KR20120087013A - 변압기 보호 계전기, 보호 방법, 및 이를 포함한 변압기 보호 시스템 - Google Patents

변압기 보호 계전기, 보호 방법, 및 이를 포함한 변압기 보호 시스템 Download PDF

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Abstract

변압기 보호 계전기 및 방법, 이를 포함한 변압기 보호 시스템이 개시된다. 본 발명은 내부 알고리즘을 이용하여 변압기의 변성비 오 설정 여부를 판단하고, 이를 사용자 등에 알려 상기 변성비를 재설정하도록 함으로써 계통 운전 시 계전기의 오동작을 방지하고, 시스템의 안정성을 제고한다.

Description

변압기 보호 계전기, 보호 방법, 및 이를 포함한 변압기 보호 시스템{TRANSFORMER PROTECTING APPARATUS, PROTECTING METHOD THEREOF, AND TRANSFORMER PROTECTING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 변압기 보호 계전기에 관한 것으로서, 변압기의 변성비를 잘못 설정함으로써 발생하는 오동작을 방지하는 변압기 보호 계전기, 이를 이용한 변압기 보호 방법, 및 변압기 보호 시스템에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 변압기 보호 계전기는 일반적으로 사용자 등이 상기 변압기의 변성비를 설정하도록 되어 있다. 즉, 사용자 등은 상기 변압기의 1차 및 2차 측의 변압비와 변류기의 1차 및 2차 측의 변류비를 기본적으로 설정하게 된다.
이는 상기 변압기 양측으로 입력되는 범위가 서로 다른 전기량을 단위가 없는 상수(Per Unit)로 만들어 주기 위한 것으로서, 이렇게 만들어진 동일한 레벨의 전기량을 이용하여 변압기 보호 계전기는 사고를 판단하게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 변압기 보호 계전기에 있어서, 사용자 등의 잘못으로 상기 변성비를 오 설정하는 경우에 계통 운전 시에 상기 계전기가 오동작하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내부 알고리즘을 이용하여 변압기의 변성비 오 설정을 판단하고, 이에 따라 계통 운전 시 오동작을 방지하는 변압기 보호 계전기 및 방법, 이를 포함한 변압기 보호 시스템을 제공함에 일 목적이 있다.
본 발명은 내부 알고리즘을 이용하여 변압기의 변성비 오 설정 여부를 판단하고, 이를 사용자 등에 알림으로써 상기 변성비를 재설정하도록 하는 변압기 보호 계전기 및 방법, 이를 포함한 변압기 보호 시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변압기 보호 계전기는, 변압기에 설정된 변압비와, 상기 변압기에 연결된 1차 측 변류기와 2차 측 변류기의 변류비를 입력받는 입력 모듈과, 상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 상기 변압기의 설정 오류를 판단하는 제어 모듈과, 상기 판단 결과를 외부에 출력하는 출력 모듈을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 변압기 보호 계전기에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 변압비와 상기 변류비를 곱한 값이 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변압기 보호 방법은, 변압기 보호 계전기를 이용한 변압기 보호 방법에 있어서, 변압기에 대한 변압비와, 상기 변압기에 연결된 1차 측 변류기와 2차 측 변류기에 대한 변류비를 설정받는 단계와, 상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 상기 변압기의 설정 오류를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과를 외부에 출력하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 변압기 보호 방법에 있어서, 상기 설정 오류를 판단하는 단계는, 상기 변압비와 상기 변류비를 곱한 값과 일정 범위를 비교하는 과정과, 상기 비교 결과, 상기 곱한 값이 일정 범위 내이면 정상, 상기 곱한 값이 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단하는 과정을 포함하여 구성된다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변압기 보호 시스템은, 일정 변압비를 갖고, 입력 측 전원의 전압을 변환하여 출력 측 전원으로 공급하는 변압기와, 상기 변압기의 입력 측과 출력 측에 각각 연결되는 1차 측 변류기 및 2차 측 변류기와, 상기 변압기에 대한 상기 변압비와 상기 1차 측 변류기와 2차 측 변류기에 대한 변류비를 설정받는 사용자 설정부와, 상기 변압기와 상기 1차 측 변류기의 사이에 연결되고, 차단신호에 따라 연결을 차단하는 입력 측 스위치와, 상기 변압기와 상기 2차 측 변류기의 사이에 연결되고, 차단신호에 따라 연결을 차단하는 출력 측 스위치와, 상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 사용자 설정 오류를 판단하고, 상기 판단 결과를 외부에 알리고 상기 차단신호를 발생하는 계전기를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 변압기 보호 계전기 및 변압기 보호 방법은, 사용자 실수에 의한 계통 사고를 방지함으로써 시스템의 안정성을 제고한다.
본 발명은, 내부 알고리즘을 통해 사용자 등의 변압기 변성비 오 설정을 미리 검출하고, 이를 사용자 등에게 알림으로써 계통 운전 시 계전기의 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 변압기 보호 시스템을 설명하기 위한 도;
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 변압기 보호 계전기의 동작을 설명하기 위한 도;
도 4는 본 발명에 따른 변압기 보호 계전기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 변압기 보호 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 변압기 보호 계전기, 보호 방법, 및 이를 포함한 변압기 보호 시스템을 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 변압기 보호 시스템은, 일정 변압비를 갖고, 입력 측 전원(70)의 전압을 변환하여 출력 측 전원(80)으로 공급하는 변압기(10)와, 상기 변압기의 입력 측과 출력 측에 각각 연결되는 1차 측 변류기(Current Transformer)(20) 및 2차 측 변류기(30)와, 상기 변압기에 대한 상기 변압비와 상기 1차 측 변류기와 2차 측 변류기에 대한 변류비를 설정받는 사용자 설정부(미도시)와, 상기 변압기(10)와 상기 1차 측 변류기의 사이(20)에 연결되고, 차단신호에 따라 연결을 차단하는 입력 측 스위치(40)와, 상기 변압기(10)와 상기 2차 측 변류기(30)의 사이에 연결되고, 차단신호에 따라 연결을 차단하는 출력 측 스위치(50)와, 상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 사용자 설정 오류를 판단하고, 상기 판단 결과를 외부에 알리고 상기 차단신호를 발생하는 계전기(60)를 포함하여 구성된다.
상기 변압기(10)에 이상이 발생하면, 상기 계전기(60)는 상기 입력 측 스위치(40)와 상기 출력 측 스위치(50)에 차단 신호를 발생한다. 예를 들어, 상기 변압기에 지락 사고가 발생하면, 사고 전류에 의해 양단의 전류 값이 크게 달라지게 되므로, 상기 계전기(60)에서의 차전류 또는 유입 전류와 유출 전류의 위상의 부호에 차이가 발생하고, 이 경우 사고로 인식하여 상기 입력 측 스위치(40)와 상기 출력 측 스위치(50)에 차단 신호를 전송한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 변압기 보호 계전기(60)는, 변압기에 설정된 변압비와, 상기 변압기에 연결된 1차 측 변류기와 2차 측 변류기의 변류비를 입력받는 입력 모듈(61)과, 상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 상기 변압기의 설정 오류를 판단하는 제어 모듈(63)과, 상기 판단 결과를 외부에 출력하는 출력 모듈(65)을 포함하여 구성된다.
상기 입력 모듈(61)은 사용자 등이 상기 변압비와 상기 변류비를 설정할 때 그 값을 직접 입력받거나, 사용자 등이 변성비를 설정한 후 상기 변압기(10), 상기 1차 측 변류기(20), 및 상기 2차 측 변류기(30)에 연결되어 이를 읽어들이도록 구성될 수 있다.
상기 제어 모듈(63)은, 내부 알고리즘을 저장하고, 상기 내부 알고리즘을 이용하여 사용자 등이 설정한 변성비를 검증한다. 즉, 상기 제어 모듈(63)은, 내부 알고리즘을 이용하여 상기 변압비와 상기 변류비를 곱한 값이 미리 설정된 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단한다.
상기 변압기(10)의 전기량을 수학적으로 표현하면 변압기는 1차와 2차의 관계에서 이상적으로 하기 수학식 1을 따르게 된다.
Figure pat00001
상기 수학식 1과 같이, 1차, 2차 측 전압이 비례 관계이면, 1차, 2차 측 전류는 반비례의 관계에 놓이게 된다. 즉, 1차 측을 기준으로 감압 변압기(2차의 전압이 낮아짐)의 경우 2차 측 전류가 더 커져 2차 측 변류비의 값이 매우 커지게 된다. 반대로, 승압 변압기(2차의 전압이 커짐)의 경우는 2차 측 전류가 더 작아져 변류비가 반대로 설정 되게 된다.
상기 제어 모듈(63)은, 하기 수학식 2를 이용하여 K를 산출하고, 상기 K가 1을 중심으로 미리 설정된 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단한다.
Figure pat00002
상기 수학식 1로부터 수학식 2를 도출할 수 있으며, 이론상 K는 "1" 값을 가지게 되며, 사용자 설정으로부터 산출된 K값을 이용하여 오 설정 여부를 검출할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 변압기 보호 계전기의 동작을 설명한다.
도 2를 참조하면, 사용자 등이 변압기 설정과 변류기 설정을 하기와 같이 설정한 경우이다. 즉, 변압기 설정(1차/2차)은, 22.9 [kV] / 3.3 [kV], 변류기 설정(1차/2차)은 400 [A] / 3000 [A]으로 한 경우이다.
이 경우에 상기 수학식 2를 이용하여 K값을 계산하면, (22900×400)/(3300×3000) = 0.925가 된다.
반면, 도 3을 참조하면, 사용자 등이 변압기 설정과 변류기 설정을 각각 22.9 [kV] / 3.3 [kV], 3000 [A] / 400 [A]으로 한 경우이다.
이 경우에 상기 수학식 2를 이용하여 K값을 계산하면, (22900×3000)/(3300×400) = 52.045라는 매우 큰 값이 되는 것을 알 수 있다.
상기 제어 모듈(61)은, 상기 K값을 기준으로 일정 범위, 예를 들어 0.8 ~ 1.2을 미리 설정하고, 상기 산출한 K값이 상기 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다. 상기 K값이 상기 범위 내에 존재하지 않을 경우, 상기 출력 모듈(65)은 외부 장치를 통해 오설정 사실을 알리고, 사용자 등이 다시 설정하도록 한다. 여기서, 상기 외부 장치는 LED, LCD 등의 시각 장치 또는 디스플레이 장치이거나, Alarm, Beep 등의 음향 장치 등일 수 있고, 상기 출력 모듈(65)은 상기 외부 장치에 표시되도록 적절한 신호로 변환하여 출력한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 변압기 보호 방법은, 변압기 보호 계전기를 이용한 변압기 보호 방법에 있어서, 변압기에 대한 변압비와, 상기 변압기에 연결된 1차 측 변류기와 2차 측 변류기에 대한 변류비를 설정받는 단계(S10)와, 상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 상기 변압기의 설정 오류를 판단하는 단계(S20)와, 상기 판단 결과를 외부에 출력하는 단계(S30)를 포함하여 구성된다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 변압기 보호 방법에 있어서, 상기 설정 오류를 판단하는 단계(S20)는, 상기 변압비와 상기 변류비를 곱한 값과 일정 범위를 비교하는 과정(S23)과, 상기 비교 결과, 상기 곱한 값이 일정 범위 내이면 정상으로 판단하고(S25), 상기 곱한 값이 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단하는 과정(S27)을 포함하여 구성된다. 이하 장치의 구성은 도 1 내지 도 4를 참조한다.
변압기의 전기량을 수학적으로 표현하면 변압기는 1차와 2차의 관계에서 이상적으로 상기 수학식 1을 따르게 된다. 상기 수학식 1과 같이, 1차, 2차 측 전압이 비례 관계이면, 1차, 2차 측 전류는 반비례의 관계에 놓이게 된다.
상기 변압기 보호 계전기(60)는, 상기 수학식 2를 이용하여 K를 산출하고, 상기 K가 1을 중심으로 미리 설정된 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단한다. 상기 수학식 1로부터 수학식 2를 도출할 수 있으며, 이론상 K는 "1" 값을 가지게 되며, 사용자 설정으로부터 산출된 K값을 이용하여 오 설정 여부를 검출할 수 있다.
상기 변압기 보호 계전기(60)는, 상기 K값을 기준으로 일정 범위, 예를 들어 0.8(K1) ~ 1.2(K2),를 미리 설정하고, 상기 산출한 K값이 상기 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다. 상기 K값이 상기 범위 내에 존재하지 않을 경우, 상기 변압기 보호 계전기(60)는, 사용자 등에게 경고 문구를 출력화면을 통해 출력한다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 사용자 등이 변압기 설정(1차/2차)은, 22.9 [kV] / 3.3 [kV], 변류기 설정(1차/2차)은 3000 [A] / 400 [A]으로 한 경우, 상기 수학식 2를 이용하여 K값을 계산하면, (22900×3000)/(3300×400) = 52.045라는 매우 큰 값이 되는 것을 알 수 있다. 이때, 상기 변압기 보호 계전기(60)는 사용자 등에게 LED, LCD 등을 이용하여 경고 문구를 출력하거나, 알람이나 beep을 이용하여 경고음을 발생한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 변압기 보호 계전기 및 방법, 이를 포함한 변압기 보호 시스템은, 내부 알고리즘을 이용하여 변압기의 변성비 오 설정 여부를 판단하고, 이를 사용자 등에 알려 상기 변성비를 재설정하도록 함으로써 계통 운전 시 계전기의 오동작을 방지하고, 시스템의 안정성을 제고한다.
10: 변압기 20: 1차 측 변류기
30: 2차 측 변류기 40: 입력 측 스위치
50: 출력 측 스위치 60: 계전기
61: 입력 모듈 63: 제어 모듈
65: 출력 모듈

Claims (8)

  1. 변압기에 설정된 변압비와, 상기 변압기에 연결된 1차 측 변류기와 2차 측 변류기의 변류비를 입력받는 입력 모듈;
    상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 상기 변압기의 설정 오류를 판단하는 제어 모듈; 및
    상기 판단 결과를 외부에 출력하는 출력 모듈;을 포함하는 변압기 보호 계전기.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    상기 변압비와 상기 변류비를 곱한 값이 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전기.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    하기 수학식을 이용하여 K를 산출하고, 상기 K가 1을 중심으로 미리 설정된 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전기.
    Figure pat00003
  4. 변압기 보호 계전기를 이용한 변압기 보호 방법에 있어서,
    변압기에 대한 변압비와, 상기 변압기에 연결된 1차 측 변류기와 2차 측 변류기에 대한 변류비를 설정받는 단계;
    상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 상기 변압기의 설정 오류를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과를 외부에 출력하는 단계;를 포함하는 변압기 보호 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 설정 오류를 판단하는 단계는,
    상기 변압비와 상기 변류비를 곱한 값과 일정 범위를 비교하는 과정; 및
    상기 비교 결과, 상기 곱한 값이 일정 범위 내이면 정상, 상기 곱한 값이 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 방법.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 설정 오류를 판단하는 단계는,
    하기 수학식을 이용하여 K를 산출하는 과정;
    Figure pat00004

    상기 K가 1을 중심으로 미리 설정된 일정 범위 내인지 비교하는 과정; 및
    상기 비교 결과, 상기 K가 일정 범위 내이면 정상, 상기 K가 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 방법.
  7. 일정 변압비를 갖고, 입력 측 전원의 전압을 변환하여 출력 측 전원으로 공급하는 변압기;
    상기 변압기의 입력 측과 출력 측에 각각 연결되는 1차 측 변류기 및 2차 측 변류기;
    상기 변압기에 대한 상기 변압비와 상기 1차 측 변류기와 2차 측 변류기에 대한 변류비를 설정받는 사용자 설정부;
    상기 변압기와 상기 1차 측 변류기의 사이에 연결되고, 차단신호에 따라 연결을 차단하는 입력 측 스위치;
    상기 변압기와 상기 2차 측 변류기의 사이에 연결되고, 차단신호에 따라 연결을 차단하는 출력 측 스위치; 및
    상기 변압기의 변압비와 상기 변류비를 이용하여 사용자 설정 오류를 판단하고, 상기 판단 결과를 외부에 알리고 상기 차단신호를 발생하는 계전기;를 포함하는 변압기 보호 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 계전기는,
    하기 수학식을 이용하여 K를 산출하고, 상기 K가 1을 중심으로 미리 설정된 일정 범위를 벗어나면 상기 설정 오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 시스템.
    Figure pat00005
KR1020110008436A 2011-01-27 2011-01-27 변압기 보호 계전기, 보호 방법, 및 이를 포함한 변압기 보호 시스템 KR20120087013A (ko)

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