KR20100047066A - 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 배전선로에서 역 조류를 감지하는 방법에 있어서 상전류 보다 중성선의 전류가 크면 이때 역 조류로 판단하여 보호계전기의 오동작을 방지하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 상 전류와 중성선 전류를 감지하는 감지부와, 감지부와 전기적으로 연결되어, 감지부에서 감지된 상 전류와 중성선 전류를 비교하여 역 조류를 판단하는 역 조류 판단부와, 역 조류 판단부와 전기적으로 연결되어, 보호 계전기의 동작 시간 및 동작 횟수 등을 설정하는 설정부 및 설정부와 전기적으로 연결되어, 설정부에서 설정된 것과 같이 보호 계전기를 동작 시키는 동작부를 포함하는 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법을 개시한다.
OCR, OCGR, 보호계전기, 역 조류, 분산전원, 오동작, 블로킹 릴레이

Description

과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법{OVER CURRENT RELAY PROTECTION DEVICE FOR PREVENTING MAL-OPERATION BY REVERSE POWER AND THE DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 배전계통에서 역 조류로 인한 보호 계전기가 오동작하는 것을 방지할 수 있는 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 분산전원이 연계된 선로에서는 선로고장 또는 부하불평행이 발생되면 변압기의 결선(Y-△ 또는 Y-△-Y)에 의한 역 조류 현상으로 변전소 차단기, 배전선로의 리클로저, 고객측 차단기의 과전류 계전기 또는 지락 과전류 계전기가 오동작하는 현상이 발생된다.
또한 이러한 변압기 결선으로 인해 계통해석이 복잡해지고 배전선로 고장발생시 배전자동화 시스템에서 "거짓FI정보"를 화면에 표시함으로 인해 기기조작 실수, 고장복구 지연, 등 여러 가지 문제가 증가하고 있는 실정이다.
이러한 역 조류를 감지하기 위해서는 전류만 감지하는 보호계전기에서 전압 과 전류를 감지하는 양방향 보호계전기가 있어야만 조류의 방향을 검출해서 역 조류 발생시 보호계전기의 오동작을 방지 할 수 있다.
그러나 일반적으로 보급된 한전계통에 설치된 리클로저 및 차단기 등은 변류기에 의해 전류만 감지하는 보호 장치로 역 조류에 대한 알고리즘이 없고, 추가로 전압을 검출하는 방법도 기술적으로 불가능하다.
그리고 역 조류로 인하여 변전소 차단기, 배전선로 리클로저, 고객측 차단기 등이 오동작하고 있다. 특히 태양광 발전, 풍력발전 등 분산전원 배전계통 연계시 연계용 변압기는 반드시 Y-△결선방식을 적용함으로 이러한 역 조류 현상은 심각하게 발생된다.
이러한 오동작으로 인하여 전원측 고장일 때 보호계전기가 오동작하는 문제로 근무자가 항상 변전소에 상주하거나, 배전자동화 시스템에서 부하측 고장으로 판단해서 고장점 찾는데 많은 시간과 인력을 소모하고 있다.
특히 배전계통 운영시 변전소 동일 뱅크(BANK)내 지락고장발생시 인근선로에 있는 변전소 차단기, 배전선로 리클로저, 고객용 차단기에 설치되어 있는 지락과전류 계전기는 역 조류에 의한 방향성이 감지할 수 없으므로 오동작하는 사례가 자주 발생되어 정전구역이 확대되는 문제가 발생된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보호계전기의 부하측에서 고장발생시 보호계전기가 정상적으로 동작하고, 보호계전기의 전원측에서 고장이 발생되면 보호계전기가 오동작 되는 것을 방지할 수 있는 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 보호계전기의 전원측에서 고장이 발생시 계통의 역 조류로 인한 오동작을 방지할 수 있는 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법은 상 전류와 중성선 전류를 감지하는 감지부와, 상기 감지부와 전기적으로 연결되어, 상기 감지부에서 감지된 상 전류와 중성선 전류를 비교하여 역 조류를 판단하는 역 조류 판단부와, 상기 역 조류 판단부와 전기적으로 연결되어, 보호 계전기의 동작 시간 및 동작 횟수 등을 설정하는 설정부 및 상기 설정부와 전기적으로 연결되어, 상기 설정부에서 설정된 것과 같이 상기 보호 계전기를 동작 시키는 동작부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 보호 계전기가 오동작하는 것을 방지하기 위해서 블로킹 릴레이가 더 포함되며, 상기 보호 계전기의 검출용 변류기 단자에 전류감지 단자가 전기적으로 연결되고, 상기 보호 계전기 내부 감지용 변류기 2차측과 전자회로에 동작부가 전 기적으로 연결되어 상기 보호 계전기가 오동작하는 것을 방지하기 위해 블로킹 릴레이를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 역조류 판단부는 상기 보호 계전기의 오동작을 방지하기 위해서 설정 전류와 감지된 감지용 전류인 상전류와 중성선 전류를 비교하여 설정 전류가 감지용 전류보다 크면 고장 전류로 판정하는 고장 전류 판단회로를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상전류와 중성선 전류를 감지부를 통해서 감지하는 감지 단계 및 상기 감지 단계에서 감지된 상기 상전류와 상기 중성선 전류의 크기를 비교해서 역조류를 판단하고, 역조류가 발생되면 보호 계전기의 동작을 결정하는 역조류 판단 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 역 조류 판단 단계에서는 상기 감지 단계에서 감지된 상전류와 중성선 전류의 오차를 감안하여 상기 상전류가 상기 중성선 전류 보다 더 크면 정상 조류로 판단하여 상기 보호 계전기가 동작하고, 상기 중성선 전류가 상기 상전류보다 더 크면 역 조류로 판단하여 상기 보호 계전기가 동작하지 않게 할 수 있다.
상기 역 조류 판단 단계 이전에는 상기 보호 계전기의 오동작을 방지하기 위해서 블로킹 릴레이가 설치되어, 설정 전류와 감지용 전류를 비교하여 설정 전류가 감지용 전류보다 크면 고장 전류로 판정하는 고장 전류 판단 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 역 조류 판단 단계에서는 상기 보호 계전기를 기준으로 전원측에 고장이 발생할 경우에는 상기 보호 계전기가 동작하지 않고, 부하측에 고장이 발생할 경우에는 상기 보호 계전기가 동작할 수 있다.
상기 역 조류 판단 단계이후에는 상기 상전류 보다 상기 중성선 전류가 더 크면 역 조류로 판단되어 블로킹 릴레이를 동작시키는 블로킹 릴레이 동작 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법은 보호계전기의 부하측에서 고장발생시 보호계전기가 정상적으로 동작하고, 보호계전기의 전원측에서 고장이 발생되면 보호계전기가 오동작 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법은 보호계전기의 전원측에서 고장이 발생시 계통의 역 조류로 인한 오동작을 방지할 수 있게 된다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연 결(electrically coupled)되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1을 참조하면, 일반적인 배전계통의 구성현황을 설명하기 위한 단선도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 154KV/22.9KV 변전소의 주변압기(10)는 결선방식은 Y-△-Y로 결선, 수전고객용 변압기(14)는 △-Y로 결선, 발전 고객용 변압기(15)는 Y-△ 또는 Y-△-Y 결선방식으로 되어있다. 또한 계통 전체를 보호하는 변전소 차단기(12), 배전선로를 보호하는 리클로저(13), 고객설비를 보호하는 고객용 차단기(16)로 구성되어 있다.
예를 들어 배전선로 중간지점에서 1선 지락고장(19)이 발생하였을 때 제1리클로저(RC1)와 제1차단기(CB1)가 고장전류의 크기에 따라 동작하고 나머지 보호계전기는 동작하지 않아야 정상이다. 그러나 현재 분산전원이 연계된 B선로의 제4차단기(CB4), 제3리클로저(RC3), 제4 클로저(RC4) 및 고객용 차단기(16)의 지락보호계전기가 오동작하는 현상이 발생되고 있다. 특히 고객용 차단기(16)의 지락과전류 계전기는 트립(Trip) 정정치가 매우 낮게 설정되어 있어 전원계통 불평형 부하에 오동작할 수 있다.
도 2를 참조하면, 배전계통에서 A상 지락고장 발생 전, 후 역 조류 현상을 설명하기 위한 조류방향과 전압강하를 설명하기 위한 그래프가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 정상상태의 변전소에서 부하말단 쪽으로 상별로 조류가 일정하게 정 방향 조류(20)가 발생된다. 이때 전압강하는 변전소에서 부하말단으로 멀어 질수록 거리와 부하의 크기에 따라 3상 전압이 일정하게 떨어진다. 그러나 A상 지락고장 발생시의 조류방향(21)은 변전소에서 고장발생지점까지 A, B, C상은 모두 정 방향 조류(20)가 발생된다. 그리고 고장발생지점에서 A상의 전압은 심하게 떨어지고 B, C상 전압은 정상적으로 전력을 공급한다. 이때 발전 고객용 변압기(15)에 정상적으로 공급하는 B, C상 전압에 의해서 역으로 떨어진 만큼 A상 전압을 보상하게 된다. 따라서 A상은 발전 고객용 변압기에서 고장발생지점까지 역 조류(23)가 발생되고 B, C상은 정 방향 조류가 발생된다.
도 3를 참조하면, 역 조류 현상 발생시 중성선의 과전류 현상을 설명하기 예시도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 1선 지락고장이 발생했을 경우에 중성선 전류는 상전류의 3배 정도 많이 발생한다. 그 이유는 연계용 변압기의 Yg-△결선(15)되어 1차 중성점을 접지하기 때문이다. 배전계통에서 1선 지락고장, 전선단선고장 및 불평형부하 등 발생하면 한상의 전압이 심하게 떨어지고, 이때 연계용 변압기에서 나머지 2상의 전압이 역V 결선형태로 전력을 공급함으로써 떨어진 2차측에서 1차측으로 다시 전압을 공급하므로 역 조류 현상이 발생 된다.
예를 들어 A상 지락고장 발생시 A상의 전압이 떨어지고, 나머지 B, C상 전압은 정상적으로 연계용 변압기에 공급한다. 이때, 1차 입력은 B상, C상, N상의 2상3 선 형태로 공급되고 2차 측은 역V결선 형태로 3상 전압이 모두 발생된다. 그리고 2차측 △결선에 의해서 만들어진 가상의 A상 전압은 역으로 1차 측으로 위상 변환되어 계통에서 떨어진 전압만큼 보상하기 때문에 역 조류 현상이 발생된다.
특히 이러한 역 조류 발생시 A, B, C상전류의 크기 같고, 위상이 동위상의 전류가 발생 된다. 그 이유는 변압기 2차 △결선에 의해서 상전류가 직렬로 순환됨으로 전류의 크기와 위상이 같은 것으로 분석되었고, 이로 인하여 중성선의 전류가 상전류의 3배가 발생되기 때문이다. 그리고 이때 a상에 발생되는 역 조류(23)는 B, C상 정 방향 조류의 합과 같은 것으로 분석된다.
도 4를 참조하면, 배전선로 고장발생시 거짓 고장정보 발생과 재폐로 차단기 오동작을 사례를 설명하기 위한 배전자동화 시스템의 계통도 화면이 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배전자동화 시스템에서 "거짓FI 발생정보"가 발생되었을 경우에 오동작 하는 사례가 발생할 수 있다. 예를 들어 ○○지점 관내 선로 중간지점에서 고객구내에서 케이블 불량으로 고장이 발생했다. 이때, 배전자동화 시스템의 상별 고장전류는 말단까지 거짓 FI 정보를 발생시켜 고장위치가 말단 쪽에 있는 것으로 잘못 판단하는 사례가 있다. 특히 정상동작(42)시에는 상전류가 중성선 전류 보다 크다. 그러나 거짓동작(43)은 상전류 보다 중성선의 전류가 많이 발생되는 것을 알 수 있다. 따라서 화력지 2호 전원측에서 지락고장(19) 발생시 화력지3L50호에 위치한 전위 리클로저(45)가 오동작 되는 것을 알 수 있다.
원인분석 결과 고장선로 말단에 연계용 변압기의 결선이 Yg-△결선(15)되어 있어 전원측 지락고장(19)시 역 조류에 의해서 고장표시기가 오동작된 것으로 분석 된다.
도 5a를 참조하면, 1선 지락 고장발생시 대칭좌표법 해석 및 변압기에 의한 역 조류 해석을 위한 설명도가 도시되어 있다.
도5a에 도시된 바와 같이, 1선 지락고장발생시 역 조류현상을 고려하지 않는 상태에서 상별 고장전류의 크기 계산방식은 3상 대칭좌표법(51)으로 영상분, 정상분 및 역상분 전류로 나누어 각각 계산하고 이 값을 모두 중첩시켜 고장전류의 크기를 계산한다. 그러나 실제 역 조류에 의해 발생되는 고장전류의 크기 값이 많이 다르다.
따라서 역 조류 현상을 감안해서 계산하면 a상 지락고장 시 역 조류 벡터해석(52)과 같이 변압기 결선에 의한 역 조류는 IA, IB, IC 전류의 크기는 같고 위상은 동위상이다. 이 때 역 조류 발생지점 상별 전류의 크기(55)는 중성선의 전류는 상전류의 3배이고, 영상전류의 방향과 반대 방향으로 흐른다.
도 5b를 참조하면, A상 지락 고장발생시 구간별 상별 고장전류의 크기 표시한 예시도가 도시되어 있다.
도 5b와 도시된 바와 같이, 분기선로에서 A상 지락고장(19) 발생시 배전자동 화 시스템에서 구간별로 고장전류의 크기를 검출하게 된다. 이때, 전원측 구간(53), 고장발생구간(54), Y-△ 연계용 변압기에 의한 역 조류 발생구간(55)으로 분석하면 다음과 같다.
상기 전원측 구간(53)의 상별 전류의 크기는 A, B, C, N상에서 각각 6800[A], 400[A], 400[A], 6000[A]로 표시되고, 고장발생지점(54) 상별전류의 크기는 A, B, C, N상에서 각각 7200[A], 0[A], 0[A], 7200[A]로 표시되고, 역 조류 발생지점(55)의 상별전류는 A, B, C, N상에서 각각 400[A], 400[A], 400[A], 1200[A]로 표시된다.
이와 같이 변압기 결선으로 인하여 역 조류 현상으로 상전류인 A, B, C상의 전류보다, 중성선 전류인 N상 전류가 3배 가까이 발생되고, 이로 인하여 지락 과전류 계전기가 오동작할 수 있는 것으로 분석되었다.
도 5c를 참조하면, A상 지락 고장발생시 구간별 상별 고장전류의 크기 벡터해석이 도시되어 있다.
도 5c와 같이 A상 지락 지락고장발생시 전원측 구간(53), 고장발생구간(54), 역 조류 발생구간(55) 별로 상별 전류의 크기를 벡터로 표시하였다. 또한 3상 대칭좌표법으로 고장전류의 크기를 해석하기 위해서 정상분(56)전류와 역상분(57)전류와 영상분 전류를 각각 벡터도로 표기하였고 역 조류 발생분(59)을 고려하여 구간별 고장전류를 해석하였다.
본 발명에 의한 역 조류에 의한 보호계전기의 오동작 방지 방법에는 전자식 보호 계전기를 이용한 방법과, 기계식 보호 계전기를 이용한 방법이 있다. 여기서 전자식 보호계전기는 역 조류 판단하는 알고리즘을 추가하는 방법이고, 기계식 보호계전기는 추가로 블로킹 릴레이 구성하여 과전류 계전기 또는 지락 과전류 계전기가 오동작 되는 것을 방지하는 방법이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 보호계전기의 역 조류 방지 알고리즘이 도시되어 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 역 조류 방지 알고리즘(98)은 감지부(94), 역 조류 판단부(95), 설정부(96) 및 동작부(97)를 포함한다.
상기 감지부(94)는 상 전류와 중성선 전류를 감지한다. 즉, 상기 감지부(94)는 상 전류인 A상,B상 및 C상 전류(Ia, Ib 및 Ic)와 중성선 전류인 N상 전류(In)를 감지한다.
상기 역 조류 판단부(95)는 A상,B상 및 C상 전류(Ia, Ib 및 Ic)보다 중성선의 전류(In)가 크면 역 조류에 의한 판단하여 계전기가 오동작 되지 않도록 한다.
상기 설정부(96)는 상기 역 조류 판단부(95)에서 역조류 여부 판단에 따라서, 보호 계전기의 동작 시간 및 동작 횟수 등을 설정한다.
상기 동작부(97)는 상기 설정부에서 설정된 것과 같이 상기 보호 계전기를 동작 시킨다.
상기 역 조류 방지 알고리즘(98)은 고장이 발생하면 상별 전류가 중성선 전류 보다 클 때만 보호계전기가 동작하고, 중성선 전류가 상전류보다 크면 보호계전 기가 동작되지 않게 하는 알고리즘이다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 기계식 보호계전기에 포함되는 블로킹 릴레이 동작원리와 설치방법을 설명하기 위한 예시도가 도시되어 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 기계식 보호계전기를 사용하는 장소에서 역 조류로 인한 오동작을 방지하는 방법으로 추가로 블로킹 릴레이 구성하여 보호계전기가 동작되지 않게 한다.
일반적으로 보호 계전기는 단락 고장시 계통을 보호하는 과전류 계전기(64)와 지락 고장시 계통을 보호하는 지락 과전류 계전기(65)로 구성된다. 현재 배전계통에서 역 조류로 발생시 대부분 상전류보다 중성선 전류인 N상 전류가 A상,B상 및 C상 전류(Ia, Ib 및 Ic)보다 크기 때문에 주로 지락 과전류 계전기가 오동작을 많이 동작한다. 이와 같이 과전류 계전기 또는 지락 과전류 계전기의 오동작을 방지하기 위한 방법으로 블로킹 릴레이(blocking relay)를 설치해서 보호계전기(63) 설치 점 기준으로 전원측 고장(61) 발생 시 보호계전기가 동작되지 않게 하고, 부하측 고장(62)이 발생하면 보호 계전기가 정상적으로 동작하게 구성하면 된다.
보호계전기의 오동작을 방지하기 위한 방법으로 블로킹 릴레이 설치하는데 설치방법은 다음과 같다. 첫째 블로킹 릴레이의 전류감지단자(66)는 종래의 보호계전기 검출용 변류기단자에 연결하고, 블로킹 릴레이의 동작부는 종래의 보호계전기 내부 감지용 변류기(72) 2차측과 전자회로(71)를 연결하는 배선 사이에 추가로 블 로킹 릴레이를 설치하여 역 조류 발생 시 보호계전기가 동작되지 않게 한다.
이러한 상기 블로킹 릴레이에 대한 구체적인 설명은 도 7a 내지 도 7d에 도시되어 있으므로, 도 7a 내지 도 7d에서 이에 대해서 구체적으로 설명하고자 한다.
도 7a를 참조하면, 본 발명에 의한 블로킹 릴레이 내부 변류기결선도 및 회로구성도가 도시되어 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 블로킹 릴레이는 내부에는 A상 감지용 변류기(74), B상 감지용 변류기(75), C상 감지용 변류기(76) 및 N상 감지용 변류기(77)을 포함한다.
상기 A상 감지용 변류기(74)1차는 전류감지 단지(66)의 1S와 1L 단자에 연결되어 있고, B상 감지용 변류기(75)는 2S와 2L 단자에 연결되고, C상 감지용 변류기(76)는 3S와 3L 단자에 연결된다.
그리고 N상 감지용 변류기(77)는 1차측 배선이 1S,2S,3S 과 1L,2L,3L로 각각 통과된다. 그리고 A,B,C,N상 변류기 2차측 배선은 블로킹 릴레이 내부 전자회로에 연결된다. 그리고 상기 블로킹 릴레이의 내부 전자회로는 감지부, 설정부, 동작부, 전원부로 구성되어 있다. 또한 블로킹 릴레이의 동작접점은 출력단자(68)의 A1,A2단자에 연결되어 있고 전원단자(78)는 프리볼트 전압을 인가받는다.
도 7b를 참조하면, 본 발명에 의한 블로킹 릴레이 내부 전자회로의 동작 알고리즘이 도시되어 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 블로킹 릴레이를 동작시키기 위한 내부 알고리즘 구성은 상별전류 감지회로(82), 고장전류 판단회로(83), 역 조류 판단회로(84), 블로킹 릴레이 동작회로(85), 릴레이 복귀시간 설정회로(86)를 포함한다.
상기 상별전류 감지회로(82)는 상별 감지용 변류기와 N상 감지용 변류기에서 각각 전류를 측정하고, 고장전류 판단회로(83)는 설정전류보다 감지용 전류가 크면 고장전류로 판단하다.
그리고 역 조류판단회로(84)는 상전류 보다 중성선 전류가 크면 역 조류로 판단하여 블로킹 릴레이를 동작시킨다. 이때 릴레이 복귀시간 설정회로(86)에서는 설정시간동안 블로킹 릴레이를 동작 시킨 후 정상적으로 복귀 된다.
도 7c를 참조하면, 본 발명에서 역 조류 판단을 위한 상별 입력전류와 블로킹 릴레이의 출력접점에 타임차트 예시도가 도시되어 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 역 조류 판단을 위해서는 상전류와 중성선 전류의 크기를 비교해서 역조류를 판단한다.
즉, 상전류의 크기(91)와 A,B,C상을 벡터 합산한 중성선 전류의 크기(92)를 비교해서 상전류보다 중성선의 전류가 크면 역 조류현상이 발생된다. 따라서 블로킹 릴레이는 상전류 보다 중성전의 전류가 크면 동작하게 된다.
예를 들어 감지전류는 중성선의 고장판단전류 보다 크면 동작하는 데, 250A는 동작판단전류를 초과함으로 고장으로 판단한다. 따라서 이때 상전류가 100A와 중성선 전류 250A 크기를 비교하여 중성선의 전류가 크면 블로킹 릴레이를 동작시 킨다.
또한 상전류가 400A이고 중성선 전류가 100A 인 경우 고장 판단전류 이하로 블로킹 릴레이의가 동작하지 않는다. 또한 상전류가 400A이고 중성선 전류가 300A 인 경우 고장 판단전류 이상이고, 이때 상전류가 중성선 전류보다 크기 때문에 블로킹 릴레이의가 동작하지 않는다.
도 7d를 참조하면, 본 발명에 의한 개발된 블로킹 릴레이의 외형도가 도시되어 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 블로킹 릴레이 외부 구성은 동작전류 설정부(87),동작시간 설정부(88), 블로킹 릴레이 케이스(80), 고정구멍(89),전류감지단자(66), 블로킹 릴레이 출력단자(68), 전원단자(78)를 포함할 수 있다.
상기 동작전류 설정부(87)는 설정치 10A, 20A, 40A, 60A, 80A, 100A, 바이 패스(Bypass)로 되어있고, 바이 패스는 동작전류가 감지되지 않게 기능을 정지시킨다. 예를 들어 60A 설정치 감지전류가 60A보다 크면 고장으로 판단한다.
상기 동작시간 설정부(88)는 블로킹 릴레이 동작시간을 지연시키는 기능을 한다. 예를 들어 동작전류를 60A로 설정하고, 동작시간을 60Hz로 설정하였다고 가정하면, 감지전류가 60A이상이면 고장으로 판단하고 다시 중성선 전류가 상전류보다 크면 역 조류로 판단하여 블로킹 릴레이가 순간적으로 동작하고 60Hz동안 유지한 다음 정상상태로 복귀시킨다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 과전류 계전기의 역조류 방지 장치 및 그의 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 일반적인 배전계통의 구성현황을 설명하기 위한 단선도이다.
도 2는 도 1의 배전계통에서 a상 지락고장 발생 전, 후 역 조류 현상을 설명하기 위한 조류방향과 전압강하를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 역 조류 현상 발생시 중성선의 과전류 현상을 설명하기 예시도이다.
도 4는 배전선로 고장발생시 거짓 고장정보 발생 과 재폐로 차단기 오동작을 사례를 설명하기 위한 배전자동화 시스템의 계통도 화면이다.
도 5a는 1선 지락 고장발생시 대칭좌표법 해석 및 변압기에 의한 역조류 해석을 위한 설명도이다.
도 5b는 A상 지락 고장발생시 구간별 상별 고장전류의 크기 표시한 예시도이다.
도 5c는 A상 지락 고장발생시 구간별 상별 고장전류의 크기 벡터해석이다.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 보호계전기의 역 조류 방지 알고리즘이다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 기계식 보호계전기에 포함되는 블로킹 릴레이 동작원리와 설치방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7a는 본 발명에 의한 블로킹 릴레이 내부 CT결선도 및 회로구성도이다.
도 7b는 본 발명에 의한 블로킹 릴레이 내부 전자회로의 동작알고리즘이다.
도 7c는 본 발명에서 역 조류 판단을 위한 상별 입력전류와 블로킹 릴레이의 출력접점에 타임차트 예시도이다.
도 7d는 본 발명에 의한 개발딘 블로킹 릴레이의 외형도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 변전소 주변압기 11: 변전소
12: 변전소 차단기 13: 리클로저
14: 수전고객용 변압기 15: 발전 고객용 변압기
16: 고객용 차단기 17: 수전설비
18: 발전설비 19: 지락고장
20: 정 방향 조류 21: A상 지락고장시의 조류방향
22: 중성선의 전류 23: 역 조류
31: 발전용 변압기 41: 배전자동화 시스템의 계통도 화면
42: 정상동작 43: 거짓동작
44: 정상동작 리클로저 45: 전위 리클로저
51: 3상 대칭좌표법 해석 52: 역 조류 벡터해석
53: 전원측 구간 54: 고장발생지점
55: 역 조류 발생지점 56: 정상분 전류
57: 역상분 전류 58: 영상분 전류
59: 역 조류 발생분 61: 전원측 고장
62: 부하측 고장 63: 보호계전기
64: 과전류 계전기 65: 지락과전류 계전기
66: 블로킹 릴레이의 전류감지단자 67: 블로킹 결선회로
68: 블로킹 릴레이 출력단자
69: 지락과전류 내부 변류기 2차측 배선
71: 전자회로 72: 감지용 변류기
73: 입출력 전류감지 단자 74: A상 감지용 변류기
75: B상 감지용 변류기 76: C상 감지용 변류기
77: N상 감지용 변류기 78: 전원단자
79: 전자회로 80: 블로킹 릴레이 케이스
81: 알고리즘 82: 상별전류감지회로
83: 고장전류 판단회로 84: 역 조류 판단회로
85: 블로킹 릴레이 동작회로 86: 릴레이 복귀시간 설정회로
87: 동작전류 설정부 88: 동작시간 설정부
89: 고정구멍 91: 상전류의 크기
92: 중성선 전류의 크기 93: 블로킹 릴레이 출력
94: 감지부 95: 역 조류 판단부
96: 설정부 97: 동작부
98: 디지털 계전기 역 조류 방지 알고리즘

Claims (8)

  1. 상 전류와 중성선 전류를 감지하는 감지부;
    상기 감지부와 전기적으로 연결되어, 상기 감지부에서 감지된 상 전류와 중성선 전류를 비교하여 역 조류를 판단하는 역 조류 판단부;
    상기 역 조류 판단부와 전기적으로 연결되어, 보호 계전기의 동작 시간 및 동작 횟수 등을 설정하는 설정부; 및
    상기 설정부와 전기적으로 연결되어, 상기 설정부에서 설정된 것과 같이 상기 보호 계전기를 동작 시키는 동작부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 계전기가 오동작하는 것을 방지하기 위해서 블로킹 릴레이가 더 포함되며,
    상기 보호 계전기의 검출용 변류기 단자에 전류감지 단자가 전기적으로 연결되고,
    상기 보호 계전기 내부 감지용 변류기 2차측과 전자회로에 동작부가 전기적으로 연결되어 상기 보호 계전기가 오동작하는 것을 방지하기 위해 블로킹 릴레이를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 역조류 판단부는
    상기 보호 계전기의 오동작을 방지하기 위해서 설정 전류와 감지된 감지용 전류인 상전류와 중성선 전류를 비교하여 설정 전류가 감지용 전류보다 크면 고장 전류로 판정하는 고장 전류 판단회로를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 장치.
  4. 상전류와 중성선 전류를 감지부를 통해서 감지하는 감지 단계; 및
    상기 감지 단계에서 감지된 상기 상전류와 상기 중성선 전류의 크기를 비교해서 역조류를 판단하고, 역조류가 발생되면 보호 계전기의 동작을 결정하는 역조류 판단 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 역 조류 판단 단계에서는
    상기 감지 단계에서 감지된 상전류와 중성선 전류의 오차를 감안하여 상기 상전류가 상기 중성선 전류 보다 더 크면 정상 조류로 판단하여 상기 보호 계전기가 동작하고, 상기 중성선 전류가 상기 상전류보다 더 크면 역 조류로 판단하여 상기 보호 계전기가 동작하지 않는 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 역 조류 판단 단계 이전에는
    상기 보호 계전기의 오동작을 방지하기 위해서 블로킹 릴레이가 설치되어, 설정 전류와 감지용 전류를 비교하여 설정 전류가 감지용 전류보다 크면 고장 전류로 판정하는 고장 전류 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 역 조류 판단 단계에서는
    상기 보호 계전기를 기준으로 전원측에 고장이 발생할 경우에는 상기 보호 계전기가 동작하지 않고, 부하측에 고장이 발생할 경우에는 상기 보호 계전기가 동작하는 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 역 조류 판단 단계이후에는
    상기 상전류 보다 상기 중성선 전류가 더 크면 역 조류로 판단되어 블로킹 릴레이를 동작시키는 블로킹 릴레이 동작 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 계전기의 역 조류 방지 방법.
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