KR20160025227A - Ac 및 dc전원 통합 접지 검출 장치 - Google Patents

Ac 및 dc전원 통합 접지 검출 장치 Download PDF

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KR20160025227A KR1020140112170A KR20140112170A KR20160025227A KR 20160025227 A KR20160025227 A KR 20160025227A KR 1020140112170 A KR1020140112170 A KR 1020140112170A KR 20140112170 A KR20140112170 A KR 20140112170A KR 20160025227 A KR20160025227 A KR 20160025227A
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Abstract

본 발명은 교류 저압 공급반(AC MAIN전원반, 소내배전반, 동력반, 저압반 MOTOR기동반, 분전반 등) 및 직류 저압 공급반(DC MAIN반, DC소내배전반, DC전원공급반 등), 공공기관 및 산업기관 내에서 사용하는 모든 설비의 구동 및 제어를 위한 AC 및 DC전원을 공급하는 공급선로에서 발생할 수 있는 접지사고를 통합 감시 할 수 있는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치에 관한 것으로; AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 감지하여 이상 발생 상태로 판단되면 배선차단기 구동을 위한 트립신호의 출력을 제어하고 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 송출하고, 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원부와 상기 연산제어를 통해 개별회선의 이상 발생 및 트립신호 출력에 관한 감시정보를 디스플레이하는 LED표시부를 포함하는 복수의 통신형 AGFR 모듈과; DC 전원 공급선로의 회선별 접지 발생 시 누설전류 정보와 회선별로 설정된 ID번호를 송출하는 복수의 통신형 DCT(Detective CT)와; 상기 복수의 통신형 AGFR 모듈과 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 수신하고 상기 통신형 DCT와 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 ID번호 및 누설전류 정보를 수신하여 누전여부를 판단하는 통합감시장치(IED);로 구성되며, 상기 통합감시장치(IED)는 AGFR 모듈 및 통신형 DCT에서 수신된 감시정보 및 회선별로 설정된 ID번호를 디스플레이하는 LCD표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치를 제공한다.

Description

AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치{multi ground detector for AC and DC}
본 발명은 교류 저압 공급반(AC MAIN전원반, 소내배전반, 동력반, 저압반 MOTOR기동반, 분전반 등) 및 직류 저압 공급반(DC MAIN반, DC소내배전반, DC전원공급반 등), 공공기관 및 산업기관 내에서 사용하는 모든 설비의 구동 및 제어를 위한 AC 및 DC전원을 공급하는 공급선로에서 발생할 수 있는 접지사고를 통합 감시 할 수 있는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치에 관한 것이다.
최근 안정적인 전력공급과 효율적인 변전소 운영을 위해 변전소 내 보호·감시 기기들은 인력을 대신하여 계전·계측 역할을 수행하고 있다.
이와 같은 변전소 내의 모든 전원(보호감시 기기, 조명, 설비)이 분기 시작되는 소내배전반의 안정성과 신뢰성을 확보하기 위해 AC회선과 DC회선에 각각 별도의 장치를 구성하여 소내전원을 감시하고 있으며, 그 예가 도 1에 도시된다.
도 1을 참고하면, AC 소내배전반(1)은 변전소 내부의 AC전원을 공급하는 배전반으로 M.Tr, GIS, 충전기, 조명 등 변전소 내부의 각종 기기의 AC전원을 공급하기 위해 사용되며 고장이 발생할 경우 AC전원 상실 등 변전소 운영에 막대한 손실을 입히게 된다.
이때, AC 소내 배전반(1) 내에는 AC 소내전원 회로의 누설 고장에 대한 보호를 위해 AGFR(AC Ground Fault Relay)(10)이 영상변류기(ZCT)(12)와 함께 설치되며, 전원 상태 및 누설 접지를 감시하여 선로의 누전으로 인해 발생하는 인명 및 설비기기의 중대형 사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, AGFR(AC Ground Fault Relay)(10)은 누전사고 시 Trip 및 경보를 발생하여 고장조치를 함으로서 변전소 내 AC전원을 안정적으로 공급할 수 있도록 한다.
이때, 영상변류기(ZCT)(12)는 일 예로 실용공고번호 실1983-0001279호에 제안된 바와 같은 일반적인 구성을 채용한다.
따라서, AC 소내배전반(1)에 구비되는 영상변류기(12)는 단순한 영상전류만을 검출하고, 검출된 영상변류는 AC 소내배전반(1)의 지락검출계전기(GFR)(10)에서 트립신호를 송출하여 차단하게 되고, 영상변류기(12)는 GFR과 1:1로 연결되어 상당히 많은 선로가 필요하게 된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 DC 소내배전반(2)은 주로 변전소 내 각종 보호감시 기기들의 전원을 공급하기 위한 배전반으로, 고장 발생시 보호 감시 기기들의 작동이 멈추게 된다. DC 전원의 특성상 일반 CT을 통해서는 전류 검출이 불가능하여 DC 계통에 별도의 AC성분의 전류를 흘려주어 접지 발생시 이를 감지하는 DCT(Detective CT)(22)를 통해 누전사고를 방지하고 있다.
이와 같이 AC 소내 배전반(1) 및 DC 소내배전반(2)에 설치되는 AGFR(10), DGPS(DC Ground Processing System)(20)는 교류 및 직류접지를 차단하는 기기이지만 변전소에서 발생하는 전자기 장해, 개폐서지 등 시험 환경조건이 현재 다른 보호계전기에 비해 미흡하다.
아울러, AGFR(10)은 영상변류기(ZCT)(12)를 이용하여 최대 12회선, DGPS(20)는 통신형 전류변성기(DCT)(22)를 사용하여 최대 60회선까지 감시 가능하지만, AC/DC 소내 배전반(1,2)의 운영 상태를 상위 시스템인 IED 반(3)의 소내전원 및 방제 IED(30)에서 AC/DC 전원상실, 접점 유무 확인만 제공하므로 누설 개소를 확인하기 위해서는 현장에 인력이 투입되어 직접 육안 검사를 해야 하므로 누전사고 등의 발생시 신속한 대처가 어려운 문제점이 있다.
또한, 현재 AC/DC 소내 배전반(1,2)은 아날로그 값을 이용하여 운용 중이며, 정보 표준화가 이루어지지 않아 상위 시스템 및 주변기기와 연계운용이 불가능하여 디지털 변전 자동화의 효율성을 저하시키고 있다.
아울러, 소내전원 감시·보호용 스마트 IED는 현재 소내 배전반 감시·보호를 위해 설치된 각종 아날로그 Meter, GFR, DGPS, NVR, 경보 창구 등의 각종 기기들은 현재 1:1 Hardwire 결선을 통해 상태값 전송을 수행하므로 그 결선이 복잡하고 이로 인한 설치 및 유지 보수에 어려움이 있다.
참고문헌 : 실용공고번호 실1983-0001279호
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 영상변류기(ZCT)에서 감지된 영상전류를 통신형 AGFR(AC Ground Fault Relay) 모듈에서 분석하여 이상 발생 상태로 판단되면 배선차단기 제어를 위한 트립 신호를 직접 송출하고, 통신형 AGFR 모듈의 ID번호 및 감시정보를 RS485 통신 방식으로 통합감시장치(IED)와 송수신하여 통합감시장치(IED)에서 모든 회선의 상태를 실시간으로 정확히 감시할 수 있는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 DC전원 선로의 접지 판단은 DC전원 공급선로에 접지검출신호를 실어 송출시키고, 접지 발생 시 DC전원 선로에 설치된 통신형 DCT(Detectiv CT)를 통해 누전전류정보와 통신형 DCT의 ID번호를 RS485 통신 방식을 이용하여 통합감시장치(IED)와 송수신하여 통합감시장치(IED)에서 누전여부를 판단할 수 있는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치 구성시 통신회선을 간소화하여 전체적인 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치의 설치 및 유지 보수에 유리하고 정보 표준화를 이룰 수 있어 상위 시스템인 HMI에 IEC61850통신 프로토콜을 이용하여 감시정보를 송수신할 수 있는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 감지하여 이상 발생 상태로 판단되면 배선차단기 구동을 위한 트립신호의 출력을 제어하고 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 송출하고, 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원부와 상기 연산제어를 통해 개별회선의 이상 발생 및 트립신호 출력에 관한 감시정보를 디스플레이하는 LED표시부를 포함하는 복수의 통신형 AGFR 모듈과; DC 전원 공급선로의 회선별 접지 발생 시 누설전류 정보와 회선별로 설정된 ID번호를 송출하는 복수의 통신형 DCT(Detective CT)와; 상기 복수의 통신형 AGFR 모듈과 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 수신하고 상기 통신형 DCT와 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 ID번호 및 누설전류 정보를 수신하여 누전여부를 판단하는 통합감시장치(IED);로 구성되며, 상기 통합감시장치(IED)는 AGFR 모듈 및 통신형 DCT에서 수신된 감시정보 및 회선별로 설정된 ID번호를 디스플레이하는 LCD표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치를 제공한다.
이때, 상기 통합감시장치(IED)는 상기 통신형 AGFR 모듈 및 통신형 DCT에서 수신되는 정보를 IEC61850 통신 프로토콜로 변환하여 상위의 HMI에 전송하며, 상기 통합감시장치(IED)에서 AGFR 모듈 및 통신형 DCT에서 수신된 감시정보 및 회선별로 설정된 ID번호를 디스플레이하는 LCD표시부에 포함하며, 상기 LCD표시부는 AC접지 및 DC접지 사고 발생회선과 발생시간 및 접지사고 전류값을 숫자, 문자, 기호 중에 어느 하나로 표시하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 HMI는 AC 전원 공급선로의 회선별로 트립신호를 출력하는 통신형 AGFR 모듈의 배선차단기 제어를 위한 트립신호를 상기 통합감시장치(IED)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신형 AGFR 모듈은, AC 전원 공급 선로에 회선별로 설치되어 영상전류를 검출하는 영상변류기(ZCT)를 통해 검출되는 아날로그 형태의 영상전류 신호에서 노이즈를 제거하는 노이즈 필터와, 상기 노이즈 필터를 통과한 아날로그 형태의 영상전류 신호를 증폭하는 신호증폭기와, 상기 신호증폭기를 통해 증폭된 아날로그 형태의 영상전류 신호를 디지털 형태의 영상전류 데이터로 변환하는 A/D컨버터와, 상기 A/D컨버터를 통해 입력되는 영상전류 데이터를 분석하여 이상 발생 여부를 판단하여 이상 발생 상태이면 배선차단기의 제어를 위한 트립신호를 출력하는 연산제어부와, 상기 연산제어부에서 출력되는 MCCB 등의 배선차단기의 제어를 위한 트립신호를 트립 케이블로 출력하는 트립신호출력부(DO)와, 상기 연산제어부에서 산출된 이상 발생 상태 및 트립신호 출력 등의 감시정보를 통신형 AGFR 모듈의 회선별로 설정된 ID번호와 함께 상기 통합감시장치(IED)로 전송하는 RS485 통신모듈로 구성되며; 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원부와, 상기 연산제어를 통해 개별회선의 이상 발생 및 트립신호 출력에 관한 감시정보를 디스플레이하는 LED표시부를 포함하는 복수의 통신형 AGFR 모듈을 특징으로 한다.
한편, 상기 통신형 AGFR 모듈은, 측정된 회선별 영상전류를 설정값과 비교하여 누설전류 Pick up 발생 유무를 판단하되, 회선별 영상전류가 설정값을 초과하지 않거나, 설정값을 초과하여 이상 발생 상태로 판단되더라도 설정된 시간이 경과했는지 체크하여 설정된 시간이 경과 되지 않으면 지속적으로 영상전류를 감지하도록 하며, 회선별 영상전류가 설정값을 초과하여 이상 발생 상태로 판단되고, 설정된 시간이 경과했는지 체크하여 설정된 시간이 경과 하게 되면, 이상 상태로 판단하게 되고 트립신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 통신형 AGFR 모듈은, 이상상태로 판단하여 트립신호를 출력할 경우, AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"인지를 판단하여, AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이면, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 성공에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송한 후, 트립 오프하게 되며, AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아니면, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 실패에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송하고, 알람 경보를 발생하고, 트립 오프하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 통신형 AGFR 모듈은, AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아닐 경우, 설정된 시간이 경과 되지 않으면 지속적으로 AC 전원 공급선로의 회선별 전압 및 전류를 감지하여 비교하게 되고, 설정된 시간이 경과 되더라도 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아닐 경우, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 실패에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송하고, 알람 경보를 발생하고, 트립 오프하게 되고, 설정된 시간 내에 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 될 경우, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 성공에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송한 후, 트립 오프하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 통신형 AGFR 모듈을 이용하여 AC전원 공급 선로의 이상을 감지하여 자체적으로 트립신호를 송출하여 차단함으로서 재산피해를 신속하게 막을 수 있으며 신속한 대처가 가능하고, 통신형 DCT를 이용하여 DC 전원 공급 선로의 누전 여부를 판단할 수 있으며, 통합감시장치(IED)는 하나의 통신회선을 사용하여 RS485통신을 통해 복수의 통신형 AGFR 모듈 및 통신형 DCT를 연결할 수 있어 통신형 AGFR 모듈에서 분석된 영상전류값과 이상 발생 상태 등의 감시정보와 통신 DCT에서 감지한 누전 전류를 통신회선을 통하여 통합감시장치(IED)로 직접 송수신하는 구성으로 연결 케이블을 간소화 할 수 있으며, 상위 HMI와 IEC61850 통신프로토콜을 이용하여 송수신하며 통합감시장치(IED)에서 모든 회선의 상태를 실시간으로 정확하게 감시 및 제어할 수 있어 AC 및 DC 전원 공급 선로의 전원 이상시 신속한 대처가 가능하다.
도 1은 종래 소내 배전반 감시 제어 시스템의 계통 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치의 감시 제어 계통 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치의 상세 결선도이다.
도 4는 본 발명에 따른 AGFR(AC Ground Fault Relay) 모듈의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 통신형 AGFR 모듈의 AC 접지전류 검출 및 제어 흐름도이다.
본 발명에 따른 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참고로 본 발명에 따른 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치를 설명한다.
본 발명은 교류 저압 공급반(AC MAIN전원반, 소내배전반, 동력반, 저압반 MOTOR기동반, 분전반 등) 및 직류 저압 공급반(DC MAIN반, DC소내배전반, DC전원공급반 등), 공공기관 및 산업기관 내에서 사용하는 모든 설비의 구동 및 제어를 위한 AC 및 DC전원을 공급하는 공급선로에서 발생할 수 있는 접지사고를 통합 감시 할 수 있도록 각종 기기들을 IED 하나로 통합하여 감시할 수 있어 설비의 간소화를 이루며, 감시를 위한 통신 Line을 간소화하고, 현장의 모든 정보를 디지털 표준화하여 주변 기기 및 상위 시스템의 계통 운용성을 극대화하여 안정적이며 신뢰성이 높은 원방 감시제어가 가능한 지능형 디지털 변전 자동화에 적합한 시스템이다.
이와 같은 본 발명에 따른 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치는 일 예로 AC 소내 배전반(1)의 AC 전원 공급선로의 회선별로 설치되는 통신형 AGFR(AC Ground Fault Relay) 모듈(100)과, DC 소내 배전반(2)의 AC 전원 공급선로의 회선별로 설치되는 통신형 DCT(200)와, IED반(3)에 설치되는 통합감시장치(IDE)(300)로 구성된다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치는 AC 소내 배전반(1) 내에 설치되어 AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 감지하여 이상 발생 상태로 판단되면 배선차단기 구동을 위한 트립신호의 출력을 제어하고 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 송출하고, 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원부와 상기 연산제어를 통해 개별회선의 이상 발생 및 트립신호 출력에 관한 감시정보를 디스플레이하는 LED표시부를 포함하는 복수의 통신형 AGFR 모듈(100)과; DC 소내 배전반(2) 내에 설치되어 DC 전원 공급선로의 회선별 접지 발생 시 누설전류 정보와 회선별로 설정된 ID번호를 송출하는 복수의 통신형 DCT(Detective CT)(200)와; 상기 복수의 통신형 AGFR 모듈(100)과 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 수신하고 상기 통신형 DCT(200)와 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 ID번호 및 누설전류 정보를 수신하여 누전여부를 판단하는 통합감시장치(IED)(300);로 구성된다.
이때, 상기 통합감시장치(IED)(300)는 AGFR 모듈(100) 및 통신형 DCT(200)에서 수신된 감시정보 및 회선별로 설정된 ID번호를 디스플레이하는 LCD표시부(310)를 더 포함한다.
또한, 상기 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)는 복수의 통신형 AGFR 모듈(100)에 Pick-Up 및 동작시간 등 설정값을 전송하며, 복수의 통신형 AGFR 모듈(100) 및 통신형 DCT(200)에서 받은 정보들을 디지털 변전소의 표준 통신규격인 IEC61850 프로토콜로 변환하여 상위의 HMI(Human Machine Interfaces)(4)에 전송한다.
물론, 상기 상위 HMI(4)에서는 AC전원의 개별 Trip 제어도 가능하다.
이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
먼저, AC 소내 배전반(1)은 변전소 내부의 AC전원을 공급하는 배전반으로 M.Tr, GIS, 충전기, 조명 등 변전소 내부의 각종 기기의 AC전원을 공급하기 위해 사용되며 고장이 발생할 경우 AC 전원 공급선로의 누설 고장에 대한 보호를 위해 복수의 통신형 AGFR 모듈(100)를 회선별로 설치하여 누전으로 인해 발생하는 인명 및 설비 기기의 중대형 사고를 방지할 수 있다.
이때, 상기 통신형 AGFR 모듈(100)은 복수가 AC 소내 배전반용 통신 케이블(101)을 통해 RS485 통신 방식으로 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)와 데이터를 송수신한다.
이와 같은 통신형 AGFR 모듈(100)은 AC 전원 공급 선로에 회선별로 설치되어 영상전류를 검출하는 영상변류기(ZCT)(110)를 통해 검출되는 아날로그 형태의 영상전류 신호에서 노이즈를 제거하는 노이즈 필터(120)와, 상기 노이즈 필터(120)를 통과한 아날로그 형태의 영상전류 신호를 증폭하는 신호증폭기(130)와, 상기 신호증폭기(130)를 통해 증폭된 아날로그 형태의 영상전류 신호를 디지털 형태의 영상전류 데이터로 변환하는 A/D컨버터(140)와, 상기 A/D컨버터(140)를 통해 입력되는 영상전류 데이터를 분석하여 이상 발생 여부를 판단하여 이상 발생 상태이면 배선차단기(162)의 제어를 위한 트립신호를 출력하는 연산제어부(150)와, 상기 연산제어부(150)에서 출력되는 MCCB 등의 배선차단기(162)의 제어를 위한 트립신호를 트립 케이블(161)로 출력하는 트립신호출력부(DO)(160)와, 상기 연산제어부(150)에서 산출된 이상 발생 상태 및 트립신호 출력 등의 감시정보를 통신형 AGFR 모듈(100)의 회선별로 설정된 ID번호와 함께 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)로 전송하는 RS485 통신모듈(170)로 구성된다.
이때, 상기 RS485 통신모듈(170)을 통해 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)로부터 통신형 AGFR 모듈(100)의 설정값을 수신할 수 있다. 이 경우 설정값은 상기 A/D컨버터(140)를 통해 입력되는 영상전류 데이터를 분석시 이상 발생 상태로 판단할 수 있는 기준이 되는 전류값임이 바람직하다.
그리고, 상기 통신형 AGFR 모듈(100)는 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원부(180)와, 상기 연산제어부(150)를 통해 이상 발생 상태 및 트립신호 출력 등의 감시정보를 디스플레이하는 LED표시부(190)를 더 포함한다. 이 경우 상기 전원부(180)는 DC전원(예를 들어 DC 24V)을 사용하며, 외부 전원 차단시에도 감시 가능하도록 축전지를 구비함이 바람직하다. 이를 통해 AC 전원 공급 선로에 회선별 이상 상태가 발생시 현장에서 LED표시부(190)를 통해 디스플레이되는 데이터 값을 직접 확인도 가능하다.
한편, 상기 연산제어부(150)는 타이머(152)와 연동되는 것으로, 자체 메모리가 내장되는 마이컴(MCU)으로 구성되며, 상기 메모리에는 각 통신형 AGFR 모듈(100)의 고유의 위치를 알 수 있도록 회선별로 설정된 ID번호가 저장된다.
따라서, 복수의 통신형 AGFR 모듈(100)이 AC 소내 배전반용 통신 케이블(101)에 복수가 연결되어 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)와 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하더라도 통합감시장치(IDE)(300)는 해당 통신형 AGFR 모듈(100)의 ID번호의 분석을 통해 특정 통신형 AGFR 모듈(100)의 위치를 확인할 수 있다.
물론, 상기 통합감시장치(IDE)(300)는 특정의 통신형 AGFR 모듈(100)에 설정값을 전송하여 설정상태를 변경하고자 하는 경우에는 특정 통신형 AGFR 모듈(100)의 회선별로 설정된 ID번호와 함께 설정값을 전송해 주고, 개개의 통신형 AGFR 모듈(100)은 수신되는 ID번호가 자신의 ID번호와 일치하면 설정값에 따라 환경을 설정한다.
이와 같은 RS485 통신 방식의 경우 하나의 AC 소내 배전반용 통신 케이블(101)을 통해 마스터 기능을 하는 통합감시장치(IDE)(300)와 슬래이브 기능을 하는 복수의 통신형 AGFR 모듈(100) 간의 데이터 통신을 수행이 가능하여 배선을 간소화할 수 있고, 이들 신호의 중계 또는 변환을 위한 GFR 등의 장비를 사용하지 않는다.
한편, DC 소내 배전반(2)은 변전소 내 각종 보호감시 기기들의 전원을 공급하기 위한 배전반으로, DC전원 공급선로의 접지 판단은 DC전원 공급선로에 접지검출신호를 실어 송출시키고, 접지 발생 시 DC전원 공급선로에 설치된 통신형 DCT(Detectiv CT)(200)를 통해 누전전류 정보와 통신형 DCT의 회선별로 설정된 ID번호를 RS485 통신 방식을 이용하여 통합감시장치(IED)(300)로 전송하여, 상기 통합감시장치(IED)(300)에서 누전여부를 판단한다.
이와 같은 통신형 DCT(200)는 통신형 AGFR 모듈(100)과 기능이 유사하나, 통신형 AGFR 모듈(100)에서와 같은 트립신호 출력기능이 없으며, RS485 통신 방식을 이용해 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)에 누전전류 정보와 통신형 DCT(200)의 회선별로 설정된 ID번호를 송수신한다.
이 경우 상기 통신형 DCT(200) 역시 자체 메모리가 내장되는 마이컴(MCU)을 이용하며, 각 통신형 DCT(200)의 기기 고유의 위치를 알 수 있는 ID번호가 저장된다. 따라서, 복수의 통신형 AGFR 모듈(100)이 DC 소내 배전반용 통신 케이블(201)에 복수가 연결되어 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)와 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하더라도 통합감시장치(IDE)(300)는 해당 통신형 DCT(200)의 ID번호의 분석을 통해 특정 통신형 DCT(200)의 위치를 확인할 수 있다.
이와 같은 RS485 통신 방식의 경우 하나의 DC 소내 배전반용 통신 케이블(201)을 통해 마스터 기능을 하는 통합감시장치(IDE)(300)와 슬래이브 기능을 하는 복수의 통신형 DCT(200) 간의 데이터 통신을 수행이 가능하여 배선을 간소화할 수 있고, 이들 신호의 중계 또는 변환을 위한 DGPS 등의 장비가 불필요하다.
따라서, 상기 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)는 AC 소내 배전반용 통신 케이블(101)을 통해 RS485 통신 방식으로 복수의 통신형 AGFR 모듈(100)과 감시정보 및 설정값을 송수신하고, DC 소내 배전반용 통신 케이블(201)을 통해 RS485 통신 방식으로 복수의 통신형 DCT(200)와 감시정보를 송수신한다.
이 경우 상기 통합감시장치(IED)(300)는 AGFR 모듈(100) 및 통신형 DCT(200)에서 수신된 감시정보 및 회선별로 설정된 ID번호를 디스플레이하는 LCD표시부(310)를 더 포함한다. 이때, 상기 LCD표시부(310)는 AC접지 및 DC접지 사고 발생회선과 발생시간 및 접지사고 전류값을 숫자, 문자, 기호 중에 어느 하나로 표시한다.
이와 같은 통합감시장치(IDE)(300)는 AC/DC 소내 배전반(1,2)을 감시하기 위해 디지털 변전소의 표준 통신규격인 IEC61850, DGPS 및 AGFR 기능이 내장된 소내전원 통합 감시보호용IED의 기능을 수행한다.
이때, 상기 IEC 61850은 변전소 자동화시스템 표준화를 위한 국제 규약으로, 변전 시스템의 통신/제어를 위해 기존의 복잡한 구리선 형태에서 개방형 구조로 이더넷 기반 광케이블 디지털 방식으로 변환하기 위한 변전소 자동화 통신 프로토콜을 의미한다.
따라서, 상기 통합감시장치(IDE)(300)는 상위 HMI(4)와 IEC6150을 이용하여 통신을 하여 통신형 AGFR 모듈(100)에서의 Pick-Up 및 동작시간 등 설정값을 전송하며, 통신형 AGFR 모듈(100) 및 통신형 DCT(200)에서 받은 정보들을 IEC61850 통신 프로토콜로 변환하여 상위 HMI(4)에 전송한다. 상위 HMI(4)에서는 AC전원 개별 Trip 제어도 가능하다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참고로 본 발명에 따른 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치의 작동 예를 설명한다.
복수의 통신형 AGFR 모듈(100)은 개별적으로 AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 감지하여 이상 발생 상태인지 여부를 판단하고, 복수의 통신형 DCT(200)도 DC 전원 공급선로의 회선별 접지상태를 감지한다.
이 경우 특정의 통신형 AGFR 모듈(100)에서 영상전류 데이터를 분석하여 이상 발생 상태 여부를 판단하여 이상 발생 상태로 판단되면, 트립신호를 출력하여 배선차단기(162)의 제어를 위한 트립신호를 출력하고, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 이상 발생 상태 및 트립신호 출력에 관한 감시정보를 RS485 통신모듈(170)을 통해 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)로 전송한다.
또한, 접지 발생시 통신형 DCT(200)에서 회선별로 설정된 ID번호와 함께 누전 전류 정보를 RS485 통신모듈(170)을 통해 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)로 전송한다. 이 경우 통합감시장치(IED)에서 해당 선로의 누전여부를 판단한다.
그리고, 상기 통합감시장치(IDE)(300)는 통신형 AGFR 모듈(100) 및 통신형 DCT(200)의 감시정보 및 누전 전류 정보를 상위 HMI(4)에 전송하여 종합적인 감시가 가능하다.
한편, HMI(4)에서는 각 회선별 통신형 AGFR 모듈(100) 또는 통신형 DCT(200)의 설정값을 임의 설정하거나 또는 MCCB 등의 배선차단기(162) 제어를 위한 트립신호를 전송할 수 있다.
이와 같은 HMI(4)의 요청정보는 특정 장치의 ID번호와 설정값 등을 포함하며, 이는 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)로 전송되며, 다시 통합감시장치(IDE)(300)와 각 회선별 통신형 AGFR 모듈(100) 간의 RS485통신을 통해 특정의 정치로 설정값 등의 요청정보를 전송한다. 이를 통해 상위 HMI(4)에서는 AC전원 개별 Trip 제어도 가능하다.
한편, 도 5는 통신형 AGFR 모듈(100)의 AC 접지전류 검출 및 제어의 상세 흐름도로서 이를 참고하여 통신형 AGFR 모듈(100)은 AC 접지전류의 차단 성공시와 AC 접지전류 차단 실패시 상세 제어 흐름을 설명한다.
먼저, AC 접지전류의 차단 성공시를 살펴보면, 우선 통신형 AGFR 모듈(100)은 AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 감지한다.(S100) 이후 측정된 회선별 영상전류를 설정값과 비교하여 누설전류 Pick-up 발생 유무를 판단하게 되며(S102), 회선별 영상전류 설정값을 초과하지 않는 경우에는 상기 단계(S100)로 분기하여 AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 감지한다. 상기 단계(S102)에서 회선별 영상전류가 누설전류 즉 이상 발생 상태로 판단하여 설정된 시간이 경과했는지 체크한다.(S104) 이 경우 설정된 시간이 경과 되지 않으면 상기 단계(S100)로 분기하여 AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 지속적으로 감지한다. 이후, 상기 통신형 AGFR 모듈(100)은 설정된 시간동안 계속해서 누설전류가 발생하여 이상 발생 상태로 판단되면 트립신호를 출력(S106)하고, AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"인지를 비교한다.(S108) 그리고, AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이면 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 성공에 대한 정보를 RS485 통신모듈(170)을 통해 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)로 전송(S110)하고, 트립 오프(S120)한다.
한편, AC 접지전류의 차단 실패시를 살펴보면, 상기 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"인지를 비교하는 단계(S108)를 통해 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아니면 설정된 시간이 경과 되지 않으면 상기 단계(S108)로 분기하여 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아닌지를 계속 감지한다.(S122) 이후에도 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아니고 계속해서 누설 전류가 계측되면 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 실패에 대한 정보를 RS485 통신모듈(170)을 통해 IED반(3)의 통합감시장치(IDE)(300)로 전송(S124)하고, 알람 경보를 발생(S126)하고, 트립 오프(S120)한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: AC 소내 배전반 3: IED반
4: HMI 100: 통신형 AGFR 모듈
101: AC 소내 배전반용 통신 케이블 110: 영상변류기
120: 노이즈 필터 130: 신호증폭기
140: A/D컨버터 150: 연산제어부
160: 트립신호출력부 161: 트립 케이블
162: 배선차단기 170: RS485 통신모듈
180: 전원부 190: LED표시부
200: 통신형 DCT 201: DC 소내 배전반용 통신 케이블
300: 통합감시장치(IDE)

Claims (8)

  1. AC 전원 공급선로의 회선별 영상전류를 감지하여 이상 발생 상태로 판단되면 배선차단기 구동을 위한 트립신호의 출력을 제어하고 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 송출하고, 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원부와 상기 연산제어를 통해 개별회선의 이상 발생 및 트립신호 출력에 관한 감시정보를 디스플레이하는 LED표시부를 포함하는 복수의 통신형 AGFR 모듈과;
    DC 전원 공급선로의 회선별 접지 발생 시 누설전류 정보와 회선별로 설정된 ID번호를 송출하는 복수의 통신형 DCT(Detective CT)와;
    상기 복수의 통신형 AGFR 모듈과 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 회선별로 설정된 ID번호 및 감시정보를 수신하고 상기 통신형 DCT와 RS485 통신 방식으로 데이터를 송수신하며 ID번호 및 누설전류 정보를 수신하여 누전여부를 판단하는 통합감시장치(IED);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 통합감시장치(IED)는 AGFR 모듈 및 통신형 DCT에서 수신된 감시정보 및 회선별로 설정된 ID번호를 디스플레이하는 LCD표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
  3. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 통합감시장치(IED)는 상기 통신형 AGFR 모듈 및 통신형 DCT에서 수신되는 정보를 IEC61850 통신 프로토콜로 변환하여 상위의 HMI에 전송하며, 상기 통합감시장치(IED)에서 AGFR 모듈 및 통신형 DCT에서 수신된 감시정보 및 회선별로 설정된 ID번호를 디스플레이하는 LCD표시부에 포함하며, 상기 LCD표시부는 AC 및 DC접지 사고 발생회선과 발생시간 및 접지사고 전류값을 숫자, 문자, 기호 중에 어느 하나로 표시하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 HMI는 AC 전원 공급선로의 회선별로 트립신호를 출력하는 통신형 AGFR 모듈의 배선차단기 제어를 위한 트립신호를 상기 통합감시장치(IED)로 전송하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 통신형 AGFR 모듈은,
    AC 전원 공급 선로에 회선별로 설치되어 영상전류를 검출하는 영상변류기(ZCT)를 통해 검출되는 아날로그 형태의 영상전류 신호에서 노이즈를 제거하는 노이즈 필터와, 상기 노이즈 필터를 통과한 아날로그 형태의 영상전류 신호를 증폭하는 신호증폭기와, 상기 신호증폭기를 통해 증폭된 아날로그 형태의 영상전류 신호를 디지털 형태의 영상전류 데이터로 변환하는 A/D컨버터와, 상기 A/D컨버터를 통해 입력되는 영상전류 데이터를 분석하여 이상 발생 여부를 판단하여 이상 발생 상태이면 배선차단기의 제어를 위한 트립신호를 출력하는 연산제어부와, 상기 연산제어부에서 출력되는 MCCB 등의 배선차단기의 제어를 위한 트립신호를 트립 케이블로 출력하는 트립신호출력부(DO)와, 상기 연산제어부에서 산출된 이상 발생 상태 및 트립신호 출력 등의 감시정보를 통신형 AGFR 모듈의 회선별로 설정된 ID번호와 함께 상기 통합감시장치(IED)로 전송하는 RS485 통신모듈로 구성되며,
    각 부에 전원을 공급하기 위한 전원부와, 상기 연산제어를 통해 개별회선의 이상 발생 및 트립신호 출력에 관한 감시정보를 디스플레이하는 LED표시부를 포함하는 복수의 통신형 AGFR 모듈을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 통신형 AGFR 모듈은,
    측정된 회선별 영상전류를 설정값과 비교하여 누설전류 Pick up 발생 유무를 판단하되,
    회선별 영상전류가 설정값을 초과하지 않거나, 설정값을 초과하여 이상 발생 상태로 판단되더라도 설정된 시간이 경과했는지 체크하여 설정된 시간이 경과 되지 않으면 지속적으로 영상전류를 감지하도록 하며,
    회선별 영상전류가 설정값을 초과하여 이상 발생 상태로 판단되고, 설정된 시간이 경과했는지 체크하여 설정된 시간이 경과 하게 되면, 이상 상태로 판단하게 되고 트립신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통신형 AGFR 모듈은,
    이상상태로 판단하여 트립신호를 출력할 경우, AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"인지를 판단하여,
    AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이면, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 성공에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송한 후, 트립 오프하게 되며,
    AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아니면, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 실패에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송하고, 알람 경보를 발생하고, 트립 오프하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 통신형 AGFR 모듈은,
    AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아닐 경우, 설정된 시간이 경과 되지 않으면 지속적으로 AC 전원 공급선로의 회선별 전압 및 전류를 감지하여 비교하게 되고,
    설정된 시간이 경과 되더라도 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 아닐 경우, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 실패에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송하고, 알람 경보를 발생하고, 트립 오프하게 되고,
    설정된 시간 내에 AC 전원 공급선로의 회선별 전류가 "0"이 될 경우, 회선별로 설정된 ID번호와 함께 감시정보에 트립 성공에 대한 정보를 RS485 통신모듈을 통해 IED반의 통합감시장치(IDE)로 전송한 후, 트립 오프하는 것을 특징으로 하는 AC 및 DC전원 통합 접지 검출 장치.
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