KR20150073273A - 변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기 - Google Patents

변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 디지털 계전기는, 상기 디지털 계전기 내에 내장되며, 상기 전력용 변류기의 2차 회로의 개방을 감지하기 위해서, 상기 전력용 변류기의 2차 코일 양단에 접속되는 전압 검출 부와, 상기 전력용 변류기의 2차 코일에 병렬로 접속되고 여자 제어신호에 의해 폐로되는 우회 통전용 계전기를 포함하는 2차 회로 전압 검출 회로 부; 및 상기 디지털 계전기 내에 내장되고, 상기 2차 회로 전압 검출 회로 부에 접속되어, 상기 2차 회로 전압 검출 부로부터 제공된 상기 2차 코일 양단의 전압을 설정된 기준 전압 값과 비교하여 상기 2차 회로의 개방 여부를 결정하고, 폐로 위치로 동작하도록, 개방인 것으로 결정된 해당 상(phase)의 상기 전력용 변류기에 병렬로 접속된 상기 우회 통전용 계전기에 상기 여자 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.

Description

변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기{DIGITAL RELAY WITH SENSIBILITY OF SECONDARY CIRCUIT OPENING}
본 발명은 디지털 계전기에 관한 것으로, 특히 변류기 2차 코일 개방 감지 기능을 갖는 디지털 보호 계전기(이하 디지털 계전기로 약칭함)에 관한 것이다.
디지털 계전기는 전력계통에 접속 설치된 전압 변성기(Potential Transformer, 이하 전력용 PT로 약칭함)와 계기용 변류기(Current Transformer 이하 전력용 CT로 약칭함)를 통해 전력계통의 전압, 전류를 검출하고, 검출된 전압, 전류를 기반으로 전력계통의 전력, 불평형률, 주파수 등을 연산하고 감시하여 전력계통에 사고 전류가 발생시 접속된 회로차단기를 차단 위치(일명 트립 위치)로 동작하도록 제어하여 사고전류 발생 구간을 전력계통으로부터 분리하는 기능을 수행한다.
디지털 계전기가 제어 및 감시할 계전 요소로는 과전류, 부족전류, 부족전력, 과 유효 전력, 과 역상 전류, 부족 유효전력, 과 무효전력 등이 있으며, 이러한 요소들에 대한 정상 여부의 결정은 전력용 CT를 통해 검출되는 전류 검출 값을 근거로 하게 된다.
이러한 전력용 CT는, 전력계통의 상 별 회로(선로)의 주위에 설치되어 상 별 회로에 흐르는 큰 전류에 비례하는 자속(magnetic flux)이 형성되는 철심(core)과, 해당 철심에 감겨지며 해당 철심에 형성되는 자속에 의해 소(小) 전류가 유도되어 흐르는 2차 코일을 포함하게 구성된다.
이러한 전력용 CT에 있어서 2차 회로(상기 2차 코일과 해당 2차 코일에 접속되는 선로 포함)가 개방(예컨대 단선)되는 경우, 전력계통의 상 별 회로(선로)의 큰 1차 전류에 의해 유도된 자속에 의해 철심이 자기 포화되고 큰 2차 전압이 2차 회로에 유기되어 전력용 CT가 소손 및 화재를 일으킬 수 있으며, 비율 차동 계전, 저 전류 계전, 저 전력 계전 등의 동작에도 오동작을 유발할 수 있다.
한편 도 1 내지 도 2를 참조하여 종래기술의 일 예에 따른 디지털 계전기용 변류기 2차 회로 개방 감지 장치의 구성과 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 있어서 종래기술에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 장치(4)는 상 별 전류를 검출하는 전력용 CT(2a, 2b,2c)와 전기적으로 접속되는 CTT단자(3)에 병렬로 접속된다.
도 1에 있어서 전력용 CT(2a, 2b,2c)는 4 상 선로 즉, R상 선로(1a), S상 선로(1b), T상 선로(1c) 및 N상 선로(1d) 중 N상 선로(1d)를 제외한 R상, S상, T상의 3상의 상 전류를 각각 검출하기 위해 3개가 마련될 수 있다.
도 1에 있어서 CTT단자(3)는 전력용 CT(2a, 2b,2c)의 교체시 단락시킬 때 사용되는 단자로서 전력용 CT(2a, 2b,2c)의 2차 코일과 디지털 계전기(5a, 5b)의 내부 변류기(5a1, 5b1)의 사이의 회로 양단에 마련될 수 있다.
각각의 디지털 계전기(5a, 5b)는 내부 변류기(5a1, 5b1)를 가질 수 있다.
종래기술에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 장치(4)를 좀 더 상세한 회로로 도시한 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
변류기 2차 회로 개방 감지 장치(4)는 양 CTT단자(3)에 병렬로 접속되는 양 입력단자(a, n)와, 비교기(4a), 제어부(4b), 경보 릴레이(relay)(4c), 변류기 2차 회로 폐로용 릴레이(4d)를 포함하게 구성된다.
비교기(4a)는 양 입력단자(a, n)에 접속되고 양 입력단자(a, n)의 전압 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 양 입력단자(a, n)의 전압 값이 상기 기준 값보다 큰 경우 변류기 2차 회로가 개방된 것을 나타내는 하이(high) 또는 로우(low)의 출력신호를 출력한다.
제어부(4b)는 중앙처리장치(CPU)를 주요 부로 포함하는 회로 부로서 처리 및 제어 프로그램을 미리 저장하는 메모리와, 처리 공간인 메모리를 가지고, 상기 비교기(4a)에 접속되어 비교기(4a)로부터 출력된 변류기 2차 회로가 개방된 것을 나타내는 하이 또는 로우 신호가 입력되면 상기 경보 릴레이(relay)(4c)와 변류기 2차 회로 폐로용 릴레이(4d)에 이들 릴레이들을 폐로 위치로 동작시키는 제어 출력신호를 출력한다.
경보 릴레이(4c)는 제어부(4b) 및 미 도시한 부저 또는 램프등의 경보장치와 접속되어 해당 경보장치에 전원을 공급하는 수단으로서, 제어부(4b)로부터 제어 출력신호가 수신되면 여자(magnetizing) 및 접점이 폐로되어, 상기 경보 장치의 부저를 동작시키거나 램프를 점등하여 현재 변류기 2차 회로 개방 상태임을 경보한다.
변류기 2차 회로 폐로용 릴레이(4d)는 양 입력단자(a, n)에 병렬로 접속되고, 제어부(4b)로부터 제어 출력신호가 수신되면 여자(magnetizing) 및 접점이 폐로되어, 개방된 2차 회로를 폐로 상태로 만듦으로써 2차 회로의 전압 상승을 방지하고 전력용 CT(2a, 2b,2c)의 소손을 방지하게 된다.
그러나 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 디지털 계전기용 변류기 2차 회로 개방 감지 장치(4)는 2차 회로와 디지털 계전기(5a, 5b) 사이 디지털 계전기(5a, 5b)의 외부에 별도로 구성되어 접속되므로, 변류기 2차 회로 개방 감지 장치(4)의 제작에 소요되는 비용만큼 전체 디지털 계전기에 의한 보호 시스템 구성 비용을 상승시키는 문제를 수반한다.
또한 종래기술에 따른 디지털 계전기용 변류기 2차 회로 개방 감지 장치(4)는 비교기(4a)에 의한 디지털 로직(하이 또는 로우)신호를 근거로 2차 회로의 개방을 결정하는 구성으로서, 하이와 로우의 양 극적 감도밖에 없으며 하드웨어(hardware)적 회로구성에 의해(다시 말해 비교기 회로 및 그 시정 수에 의해) 디지털 로직 신호를 형성하는 구성이므로 2차 회로의 개방 감지에 대한 감도 수정이 하드웨어적 회로를 변경하지 않고는 수정이 불가능한 문제점이 있다.
또한 종래기술에 따른 디지털 계전기용 변류기 2차 회로 개방 감지 장치(4)가 2차 회로의 개방을 감지하여 변류기 2차 회로 폐로용 릴레이(4d)를 폐로하게 되면 디지털 계전기(5a, 5b)로의 전류 흐름은 차단과 마찬가지인 상태가 된다.
변류기 2차 회로 폐로용 릴레이(4d)가 폐로 상태가 아닐 때는 2차 회로 개방 감지 장치(4)의 저항 성분과 디지털 계전기(5a, 5b)의 저항 성분에 의한 분압 회로가 형성되어, 전력용 CT(2a, 2b,2c)의 양단 전압이 분압되어 디지털 계전기(5a, 5b)에 인가된다.
따라서 디지털 계전기(5a, 5b)의 비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 불평형 계전 등의 기능에 오동작을 유발할 수 있는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 별도의 변류기 2차 회로 개방 감지 장치가 불필요한 변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 사용자에 의한 자유로운 2차 회로 개방 감지의 감도 설정이 가능한 디지털 계전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 우회 통전용 계전기가 폐로되어 디지털 계전기의 전류 계측을 위해 유입되는 전류량이 차단되거나 감소되었을 때 비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족 유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 상 전류 불평형(unbalance in phase currents) 계전을 포함하는 계전 기능을 정지시켜 디지털 계전기의 오동작을 방지하는 변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 제 1 목적은, 교류의 상 별 전력회로를 흐르는 전류량을 검출하기 위한 복수의 전력용 변류기에 접속되는 디지털 계전기에 있어서,
상기 디지털 계전기 내에 내장되며, 상기 전력용 변류기의 2차 회로의 개방을 감지하기 위해서, 상기 전력용 변류기의 2차 코일 양단에 접속되는 전압 검출 부와, 상기 전력용 변류기의 2차 코일에 병렬로 접속되고 여자 제어신호에 의해 폐로되는 우회 통전용 계전기를 포함하는 2차 회로 전압 검출 회로 부; 및
상기 디지털 계전기 내에 내장되고, 상기 2차 회로 전압 검출 회로 부에 접속되어, 상기 2차 회로 전압 검출 부로부터 제공된 상기 2차 코일 양단의 전압을 설정된 기준 전압 값과 비교하여 상기 2차 회로의 개방 여부를 결정하고,
폐로 위치로 동작하도록, 개방인 것으로 결정된 해당 상(phase)의 상기 전력용 변류기에 병렬로 접속된 상기 우회 통전용 계전기에 상기 여자 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 본 발명에 따른 디지털 계전기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 상기 2차 회로 전압 검출 부가 검출한 상기 2차 코일 양단의 전압에 대한 아날로그 값을 상응한 디지털 값으로 변환하여 상기 제어부에 제공하는 아날로그 디지털 변환부; 및
사용자가 2차 회로의 개방 검출 감도를 결정하기 위해 상기 기준 전압 값을 설정할 수 있는 수단을 제공하며 상기 제어부에 접속되는 입력 부;를 더 포함하는 본 발명에 따른 디지털 계전기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 제 3 목적은, 상기 2차 회로의 개방을 결정하여 상기 우회 통전용 계전기에 상기 여자 제어신호를 출력했을 때, 상기 제어부는,
비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 상 전류 불평형 계전을 포함하는 계전 동작을 정지하도록 제어하도록 하는 처리 프로그램을 저장한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 디지털 계전기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서 상기 2차 회로 전압 검출 회로 부의 전압 검출 부는 전압 분압용 저항 또는 전압 변성기(Potential Transformer)로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기는, 디지털 계전기 내에 내장되며, 상기 전력용 변류기의 2차 회로의 개방을 감지하기 위해서, 상기 전력용 변류기의 2차 코일 양단에 접속되는 전압 검출 부와, 상기 전력용 변류기의 2차 코일에 병렬로 접속되고 여자 제어신호에 의해 폐로되는 우회 통전용 계전기를 포함하는 2차 회로 전압 검출 회로 부와; 디지털 계전기 내에 내장되어 상기 2차 회로 전압 검출 부로부터 제공된 상기 2차 코일 양단의 전압을 설정된 기준 전압 값과 비교하여 상기 2차 회로의 개방 여부를 결정하고, 폐로 위치로 동작하도록, 개방인 것으로 결정된 해당 상의 상기 전력용 변류기에 병렬로 접속된 상기 우회 통전용 계전기에 상기 여자 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하므로, 외부의 별도 변류기 2차 회로 개방 감지 장치가 불필요한 디지털 계전기를 얻을 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기는, 2차 회로 전압 검출 회로 부가 검출한 전력용 변류기의 2차 코일 양단 전압에 대한 아날로그 값을 상응한 디지털 값으로 변환하여 제어부에 제공하는 아날로그 디지털 변환부를 포함하므로, 전력용 변류기의 2차 코일 양단 전압을 하이(high) 또는 로우(low)의 양극 값이 아닌 섬세하고 다양한 전력용 변류기의 2차 코일 양단 전압을 아날로그 신호(값)로 받아 이를 디지털 신호(값)로 변환하여 제어부에 제공할 수 있고, 입력 부를 포함하므로 사용자가 2차 회로의 개방 검출 감도를 결정하기 위해 기준 전압 값을 자유로이 설정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기는, 상기 제어부는, 처리 프로그램을 저장한 메모리를 포함하므로, 2차 회로의 개방을 결정하여 상기 우회 통전용 계전기에 상기 여자 제어신호를 출력했을 때, 비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 상 전류 불평형 계전을 포함하는 계전 동작을 정지하도록 제어할 수 있어, 디지털 계전기로 유입되는 전류가 차단되거나 감소됨에 따른 디지털 계전기의 오동작 발생을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 장치를 포함한 복수의 보호 계전기 및 4극(상) 전력 회로에 대한 접속 구성을 보여주는 회로 구성 블록 도이고,
도 2는 종래기술에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 장치에 대한 상세 구성을 보여주는 회로 구성 블록 도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기와 4극(상) 전력 회로, 회로차단기, 디지털 계전기에 전력 회로의 상 전류 및 상 전압을 검출하여 제공하는 전력용 변류기 및 전압 변성기의 구성을 보여주는 블록 도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기에 있어서 처리 프로그램을 저장함 메모리를 보여주는 메모리의 세부 구성도이며,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기에 있어서 상기 처리 프로그램에 따른 동작을 보여주는 흐름 도이다.
상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기와 4극(상) 전력 회로, 회로차단기, 디지털 계전기에 전력 회로의 상 전류 및 상간 전압을 검출하여 제공하는 전력용 변류기 및 전압 변성기의 구성을 보여주는 블록 도인 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 디지털 계전기와 회로차단기 및 전력회로를 포함하는 전체 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 계전기와 회로차단기 및 전력회로를 포함하는 전체 시스템은 전력 회로 즉, R상 전력 회로(다시 말해 R상 전력 선로)(1a), S상 전력 회로(다시 말해 S상 전력 선로)(1b), T상 전력 회로(다시 말해 T상 전력 선로)(1c), N상 전력 회로(다시 말해 N상 전력 선로) (1d), 회로 차단기(10), 전압 변성기(20), GPT(Ground Potential Transformer)(20a), R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c), N상 전력용 변류기(일명 NCT)(2d), CTT단자(3) 및 휴즈(fuse)(30) 및 본 발명에 따른 디지털 계전기(40)를 포함하게 구성될 수 있다.
R상 전력 회로(1a), S상 전력 회로(1b), T상 전력 회로(1c)는 3상 교류 전원으로부터의 3상 교류 전류가 흐르는 통상의 3상 전력회로이고, N상 전력 회로(1d)는 지락을 검출하기 위한 접지 극(중성 극) 전력회로이다.
회로 차단기(10)는, R상 전력 회로(1a), S상 전력 회로(1b), T상 전력 회로(1c), N상 전력 회로(1d)에 접속되게 설치되고, 디지털 계전기(40)에 의해 제어되어 R상 전력 회로(1a), S상 전력 회로(1b), T상 전력 회로(1c), N상 전력 회로(1d)를 차단하는 트립 동작할 수 있는 잘 알려진 4극 회로 차단기로 구성될 수 있다.
전압 변성기(20)는 접지와 각각의 3상간 전압에 비례한 전압 신호를 검출하여 제공하는 수단으로서 접지와 R상 전력 회로(1a) 간 전압에 비례한 전압 검출 신호를 제공하는 것과, 접지와 S상 전력 회로(1b) 간 전압에 비례한 전압 검출 신호를 제공하는 것, 접지와 T상 전력 회로(1c) 간 전압에 비례한 전압 검출 신호를 제공하는 것의 3개로 구성될 수 있다.
GPT(Ground Potential Transformer, 일명 중성 극 전압 변성기)(20a)는 접지와 디지털 계전기(40) 사이에 접속되게 설치되어, 지락을 검출할 수 있도록 영상 전압(중성 상 전압)을 검출하여 디지털 계전기(40)에 제공한다.
R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c), N상 전력용 변류기(일명 NCT)(2d)는 각각 R상 전력 회로(1a), S상 전력 회로(1b), T상 전력 회로(1c) 및 N상 전력 회로(1d)에 접속되게 설치되어, 각각의 상 전류를 검출하여 제공한다. 각각의 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)는 미 도시되었지만 잘 알려진 바와 같이 R상 전력 회로(1a), S상 전력 회로(1b), T상 전력 회로(1c) 및 N상 전력 회로(1d)의 둘레에 설치되는 코어(core)와, 코어에 감겨져서 R상 전력 회로(1a), S상 전력 회로(1b), T상 전력 회로(1c) 및 N상 전력 회로(1d)를 흐르는 전류량에 비례하게 유도되는 전류가 흐르는 2차 코일을 포함하게 구성된다.
CTT단자(3)는 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 교체시 단락시킬 때 사용되는 단자로서 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 2차 코일과 디지털 계전기(40)의 내부 변류기(42) 사이의 회로에 마련될 수 있다.
휴즈(30)는 각각의 3상용 전압 변성기(20) 및 GPT(20a)와 디지털 계전기(40)의 내부 변류기(42) 사이에 접속되게 설치되어 각각의 3상용 전압 변성기(20) 및 GPT(20a)로부터 디지털 계전기(40)의 내부 변류기(42) 사이에 과전류 통전 시 녹아서 끊어짐으로써 과전류로부터 디지털 계전기(40)를 보호한다.
한편 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디지털 계전기(40)의 구성을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디지털 계전기(40)는 교류의 상 별 전력회로를 흐르는 전류량을 검출하기 위한 복수의 전력용 변류기 즉 상기 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)에 접속되며, 특징적 구성요소로서 2차 회로 전압 검출 회로 부(43)와, 제어부(45)를 포함한다.
2차 회로 전압 검출 회로 부(43)는 디지털 계전기(40) 내에 내장되며, 전압 검출 부(43a)와, 우회 통전용 계전기(43b)를 포함한다.
전압 검출 부(43a)는 R, S, T 및 N상의 4개 상에 대응하게 구성되어, R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 2차 회로의 개방을 감지하기 위해서 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 2차 코일 양단에 각각 접속된다.
다시 말해서 전압 검출 부(43a)는 제어부(45)가 2차 회로의 개방 여부를 결정할 수 있도록 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 2차 코일 양단에 접속되고 2차 코일 양단의 전압을 검출하여 후술하는 아날로그 디지털 변환부(44)를 통해 제어부(45)에 제공한다.
전압 검출 부(43a)는 각각의 상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 2차 코일 양단에 대응하게 8개의 전압 분압용 저항 또는 4상에 대응하게 4개의 전압 변성기(Potential Transformer, PT로 통상 약칭됨)로 구성될 수 있다.
우회 통전용 계전기(43b)는 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 상기 2차 코일에 병렬로 접속되고 제어부(45)로부터의 여자 제어신호에 의해 폐로(閉路)된다.
제어부(45)는 디지털 계전기(40) 내에 내장된다.
제어부(45)는, 상기 2차 회로 전압 검출 회로 부(43)에 접속되어, 상기 2차 회로 전압 검출 부(43)로부터 제공된 상기 2차 코일 양단의 전압을 설정된 기준 전압 값과 비교하여 상기 2차 회로의 개방 여부를 결정한다.
개방인 것으로 결정된 경우, 제어부(45)는 폐로 위치로 동작하도록, 즉 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d) 중 개방인 것으로 결정된 해당 상(phase)의 전력용 변류기에 병렬로 접속된 상기 우회 통전용 계전기(43b)에 상기 여자 제어신호를 출력한다.
제어부(45)는 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU로 통칭됨)와, 프로그램 또는 데이터를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 마이크로 프로세서로 구성될 수 있다. 따라서 제어부(45)는 중앙처리장치만으로 구성되는 것으로 한정하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 메모리(51)와 분리된 구성으로 나타낼 수 있으며, 마이크로 프로세서로 구성되는 것으로 한정하는 경우 제어부(45)는 도 3에 있어서 부호 45가 지시하는 회로 부 및 메모리(51)를 포함하는 구성으로 나타낼 수 있다.
메모리(51)의 구성을 좀 더 상세히 나타낸 도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 제 1 메모리(51a), 제 2 메모리(51b)를 포함할 수 있다.
여기서 제 1 메모리(51a)는, 제어부(45)가 상기 2차 회로의 개방을 결정하여 상기 우회 통전용 계전기(43b)에 상기 여자 제어신호를 출력했을 때, 비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 상 전류 불평형(unbalance in phase currents) 계전을 포함하는 계전 동작을 정지하게 제어하는 처리 프로그램을 저장하고 제어부(45)에 제공하는 메모리이다.
또한 여기서 비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 상 전류 불평형 계전은 잘 알려진 바와 같이 비율 차동 계전은 고장에 의해 생긴 두 전류의 차가 두 전류의 합의 어느 비율 이상으로 되었을 때 동작하는 계전, 부족전류 계전은 검출된 상 전류가 미리 설정된 기준 값에 미달할 경우에 동작하는 계전, 부족유효전력 계전은 검출된 상 전류와 상 전압을 근거로 연산하여 얻은 유효전력이 설정된 기준 유효전력에 미달할 때 동작하는 계전, 부족 무효전력 계전은 검출된 상 전류와 상 전압을 근거로 연산하여 얻은 무효전력이 설정된 기준 무효전력에 미달할 때 동작하는 계전, 상 전류 불평형 계전은 중성 상을 제외한 상 전류의 합이 제로(zero) 즉 0이 아닌 경우 3상의 상 전류간 불평형이 발생한 것을 결정하여 동작하는 계전이다.
제 2 메모리(51b)는, 제어부(45)가 연산 및/또는 처리에 의해 결정되거나 얻는 상태 정보 또는 값, 후술하는 디지털 입력 부(46)로부터 수신한 회로 차단기(10)의 개폐 상태 데이타를 포함하는 외부로부터의 정보 데이터, 설정되는 각종의 기준 설정 값 데이터 등을 저장하는 메모리로 구성될 수 있다.
메모리(51)는 도시한 제 1 메모리(51a), 제 2 메모리(51b) 외에 다른 제어 및 처리를 위한 프로그램을 저장하는 메모리 등 메모리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디지털 계전기(40)는 특징적 구성요소로서 아날로그 디지털 변환부(44) 및 입력 부(49)를 더 포함한다.
아날로그 디지털 변환부(44)는 입력단이 내부 전압 변성기(41), 내부 변류기(42) 및 2차 회로 전압 검출 회로 부(43)에 접속되고 출력단이 제어부(45)에 접속되어, 상기 2차 회로 전압 검출 회로 부(43)가 검출한 상기 2차 코일 양단의 전압에 대한 아날로그 값을 상응한 디지털 값으로 변환하여 제어부(45)에 제공한다.
입력 부(49)는 사용자가 본 발명에 따른 디지털 계전기(40)에 접근할 수 있는 인터페이스(interface) 수단으로서 예컨대 키이 스위치(key switch), 터치 패드(touch pad) 등 다양한 입력수단으로 구성될 수 있다.
입력 부(49)는 사용자가 상기 2차 회로의 개방 검출 감도를 결정하기 위해 상기 기준 전압 값을 설정할 수 있는 수단을 제공하며 상기 제어부(45)에 접속된다.
본 발명의 바람직한 다른 양상에 따라서 디지털 계전기(40)는 내부 전압 변성기(41), 내부 변류기(42), 디지털 입력 부(46), 디지털 출력 부(47), 표시장치(48), 통신장치(50) 및 SMPS(Switching Mode Power Supply)(52)를 더 포함할 수 있다.
내부 전압 변성기(41)는 전압 변성기(20) 및 GPT(20a)와 아날로그 디지털 변환부(44) 사이에 접속되어, 전압 변성기(20) 및 GPT(20a)가 제공하는 큰 아날로그 전압 신호를 비례하는 작은 아날로그 신호로 강압하여 아날로그 디지털 변환부(44)에 제공할 수 있다.
내부 변류기(42)는 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)와 아날로그 디지털 변환부(44) 사이에 접속되어, R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)가 제공하는 큰 아날로그 전류 감지 신호를 비례하는 작은 값의 아날로그 전류 감지 신호로 변환하여 아날로그 디지털 변환부(44)에 제공할 수 있다.
디지털 입력 부(46)는 회로차단기(10)의 폐로 또는 개방의 상태 정보, 접속된 다른 디지털 계전기의 동작 상태 정보 등을 디지털 신호로 입력받을 수 있는 수단으로서, 제어부(45)에 접속되어 상기 상태 정보 데이터들을 제어부(45)에 전달한다.
디지털 출력 부(47)는 제어부(45)에 접속되어 디지털 계전기(40)의 제어신호가 출력되는 출력 부로서 외부의 회로 차단기(10), 미 도시한 부저(buzzer), 램프(lamp), 다른 디지털 계전기 등과 접속될 수 있다.
표시장치(48)는 제어부(45)에 접속되고 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display), 발광 다이오드(Light Emitting Device) 디스플레이와 같은 디스플레이로 구성되어 제어부(45)가 제공하는 디지털 계전기(40)의 운용상태 정보를 사용자에게 표시할 수 있다.
통신장치(50)는 예컨대 RS-485와 같은 유선 직렬통신방식에 있어서, 모드 버스(Modbus)-TCP와 같은 산업용 이더넷 통신 등 다양한 통신프로토콜 및 방식을 지원할 수 있도록 해당 프로토콜 변환부를 갖는 송수신 회로 부로 구성될 수 있다.
SMPS(52)는 정전압 공급 회로 부로서 교류전원을 직류전원으로 변환하고 평활한 후 각각의 디지털 계전기(40)의 구성부품들에 접속되어 이들이 필요로 하는 각각의 직류 전원 정전압을 변환하여 제공한다.
한편 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변류기 2차 회로 개방 감지 기능을 갖는 디지털 계전기의 동작을 도 5를 주로 참조하고 도 3을 보조적으로 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 단계 S1에서 제어부(45)는 아날로그 디지털 변환부(44)가 제공하는 각각의 상 별 전력용 변류기의 검출된 양단 전압을 수신한다. 여기서 아날로그 디지털 변환부(44)가 제공하는 전력용 변류기의 검출된 양단 전압은 R상 전력용 변류기(2a), S상 전력용 변류기(2b), T상 전력용 변류기(2c) 및 N상 전력용 변류기(2d)의 상기 2차 코일 양단에 접속되는 분압용 저항 또는 전압 변성기로 구성되는 2차 회로 전압 검출 회로 부(43)의 전압 검출 부(43a)로부터 아날로그 디지털 변환부(44)에 제공된 아날로그 전압 검출 신호를 아날로그 디지털 변환부(44)가 디지털 전압 검출 신호로 변환하여 제공된 것이다.
다음 제어부(45)는 아날로그 디지털 변환부(44)가 제공한 전력용 변류기의 검출된 양단 전압과 미리 설정된 기준 전압 값과 비교하고(단계 S2), 전력용 변류기의 2차 코일을 포함하는 상기 2차 회로의 개방 여부를 결정한다. 즉, 전력용 변류기의 검출된 양단 전압이 미리 설정된 기준 전압 값보다 크거나 같으면, 제어부(45)는 해당 상의 전력용 변류기의 상기 2차 회로가 개방된 상태인 것으로 결정한다(단계 S3).
전력용 변류기의 검출된 양단 전압이 미리 설정된 기준 전압 값보다 작으면, 제어부(45)는 해당 상의 전력용 변류기의 상기 2차 회로가 정상인 상태인 것으로 결정하고(단계 S4) 단계 S1로 복귀한다.
단계 S3와 같이 해당 상의 전력용 변류기의 상기 2차 회로가 개방된 상태인 것으로 결정한 경우, 제어부(45)는 해당 상에 대응하는 우회 통전용 계전기(43b)에 폐로 위치로 동작하도록 여자 제어신호를 출력하고 동시에 제 1 메모리(51a)로부터제공된 처리 프로그램에 따라서 비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 상 전류 불평형(unbalance in phase currents) 계전을 포함하는 디지털 계전기(40)의 계전 동작을 정지시킨다.
1a: R상 선로 및 1b: S상 선로
1c: T상 선로, 1d: N상 선로
2a, 2b, 2c: 전력용 CT
3: CTT단자 4: 변류기 2차 회로 개방 감지 장치
5a, 5b: 디지털 계전기 10: 회로 차단기
20: 전압 변성기 2a: R상 전력용 변류기
2b: S상 전력용 변류기 2c: T상 전력용 변류기
2d: N상 전력용 변류기(일명 NCT) 30: 휴즈(fuse)
40: 디지털 계전기 43: 2차 회로 전압 검출 회로 부
45: 제어부

Claims (4)

  1. 교류의 상 별 전력회로를 흐르는 전류량을 검출하기 위한 복수의 전력용 변류기에 접속되는 디지털 계전기에 있어서,
    상기 디지털 계전기 내에 내장되며, 상기 전력용 변류기의 2차 회로의 개방을 감지하기 위해서, 상기 전력용 변류기의 2차 코일 양단에 접속되는 전압 검출 부와, 상기 전력용 변류기의 2차 코일에 병렬로 접속되고 여자 제어신호에 의해 폐로되는 우회 통전용 계전기를 포함하는 2차 회로 전압 검출 회로 부; 및
    상기 디지털 계전기 내에 내장되고, 상기 2차 회로 전압 검출 회로 부에 접속되어, 상기 2차 회로 전압 검출 부로부터 제공된 상기 2차 코일 양단의 전압을 설정된 기준 전압 값과 비교하여 상기 2차 회로의 개방 여부를 결정하고,
    폐로 위치로 동작하도록, 개방인 것으로 결정된 해당 상(phase)의 상기 전력용 변류기에 병렬로 접속된 상기 우회 통전용 계전기에 상기 여자 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 디지털 계전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차 회로 전압 검출 회로 부가 검출한 상기 2차 코일 양단의 전압에 대한 아날로그 값을 상응한 디지털 값으로 변환하여 상기 제어부에 제공하는 아날로그 디지털 변환부; 및
    사용자가 2차 회로의 개방 검출 감도를 결정하기 위해 상기 기준 전압 값을 설정할 수 있는 수단을 제공하며 상기 제어부에 접속되는 입력 부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 회로의 개방을 결정하여 상기 우회 통전용 계전기에 상기 여자 제어신호를 출력했을 때, 상기 제어부는,
    비율 차동 계전, 부족전류 계전, 부족유효전력 계전, 부족 무효전력 계전, 상 전류 불평형(unbalance in phase currents) 계전을 포함하는 계전 동작을 정지하게 제어하는 처리 프로그램을 저장한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차 회로 전압 검출 회로 부의 전압 검출 부는 전압 분압용 저항 또는 전압 변성기(Potential Transformer)로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 계전기.



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