KR20110104730A - 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상변압기와 선택지락 계전기 사이의 결선이 잘못된 경우에도 선택지락 계전기가 정상적으로 지락 사고를 판단할 수 있도록 한다. 이를 위하여 선택지락 계전기는 사용자가 오결선 보상을 지시할 수 있도록 구성되며, 사용자가 오결선 보상을 지시한 경우에는 영상전압에 관한 사고기준영역을 180도 위상차를 갖는 범위로 조정하여 지락사고를 판단한다. 본 발명에 따르면 사용자가 선택지락 계전기의 영상전압 입력선을 잘못 결선한 경우 오결선된 영상전압 입력선을 일일이 재결선하지 않아도 선택지락 계전기를 정상적으로 운전할 수 있다.

Description

오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기{ Selective Ground Relay with Function of Wiring Mismatch Compensation }
본 발명은 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기에 관한 것으로서, 특히 영상변압기로부터 배전선로의 영상전압을 입력받는 단자에 오결선이 발생한 경우 그 결선 상태를 변경하지 않고도 정상적으로 지락사고의 발생 여부를 판단할 수 있는 선택지락 계전기에 관한 것이다.
선택지락 계전기는 비접지 계통의 지락 사고를 검출하여 사고 회로만을 선택적으로 차단하는 방향성 계전기로서, 지락 사고 발생시 계전기 설치점에 나타나는 영상전압과 영상전류를 검출하여 사고 구간을 분리시킨다.
도 1을 참조하자면, 선택지락 계전기(17: Selective Ground Relay)는 3상(a,b,c)의 배전선로(11)에 설치되어 영상전압을 검출하는 영상변압기(13: Grounding Potential Transformer,GPT)로부터 영상전압을 입력받고, 배전선로(11)에 설치되어 영상전류를 검출하는 영상변류기(15, Zero Current Transformer, ZCT)로부터 영상전류를 입력받는다.
그리고 선택지락 계전기(17)는 입력되는 영상전류와 영상전압의 벡터 정보(크기와 위상)가 사용자에 의해 설정된 사고기준영역에 속하는지의 여부를 조사하여 지락사고가 발생했는지를 판단하고, 지락사고 발생시 사고구간을 분리하기 위한 트립(Trip) 신호를 발생시킨다.
도 2a는 정상 상태에서의 각 상전압 벡터를 나타낸 것이고, 도 2b는 1선 지락 사고가 발생한 경우 선택지락 계전기(17)로 입력되는 영상전압(-3Vo)과 영상전류(Io_Fault)의 벡터가 표시되어 있다.
도 2b에서 영상전압이 정상 극성 연결시의 값인 3Vo가 아니라 -3Vo인 것은 선택지락 계전기(17)의 영상전압 입력단자(P1,P2)에 영상변압기(13)를 연결할 때 위상이 180도 회전된 역결선을 하기 때문이다.
즉, 선택지락 계전기(17)가 정상적으로 동작하기 위해서는 영상전압 입력단자(P1,P2)의 결선이 역결선으로 이루어져야 하고, 지락사고 발생시 영상전압으로는 3Vo가 아닌 -3Vo가 입력된다.
그런데 작업자의 실수로 정상 결선을 하는 상황이 종종 발생하고 있으며, 이 경우 종래에는 선택지락 계전기(17)의 영상전압 결선을 다시 해야만 하는 불편함이 있었다. 특히, 이러한 오결선은 작업자가 배전반의 결선을 모두 완료하고 시운전을 할 때 발견될 수 있는 것으로서 재결선 작업이 더욱 번거롭다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사용자가 영상전압 입력선을 오결선한 경우 그 결선상태를 변경하지 않아도 정상적으로 지락 사고를 판단할 수 있는 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기는, 배전선로의 영상전압을 검출하는 영상변압기로부터 영상전압을 입력받는 영상전압 입력단자; 상기 배전선로의 영상전류를 검출하는 영상변류기로부터 영상전류를 입력받는 영상전류 입력단자; 사용자가 상기 영상전압 입력단자의 결선상태에 따라 오결선 보상을 지시할 수 있도록 하는 오결선 보상지시부; 및 상기 영상전압 입력단자를 통해 입력되는 영상전압과 상기 영상전류 입력단자를 통해 입력되는 영상전류의 벡터가 기 설정된 사고기준영역에 속하는지를 조사하여 지락사고의 발생 여부를 판단하는 사고판단부를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 사고판단부는 상기 오결선 보상지시부를 통해 오결선 보상이 지시된 경우에는 영상전압과 관련된 사고기준영역을 180도 위상차를 갖는 범위로 조정하도록 구성된다.
상기 사고판단부는 상기 오결선 보상이 지시되지 않았을 때는 영상전압의 사고기준영역을 1사분면과 2사분면으로 처리하고, 상기 오결선 보상이 지시된 경우에는 영상전압의 사고기준영역을 3사분면과 4사분면으로 처리할 수 있다.
상기 사고판단부는 상기 오결선 보상이 지시되지 않았을 때는 영상전압의 사고기준영역을 3사분면과 4사분면으로 처리하고, 상기 오결선 보상이 지시된 경우에는 영상전압의 사고기준영역을 1사분면과 2사분면으로 처리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자가 선택지락 계전기의 영상전압 입력선을 잘못 결선하여 반대의 위상을 갖는 영상전압이 입력되는 경우에도 소프트웨어적으로 결선오류를 보상하여 지락사고를 판단할 수 있다.
사용자가 오결선된 영상전압 입력선을 일일이 재결선하지 않아도 선택지락 계전기를 정상적으로 운전할 수 있게 되므로, 선택지락 계전기의 운전과 관리가 더욱 편리해진다.
도 1은 계통에 연결되는 선택지락 계전기의 개요,
도 2는 영상전압과 연상전류의 벡터를 설명하기 위한 예,
도 3은 본 발명에 따른 선택지락 계전기의 일 실시예,
도 4는 오결선 보상이 지시되었는지의 여부에 따라 변동하는 영상전압의 사고기준영역에 관한 예,
도 5는 본 발명에 따른 선택지락 계전기의 구체적인 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하자면, 본 발명에 따른 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기(30)는 영상전압 입력단자(31-1,31-2), 영상전류 입력단자(33-1,33-2), 사고판단부(35), 오결선 보상지시부(37)를 포함하여 이루어진다.
선택지락 계전기(30)는 기본적으로 배전선로(11)에서 검출되는 영상전압과 영상전류의 벡터가 기 설정된 사고기준영역에 속하는지의 여부에 따라 지락사고의 발생 여부를 판단한다. 예컨데 영상전압과 연상전류에 의해 발생하는 전력을 연산하여 지락사고를 판단할 수 있다.
사고기준영역이란 크기나 위상으로 표현될 수 있는 영상전압과 영상전류의 벡터가 어느 범위에 있을 때 지락사고가 발생한 것으로 판단할 것인지를 결정하는 지락사고의 판단기준이다.
영상전압 입력단자(31-1,31-2)는 배전선로(11)의 영상전압을 검출하는 영상변압기(13: GPT)로부터 영상전압을 입력받는 단자이다.
일반적으로 선택지락 계전기(30)의 영상전압 입력단자(31-1,31-2)에 영상변압기(13)를 연결할 때는 위상이 180도 회전된 역결선을 하기 때문에 지락 사고시 영상전압으로 -3Vo가 입력된다.
영상전류 입력단자(33-1,33-2)는 배전선로(11)의 영상전류를 검출하는 영상변류기(15: ZCT)로부터 영상전류를 입력받는 단자이다.
사고판단부(35)는 영상전압 입력단자(31-1,31-2)를 통해 입력되는 영상전압의 벡터와, 영상전류 입력단자(33-1,33-2)를 통해 입력되는 영상전류의 벡터가 기 설정되어 있는 사고기준영역에 속하는지의 여부에 따라 지락사고의 발생 여부를 판단한다.
도 4a에는 1선 지락사고 발생시의 영상전압(-3Vo)과 영상전류(Io_fault)의 벡터가 나타나 있다.
영상전압 입력단자(31-1,31-2)에 영상변압기(13)를 연결할 때 위상이 180도 회전된 역결선이 요구된다면, 지락사고 발생시 영상전압으로 -3Vo가 입력될 것이므로 영상전압에 관한 사고기준영역은 1사분면과 2사분면이 된다.
즉, 사고판단부(35)는 영상전압 입력단자(31-1,31-2)로부터 입력되는 영상전압의 벡터가 도 4a에 도시된 예와 같이 1사분면이나 2사분면에 있을 때 지락사고가 발생한 것으로 판단한다.
오결선 보상지시부(37)는 사용자가 영상전압 입력단자(31-1,31-2)의 결선상태에 따라 오결선 보상을 지시할 수 있도록 한다.
즉, 영상변압기(13)를 연결할 때 위상이 180도 회전된 역결선을 해야 하는데 역결선을 하지 않고 정상 결선을 하였을 때 사용자는 오결선 보상지시부(37)를 통해 선택지락 계전기(30)로 오결선 보상을 지시할 수 있다.
사용자가 오결선 보상을 지시할 수 있도록 하기 위하여 오결선 보상지시부(37)는 다양한 방법으로 사용자와 인터페이스할 수 있다.
예를 들자면, 선택지락 계전기(30)가 디스플레이 화면을 통해 출력하는 메뉴에 '오결선 보상'이라는 메뉴를 포함시키고, 사용자가 선택지락 계전기(30)의 키패드를 이용하여 해당 영상전압 입력단자로부터 입력되는 영상전압에 대한 오결선 보상을 지시하도록 구성될 수 있다.
오결선 보상지시부(37)를 통해 오결선 보상이 지시된 경우, 사고판단부(35)는 지락사고의 발생 여부를 판단함에 있어 영상전압에 관한 사고기준영역을 180도 위상차를 갖는 범위로 조정한다.
도 4b를 참조하자면, 영상전압 입력단자(31-1,31-2)에 영상전압 입력선이 오결선 되었을 때(역결선되지 않았을 때), 지락사고 발생시의 영상전압은 -3Vo가 아니라 3Vo로서 나타날 것이다. 그러므로 사고기준영역을 조정한다는 것은 영상전압에 관한 사고기준영역을 1사분면과 2사분면 대신에 3사분면과 4사분면으로 본다는 것을 의미한다.
즉, 오결선 보상지시부(37)를 통해 오결선 보상이 지시된 경우, 사고판단부(35)는 영상전압 입력단자(31-1,31-2)로부터 입력되는 영상전압의 벡터가 3사분면이나 4사분면에 있을 때 지락사고가 발생한 것으로 판단하게 된다.
한편, 선택지락 계전기(30)가 사용되는 상황에 따라서는 영상전압 입력단자(31-1,31-2)에 대한 오결선 상태가 바뀔 수 있다.
즉, 선택지락 계전기(30)의 영상전압 입력단자(31-1,31-2)에 영상변압기(13)를 연결할 때 위상이 회전되지 않은 결선이 요구될 수도 있다.
이 경우 지락사고 발생시의 영상전압(3Vo)과 영상전류(Io_fault)의 벡터는 도 4b에 도시된 예와 같고 영상전압에 관한 사고기준영역은 3사분면과 4사분면으로 처리된다. 그러므로 사고판단부(35)는 영상전압 입력단자(31-1,31-2)로부터 입력되는 영상전압의 벡터가 3사분면이나 4사분면에 있을 때 지락사고가 발생한 것으로 판단한다.
이러한 실시예에서 영상변압기(13)를 연결할 때 사용자가 실수로 위상이 180도 회전된 역결선을 하였다면, 사용자는 오결선 보상지시부(37)를 통해 선택지락 계전기(30)로 오결선 보상을 지시할 수 있다.
오결선 보상지시부(37)를 통해 오결선 보상이 지시된 경우, 사고판단부(35)는 지락사고의 발생 여부를 판단함에 있어 영상전압에 관한 사고기준영역을 180도 위상차를 갖는 범위로 조정한다.
즉, 도 4a에 도시된 예와 같이 영상전압 입력단자(31-1,31-2)에 영상전압 입력선이 오결선 되었을 때(역결선되었을 때), 지락사고 발생시의 영상전압은 3Vo가 아니라 -3Vo로서 나타날 것이고, 이에 따라 영상전압에 관한 사고기준영역을 1사분면과 2사분면으로 본다.
상기의 각 실시예에서 설명한 바와 같이, 영상변압기(13)를 선택지락 계전기(30)의 영상전압 입력단자(31-1,31-2)에 연결할 때 오결선이 발생하였더라도 사용자는 결선상태를 일일이 다시 결선하지 않고도 소프트웨어적으로 오결선 보상을 지시하여 선택지락 계전기(30)를 정상적으로 운전할 수 있다.
도 5를 참조하여 선택지락 계전기(30)에 관한 구체적인 일 예를 살펴보기로 한다.
제1필터부(35-1)는 영상전압 입력단자(31-1,31-2)를 통해 입력되는 영상전압을 필터링하여 고주파 성분을 제거하고, 제2필터부(35-2)는 영상전류 입력단자(33-1,33-2)를 통해 입력되는 영상전류를 필터링하여 고주파 성분을 제거한다.
제1필터부(35-1)에서 필터링된 영상전압은 제1증폭부(35-3)를 통해 소정 레벨로 증폭되고, 제2필터부(35-2)에서 필터링된 영상전류는 제2증폭부(35-4)를 통해 소정 레벨로 증폭된다.
제1증폭부(35-3)를 통해 증폭된 영상전압과 제2증폭부(35-4)를 통해 증폭된 영상전류는 아날로그/디지털 변환부(35-5)로 입력된다.
아날로그/디지털 변환부(35-5)는 제1증폭부(35-3)와 제2증폭부(35-4)에서 각각 증폭된 영상전압과 영상전류를 샘플&홀드(Sample and Hold) 회로를 통해 디지털 신호로 변환한다.
제어부(35-6)는 마이크로 프로세서를 이용하여 구성될 수 있으며, 아날로그/디지털 변환부(35-5)에서 변환된 디지털 신호를 분석하여 영상전압과 영상전류의 벡터를 연산한다.
그리고 제어부(35-6)는 영상전압과 영상전류의 벡터가 기 설정된 사고기준영역에 속하는지의 여부에 따라 지락사고의 발생 여부를 판단하고, 지락사고가 발생한 것으로 판단되면 해당 사고구간을 분리시키기 위한 트립(Trip) 신호를 해당 차단기(53)로 전달한다.
선택지락 계전기(30)에는 사용자가 필요한 정보나 제어 명령을 입력할 수 있도록 하기 위한 키입력부(51), 운전 정보를 화면에 표시하기 위한 디스플레이부(52) 등과 같은 구성요소가 포함되어 있다.
사용자는 화면에 표시되는 운전정보를 참조하여 키입력부(51)를 통해 선택지락 계전기(30)의 운전과 관련한 각종 사항, 예컨데 최대 토그에서의 동작을 위한 방향기준각과 동작범위각 등을 설정한다.
특히, 사용자는 오결선 보상지시부(37)가 제공하는 사용자 인터페이스를 이용하여 오결선 보상을 지시할 수 있다.
제어부(35-6)는 사용자가 오결선 보상지시부(37)를 통해 오결선 보상을 지시하였는지의 여부에 관한 정보를 읽고 쓰기가 가능한 비휘발성의 메모리(도시되지 않음)에 저장하여 유지한다.
그리고 사용자가 오결선 보상을 지시한 경우에는 영상전압에 관한 사고기준영역을 180도 위상차를 갖는 범위로 조정한다.
즉, 제어부(35-6)는 오결선 보상이 지시되지 않았을 때는 영상전압의 사고기준영역을 1사분면과 2사분면으로 처리하고, 오결선 보상이 지시되었을 때는 영상전압의 사고기준영역을 3사분면과 4사분면으로 처리할 수 있다.
또한, 제어부(35-6)는 오결선 보상이 지시되지 않았을 때는 영상전압의 사고기준영역을 3사분면과 4사분면으로 처리하고, 오결선 보상이 지시되었을 때는 영상전압의 사고기준영역을 1사분면과 2사분면으로 처리할 수도 있다.
상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
11: 배전선로 13: 영상변압기(GPT)
15: 영상변류기(ZCT) 17,30: 선택지락 계전기
31-1,31-2: 영상전압 입력단자 33-1,33-2: 영상전류 입력단자
35: 사고판단부 35-1,35-2: 필터부
35-3,35-4: 증폭부 35-5: 아날로그/디지털 변환부
35-6: 제어부 37: 오결선 보상지시부
51: 키입력부 52: 디스플레이부
53: 차단기

Claims (3)

  1. 배전선로의 영상전압을 검출하는 영상변압기로부터 영상전압을 입력받는 영상전압 입력단자;
    상기 배전선로의 영상전류를 검출하는 영상변류기로부터 영상전류를 입력받는 영상전류 입력단자;
    사용자가 상기 영상전압 입력단자의 결선상태에 따라 오결선 보상을 지시할 수 있도록 하는 오결선 보상지시부; 및
    상기 영상전압 입력단자를 통해 입력되는 영상전압과 상기 영상전류 입력단자를 통해 입력되는 영상전류의 벡터가 기 설정된 사고기준영역에 속하는지를 조사하여 지락사고의 발생 여부를 판단하는 사고판단부를 포함하고,
    상기 사고판단부는 상기 오결선 보상지시부를 통해 오결선 보상이 지시된 경우에는 영상전압과 관련된 사고기준영역을 180도 위상차를 갖는 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사고판단부는 상기 오결선 보상이 지시되지 않았을 때는 영상전압의 사고기준영역을 1사분면과 2사분면으로 처리하고, 상기 오결선 보상이 지시된 경우에는 영상전압의 사고기준영역을 3사분면과 4사분면으로 처리하는 것을 특징으로 하는 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 사고판단부는 상기 오결선 보상이 지시되지 않았을 때는 영상전압의 사고기준영역을 3사분면과 4사분면으로 처리하고, 상기 오결선 보상이 지시된 경우에는 영상전압의 사고기준영역을 1사분면과 2사분면으로 처리하는 것을 특징으로 하는 오결선 보상 기능을 갖는 선택지락 계전기.
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