250)에서 그 검출부 출력신호에 포함된 잡음신호가 제거된 상태로 비교부(260)로 전달된다. The current detector 240 generates an output signal of (+) or (-) depending on the current direction. The output signal is transmitted from the filter 250 to the comparator 260 with the noise signal included in the detector output signal removed.

비교부(260)는 상기 (+) 또는 (-)의 출력신호가 인가되면, 그에 대응하는 (+) 또는 (-)의 지락전류 기준값을 기초로 비교하고, 비교부(260) 출력을 통해 제어부(270)는 지락발생 유무를 확인한다.When the comparator 260 is applied with the output signal of (+) or (-), the comparator 260 compares the ground fault current reference value of (+) or (−) corresponding to the corresponding output signal, and controls the control unit through the comparator 260 output. 270 confirms whether a ground fault has occurred.

그리고 지락사고시 제어부(270)는 상기 전력 변환기(210)에 구성된 승압회로 및 인버터 등의 구동을 정지시키도록 제어한다.The ground fault controller 270 controls to stop driving of the booster circuit and the inverter configured in the power converter 210.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although described with reference to the illustrated embodiment of the present invention as described above, this is merely exemplary, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent that other embodiments may be modified and equivalent. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

예를 들어, 본 실시 예에서는 직류전선로 지락 검출장치가 태양광 발전 시스 템에 장착되어 동작하는 것으로 설명하고 있으나, 소정 에너지 발생원에 의해 발전되는 직류전력을 직류 전선로를 통해 계통에 전달하고, 그 계통측에서는 직류전력을 교류전력 또는 다른 직류전력으로 변환하는 변환장치가 구비되는 모든 시스템에 적용할 수 있는 것이다. For example, in the present embodiment, the DC line fault detection device is described as operating in a photovoltaic power generation system, but the DC power generated by a predetermined energy source is transmitted to the system through the DC line. On the grid side, it can be applied to any system equipped with a converter for converting DC power into AC power or other DC power.

도1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 직류전선로의 지락 검출장치가 포함된 태양광 발전시스템의 전체 구성도.1 is an overall configuration diagram of a photovoltaic power generation system including a ground fault detection apparatus for a DC line according to a first embodiment of the present invention.

도2는 도1의 직류전선로의 N(-)측에서 지락 사고 발생시, 이를 검출하기 위한 상태도 및 그의 등가회로 구성도.FIG. 2 is a state diagram for detecting a ground fault in the N (-) side of the DC line of FIG. 1 and an equivalent circuit diagram thereof.

도3은 도1의 직류전선로의 P(+)측에서 지락 사고 발생시, 이를 검출하기 위한 상태도 및 그의 등가회로 구성도.FIG. 3 is a state diagram for detecting a ground fault in the P (+) side of the DC line of FIG. 1 and an equivalent circuit diagram thereof.

도4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 직류선로 지락 검출장치의 구성도가 포함된 태양광 발전시스템의 전체 구성도.Figure 4 is an overall configuration diagram of a photovoltaic power generation system including a schematic diagram of a DC line ground fault detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.

Claims (3)

직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 연결된 분배저항(R1)(R2); Distribution resistors R1 and R2 connected between the P (+) side and the N (−) side of the DC line; 상기 분배저항(R1)(R2)의 공통 접속점에 연결되고 내부 저항(rct)을 갖는 전류 검출부; A current detector connected to a common connection point of the distribution resistors R1 and R2 and having an internal resistance r ct ; 상기 전류 검출부를 통해 출력되는 출력신호가 항상 양(+)의 값이 되도록 처리하는 절대값 회로부; An absolute value circuit unit for processing an output signal output through the current detector to always be a positive value; 상기 절대값 회로부의 출력신호와 미리 설정된 지락전류 기준값을 비교하는 비교부; 그리고, A comparison unit comparing the output signal of the absolute value circuit unit with a preset ground current reference value; And, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 직류 전선로에 연결되는 전력변환기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직류전선로 지락 검출장치.And a control unit for controlling the driving of the power converter connected to the DC line according to the comparison result of the comparing unit. 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 연결된 분배저항(R1)(R2); Distribution resistors R1 and R2 connected between the P (+) side and the N (−) side of the DC line; 상기 분배저항(R1)(R2)의 공통 접속점에 연결되고 내부 저항(rct)을 갖는 전류 검출부; A current detector connected to a common connection point of the distribution resistors R1 and R2 and having an internal resistance r ct ; 상기 전류 검출부의 출력신호와 미리 설정된 지락전류 기준값을 비교하는 비교부; 그리고, A comparison unit comparing the output signal of the current detection unit with a preset ground current reference value; And, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 직류 전선로에 연결되는 전력변환기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되, A control unit for controlling the driving of the power converter connected to the DC line in accordance with the comparison result of the comparison unit, 상기 직류 전선로의 지락 발생 위치에 따라 (+) 또는 (-)값으로 출력되는 출력신호를 각각 비교하기 위해 (+) 및 (-)의 지락전류 기준값이 제공됨을 특징으로 하는 직류전선로 지락 검출장치.DC ground fault detection device, characterized in that the ground fault current reference value of (+) and (-) is provided to compare the output signal output as (+) or (-) value according to the ground fault occurrence position of the DC line . 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 전류 검출부의 출력신호에 포함된 고주파 성분을 제거하기 위한 저역통과필터가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 직류전선로 지락 검출장치. And a low pass filter for removing the high frequency components included in the output signal of the current detector.
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