KR20130039475A - 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기 및 그 방법 - Google Patents

변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기 및 그 방법을 제공한다. 변류기 2차 회로와 연결되어 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기는 변류기 2차 회로에 구비된 차단기의 투입 여부를 판단하는 차단기 상태 판단부 및 차단기가 투입된 상태에서 A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류를 이용하여 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단하며, N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 분해하여 고조파 전류를 생성하고, 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단하는 알고리즘 연산부를 포함한다.

Description

변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기 및 그 방법{Over current relay for diagnosing open condition of current transformer secondary circuit and method thereof}
본 발명은 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변류기 각 상(A, B, C, N)의 전류 유무, N 상 의 제3 고조파(third harmonic) 전류 및 차단기의 개폐 정보를 이용하여 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 과전류계전기 및 그 방법에 관한 것이다.
종래 과전류계전기는 단락고장 검출용 과전류계전기(Over Current Relay, 이하 "OCR"이라고 함)와 지락고장 검출용 지락 과전류계전기(Over Current Ground Relay, 이하 "OCGR"이라고 함)로 구분된다.
이러한 종래 과전류계전기는 변류기 2차 회로에 인가되는 전류의 크기가 OCR 및 OCGR의 동작시간을 좌우하기 때문에 변류기 2차 회로의 개방여부를 일일이 현장에서 점검해야 하는 문제점이 있다. 그리고, 종래 과전류계전기는 변류기 2차 회로의 개방상태를 감시하는 기능이 없어 별도의 개방감시장치를 병렬로 설치하여 개방상태를 확인해야 하는 불편함이 있다.
이처럼 변류기 2차 회로에 별도의 개방감시장치가 병렬로 설치되는 경우에는 전류의 분배로 OCR 및 OCGR이 오동작과 부동작을 발생시킬 수 있으며, 변류기 개방 시 과전압에 의해 개방감시장치가 소손될 수 있다.
한편, 공개특허 10-2003-0035203에서는 변류기의 각 상의 전류와 영상전류를 이용하여 변류기 2차 회로의 개방여부를 감시하기도 하였으나, 선로 무부하 시 변류기의 각 상을 개방 상태로 인식하고, N 상 개방 시 개방 상태를 인식하지 못하여 보호계전기의 비정상 적인 동작을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제를 해소하기 위한 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 기술이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 변류기 각 상(R, S, T, N)의 전류 유무, N 상의 제3 고조파 전류(third harmonic) 및 차단기의 개폐 정보를 이용하여 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 과전류계전장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로와 연결되어 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기에 있어서,
상기 변류기 2차 회로에 구비된 차단기의 투입 여부를 판단하는 차단기 상태 판단부; 및 상기 차단기가 투입된 상태에서 A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류를 이용하여 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단하며, N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 분해하여 고조파 전류를 생성하고, 상기 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단하는 알고리즘 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 알고리즘 연산부는, 상기 차단기가 투입된 상태에서 A 상에 인가되는 전류값이 제1 값이고, B와 C 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, A 상이 개방된 것으로 판단하며, 상기 차단기가 투입된 상태에서 B 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, C 와 A 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, B 상이 개방된 것으로 판단하며, 상기 차단기가 투입된 상태에서 C 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, A와 B 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, C 상이 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 알고리즘 연산부는, N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 전류와 기본파 전류로 분해하고, 상기 기본파 전류가 상기 제1 값이거나 또는 상기 고조파 전류가 상기 제1 값이고, A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류가 모두 상기 제1 값이 아니면 N 상이 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 고조파 전류는 제3 고조파(third harmonic) 전류인 것을 특징으로 한다.
상기 알고리즘 연산부는, A 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류, B 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류, C 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 스칼라합으로 연산하여 상기 N 상에 인가되는 고조파 전류를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 전류를 수신하는 전류 수신부; 상기 알고리즘 연산부로부터 전달되는 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과에 따라 해당 상에 대응하는 경보를 발생시키는 경보 출력부; 및 상기 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과를 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 값은 영(0)인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 변류기 2차 회로와 연결되어 있는 과전류계전기에서 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 진단하는 방법에 있어서,
상기 변류기 2차 회로에 구비된 차단기의 투입 여부를 판단하는 단계; 상기 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 전류를 수신하는 단계; 상기 차단기가 투입 상태인 경우, 상기 A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류를 이용하여 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단하는 단계; 및 상기 차단기가 투입 상태인 경우, N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 분해하여 생성한 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단하는 단계는, 상기 차단기가 투입된 상태에서 A 상에 인가되는 전류값이 제1 값이고, B와 C 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, A 상이 개방된 것으로 판단하는 단계; 상기 차단기가 투입된 상태에서 B 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, C 와 A 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, B 상이 개방된 것으로 판단하는 단계; 및 상기 차단기가 투입된 상태에서 C 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, A와 B 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, C 상이 개방된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 N 상의 개방여부를 판단하는 단계는, N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 전류와 기본파 전류로 고조파 분해하는 단계; 및 상기 기본파 전류가 상기 제1 값이거나 또는 상기 고조파 전류가 상기 제1 값이고, A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류가 모두 상기 제1 값이 아니면 N 상이 개방된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고조파 전류는 제3 고조파(third harmonic) 전류인 것을 특징으로 한다.
상기 N 상의 개방여부를 판단하는 단계는, A 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 검출하는 단계; B 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 검출하는 단계; C 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 검출하는 단계; 및 A 상, B 상, C 상에서 검출된 각 고조파 전류를 스칼라합으로 연산하여 상기 N 상에 인가되는 고조파 전류를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과에 따라 해당 상에 대응하는 경보를 발생시키는 단계; 및 상기 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 값은 영(0)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서는 변류기 2차 회로의 차단기가 투입된 상태에서 A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류값을 이용하여 각 상(A, B, C)의 개방여부를 판단하며, N 상에 인가되는 영상전류를 기본파 전류와 제3 고조파 전류로 고조파 분해한 후 제3 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단함에 따라 변류기 2차 회로가 개방됨에 따라 발생하던 배전선로 차단기의 부동작으로 인한 사고를 예방할 수 있으며, 변류기 2차 회로의 개방 시 발생하는 전압에 의한 설비화재 및 인축의 감전사고를 예방할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는 종래 과전류계전기와 달리 별도의 개방감시장치를 구비하지 않아도 되므로 변류기 2차 회로의 개방을 진단하기 위해 발생되던 비용을 절감시킬 수 있으며, 보다 간편하게 변전소 종합 자동화를 위한 장치에 적용할 수 있다.
도 1은 종래 과전류계전기의 한 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 과전류계전기에 개방감시장치가 병렬로 설치되는 한 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 로직을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 각 상에 인가되는 전류를 고조파 분해한 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 각 상에 인가되는 고조파 전류를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 종래 과전류계전기의 한 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는 종래 과전류계전기에 개방감시장치가 병렬로 설치되는 한 예를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 과전류계전기(10)는 변류기 2차 회로(20)에 설치되며, 전류의 크기가 소정의 값 이상이 되면 동작하는 계전기이다.
종래 과전류계전기(10)는 단락고장 검출용 과전류계전기(Over Current Relay, 이하 "OCR"이라고 함)(11)와 지락고장 검출용 지락 과전류계전기(Over Current Ground Relay, 이하 "OCGR"이라고 함)(12)로 구분된다. 종래 과전류계전기(10)는 154kV 변전소에서 인출되는 배전선로(Distribution Line) 보호장치 등으로 사용된다.
이러한 종래 과전류계전기(10)는 변류기 2차 회로(20)에 직렬 접속되며, 변류기 2 차 회로(20)에 인가되는 전류의 크기가 OCR 및 OCGR의 동작시간을 좌우하기 때문에 변류기 2차 회로(20)에 대한 개방여부를 작업자가 일일이 현장에서 점검해야 하는 문제점이 있다.
이처럼 종래 과전류계전기(10)는 계전기로서 동작할 뿐 변류기 2차 회로(20)에 대한 개방상태를 감시하는 기능이 없어 도 2에 도시한 바와 같이 별도의 개방감시장치(30)를 설치하여 개방상태를 확인해야 하는 불편함이 있다.
이러한 종래 개방감시장치(30)는 변류기 회로의 개방 시 유기되는 과전압 등을 감지하여 개방여부를 표시한다. 그러나, 종래 개방감지장치(30)는 변류기 2차 회로(20)에 병렬로 구성됨에 따라 전류의 분배로 OCR 및 OCGR 오동작과 부동작을 발생시킬 수 있으며, 변류기 개방 시 과전압에 의한 개방감시장치가 소손될 수 있는 문제점이 있다.
이하, 전술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기 및 그 방법을 도 3 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 로직을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 각 상에 인가되는 전류를 고조파 분해한 예를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 각 상에 인가되는 고조파 전류를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기(100)는 디지털형 계전기(Digtal Type)이며, 변류기 2차 회로(200)의 개방 상태 및 고장여부를 판단한다.
이러한 과전류계전기(100)는 전류 수신부(110), 차단기 상태 판단부(120), A/D 변환부(130), 알고리즘 연산부(140), 저장부(150), 경보 출력부(160), 트립 출력부(170), 표시부(180) 및 통신부(190)를 포함한다.
전류 수신부(110)는 변류기 2차 회로(200)의 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 전류값을 전달받는다. 즉, 전류 수신부(110)는 A 상에 인가되는 전류값(Ia)을 전달받으며, B 상에 인가되는 전류값(Ib)을 전달받으며, C 상에 인가되는 전류값(Ic)을 전달받으며, N 상에 인가되는 전류값(In)을 전달받는다.
차단기 상태 판단부(120)는 변류기 2차 회로(200)의 차단기(210)로부터 전달되는 신호를 전달받는다. 그리고, 차단기 상태 판단부(120)는 전달된 신호를 이용하여 차단기(210)의 상태가 투입상태인지 아니면 차단상태인지의 여부를 판단하여 차단기 개폐 신호를 생성한다. 차단기 상태 판단부(120)는 생성된 차단기 개폐 신호를 알고리즘 연산부(140)로 전달한다. 이때, 차단기 개폐 신호는 차단기(210)의 투입상태를 나타내는 투입 신호(Ion) 및 차단기(210)의 차단상태를 나타내는 차단 신호(Ioff)를 포함한다.
A/D 변환부(130)는 전류 수신부(110)로부터 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 전류값들을 전달받는다. A/D 변환부(130)는 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 전류값들을 디지털값으로 변환한다. 그리고, A/D 변환부(130)는 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 디지털로 변환된 전류값들을 알고리즘 연산부(140)로 전달한다.
알고리즘 연산부(140)는 A/D 변환부(130)로부터 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 디지털로 변환된 전류값(이하, "디지털 변환 전류값"이라고 함)들을 전달받는다. 알고리즘 연산부(140)는 차단기 상태 판단부(120)로부터 차단기 개폐 신호를 전달받는다. 알고리즘 연산부(140)는 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 디지털 변환 전류값들과 차단기 개폐 신호를 이용하여 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단한다. 그리고, 알고리즘 연산부(140)는 N 상에 인가되는 영상전류를 기본파 전류와 제3 고조파 전류로 고조파 분해하고, 제3 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단한다. 한편, 알고리즘 연산부(140)는 각 상(A, B, C, N)에서의 디지털 변환 전류값들의 크기를 이용하여 전력계통의 고장여부를 판단하고, 차단시킨다.
구체적으로, 도 4에 도시한 바와 같이 알고리즘 연산부(140)는 먼저 A 상의 경우, 차단기(210)가 투입되어 차단기 개폐 신호가 투입 신호(Ion)로 전달되고, A 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ia)이 "0"인 상태(Ia=0)이고, B-C 상 간의 선간전류(Ib-Ic)가 "0"이 아닌 상태(Ib-Ic≠0)이면, A 상이 개방된 것으로 판단한다. 이때, 차단기(210)의 투입여부 상태를 판단하여 무부하시 판정 오류를 방지한다.
동일하게 B 상의 경우, 알고리즘 연산부(140)는 차단기(210)가 투입되어 차단기 개폐 신호가 투입 신호(Ion)로 전달되고, B 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ib)이 "0"인 상태(Ib=0)이고, C-A 상 간의 선간전류(Ic-Ia)가 "0"이 아닌 상태(Ic-Ia≠0)이면, B 상이 개방된 것으로 판단한다.
마찬가지로 C 상의 경우, 알고리즘 연산부(140)는 차단기(210)가 투입되어 차단기 개폐 신호가 투입 신호(Ion)로 전달되고, C 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ic)이 "0"인 상태(Ic=0)이고, A-B 상 간의 선간전류(Ia-Ib)가 "0"이 아닌 상태(Ia-Ib≠0)이면, C 상이 개방된 것으로 판단한다.
그리고, 알고리즘 연산부(140)는 N 상에 인가되는 영상전류의 기본파 전류(In) 또는 제3 고조파 전류(In3)가 "0"인 상태(In=0 or In3=0)이고, 각 상(A, B, C)별 전류가 "0"이 아닌 상태(Ia=Ib=Ic≠0)이면, N 상이 개방된 것으로 판단한다.
다시 말해, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 변류기 2차 회로(200)의 각 상(A, B, C)에는 상불평형으로 인해 기본적으로 인가되는 기본파 전류(Ia, Ib, Ic) 뿐만 아니라 고조파 부하(220)에 의한 고조파분에 해당하는 제3 고조파 전류(Ia3, Ib3, Ic3)가 생성된다.
그리고, 변류기 2차 회로(200)에서는 완벽한 3상 평형상태로 전력이 공급될 수 없어 N 상에는 상시 영상전류, 즉 기본파 전류(In)뿐만 아니라 제3 고조파 전류(In3)가 함께 중성선인 N 상을 통하여 전원측 변전소(도시하지 않음)로 유입되게 된다. 이때, N 상의 제3 고조파 전류(In3)는 변류기 2차 회로(200)의 A 상에서 생성된 제3 고조파 전류(Ia3)와 B 상에서 생성된 제3 고조파 전류(Ib3) 및 C 상에서 생성된 제3 고조파 전류(Ic3)가 중첩의 원리에 의해 스칼라합되어 N 상으로 유입된다.
이러한 원리에 따라 알고리즘 연산부(140)는 A 상에서의 고조분파에 해당하는 제3 고조파 전류(Ia3), B 상에서의 고조분파에 해당하는 제3 고조파 전류(Ib3) 및 C 상에서의 고조분파에 해당하는 제3 고조파 전류(Ic3)를 검출하고, 이를 중첩하는 연산을 수행하여 N 상의 제3 고조파 전류(In3)를 생성한다.
이처럼 유입되는 제3 고조파 전류는 ?-Y결선 변압기인 경우 1차측 델타결선으로 순환되어 소멸되므로, N 상에 인가되는 영상전류의 기본파 전류와 제3 고조파 전류의 특징을 이용하여 N 상의 개방여부를 판단할 수 있다.
다시 도 3을 참고하면, 저장부(150)는 변류기 2차 회로(200)의 개방 상태 정보 및 고장 이력을 저장한다.
경보 출력부(160)는 알고리즘 연산부(140)에서 각 상(A, B, C, N)의 개방여부를 판단한 결과를 수신한다. 그리고, 경보 출력부(160)는 각 상(A, B, C, N) 중 어느 하나의 상이라도 개방된 경우 해당 상에 대응하는 경보를 발생시킨다. 본 발명의 실시예에서는 각 상(A, B, C, N)의 개방을 알리는 경보음이 상이한 것으로 가정한다.
트립 출력부(170)는 알고리즘 연산부(140)에서 전력계통의 고장여부를 판단한 결과를 전달받는다. 트립 출력부(170)는 판단 결과에 따라 트립을 출력한다.
표시부(180)는 알고리즘 연산부(140)로부터 각 상(A, B, C, N)의 개방여부를 판단한 결과 및 고장 여부를 판단한 결과를 전달받아 표시한다.
통신부(190)는 알고리즘 연산부(140)로부터 전달된 각 상(A, B, C, N)의 개방여부를 판단한 결과 및 고장여부를 판단한 결과를 외부 장치(도시하지 않음)로 전달한다.
한편, 변류기 2차 회로(200)는 A 상, B 상, C 상, N 상으로 인가되는 전류를 차단하는 차단기(210)를 구비한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 과전류계전기(100)의 차단기 상태 판단부(120)는 변류기 2차 회로(200)의 차단기(210)로부터 신호를 전달받는다(S100). 그리고, 차단기 상태 판단부(120)는 전달된 신호를 이용하여 차단기(210)가 투입상태인지 아니면 차단상태인지의 여부를 판단한다(S110).
S110 단계의 판단결과 차단기(210)가 투입상태인 경우, 차단기 상태 판단부(120)는 차단기(210)의 투입상태를 나타내는 투입 신호(Ion)를 알고리즘 연산부(140)로 전달한다. S110 단계의 판단 결과 차단기(210)가 투입상태가 아닌 경우, 즉 차단상태이면 개방 상태의 진단을 종료한다.
알고리즘 연산부(140)는 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 디지털로 변환된 전류값(이하, "디지털 변환 전류값"이라고 함)들을 A/D 변환부(130)로부터 전달받는다. 그리고, 알고리즘 연산부(140)는, A 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ia)이 "0"인 상태(Ia=0)이고, B-C 상 간의 선간전류(Ib-Ic)가 "0"이 아닌 상태(Ib-Ic≠0)인지의 여부를 판단한다(S120).
S120 단계의 판단결과 A 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ia)이 "0"인 상태(Ia=0)이고, B-C 상 간의 선간전류(Ib-Ic)가 "0"이 아닌 상태(Ib-Ic≠0)이면, 알고리즘 연산부(140)는 A 상이 개방된 것으로 판단한다(S130). 알고리즘 연산부(140)는 A 상에 대응하는 경보가 발생되도록 판단 결과를 경보 출력부(160)로 전달하며, A 상이 개방되었음이 디스플레이 되도록 판단 결과를 표시부(180)로 전달한다.
S120 단계의 판단결과 A 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ia)이 "0"이 아닌 상태(Ia≠0)이고, B-C 상 간의 선간전류(Ib-Ic)가 "0"인 상태(Ib-Ic=0)이면, 알고리즘 연산부(140)는 B 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ib)이 "0"인 상태(Ib=0)이고, C-A 상 간의 선간전류(Ic-Ia)가 "0"이 아닌 상태(Ic-Ia≠0)인지의 여부를 판단한다(S140).
S140 단계의 판단결과 B 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ib)이 "0"인 상태(Ib=0)이고, C-A 상 간의 선간전류(Ic-Ia)가 "0"이 아닌 상태(Ic-Ia≠0)이면, 알고리즘 연산부(140)는 B 상이 개방된 것으로 판단한다(S150). 알고리즘 연산부(140)는 B 상에 대응하는 경보가 발생되도록 판단 결과를 경보 출력부(160)로 전달하며, B 상이 개방되었음이 디스플레이 되도록 판단 결과를 표시부(180)로 전달한다.
S140 단계의 판단결과 B 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ib)이 "0"인 상태(Ib≠0)이고, C-A 상 간의 선간전류(Ic-Ia)가 "0"이 아닌 상태(Ic-Ia=0)이면, 알고리즘 연산부(140)는 C 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ic)이 "0"인 상태(Ic=0)이고, A-B 상 간의 선간전류(Ia-Ib)가 "0"이 아닌 상태(Ia-Ib≠0)인지의 여부를 판단한다(S160).
S160 단계의 판단결과 C 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ic)이 "0"인 상태(Ic=0)이고, A-B 상 간의 선간전류(Ia-Ib)가 "0"이 아닌 상태(Ia-Ib≠0)인 경우, 알고리즘 연산부(140)는 C 상이 개방된 것으로 판단한다(S170). 알고리즘 연산부(140)는 C 상에 대응하는 경보가 발생되도록 판단 결과를 경보 출력부(160)로 전달하며, C 상이 개방되었음이 디스플레이 되도록 판단 결과를 표시부(180)로 전달한다.
S160 단계의 판단결과 C 상에 인가되는 디지털 변환 전류값(Ic)이 "0"인 상태(Ic≠0)이고, A-B 상 간의 선간전류(Ia-Ib)가 "0"이 아닌 상태(Ia-Ib=0)인 경우, 알고리즘 연산부(140)는 N 상에 인가되는 영상전류의 기본파 전류(In) 또는 제3 고조파 전류(In3)가 "0"인 상태(In=0 or In3=0)이고, 각 상(A, B, C)별 전류가 "0"이 아닌 상태(Ia=Ib=Ic≠0)인지의 여부를 판단한다(S180).
S180 단계의 판단결과 N 상에 인가되는 영상전류의 기본파 전류(In) 또는 제3 고조파 전류(In3)가 "0"인 상태(In=0 or In3=0)이고, 각 상(A, B, C)별 전류가 "0"이 아닌 상태(Ia=Ib=Ic≠0)인 경우, 알고리즘 연산부(140)는 N 상이 개방된 것으로 판단한다(S190). 알고리즘 연산부(140)는 N 상에 대응하는 경보가 발생되도록 판단 결과를 경보 출력부(160)로 전달하며, N 상이 개방되었음이 디스플레이 되도록 판단 결과를 표시부(180)로 전달한다.
S180 단계의 판단결과 N 상에 인가되는 영상전류의 기본파 전류(In) 또는 제3 고조파 전류(In3)가 "0"인 상태(In≠0 or In3≠0)이고, 각 상(A, B, C)별 전류가 "0"이 아닌 상태(Ia=Ib=Ic=0)인 경우, 개방 상태의 진단을 종료한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 변류기 2차 회로의 차단기가 투입된 상태에서 A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류값을 이용하여 각 상(A, B, C)의 개방여부를 판단하며, N 상에 인가되는 영상전류를 기본파 전류와 제3 고조파 전류로 고조파 분해한 후 제3 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단함에 따라 변류기 2차 회로가 개방됨에 따라 발생하던 배전선로 차단기의 부동작으로 인한 사고를 예방할 수 있으며, 변류기 2차 회로의 개방 시 발생하는 전압에 의한 설비화재 및 인축의 감전사고를 예방할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는 종래 과전류계전기와 달리 별도의 개방감시장치를 구비하지 않아도 되므로 변류기 2차 회로의 개방을 진단하기 위해 발생되던 비용을 절감시킬 수 있으며, 보다 간편하게 변전소 종합 자동화를 위한 장치에 적용할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 과전류계전기
110: 전류 수신부
120: 차단기 상태 판단부
130: A/D 변환부
140: 알고리즘 연산부
150: 저장부
160: 경보 출력부
170: 트립 출력부
180: 표시부
190: 통신부
200: 변류기 2차 회로
210: 차단기

Claims (14)

  1. 변류기 2차 회로와 연결되어 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기에 있어서,
    상기 변류기 2차 회로에 구비된 차단기의 투입 여부를 판단하는 차단기 상태 판단부; 및
    상기 차단기가 투입된 상태에서 A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류를 이용하여 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단하며, N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 분해하여 고조파 전류를 생성하고, 상기 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단하는 알고리즘 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방 진단 과전류계전기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알고리즘 연산부는,
    상기 차단기가 투입된 상태에서 A 상에 인가되는 전류값이 제1 값이고, B와 C 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, A 상이 개방된 것으로 판단하며,
    상기 차단기가 투입된 상태에서 B 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, C 와 A 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, B 상이 개방된 것으로 판단하며,
    상기 차단기가 투입된 상태에서 C 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, A와 B 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, C 상이 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 개방 진단 과전류계전기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 알고리즘 연산부는,
    N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 전류와 기본파 전류로 분해하고, 상기 기본파 전류가 상기 제1 값이거나 또는 상기 고조파 전류가 상기 제1 값이고, A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류가 모두 상기 제1 값이 아니면 N 상이 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 개방 진단 과전류계전기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고조파 전류는 제3 고조파(third harmonic) 전류인 것을 특징으로 하는 개방 진단 과전류계전기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 알고리즘 연산부는,
    A 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류, B 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류, C 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 스칼라합으로 연산하여 상기 N 상에 인가되는 고조파 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 개방 진단 과전류계전기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 전류를 수신하는 전류 수신부;
    상기 알고리즘 연산부로부터 전달되는 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과에 따라 해당 상에 대응하는 경보를 발생시키는 경보 출력부; 및
    상기 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과를 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방 진단 과전류계전기.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 값은 영(0)인 것을 특징으로 하는 개방 진단 과전류계전기.
  8. 변류기 2차 회로와 연결되어 있는 과전류계전기에서 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 진단하는 방법에 있어서,
    상기 변류기 2차 회로에 구비된 차단기의 투입 여부를 판단하는 단계;
    상기 각 상(A, B, C, N)에 인가되는 전류를 수신하는 단계;
    상기 차단기가 투입 상태인 경우, 상기 A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류를 이용하여 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단하는 단계; 및
    상기 차단기가 투입 상태인 경우, N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 분해하여 생성한 고조파 전류를 이용하여 N 상의 개방여부를 판단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방 상태 진단 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 A 상, B 상, C 상의 개방여부를 판단하는 단계는,
    상기 차단기가 투입된 상태에서 A 상에 인가되는 전류값이 제1 값이고, B와 C 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, A 상이 개방된 것으로 판단하는 단계;
    상기 차단기가 투입된 상태에서 B 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, C 와 A 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, B 상이 개방된 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 차단기가 투입된 상태에서 C 상에 인가되는 전류값이 상기 제1 값이고, A와 B 상 간의 선간전류가 상기 제1 값이 아니면, C 상이 개방된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방 상태 진단 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 N 상의 개방여부를 판단하는 단계는,
    N 상에 인가되는 영상전류를 고조파 전류와 기본파 전류로 고조파 분해하는 단계; 및
    상기 기본파 전류가 상기 제1 값이거나 또는 상기 고조파 전류가 상기 제1 값이고, A 상, B 상, C 상에 인가되는 전류가 모두 상기 제1 값이 아니면 N 상이 개방된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방 상태 진단 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 고조파 전류는 제3 고조파(third harmonic) 전류인 것을 특징으로 하는 개방 상태 진단 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 N 상의 개방여부를 판단하는 단계는,
    A 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 검출하는 단계;
    B 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 검출하는 단계;
    C 상에서의 고조파분에 해당하는 고조파 전류를 검출하는 단계; 및
    A 상, B 상, C 상에서 검출된 각 고조파 전류를 스칼라합으로 연산하여 상기 N 상에 인가되는 고조파 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 개방 상태 진단 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과에 따라 해당 상에 대응하는 경보를 발생시키는 단계; 및
    상기 각 상(A, B, C, N)의 개방 상태를 판단한 결과를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방 상태 진단 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 값은 영(0)인 것을 특징으로 하는 개방 상태 진단 방법.
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