KR20170103851A - 변압기 중립 차단 시스템을 작동시키는 시스템 및 방법 - Google Patents

변압기 중립 차단 시스템을 작동시키는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

변압기를 포함하는 교류 시스템에서 사용하기 위한 전기 보호 회로용 제어 장치가 개시된다. 일 예시적인 시스템은 전기 보호 회로 내 전기적 속성을 측정하도록 구성된 제1 측정 프로브, 제2 측정 프로브, 및 프로세싱 장치를 포함하는 제어 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 제1 측정 프로브로부터의 측정치를 모니터링하고, 제1 소정 임계치를 초과하는, 상기 제1 측정 프로부터의 측정치에 기초하여 보호 활성화 제어 신호를 스위치 어셈블리에 전송하도록 구성된다. 제어 모듈은 또한 제2 측정 프로부터의 측정치를 모니터링하고, 제2 소정 임계치를 충족하는, 제2 측정 프로브로부터의 측정치에 기초하여 보호 비활성화 제어 신호를 스위치 어셈블리에 전송하도록 구성된다.

Description

변압기 중립 차단 시스템을 작동시키는 시스템 및 방법
본 출원은 2016년 1월 6일자로 출원된 국제 특허 출원으로서, 2015년 1월 6일자로 출원되고, 변압기 중립 차단 회로를 작동시키는 시스템 및 방법으로 명칭된, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 특허 출원 제62/100,395호에 대한 우선권을 주장한다.
본 출원은 일반적으로 변압기 중립 차단 회로를 작동시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기 장비, 특히 교류를 사용하여 동작하는 전기 장비는 다양한 입력 신호 및 상황의 영향을 받는다. 통상적인 구조에서, 미국의 교류 장치는 소정의 크기(예를 들어, 120 볼트)를 갖는 60 Hz(또는 유럽에서는 50 Hz) 전력선 소스를 수신할 것으로 예상된다. 이들 전원은 다소 다양할 수도 있지만, 특정 전류와 함께 사용하기 위해 제조된 장치는 통상적으로 수신된 전력 신호 내 약간의 변이(variation)를 해결할 수 있다.
일부경우에서, 전력 신호는 고조파(harnomics) 또는 다른 외부 조건으로 인해 전원 신호가 크게 달라질 수 있다. 고조파 및 유사 DC(quasi-DC) 전류는 예를 들어 지자기(태양) 폭풍 또는, 스위칭 전원, 아크 장비(arc equipment), 용접 장치(welding equipment) 등과 같이 동일한 전력망(power grid) 또는 국부 전력 회로(local power circuit) 상에 있는 다른 전기 장비에 의해 초래될 수 있다. 고조파 및 유사 DC 전류는 전력 신호의 입력 전압 및 전류(및 결과 전력)가 크게 달라지게 하여, 그 전원에 연결된 전기 장비에 잠재적인 손상이 야기될 수 있다.
예를 들어, 고고도 전자기 펄스(high altitude electromagnetic pulse)와 연관된 E3 펄스(HEMP-E3) 또는 지자기 폭풍과 같은 지자기 외란(geomagnetic disturbances, GMD)은 지자기 유도 전류(Geomagnetic Induced Currents, GIC) 또는 고고도 전자기 E3 펄스(HEMP-E3) 유도 전류로 불리는 직류 또는 유사 DC 전류를 고전압 발전, 송전 및 배전 시스템 구성요소(예를 들어, 송전선, 전력 변압기 등)에서 유도할 수 있다는 것이 널리 알려져 있다. 이들 DC 전류는 전력 변압기 코어에서 반주기 포화를 야기하는데, 상기 반주기 포화는 과도한 무효 전력(reactive power) 손실, 열, 손상 및/또는 이러한 변압기 고장을 야기할 수 있다. 또한, 반주기 포화는 1차 주파수(primary frequency)(50 또는 60 Hz)의 고조파를 생성할 수 있다. 이 고조파 성분은 차례로 필요한 전력 구성요소를 분리할 수 있는 전력 시스템 계전기(power system relays)를 트리거(trigger)하게 한다. 이는 차례로 전력망의 국지 영역 또는 광역 영역 일부의 붕괴를 초래할 수 있다.
지난 20여년 동안, 전력 시스템에서 GIC 또는 HEMP-E3 유도 전류를 감소시키기 위한 몇몇 접근법이 제안되어 왔다. 이들 해결책은 일반적으로 몇가지 형태 중 하나를 취한다. 첫번째 종류의 해결책은 용량성 회로를 사용하여 교류(AC) 접지 경로와 유도 DC 전류에 대한 차단을 동시에 제공한다. 이러한 해결책은 일반적으로 스위치 세트를 포함한다. 상기 스위치 세트는 용량성 회로를 통해 정상 접지된 변압기 연결과 접지 사이를 스위칭하게 한다. 이러한 해결책은 의도하지 않게 개방된 접지 연결을 변압기 중립에 대해 허용하거나, 접지 고장 상황을 처리하기 위해 값비싼 전자 기기를 필요로 한다. 이러한 용량성 회로 해결책은 전류 동작 파라미터(current operational parameters)와 비교하여 전력 시스템 계전기 설정의 재조정을 필요로 할 수도 있다.
두번째 종류의 해결책은 일반적으로 변압기 중립에서 접지까지 연결의 직류 또는 유사 DC 전류로부터 잠재적으로 손상을 주는 GIC 이벤트를 줄이기 위해 사용되는 능동 구성요소의 계속적인 사용을 포함한다. 이러한 해결책은 통상적으로 비싼 전력 전자 기기를 필요로 하며, 임의의 고장이 발생하면 시스템이 불안정해질 수 있어 지속적으로 활성화된다.
세번째 종류의 해결책은 일반적으로 저항성 해결책을 사용하며, 여기서는 고정된 값의 저항은 변압기의 중립에서 접지까지 연결 내 DC 전류를 계속 감소시키기 위해 사용된다; 그러나 이러한 접근법에서, 저항은 통상적으로 높은 레지스턴스 값을 가져야만 DC 또는 유사-DC 중립 전류를 제거하지 않고, 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 종류의 해결책을 설치하는 동안, 전력 시스템의 계전기 설정의 재조정이 필요할 수도 있다. 이와 같이, 현재의 전력 공급 시스템과 호환되면서 안정적이고 저렴한 보호 회로를 제공하는 해결책이 존재하지 않는다.
이러한 이유 및 기타 이유 때문에, 개선책이 필요하다.
본 발명의 일 측면에 따른 변압기 중립 차단 회로를 작동시키는 시스템 및 방법이 제공된다.
다음의 개시에 따라, 위의 쟁점 및 기타 쟁점은 다음에 의해 해결될 수도 있다.
일 측면에서, 변압기를 포함하는 교류 시스템에서 사용하기 위한 전기 보호 회로용 제어 장치가 개시된다. 전기 보호 회로는 스위치 어셈블리를 포함하고, 스위치 어셈블리에 기초하여 제1 상태 및 제2 상태로 동작하도록 구성된다. 제2 상태는 보호 모드를 제공한다. 예시적인 시스템은 제1 측정 프로브, 제2 측정 프로브 및 제어 모듈을 포함하며, 상기 제1 측정 프로브 및 상기 제2 측정 프로브는 전기 보호 회로 내 전기적 속성을 측정하도록 구성되고 상기 제어 모듈은 프로세싱 장치를 포함한다. 제어 모듈은 제1 측정 프로브로부터의 측정치를 모니터링하고, 제1 소정 임계치를 초과하는 제1 측정 프로브로부터의 측정치에 기초하여 보호 활성화 제어 신호를 스위치 어셈블리에 전송하도록 구성된다. 제어 모듈은 또한 제2 측정 프로브로부터의 측정치를 모니터링하고, 제2 소정 임계치를 충족하는 제2 측정 프로브로부터의 측정치에 기초하여 보호 비활성화 제어 신호를 스위치 어셈블리에 전송하도록 구성된다.
다른 측면에서, 변압기를 포함하는 교류 시스템에서 사용하기 위한 전기 보호 회로용 제어 장치가 개시된다. 제어 장치는 전류 프로브와 제어 모듈을 포함하며, 상기 전류 프로브는 과전압 보호 장치를 통해 전류를 측정하도록 구성되고, 상기 제어 모듈은 프로세싱 장치를 포함한다. 제어 모듈은 과전압 보호 장치가 트리거했다는 것을 결정하기 위해 전류 프로브로부터의 측정치를 모니터링하고, 과전압 보호 장치가 트리거하면 과전압 보호 장치 트리거 카운트를 증가시키도록 구성된다. 제어 모듈은 과전압 보호 장치 트리거 카운트가 소정 카운트 임계값을 초과하는 경우 경보를 발생시키도록 더 구성된다.
또 다른 측면에서, 변압기를 포함하는 교류 시스템에서 사용하기 위한 전기 보호 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 프로세싱 장치를 포함하는 제어 모듈을 포함한다. 상기 제어 모듈은 전기 보호 회로 내 제1 전기적 속성에 대응하는 제1 수신 측정치를 모니터링하고, 제1 소정 임계치를 충족하는 제1 수신 측정치에 기초하여 전기 보호 회로의 스위치 어셈블리에 보호 활성화 제어 신호를 전송하며; 그리고 전기 보호 회로 내 제2 전기적 속성에 대응하는 제2 수신 측정치를 모니터링하고, 제2 소정 임계치를 충족하는 제2 수신 측정치에 기초하여 스위치 어셈블리에 보호 비활성화 제어 신호를 전송하도록 구성된다. 상기 제2 전기적 속성은 상기 제1 전기적 속성과는 상이하다.
전반적으로, 본 명세서의 다양한 실시예는 회로 보호와 관련하여, 특히, 발전, 송전 또는 배전을 위해 사용되는 변압기와 같은 교류(AC) 전기 장비의 접지 연결에서의 고조파 신호, 또는 DC 또는 유사 DC 신호와 관련하여 다수의 이점을 제공하는 것이 인식된다. 예를 들어, DC 또는 유사 DC 중립 전류를 차단하는 것은 변압기 코어 내 반주기 포화를 방지하여 변압기 과열, 손상 또는 고장을 방지한다. 나아가, DC 전류 차단은 전력 시스템 계전기를 활성화할 수 있고 정전은 물론 심각한 불안정을 야기하는 고주파를 감소시킴으로써 전력 품질을 개선한다. 이는 유틸리티 전력 시스템 계전기의 트립(tripping), 전력 보상 및 기타 중요한 구성요소의 연결해제를 크게 방지하고, GMD 또는 HEMP-E3 이벤트에서 전력망의 부분 또는 전체적인 붕괴를 예방한다.
도 1은 본 명세서에 서술된 방법 및 시스템을 사용하여 보호되는 변압기의 개략적인 정면도(front plane view)이다.
도 2는, 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 발전 또는 배전 현장에 설치되는, 연속 접지 시스템(continuous grounding system) 내에서 사용가능한 전기 보호 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 3은, 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 도 2의 전기 보호 시스템 및 제어 장치의 예시적인 실시예를 포함하는 연속 접지 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 가능한 실시예에 따른 도 3의 시스템이 정상 모드에서 동작하는 동안 접지 고장 이벤트를 검출하고, 접지 고장 이벤트를 기록(logging)하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 5는 본 발명의 가능한 실시예에 따른 도 3의 시스템이 GIC 보호 모드에서 동작하고 있는 동안 접지 고장을 검출하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 6은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 도 3의 과전압 보호 장치가 트리거되는 때를 검출하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 7은 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 변압기 중립과 접지 사이의 개방 연결을 검출하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 8은 본 발명의 가능한 실시예에 따른, GIC 이벤트를 검출하고, 도 2의 전기 보호 시스템이 GIC 보호 모드에서 동작하게 하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 9는 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 변압기 중립에서 잠재적으로 손상시키는 불균형 교류(AC)를 검출하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 10은 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 변압기 중립의 불균형 교류(AC)가 도 2의 DC 전류 차단 구성요소를 손상시킬 수 있는 레벨보다 낮은 것을 보장하는 예시적인 프로세스를 도시한다. 도 11은 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 도 3의 제어 장치가 정상 동작으로 리턴될 수 있도록 GIC 이벤트가 종료되었는지 여부를 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 12는 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 도 2의 DC 전류 차단 구성요소를 과전압으로부터 보호하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 13은 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 도 2의 과전압 보호 장치가 소정의 트리거 이벤트 한계를 초과하는지 여부를 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 14는 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 디스에이블 스위치는 도 1의 제어 장치가 GIC 보호 모드로 진입하는 것을 허용 또는 차단하도록 동작하는지 여부를 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
일반적으로 본 발명은 전력 유틸리티 변압기 및 다른 전기 또는 전자 기계 장비를 유사 DC 전류 및 그로부터 초래된 송전선 상의 고조파 성분으로부터 보호하는 시스템 및 방법을 서술한다. 송전선 고조파 전류는 물론 큰 유사 DC 중립 전류는 지자기(태양) 폭풍과 같은 지자기 외란(GMD, geomagnetic disturbances), 고고도 전자기 E3 펄스(HEMP-E3) 또는 동일한 전력망(power grid) 또는 국부 전력 회로 상에 있는 다른 전기 장비의 결과이다. 상기 다른 전기 장비는 스위칭 전원, 아크 용접 장비, 플라즈마, 절단 장비(cutting equipment), 방전 가공 설비(electric discharge machining equipment), 아크 램프(arc lamps) 등일 수도 있다. 결국, 본 발명은 50Hz 또는 60Hz 전력선 소스의 고조파 성분 및/또는 잠재적인 손상 중립 유사 DC 전류(potentially damaging neutral quasi-DC currents)를 감지하는 방법 및 시스템을 서술하여, 이러한 고조파 또는 유사 DC 전류가 검출되는 경우 중요한 전기 장비가 동작 중 보호 모드로 스위칭되게 할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 변압기 중립 차단 시스템에 인터페이스로 접속하는 제어기 및 그 내부에 포함된 프로그래밍의 특정 동작에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 변압기 중립 차단 시스템은 변압기 중립 차단 회로를 포함한다. 본 명세서에 서술된 프로그래밍은 관측가능한 변압기 중립 차단 시스템의 특성 및 주변 환경에 기초한 일련의 테스트를 수행하여, 변압기 내 잠재적인 유해 전압(potentially harmful voltage) 및 전류 신호에 응답할지 여부 및 어떻게 응답할지를 결정한다. 이로 인해, 값비싼 수리 또는 교체를 요구하는 손상 이벤트(damaging events)로부터 변압기를 보호한다.
본 명세서에 서술된 다양한 실시예에 따르면, 고전압 전력 시스템을 GMD(예를 들어, 태양 폭풍) 및 HEMP-E3 펄스로부터 보호하는 것은 지자기 및 HEMP-E3 펄스 유도 전류를 제거하기 위한 스위치 제어 DC 전류 차단 메커니즘을 사용하는 연속적인 교류(AC) 접지 회로를 사용하여 성취된다. (하나 이상의 커패시터, 저항, 또는 이들의 조합을 포함하는) DC 전류 차단 구성요소는, 예를 들어 “Y” 구성 HV 변압기 또는 자동 변압기의 중립점(neutral)과 같은 일 위치에 고정 배선(hard wired)되어 고전압(HV) 전원 시스템을 위한 교류(AC) 접지 경로를 제공한다. 정상 동작 하에서, 제2 병렬 접지 경로는 닫힌 스위치 어셈블리를 통해 매우 낮은 임피던스, 표준 접지 경로(standard grounding path)를 제공한다. 과전압 보호 장치는 전압기 중립에 병렬로 연결되어, 중립 차단 시스템(또는 회로)가 GIC 보호 모드에 있는 동안 GMD 또는 HEMP-E3이 검출되는 것과 같이 전력 시스템에서 접지 고장이 발생하는 경우, 접지 경로를 제공한다. 상기 GIC 보호 모드는 보호 모드의 일 예이다.
본 명세서에 서술된 연속 접지 시스템은 표준 변압기 접지 체계(scheme)와 호환 가능한 접지 체계를 제공하며, 이로 인해 전력 시스템 계전기 설정에 대해 어떠한 변경도 요구하지 않을 것이다. 다양한 상황이 검출되는 경우, 스위치 어셈블리는 개방되거나 닫히고, 이로 인해 회로의 동작이 변경된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 높은 DC 전류가 표준 접지 경로에서 검출되는 경우 스위치 어셈블리는 개방되고 이로 인해 DC 또는 유사 DC 전류를 차단하거나 감쇠(attenuating)시킨다. DC 또는 유사 DC 전류를 차단하는 것은 변압기의 반주기 포화를 방지하고, 이로 인해 과도한 무효 전력 손실, 과열, 및 손상으로부터 이들을 보호한다. 나아가, DC 또는 유사 DC 전류를 차단하는 것은 반주기 포화 변압기에서 고조파의 발생을 방지한다. 이러한 전력 고조파는 전력 시스템 계전기를 잠재적으로 트립(trip)할 수 있으며, 이는 국부 정전(local area power outages) 또는 광역 정전을 초래할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 서술된 특정 실시예에서, 이러한 연속 접지 시스템에 포함된 전기 보호 시스템은 동작 중 정상 모드 또는 보호 모드 하에서 접지 고장(ground fault)을 처리하도록 설계(구성)된다.
이러한 회로가 상주할 수도 있는 환경은 물론, 이러한 전압기 중립 차단 회로의 예는, 참조로서 전체가 포함된 미국 특허 제8,537,508호 및 제8,878,396호에 개시된 제어 회로 및 제어 장치로 개시되고 구현 가능하다.
도 1은 본 발명의 특징에 따라 보호되는 예시적인 전기 장비의 개략적인 정면도(schematic front view)이며, 본 발명의 특정 구성요소의 물리적 레이아웃이다. 상기 도시된 실시예에서, 고전압 변압기(100)로 도시된 전기 장비의 부품(piece)은 전기 보호 시스템(102)에 전기적으로 연결된다. 전기 보호 시스템(102)은 예를 들어 도 2-3에 도시된 실시예에 따라 아래에서 서술된 장치의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 고전압 변압기(100)는 접지로부터의 안정성 및 아이솔레이션(isolation)을 위해 콘크리트 패드 상에 장착될 수도 있다. 전기 보호 시스템(102)은 위에서 서술된 바와 같이 고전압 변압기(100)에 전기적으로 연결되고, 전기적으로 접지된 지지체(103) 상에 배치된다. 일부 실시예에서, GIC 이벤트로부터 보호하는 것과 더불어, 모든 제어 전자 장치(반도체 장치)는 EMP/IEMI 차폐되고 전기적으로 필터링된 엔클로저(enclosure)(104) 및 제어 장치(105)에 내장되고, 상기 엔클로저(104)는 전기 보호 시스템(102)과 고전압 변압기(100)에 전기적으로 연결된다. 일부 실시예는 EMP/IEMI 차폐되고 전기적으로 필터링된 엔클로저(104)를 포함하지 않는다. 이러한 실시예에서 상기 시스템은 GIC 이벤트와 EMP E3 이벤트로부터 변압기를 보호할 수 있지만 EMP E1 펄스 위협으로부터는 변압기를 보호할 수 없다는 것을 주목해야 한다. 특정 실시예에서, 전기 보호 시스템(102)은 도 2-3에 언급된 스위치 어셈블리와 DC 전류 차단 구성요소를 포함하지만, 제어 장치(105)는 본 명세서의 도 4-14에 서술된 프로세스들 중 적어도 일부를 수행하도록 동작하는 감지 및 스위치 작동 회로망(sensing and switch actuation circuitry)을 포함한다; 그러나, 전기 보호 장치용 구성요소의 다른 구조가 제공될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른, 전기 보호 회로(200)의 실시예가 도시된다. 전기 보호 회로(200)는 일반적으로 변압기(12)의 변압기 중립(transformer neutral)(10)과 전기 접지(14) 사이에 연결된다. 전기 보호 회로(200)는, 변압기 중립(10)과 전기 접지(14) 사이에 연결된, 전기적으로 제어되는 직류 스위치(204)를 포함하는 스위치 어셈블리(202)를 포함한다. 션트 저항(shunt resistor)(206)은 직류 스위치(204)와 전기 접지(14) 사이에 연결될 수 있고, 이는 변압기 중립(10)과 전기 접지(14) 사이를 진행하는 직류 전류를 감지하기 위해 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 션트 저항(206)은 수 밀리옴(milliohms) 수준의 낮은 레지스턴스를 가져, 스위치를 통한 낮은 임피던스 접지 연결을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 션트 저항(206)은 홀 효과 전류 센서 또는 다른 비접촉 전류 센서에 의해 대체될 수 있다. 또한, 전기적으로 연결된 교류(AC) 스위치(208)는 변압기 중립(10)과 직류 스위치(204) 사이에 연결되어, 예를 들어 접지 고장 이벤트 도중 고전압으로부터 직류 스위치(204)를 보호할 수 있다. 일 예로서, 교류(AC) 스위치(208)와 직류 스위치(204) 중 하나 또는 모두는 회로 차단기를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 전기 접지(14)는 상황 접지망(state ground grid)에 연결될 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 차례로 접지되는 변압기 하우징(transformer housing)에 연결될 수 있다.
직류 스위치(204)는 고전압 회로 차단기와 같이, 다양한 고속 작동 전기적 제어 스위치 중 어느 하나일 수 있다. 도시된 실시예에서, 직류 스위치(204)는 전기 제어 입력을 통해 신속하게 개방될 수 있는 정상 닫힘 연결(normally-closed connection)이다. 제어 입력에 연결될 수 있는 감지 및 제어 회로는 아래의 도 3과 관련하여 더 논의된다. 일부 실시예에서, 직류 스위치(204)가 개방되는 경우, 직류 스위치(204)로부터의 신호는 교류(AC) 스위치(208)를 개방시킨다. 그 직후, 직류 스위치(204)는 닫히지만, 교류(AC) 스위치(208)는 개방된 채로 유지되고 중립 연결 상의 임의의 과전압으로부터 직류 스위치를 보호한다.
DC 전류 차단 구성요소(210)는 변압기 중립(10)과 전기 접지(14) 사이의 스위치 어셈블리(202)에 병렬로 연결된다. 아래의 예들에서 더 설명되는 바와 같이, DC 전류 차단 구성요소(210)는 전기 접지(14)와 변압기 중립(10) 사이의 전류 경로를 차단할 수 있는 하나 이상의 직류 차단 장치(예를 들어, 커패시터 또는 저항)를 포함하여, 변압기(12)에 대한 가능한 손상 또는 전력망의 붕괴를 차례로 야기하는, 변압기 중립(10) 내 손상 DC 또는 유사 DC 접지 전류(damaging DC or quasi -DC ground currents)를 방지한다. I 상기 도시된 예에서, DC 전류 차단 구성요소(210)는 저항(212)과 커패시터 뱅크(214)를 포함한다. 특정 실시예에서 1옴 또는 2 옴 임피던스(60Hz) 커패시턴스 뱅크가 사용되지만, 다른 유형의 커패시터 또한 사용될 수 있다. 그러나, 특정 응용예에 따르면, 용량성 또는 저항성 차단 장치(또는 이들의 조합)가 전기 보호 회로(200)에 사용될 수 있다. 더욱이, DC 전류 차단 구성요소(210)는 전기 접지(14)에 고정 배선되어(hard wired) 있어, DC 스위치(204) 및 교류(AC) 스위치(208)가 우발적으로 오작동한 경우에도 변압기(또는 다른 전력 구성요소)를 위한 교류(AC) 접지를 제공한다.
정상 동작에서, 변압기 중립(10)은 스위치 어셈블리(202)를 통해 접지된다. 즉, DC 스위치(204)와 교류(AC) 스위치(208)를 포함하는 스위치 어셈블리(202)는 정상적으로 닫힘 위치(closed position)에 있다. 이는 유틸리티에 의해 사용되는 표준 접지 구성에 대응한다; 결과적으로, 본 명세서에 서술된 것과 같은 접지 시스템은 사용 전에 부착된 전기 장비에 대한 재조정을 요구하지 않는다. 이 제1(또는 정상) 모드의 동작에서, DC 전류 차단 구성요소(210)는 가압되지 않는데, 스위치 어셈블리가 그 주위에 쇼트를 생성하기 때문이다. 정상 동작 모드(예를 들어, GIC 검측 안됨)에서 동작하는 동안 접지 고장이 검출되는 경우, 스위치 어셈블리를 통해 접지하는 것은 전력 시스템 계전기가 결함 장비를 격리(isolate)할 때까지 접지 고장을 다룰 것이다. 도 8에 관련되어 보다 상세히 서술되는 바와 같이, 다양한 상황의 존재가 검출되는 경우, 스위치 어셈블리는 제어 장치(105)에 의해 개방된다. 이 제2(또는 GIC 보호) 모드의 동작에서 DC 전류 차단 구성요소(210)는 변압기 중립을 위한 교류(AC) 접지를 제공한다. 이 모드의 동작은 GMD와 HEMP-E3 이벤트 모두에 연관된 DC 또는 유사 DC 전류로부터 보호한다. 이 보호 모드는 제어 장치(105)가 적어도 도 11과 관련하여 보다 상세히 서술된 바와 같이 스위치 어셈블리(202)를 닫을 때까지 동작을 유지한다.
일부 실시예에서, 매우 드문 경우인 GMD(또는 HEMP-E3)와 접지 고장이 동시에 발생하는 것을 해결하기 위해, 과전압 보호 장치(216)가 스위치 어셈블리(202)와 DC 전류 차단 구성요소(210)에 병렬로 포함된다. 일부 실시예에서, 과전압 보호 장치(216)는 변압기(100) 또는 DC 전류 차단 구성요소(210) 중 어느 하나를 손상시키는 전압 레벨보다 낮은 전압에서 트리거하도록 구성된다. 이 방법에서, 과전압 보호 장치(216)는 전기 보호 회로(200)가 GIC 보호 모드에서 동작할 때 잠재적인 손상 전압으로부터 DC 전류 차단 구성요소(210)를 보호하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 스위치 어셈블리(202)는 과전압 보호 장치(216)를 통과한 전류를 검출한 것에 기초한, 제어 장치(105)로부터의 신호에 의해 다시 닫힌다. 그러므로 과전압 보호 장치(216)는 스위치 어셈블리(202)가 다시 닫힐 수 있을 때까지 접지 고장의 한 주기 내에서 초기 접지(initial grounding)를 제공한다.
이러한 예에서, 과전압 보호 장치(216)는 트리플 스파크 갭(triple spark gap)(218)을 포함한다. 트리플 스파크 갭(218)의 예는 그 전체가 참조로 포함된, 2014년 2월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/185,458호 “전원 시스템을 위한 과전압 보호 장치”에 기재된다. 다른 실시예에서, 과전압 보호 장치(216)는 싱글 스파크 갭을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 과전압 보호 장치(216)는 미국 특허 출원 제14/185,458호에 기재된 서지 피뢰(surge arresting) 구성요소, 배리스터(varistor) 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 장치(105)는 고전압 보호 장치(216)가 동작했었던 이벤트의 수를 카운트하여 점검(inspection) 또는 교체가 요구되는 시기를 결정한다. 예들은 도 6 및 도 13과 관련하여 보다 상세히 설명된다.
일부 실시예에서, 변압기 중립(10)을 전기 접지(14)에 직접적으로 연결함으로써 전기 보호 회로(200)를 비활성화하도록 동작하는 유지 우회 스위치(maintenance bypass switch)(220)가 포함된다. 유지 우회 스위치(220)의 예는 컬크 키 인터락(kirk key interlocks)과 같은 트랩 키 인터락(trapped key interlocks)을 포함한다. 이 방식에서, 전기 보호 회로(200)는 점검, 유지, 수리 등을 위한 동작에서 제거될 수도 있다.
스위치 어셈블리가 개방됨으로써, 도 2에 도시된 DC 전류 차단 구성요소(210)는 변압기 중립(10)을 위한 교류(AC) 접지 경로를 제공하는 동시에, 지자기 폭풍 또는 HEMP-E3 이벤트에 의해 유도된 DC 또는 유사 DC 전류를 차단한다. 유사 DC 전류를 차단하는 것은 변압기(12)가 변압기가 과도한 무효 전력 손실, 과열, 손상 또는 이러한 고장을 초래하는 반주기 포화에 진입하는 것을 보호하며, 상기 반주기 포화는 한다. 나아가, 유사 DC 전류를 차단하는 것은 전력 시스템 내 고조파 발생을 차단하며, 이는 계전기의 트립(tripping), 전력 보상(power compensation) 구성요소의 연결 해제, 과도한 무효 전력 부담, 및 전력망의 작은 부분 또는 큰 부분 모두의 잠재적인 붕괴를 방지할 수 있다.
또한, DC 전류 차단 구성요소(210)의 안정성(reliability)을 증가시키기 위해, 다수의 커패시터 또는 저항의 병렬 뱅크가 사용될 수 있어, 하나 이상의 커패시터 또는 저항이 고장나더라도 다른 것들은 차단 구성요소로서 여전히 이용가능할 수 있다.
나아가, 고고도 전자기 펄스(HEMP) 및/또는 의도적 전자기 간섭(IEMI, Intentional Electromagnetic Interference)의 E1 및 E2 부분에 대해 보호하기 위해, 이러한 시스템의 민감한 감지 및 제어 전자 장치 중 일부 또는 전부가 도 1의 제어 장치(105)를 포함하는 엔클로저(104)와 같은, 차폐되고 전기적으로 필터링된 엔클로저에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 민감한 반도체 전자 장치를 포함하지 않는 구성요소만이 엔클로저(104)에 하우징되지 않으며, 따라서 EMP 또는 IEMI 이벤트 중 하나라도 생존할 것이다. 제어 장치(105)가 차폐되고 전기적으로 필터링된 엔클로저에 배치되지 않는 대안적인 실시예에서, 변압기는 여전히 지자기 및 HEMP-E3 유도 전류로부터 보호될 것이다. 이러한 엔클로저의 성분에 관한 추가적인 상세한 설명은 아래에서 더 상세하게 논의된다.
이러한 전기 보호 회로(200)의 대안적인 실시예가 본 발명의 상이한 실시예에서도 마찬가지로 이용될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 예시적인 실시예는 전체가 참조로서 포함된 미국 특허 제8,878,396호 및 제8,637,508호에 더 상세히 서술되어 있다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 전기 보호 회로(200)를 포함하는 연속 접지 시스템(300)이 도시된다. 연속 접지 시스템(300)은 또한, 본 발명의 가능한 실시예에 따른, 제어 장치(302)를 포함한다. 제어 장치(302)는 하나 이상의 감지 장치는 물론, 제어 모듈(304)와 같은 제어 전자 장치를 포함한다. 도시된 예에서, 제어 장치(302)는 다음의 감지 장치를 포함한다: GIC 측정 장치(306), 전류 변압기(CT, a current transformer)(308), 전류 변압기(CT)(310), 전류 변압기(CT)(312), 중립 전류 센서(314), 및 전압 프로브(316). 일부 실시예는 더 많거나 더 적은 감지 장치, 또는 상이한 감지 장치를 포함한다. 일부 실시예에서, 중립 전류 센서(314)는 로고스키 코일(Rogowski Coil)이다.. 위에서 언급된 GIC 측정 장치, 전류 변압기, 및 전류 센서는 전류 프로브의 예이다. 위에서 언급된, 전류 프로브와 전압 프로브를 포함하는 감지 장치는 측정 프로브의 예이다.
일부 실시예에서, 제어 모듈(304)은 특수 목적 컴퓨팅 장치와 스위치 어셈블리(202)를 포함한다. 상기 특수목적 컴퓨팅 장치는 다양한 감지 장치로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 다양한 테스트를 계속 수행하도록 동작한다. 예를 들어, 특수 목적 컴퓨팅 장치는 워싱턴 주 풀주(Pullman)에 위치한 슈바이처 전기 랩(Schweitzer Electronics Laboratory)의 분산 제어 및 통합 플랫폼인 SEL Axion® 이다. 도시된 예에서, 제어 모듈(304)은 프로세싱 장치(318), 메모리 장치(320), 경보 장치(322) 및 스위치 제어 장치(324)를 포함한다. 일부 실시예는 하나 이상의 네트워크를 통해 다른 컴퓨팅 장치와 전기통신하도록 동작하는 네트워크 인터페이스 장치와 같은 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다.
프로세싱 장치(318)는 하나 이상의 물리적 집적 회로를 포함하며, 상기 물리적 집적 회로는 소프트웨어 명령어와 같은 명령어를 선택적으로 실행한다. 다양한 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 다양한 방식으로 구현된다. 예를 들어, 일 예시적인 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 하나 이상의 프로세싱 코어로 구현된다. 예를 들어, 상기 예시적인 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 하나 이상의 인텔 코어 2 마이크로 프로세서로 구현될 수도 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 하나 이상의 개별 마이크로프로세서로서 구현된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 특정 기능성을 제공하는 주문형 반도체(application specific integrated circuit, ASIC)로서 구현된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 주문형 반도체를 사용하고 소프트웨어 명령어를 실행함으로써 특정 기능을 제공한다. 나아가, 일부 실시예에서 프로세싱 장치(318)는 디지털 신호 프로세서를 포함한다. 상이한 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 상이한 명령어 세트의 소프트웨어 명령어를 실행한다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 프로세싱 장치(318)는 x86 명령어 세트, POWER 명령어 세트, RISC 명령어 세트, SPARC 명령어 세트, IA-64 명령어 세트, MIPS 명령어 세트 및/또는 다른 명령어 세트와 같은 명령어 세트 내 소프트웨어 명령어를 실행한다. 예를 들어, 도 4-14에 관련되어 도시되고 서술된 프로세스는 프로세싱 장치(318)에 의해 소프트웨어 명령어로서 실행될 수도 있다.
메모리 장치(320)는 데이터 또는 명령어 또는 둘 모두를 저장할 수 있는, 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 데이터 저장 매체를 포함한다. 상이한 실시예에서, 메모리 장치(320)는 상이한 방식으로 구현된다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 메모리 장치(320)는 다양한 유형의 컴퓨터 판독가능 데이터 저장매체를 사용하여 구현된다. 예시적인 유형의 컴퓨터 판독가능 데이터 저장 매체는 동적 임의 접근 메모리(DRAM), 2배속 동기식 동적 임의 접근 메모리(DDR SDRAM, double data rate synchronous dynamic random access memory), 대기 시간 감소(reduced latency) DRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, 램버스 램(Rambus RAM), 고체형 메모리, 플래시 메모리, 읽기 전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 롬(electrically-erasable programmable ROM), 및 데이터를 저장하는 다른 유형의 장치 및/또는 제품을 포함하나, 이에 제한되진 않는다. 일부 실시예에서, 메모리 장치(320)는 비일시적 매체를 포함한다.
경보 장치(alarm device)(322)는 경보 상황에 응답하여 경보를 발생시키도록 동작한다. 일부 실시예에서, 경보 장치(322)는 경보 상황에 응답하여 감시 제어 및 데이터 취득(SCADA, supervisory control and data acquisition) 시스템과 같은 원격 컴퓨팅 장치로 메시지를 전송한다. 일부 실시예에서, 경보 장치(322)는 (주 경보(major alarm), 보조 경보(minor alarm)와 같은) 다수의 경보 엄격도(severity level)를 지원하고 특수한 경보 상황의 엄격도에 따라 상이하게 동작한다. 나아가, 일부 실시예에서, 경보 장치(322)는 파일, 데이터베이스 표, 또는 메모리 위치와 같은 경보 상황을 기록하도록 동작한다.
스위치 제어 장치(324)는 스위치 어셈블리(202)를 제어하도록 동작한다. 204. 적어도 일부 실시예에서, 스위치 제어 장치(324)는 DC 스위치(204)를 개방하고 닫는 계전기를 포함한다.
이제 도 4-14를 참조하면, 전기 보호 회로(200)를 모니터링하고 동작시키기 위해 제어 장치(302)의 실시예에 의해 수행되는 다양한 테스트 프로세스가 서술된다. 일부 실시예에서, 도 4-14에 도시된 모든 테스트 프로세스는 상기 시스템(300)의 동작 중에 지속적으로 그리고 동시에(병렬로) 수행된다. 그러나, 다른 실시예는 더 적은, 상이한, 또는 추가 테스트 프로세스를 더 포함할 수도 있다. 나아가, 일부 실시에에서, 모든 테스트 프로세스가 지속적으로 동시에 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 테스트 프로세스 중 적어도 하나는 인터벌로 수행된다.
이제 도 4를 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(400)가 도시된다. 테스트 프로세스(400)는 상기 시스템(300)이 정상 모드에서 동작하는 동안 접지 고장을 검출하고 접지 고장 이벤트를 기록하도록 동작한다. 예를 들어, 테스트 프로세스(400)는 접지 고장 이벤트 동안 변압기 중립 교류(AC)를 테스트한다. 동작(402)은 전류 변압기(308)에 의해 측정된 스위치 어셈블리(202)를 통한 교류 전류(AC)가 일 주기(예를 들어, 50 또는 60Hz 에서 대략 20 또는 17 밀리초) 동안 소정 임계치를 초과하는지 여부를 결정한다. 일부 실시예에서, 소정 임계치는 5000 앰프(amps)이다. 전류가 임계치를 초과하는 경우, 상기 프로세스는 도 4에 도시된 바와 같이 경보가 발생되고 상기 이벤트가 접지 고장으로 기록되는 동작(404)으로 계속 진행한다. 적어도 일부 실시예에서, 에너지가 스위치 어셈블리(202)의 닫힌 스위치를 통해 접지로 향하게 되어 상기 시스템에 접지로의 금속 경로를 제공하기 때문에 동작(404)에서 아무 조치도 취해지지 않는다. 전류가 임계치를 초과하지 않는 경우, 상기 프로세스는 동작(402)를 반복하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(404)의 완료 이후, 상기 프로세스(400)는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(402)으로 리턴한다.
이제 도 5를 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(500)가 도시된다. 테스트 프로세스(500)는 상기 시스템(300)이 GIC 보호 모드에서 동작하는 도중 접지 고장을 검출하고, 접지 고장을 검출하는 것에 응답하여 스위치 어셈블리(202)를 닫고 접지 고장 이벤트를 기록하도록 동작한다. 예를 들어, 테스트 프로세스(500)은 스위치 어셈블리(202)가 개방되는 접지 고장 이벤트 동안 변압기 중립 교류(AC)를 테스트한다. 동작(502)에서, 전류 변압기(CT)(310)에 의해 측정된, 스위치 어셈블리(202)에 병렬로 흐르는 교류(AC)가 한 주기 동안 소정의 결함 임계치(fault threshold)를 초과하는지 여부가 결정된다. 일부 실시예에서, 소정 임계치는 5000앰프(amps)이다. 전류가 임계치를 초과하는 경우, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)를 닫기 위해 신호가 (예를 들어, 스위치 제어 장치(324)를 통해) 송신되는 동작(504)으로 계속 진행함으로써, 상기 시스템(300)에 접지로의 금속 경로가 주어지고 상기 시스템(300)이 동작의 정상 모드로 리턴한다. 동작(506)에서, 경보가 발생되고, 상기 이벤트는 접지 고장으로 기록된다. 대안적으로, 전류가 동작(502)에서 임계치를 초과하지 않는 경우, 프로세스는 동작(502)을 반복하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(506)의 완료 이후, 상기 프로세스(500)는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(502)으로 리턴한다.
이제 도 6을 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(600)가 도시된다. 테스트 프로세스(600)는, 상기 시스템(300)이 GIC 보호 모드에서 동작하고 있는 도중 고전압 접지 고장이 발생하는 때와 같은 과전압 보호 장치(216)가 트리거되는 때를 검출하도록 동작한다. 동작(602)에서, 전류 변압기(312)에서 측정된 전류가 한 주기 동안 소정의 트리거 임계치를 초과하는지 여부에 기초하여 과전압 보호 장치(216)가 트리거했거나 동작했었는지 여부가 결정된다. 일부 실시예에서, 소정 임계치는 5000앰프(amps)이다. 전류가 임계치를 초과하는 경우, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)를 닫기 위해 신호가 송신되는 동작(604)으로 계속 진행함으로써, 상기 시스템(300)에 접지로의 금속 경로가 주어지고 상기 시스템(300)은 정상 모드로 리턴한다. 동작(606)에서, 과전압 보호 장치 트리거 이벤트의 카운터(counter)가 증가한다. 일부 실시예에서, 카운터는 수리 또는 유지가 과전압 보호 장치(216) 상에서 필요한 때를 결정하기 위해 사용된다. 동작(608)에서, 경보가 발생된다. 일부 실시예에서 상기 이벤트가 기록된다. 대안적으로, 동작(602)에서 전류가 임계치를 초과하지 않는 경우, 상기 프로세스는 동작(602)을 반복하여 전기 보호 장치(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(608)의 완료 이후에, 상기 프로세스(600)는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(602)으로 리턴한다.
이제 도 7을 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(700)가 도시된다. 테스트 프로세스(700)는 변압기 중립(10)과 전기 접지(14) 사이의 연결 개방(open connection)을 검출하도록 동작한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 변압기(12)의 중립 연결(10) 내 불균형 교류(AC)는 개방 중립 연결을 검출하기 위해 계속 모니터링된다. 일부 실시예에서, 이 상황은 스위치 어셈블리(202)가 개방으로 고정되고 DC 전류 차단 구성요소(210)가 개방 연결일 경우 (예를 들어, DC 차단 구성요소(210) 또는 저항 또는 커패시터와 같은 구성요소가 손상되는 경우), 또는 유지 우회 스위치(220)가 적절치 않게 동작되는 경우에 발생한다. 이 상황은 운영자(operator)가 상기 시스템을 점검하고, 수정 조치(들)를 취할 수 있도록 경보를 트리거한다.
동작(702)에서 변압기 중립(10)과 전기 접지(14) 사이의 연결이 개방되는 때가 결정된다. 일부 실시예에서, 중립 전류 센서(314)에 의해 측정된 불균형 교류(AC)가 소정 기간 동안 소정 전류 임계치 아래인 경우, 상기 연결이 개방된다고 결정된다. 일부 실시예에서, 전류 임계치는 0.5앰프이고 기간은 60초이다. 다른 실시예에서 다른 전류 임계치 및 시간 임계치도 가능하다.
상기 연결이 개방된다고 결정되는 경우, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)를 닫도록 시도하기 위해 신호가 송신되는 동작(704)으로 계속 진행으로써, 상기 시스템(300)에 접지로의 금속 경로가 주어지고 상기 시스템(300)은 정상 모드로 리턴한다. 디스에이블 스위치(disable switch)가 디스에이블 위치(disable position)로 조작된다. 동작(706)에서, 상기 시스템(300)은 디스에이블 스위치가 디스에이블로 설정되는 경우 GIC 보호 모드로 진입하지 않을 것이다. 보호 모드에서 사용되는 구성요소가 동작하지 않는 측정 결과가 나타나는 경우 디스에이블 스위치는 보호 모드를 디스에이블(disable)하기 위해 사용될 수 있다. 동작(708)에서, 경보가 발생된다. 일부 실시예에서, 동작(708)에서 주경보가 발생된다. 나아가, 일부 실시예에서, 이벤트가 기록된다.
대안적으로, 동작(702)에서 변압기 중립 연결이 개방된다고 결정되지 않는 경우, 상기 프로세스는 동작(702)을 반복하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(708)의 완료 이후, 상기 프로세스(700)는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(702)으로 리턴한다.
이제 도 8을 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(800)가 도시된다. 테스트 프로세스(800)는 GIC 또는 HEMP-E3 전류를 유도하는 DC 전류를 검출하고, 전기 보호 회로(200)가 GIC 보호 모드에서 동작하도록 동작한다. 적어도 일부 실시예에서, GIC 이벤트는 사전 설정된 값을 초과하는 중립 DC 또는 유사 DC 또는 전체 고조파 왜곡(THD, total harmonic distortion)에 기초하여 검출되거나, 또는 사전 설정된 값보다 큰 GIC 이벤트를 나타내는 지구 전자기장 측정 결과에 의해 검출되거나, 또는 HEMP-E1 이벤트를 나타내는 고 전자기장(high electromagnetic field) 측정 결과에 의해 검출된다. 이러한 측정 결과는 예를 들어, 보호되고 있는 변압기가 전압 THD에 대한 신호를 제공하기 위해 설치된 계기용 전압기(potential transformers) 또는 전류 THD에 대한 신호를 제공하기 위해 설치된 전류 변압기에 위치하는, 변전소에서 취할 수도 있다. 이러한 전압 THD 또는 전류 THD는 전류 장치(302)의 프로브에 의해 검색(retrieved)될 수 있다다. 나아가, 트리거는 하이 필드 전자기 검출기와 같은 개별 측정 장치로부터 발생하여, HEMP-E1 이벤트에 대한 보호 또는 태양 이벤트에 대한 자력계(magnetometer)를 시작할 수 있다. 이러한 검출기의 예시는 전체가 참고로 포함되는 미국 특허 제8,773,107호에 개시된다.
동작(802)에서, 션트 저항(206)의 GIC 측정 장치(306)에 의해 포착된 측정 결과를 소정 임계값과 비교하는 것에 기초하여 GIC 이벤트가 검출되고 있는지 여부가 결정된다. 일부 실시예에서, DC 또는 유사 DC 전류의 소정 임계값의 범위는 0.5-5앰프(amps)이고 전력 고조파 레벨에 대한 소정 임계값의 범위는 전체 고조파 왜곡(THD) 의 약 1%-10% 의 범위일 것으로 예상된다. 일부 실시예에서, DC 또는 유사 DC에 대한 소정 임계값 또는 고조파 레벨에 대한 소정 임계값 모두 초과되는 경우, GMD 이벤트가 발생하고 있다고 결정된다.
상기 GMD 이벤트가 발생하고 있다고 결정되는 경우, 상기 프로세스는 동작(804)으로 계속 진행하고, 동작(804)에서 디스에이블 스위치가 인에이블 위치(enable position)에 있는지 여부를 확인하기 위해 체크된다. 디스에이블 스위치가 인에이블 위치에 있는 경우, 상기 프로세스는 동작(806)으로 계속 진행하고, 동작(806)에서 상기 시스템(300)이 GIC 보호 모드에 진입하도록 허락되는지 여부를 확인하기 위해 GIC 비트가 체크된다. GIC 비트가 인에이블인 경우, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)를 개방하기 위해 신호가 송신되는 동작(808)으로 계속 진행으로써 DC 전류 차단 구성요소(210)는 전기 보호 회로(200)를 위한 교류(AC) 접지 경로로 사용되고, 상기 시스템(300)은 GIC 보호 모드로 전환된다. 전류 차단 구성요소(210)는 GIC 이벤트에 의해 발생된 DC 또는 유사 DC 전류를 차단하여, 변압기(12) 및 커패시터 뱅크(214)를 보호한다. 일부 실시예에서, DC 스위치(204)를 개방하기 위해 상기 신호가 스위치 제어 장치(324)에 의해 송신되고, 이는 차례로 교류(AC) 스위치(208)가 개방되게 한다. 일부 실시예에서, DC 스위치(204)는 0.20초 이후에 다시 닫힌다.
동작(810)에서, 경보가 발생된다. 일부 실시예에서, 동작(810)에서 부경보가 발생된다. 나아가, 적어도 일부 실시예에서, 상기 이벤트가 기록된다.
대안적으로, 동작(802)에서 GMD 이벤트가 검출되지 않는다고 결정되는 경우, 동작(804)에서 디스에이블 스위치가 인에이블 위치에 있지 않는 경우, 또는 동작(806)에서 GIC 비트가 인에이블되지 않는 경우, 상기 프로세스는 동작(802)으로 리턴하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(810)의 완료 이후에, 상기 프로세스(800)는 또한 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(802)으로 리턴한다.
이제 도 9를 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(900)가 도시된다. 테스트 프로세스(900)는 잠재적으로 DC 전류 차단 구성요소(210)를 손상시킬 수 있는, 변압기 중립(10) 내 불균형 교류(AC)를 검출하도록 동작한다. 동작(902)에서, 전류 변압기(308) 또는 전류 변압기(310)에 의해 측정된 중립 교류(AC)가 소정 기간 동안 소정 불균형 전류 임계치를 초과하는지 여부가 결정된다. 일부 실시예에서, 소정 불균형 전류 임계치는 150앰프(amps)이고 소정 기간은 10초이다. 그러나, 다른 실시예는 다른 임계치를 사용할 수 있다.
전류가 임계치를 초과하는 경우, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)를 닫기 위해 신호가 송신되는 동작(904)으로 계속 진행으로써 상기 시스템(300)에 접지로의 금속 경로가 주어지고, (GIC 보호 모드에 있었던 경우) 상기 시스템(300)은 정상 모드로 리턴한다. 동작(906)에서, GIC 비트는 상기 시스템(300)이 GIC 보호 모드로 진입하는 것을 방지하기 위해 디스에이블되도록 설정된다. 일부 실시예에서, GIC 비트는 적어도 5분 동안 디스에이블이 유지된다. 동작(908)에서, 경보가 발생된다. 일부 실시예에서, 동작(908)에서 부경보가 발생된다. 일부 실시예에서, 이벤트가 기록된다. 대안적으로, 동작(902)에서 전류가 임계치를 초과하지 않는 경우, 상기 프로세스는 동작(902)을 반복하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(908)의 완료 이후, 상기 프로세스(900)는 또한 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(902)으로 리턴한다.
이제 도 10을 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(1000)가 도시된다. 테스트 프로세스(1000)는 변압기 중립(10) 내 불균형 교류(AC)가 DC 전류 차단 구성요소(210)를 손상시킬 수 있는 레벨보다 낮은 것을 보장(ensure)하도록 동작한다. 동작(1002)에서, 전류 변압기(308)에 의해 측정된 중립 교류(AC)가 소정 기간 동안 소정의 불균형 전류 임계치보다 낮은지 여부를 결정한다. 일부 실시예에서, 소정 불균형 전류 임계치는 125앰프(amps)이고 소정 기간은 30초이다. 그러나, 다른 실시예는 다른 임계치를 사용한다.
중립 교류(AC)가 불균형 전류 임계치보다 낮은 경우, 상기 프로세스는 동작(1004)으로 계속 진행하고, 동작(1004)은 디스에이블 스위치가 인에이블 위치에 있는지 여부를 결정한다. 디스에이블 스위치가 인에이블 위치인 경우, 상기 프로세스는 GIC 보호 모드로 진입하는 것을 방지하기 위해 GIC 비트가 디스에이블되어 있는지 여부가 결정되는 동작(1006)으로 계속 진행한다. GIC 비트가 디스에이블된 경우, 상기 프로세스는 상기 시스템(300)이 GIC 보호 모드로 진입하게 하기 위해 GIC 비트가 인에이블되는 동작(1008)으로 계속 진행한다. 일부 실시예에서, 상기 이벤트가 기록된다.
대안적으로, 동작(1002)에서 전류가 불균형 임계값보다 높다고 결정되는 경우, 동작(1004)에서 디스에이블 스위치가 디스에이블 위치에 있다고 결정되는 경우, 또는 동작(1006)에서 GIC 비트가 디스에이블하지 않다고 결정되는 경우, 상기 프로세스(1000)는 동작(1002)으로 리턴하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(1008)의 완료 이후, 상기 프로세스(1000)는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(1002)으로 리턴한다.
제어 장치(302)의 일부 실시예에서 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(1100)가 도시된다. 테스트 프로세스(1100)는 제어 장치(302)가 정상 동작으로 리턴될 수 있도록 GMD 이벤트가 종료되었는지 여부를 결정하도록 동작한다. 동작(1102)에서, 전압 프로브(316)에 의해 측정된, 변압기 중립에서 접지까지 DC 전압이 적어도 소정 기간 동안 소정의 전압 임계치보다 낮다. 일부 실시예에서, 소정 전압 임계치는 8볼트이고 소정 기간은 3600초이다.
임계치가 충족되는 경우, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)가 열려 있는지(즉, 상기 시스템(300)이 GIC 보호 모드에서 동작하고 있는지) 여부가 결정되는 동작(1104)으로 계속 진행한다.. 스위치 어셈블리(202)가 개방된 경우, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)가 닫히도록 신호가 송신되어 상기 시스템(300)을 정상 모드로 리턴하는 동작(1106)으로 계속 진행한다.
대안적으로, 동작(1102)에서 변압기 중립에서 접지까지 DC 전압이 임계치보다 낮지 않은 경우 또는 동작(1104)에서 스위치 어셈블리(202)가 닫히지 않도록 결정되는 경우, 상기 프로세스는 동작(1102)로 리턴하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 유사하게, 동작(1106)의 완료 이후, 상기 프로세스(1100)는 또한 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(1102)으로 리턴한다.
이제 도 12를 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(1200)가 도시된다. 테스트 프로세스(1200)는 과전압으로부터 DC 전류 차단 구성요소(210)의 서브 구성요소(예를 들어, 커패시터 뱅크(214) 및 저항(212))를 보호하도록 동작한다. 동작(1202)에서, 커패시터 뱅크 (214) 또는 저항기 (212)의 시간 과전압(time-overvoltage) 한계가 초과되었는지 여부가 결정된다. 시간 과전압(TOV)은 해당 장치가 일 전압에 얼마나 오래 있었는지, 또는 일 전압보다 높은 전압에 얼마나 오래 있었는지에 의해 결정된다. 일 전압은 직류(DC) 또는 교류(AC) 전압이다. 시간 과전압은 소정의 전압 레벨이 충족되거나 초과된 총 시간을 계산하여 추적된다. 일부 실시예에서, 커패시터 뱅크(214) 또는 저항(212) 중 하나 또는 모두의 시간 과전압 한계는 제어 모듈(304)의 메모리 장치(320)에 저장된다. 만일 그렇다면, 상기 프로세스는 스위치 어셈블리(202)를 닫기 위해 신호가 송신되는 동작(1204)으로 계속 진행한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 프로세스는 동작(1202)을 반복하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다. 동작(1206)에서, 디스에이블 스위치는 디스에이블 위치로 조작된다. 일부 실시예에서, 상기 시스템(300)은 디스에이블 스위치가 디스에이블로 설정되는 경우 GIC 보호 모드로 진입하지 않을 것이다. 유익하게, 보호 모드에서 사용되는 구성요소가 동작하지 않거나 유지 보수가 필요하다는 측정치가 나타나는 경우 디스에이블 스위치는 보호 모드를 디스에이블할 수 있다. 동작(1208)에서, 경보가 발생된다. 일부 실시예에서, 동작(1208)에서 주경보가 발생된다. 나아가, 일부 실시예에서, 상기 이벤트가 기록된다. 동작(1208)의 완료 이후에, 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 상기 프로세스(1200)는 동작(1202)으로 리턴한다.
이제 도 13을 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(1300)가 도시된다. 테스트 프로세스(1300)는 과전압 보호 장치(216)가 소정의 기록된 이벤트 한계를 초과하여 점검 또는 수리가 필요한지 여부를 결정하도록 동작한다. 동작(1302)에서, 과전압 보호 장치 카운터의 값이 소정 임계치를 초과하는지 여부가 결정된다. 일부 실시예에서, 소정 임계치는 10 이벤트이다. 도 6에 관하여 도시되고 서술된 바와 같이, 카운터는 과전압 보호 장치(216)가 동작 또는 발화(fired)된 것을 검출될 때마다 증가된다. 카운터 값은 제어 모듈(304)의 메모리 장치(320)에 저장될 수도 있다. 일부 실시예에서, 카운터는 과전압 보호 장치(216)가 수동으로 점검 또는 수리된 이후 0으로 리셋된다. 소정 임계치가 초과된 경우(또는 일부 실시예에서 충족된 경우), 상기 프로세스는 동작(1304)으로 계속 진행한다. 그렇지 않은 경우, 상기 프로세스는 동작(1302)을 반복하여 전기 보호 회로(200)를 계속 모니터링한다.
동작(1306)에서, 디스에이블 스위치가 디스에이블 위치로 조작되어 상기 시스템(300)이 GIC 보호 모드에 진입하는 것을 방지한다. 동작(1308)에서, 경보가 발생된다. 일부 실시예에서, 동작(1308)에서 주경보가 생성된다. 일부 실시예에서, 상기 경보는 과전압 보호 장치(216)에 유지 보수 인력을 파견하라는 메시지를 전송한다. 유지 보수 인력에 의한 가장 가능성있는 조치는 갭 간격의 영역에서 과도하게 마모되거나 제거(ablated)된 것으로 보이는, 과전압 보호 장치(216) 내의 스파크 갭 전극을 점검하고 교체할 것이다. 나아가, 일부 실시예에서, 상기 이벤트가 기록된다. 동작(1308)의 완료 이후, 상기 프로세스(1300)는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(1302)으로 리턴한다.
이제 도 14를 참조하면, 제어 장치(302)의 일부 실시예에 의해 수행되는 예시적인 테스트 프로세스(1400)가 도시된다. 테스트 프로세스(1400)는 GIC 보호 모드를 인에이블 또는 디스에이블하기 위해 디스에이블 스위치가 제어 장치(302), 국부 동작기 또는 원격 동작기에 의해 동작되고 있는지 여부가 결정되도록 동작한다.
동작(1402)에서, 디스에이블 스위치가 동작하고 있는지 결정된다. 예를 들어, 디스에이블 스위치가 동작하고 있는지 여부를 결정하는 것은 디스에이블 스위치의 현재 위치를 디스에이블 스위치의 이전에 결정된 (예를 들어, 메모리 위치에 저장될 수도 있는) 위치와 비교하는 것을 포함한다. 만약 그렇다면, 상기 프로세스는 디스에이블 스위치가 인에이블 위치에 있는지 여부가 결정되는 동작(1406)으로 계속 진행한다. 만약 그렇다면, GIC 비트가 인에이블되어 상기 프로세스는 상기 시스템이 GIC 보호 모드로 진입하도록 허용하는 동작(1410)으로 계속 진행한다. 그 대신에, 동작(1406)에서 디스에이블 스위치가 인에이블 위치에 있지 않다고 결정되는 경우, 상기 프로세스는 GIC 비트가 인에이블되는지 여부를 결정하기 위해 동작(1408)로 계속한다. 만약 그렇다면, 상기 프로세스는 디스에이블 스위치 모드에 매칭하고 GIC 보호 모드에 진입하는 것을 방지하기 위해 GIC 비트를 디스에이블하는 동작(1412)으로 계속한다.
동작(1402)에서, 디스에이블 스위치가 동작되고 있지 않다고 결정된 경우, 상기 프로세스는 동작(1404)으로 계속 진행하여 디스에이블 스위치가 디스에이블 위치에 있는지 여부를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 프로세스는 동작(1408)으로 계속 진행하여 GIC 비트가 인에이블되는지 여부를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 프로세스는 디스에이블 스위치 모드에 매칭하고 GIC 보호 모드에 진입하는 것을 방지 하기 위해 GIC 비트가 디스에이블되는 디스에이블 동작(1412)으로 계속한다.
동작(1410) 또는 동작(1412)의 완료 이후, 상기 프로세스는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(1402)으로 리턴한다. 나아가, 동작(1404)이 디스에이블 스위치가 디스에이블 위치에 있지 않다고 결정하거나 동작(1408)이 GIC 비트가 인에이블되지 않는다고 결정하는 경우, 상기 프로세스는 전기 보호 회로(200)의 계속적인 모니터링을 수행하기 위해 동작(1402)으로 리턴한다.
도시된 실시예에서 특정 회로 구성요소 및 예시적인 임계값이 제공되지만, 본 명세서의 논의와 일치하는, 다른 회로 구성요소 또는 임계값이 사용될 수 있음이 인식된다.
전반적으로, 본 명세서의 다양한 실시예는 회로 보호와 관련하여, 특히, 발전, 송전 또는 배전을 위해 사용되는 변압기와 같은 교류(AC) 전기 장비의 접지 연결에서의 고조파 신호, 또는 DC 또는 유사 DC 신호와 관련하여 다수의 이점을 제공하는 것이 인식된다. 예를 들어, DC 또는 유사 DC 중립 전류를 차단하는 것은 변압기 코어 내 반주기 포화를 방지하여 변압기 과열, 손상 또는 고장을 방지한다. 나아가, DC 전류 차단은 전력 시스템 계전기를 활성화할 수 있고 정전은 물론 심각한 불안정을 야기하는 고주파를 감소시킴으로써 전력 품질을 개선한다. 이는 유틸리티 전력 시스템 계전기의 트립(tripping), 전력 보상 및 기타 중요한 구성요소의 연결해제를 크게 방지하고, GMD 또는 HEMP-E3 이벤트에서 전력망의 부분 또는 전체적인 붕괴를 예방한다.
상기 명세서, 예시 및 데이터는 본 발명의 구성물의 제조 및 사용에 대한 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 많은 실시예가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있으므로, 본 발명은 첨부된 청구항에 존재한다.

Claims (28)

  1. 변압기를 포함하는 교류 전류 시스템에서 사용하기 위한 전기 보호 회로용 제어 장치에 있어서, 상기 전기 보호 회로는 스위치 어셈블리를 포함하고 상기 스위치 어셈블리에 기초한 제1 상태 및 제2 상태에서 동작하도록 구성되며, 상기 제2 상태는 보호 모드를 제공하고, 상기 제어 장치는,
    (a) 전기적 속성을 측정하도록 구성된 제1 측정 프로브;
    (b) 상기 전기 보호 회로 내 전기 속성을 측정하도록 구성된 제2 측정 프로브; 및
    (c) 프로세싱 장치를 포함하는 제어 모듈을 포함하며, 상기 제어 모듈은,
    (i) 상기 제1 측정 프로브로부터의 측정치를 모니터링하고, 제1 소정 임계치를 초과하는, 상기 제1 측정 프로브로부터의 측정치에 기초하여 스위치 활성화 제어 신호를 상기 스위치 어셈블리에 전송하며; 그리고
    (ii) 상기 제2 측정 프로부터의 측정치를 모니터링하고, 제2 소정 임계치를 충족하는, 상기 제2 측정 프로브로부터의 측정치에 기초하여 스위치 비활성화 제어 신호를 상기 스위치 어셈블리에 전송하는 명령어를 실행하도록 구성되는, 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측정 프로브는 상기 스위치 어셈블리에 전기적으로 직렬 연결되는, 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 측정 프로브는 직류(DC) 및 유사 DC 전류 중 적어도 하나를 측정하도록 구성되고, 상기 제어 모듈은 상기 제1 측정 프로브로부터의 측정치에 기초하여 지자기 유도 전류를 검출하는 명령어를 실행하도록 더 구성되는, 제어 장치.
  4. 상기 제1 측정 프로브는 교류(AC)를 측정하도록 구성되고, 상기 제어 모듈은 상기 측정 프로브로부터의 측정치가 상기 제1 임계치를 초과한다고 결정하는 것에 기초하여 경보(alarm)를 발생시키도록 구성되는, 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 프로브는 교류(AC)를 측정하도록 구성되고, 상기 제2 소정 임계치는 상기 측정된 교류(AC)가 5000앰프(amps)를 초과하는 경우 충족되는, 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 측정 프로브는 상기 스위치에 병렬인 경로에 전기적으로 연결되는, 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 프로브는 중립 교류(AC)를 측정하도록 구성되고, 상기 제어 모듈은,
    상기 제2 측정 프로브로부터의 측정치가 적어도 소정 지속 시간 동안 상기 제2 소정 임계치를 충족하는 것으로 결정하는 것에 기초하여 상기 보호 활성화 제어 신호를 전송하는 것을 디스에이블(disable)하고; 그리고
    상기 제2 측정 프로브로부터의 측정치가 적어도 소정 지속 시간 동안 상기 제2 소정 임계치를 충족하지 못한다고 결정하는 것에 기초하여 상기 보호 활성화 제어 신호를 전송하는 것을 인에이블(enable)하는 명령어를 실행하도록 더 구성되는, 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 프로브는 DC 전압을 측정하도록 구성되고, 상기 측정된 DC 전압이 적어도 3600초 동안 8볼트 미만일 경우 상기 제2 소정 임계치가 충족되는, 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 측정 프로브는 상기 변압기의 변압기 중립과 접지 사이에 전기적으로 연결되는, 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 측정 프로브는 상기 변압기 중립과 상기 접지 사이의 개방 연결을 검출하도록 구성되고, 상기 제어 모듈은 경보를 발생시키며, 상기 제2 측정 프로브로부터의 측정치가 적어도 60초 동안 0.5 앰프보다 낮은 경우 상기 제2 측정 프로브로부터의 측정치가 상기 제2 소정 임계치를 충족한다고 결정하는 것에 기초하여 상기 보호 활성화 제어 신호를 전송하는 것을 디스에이블하도록 구성되는, 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    과전압 보호 장치를 통하는 전류를 측정하도록 구성된 제3 측정 프로브를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은 상기 제3 측정 프로브로부터의 측정치를 모니터링하고, 상기 제3 측정 프로브로부터의 측정치가 제3 소정 임계치를 초과하는 것에 기초하여 상기 비활성화 신호를 상기 스위치 어셈블리에 전송하도록 더 구성되는, 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 제3 측정 프로브로부터의 측정치가 상기 제3 소정 임계치를 초과하는 것에 기초하여 이벤트 카운터를 증가시키도록 더 구성되는, 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 이벤트 카운터가 소정 이벤트 카운트를 초과한다고 결정하면 상기 보호 모드의 활성화를 디스에이블하도록 더 구성되는, 제어 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 이벤트 카운터가 소정 이벤트 카운트를 초과한다고 결정하면 경보를 발생시키도록 더 구성되는, 제어 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 보호 활성화 제어 신호는, 스위치를 개방함으로써 상기 전기 보호 회로의 보호 모드를 활성화하여, 상기 스위치 어셈블리를 통하는 전류를 방지하고 상기 전기 보호 회로의 커패시터 뱅크를 통해 교류(AC) 접지를 제공하며, 상기 보호 비활성화 제어 신호는, 상기 스위치를 닫음으로써 상기 전기 보호 회로의 보호 모드를 비활성화하여, 상기 스위치 어셈블리를 통하는 전류를 허용하고 상기 전기 보호 회로의 커패시터 뱅크를 통해 교류(AC) 접지를 디스에이블하는, 제어 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 변압기의 변압기 중립과 접지 간의 교류 전압 및 직류 전압, 및 상기 교류 전압 또는 직류 전압이 사전설정된 한계를 초과한 시간에 기초하여 시간 과전압 값을 계산하고;
    상기 계산된 시간 과전압 값이 소정 시간 과전압 임계치를 초과한다고 결정하는 것에 기초하여 상기 보호 활성화 제어 신호를 전송하는 것을 디스에이블하는 명령어를 실행하도록 더 구성되는, 제어 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측정 프로브는 상기 전기 보호 회로의 스위치 어셈블리를 통하는 전류를 측정하도록 구성되고, 상기 제2 측정 프로브는 과전압 보호 장치를 통하는 전류를 측정하도록 구성되며, 상기 제어 장치는,
    상기 스위치 어셈블리와 병렬인 경로를 통하는, 상기 전기 보호 회로 내 전류를 측정하도록 구성된 제3 측정 프로브; 및
    상기 변압기의 변압기 중립과 접지 간의 전압을 측정하도록 구성된 제4 측정 프로브를 더 포함하는, 제어 장치.
  18. 변압기를 포함하는 교류 시스템에서 사용하기 위한 전기 보호용 제어 장치에 있어서, 상기 전기 보호 회로는 과전압 보호 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는,
    (a) 상기 과전압 보호 장치를 통하는 전류를 측정하도록 구성된 전류 프로브; 및 (b) 프로세싱 장치를 포함하는 제어 모듈을 포함하며, 상기 제어 모듈은,
    (i) 상기 과전압 보호 장치가 트리거했다는 것을 결정하기 위해 상기 전류 프로브로부터의 측정치를 모니터링하고;
    (ii) 상기 과전압 보호 장치가 트리거하면, 과전압 보호 장치 트리거 카운트를 증가시키며; 그리고
    (iii) 상기 과전압 보호 장치 트리거 카운트가 소정 카운트 임계치를 초과하면, 경보를 발생시키도록 구성되는, 제어 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 전류 프로브로부터의 측정치를 소정 전류 임계치와 비교하는 것에 기초하여 상기 과전압 보호 장치가 트리거했다는 것을 결정하도록 구성되는 제어 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 과전압 보호 장치가 트리거했다는 것을 결정하는 것에 기초하여 보호 모드를 비활성화하도록 더 구성되는, 제어 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 과전압 보호 장치 트리거 카운트가 소정 카운트 임계치를 초과하는 것을 결정하는 것에 기초하여 상기 보호 모드를 디스에이블하도록 더 구성되는, 제어 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 보호 모드 비트(bit)를 디스에이블하여 상기 보호 모드를 디스에이블하는, 제어 장치.
  23. 변압기를 포함하는 교류 시스템에서 사용하기 위한 전기 보호 시스템으로서, 상기 시스템은,
    프로세싱 장치를 포함하는 제어 모듈을 포함하며, 상기 제어 모듈은,
    (a) 전기 보호 회로 내 제1 전기적 속성에 대응하는 제1 수신 측정치를 모니터링하고, 제1 소정 임계치를 충족하는 상기 제1 수신 측정치에 기초하여 보호 활성화 제어 신호를 상기 전기 보호 회로의 스위치 어셈블리에 전송하며; 그리고
    (b) 상기 제1 전기적 속성과 상이한, 상기 전기 보호 회로 내 제2 전기적 속성에 대응하는 제2 수신 측정치를 모니터링하고, 제2 소정 임계치를 충족하는 상기 제2 수신 측정치에 기초하여 보호 비활성화 제어 신호를 상기 스위치 어셈블리에 전송하는 명령어를 실행하도록 구성되는, 전기 보호 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 전기 보호 회로의 상기 제1 전기적 속성을 측정하도록 구성된 제1 측정 프로브와, 상기 전기 보호 회로의 상기 제2 전기적 속성을 측정하도록 구성된 제2 측정 프로브를 더 포함하는, 전기 보호 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 수신 측정치는 상기 제1 측정 프로브로부터 수신되고, 상기 제1 측정 프로브는 상기 변압기의 변압기 중립에서 DC 전압과 교류(AC) 전압을 측정하도록 구성된 전압 프로브를 포함하는, 전기 보호 시스템.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 제1 수신 측정치는 상기 제2 측정 프로브로부터 수신되고, 상기 제2 측정 프로브는 상기 스위치 어셈블리를 통하는 전류를 측정하도록 구성된 전류 프로브를 포함하는, 전기 보호 시스템.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 스위치 어셈블리를 포함하는 전기 보호 회로를 더 포함하는, 전기 보호 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 전기 보호 회로의 과전압 보호 장치를 통하는 전류에 대응하는 제3 수신 측정치를 모니터링하며;
    상기 제3 수신 측정치가 소정 전류 임계치를 초과하면 이벤트 카운터를 증가시키고;
    상기 이벤트 카운터가 소정 이벤트 카운트를 초과하는 것으로 결정하면 상기 보호 모드의 활성화를 디스에이블하며; 그리고
    상기 이벤트 카운터가 소정 이벤트 카운트를 초과하는 것으로 결정하면 경보를 발생시키도록 더 구성되는, 전기 보호 시스템.
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