KR20180099433A - Current limiting device using double switching - Google Patents

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Abstract

Provided is a current limiting device using a double switch structure which comprises: a first current limiting unit providing a first current flow path and a second current flow path; and a second current limiting unit connected to the first current limiting unit in parallel, and providing a third current flow path and a fourth current flow path. The current limiting device operates to pass through the first current flow path and the third current flow path when an input current is smaller than or equal to a first threshold value, operates to divide a current to pass through the first and fourth current flow paths and the second and fourth current flow paths which are connected in parallel or the first and fourth current flow paths and the second and third current flow paths which are connected in parallel when the input current exceeds the first threshold value, and operates to pass through the second current flow path and the fourth current flow path when the input current exceeds a second threshold value.

Description

이중 스위치 구조의 한류 장치{CURRENT LIMITING DEVICE USING DOUBLE SWITCHING}[0001] CURRENT LIMITING DEVICE USING DOUBLE SWITCHING [0002]

본 발명은 트리거형 스위치를 사용하여 전류를 전향시키는 하이브리드 한류 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid current-limiting device for turning a current using a trigger-type switch.

전력계통 장치나 회로는 정상 상태의 경우 연속정격전류가 흐른다. 하지만, 전력계통 장치나 회로 상에 문제가 발생하거나 장치나 회로가 견딜 수 있는 범위 이상의 전류인 고장전류가 인가되면, 고장전류로 인해 전력계통 장치나 회로 내부의 주요 구성이 손상을 입게 된다. A power system device or circuit is subjected to continuous rated current in the steady state. However, if a fault occurs on a power system device or circuit, or if a fault current is applied that is beyond the range that the device or circuit can tolerate, the fault current will damage the main components of the power system or circuit.

이러한 고장전류를 제한하기 위해 한류 장치가 개발되었다. 한류 장치는 전력계통 장치나 회로에 접속하여 전류를 조절할 수 있다. 특히, 극저온 상태에서 전기 저항이 실질적으로 0 에 가깝고, 온도가 높아질수록 저항이 급격히 증가하는 특성을 갖는 초전도체를 이용한 초전도 한류 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. A current limiting device was developed to limit this fault current. The current limiting device can be connected to a power system device or a circuit to adjust the current. Particularly, studies on a superconducting current limiting device using a superconductor having a characteristic in which the electric resistance is substantially close to zero at a cryogenic temperature and the resistance increases sharply as the temperature rises are actively researched.

하지만, 일정 수준 이상의 고장전류가 초전도 한류 장치에 인가되면 초전도 소자까지 손상될 위험이 있다. 또한, 일정 수준 이상의 고장전류가 인가되면 초전도 소자의 저항이 무한대에 가까워지거나, 초전도 소자의 금속이 갖는 최대 저항에 가까워지고, 정상 동작을 위해 전류가 지속적으로 인가될 필요성이 있는 소자들의 동작에 악영향을 미칠 수 있었다. 이에 따라, 초전도 소자의 배치 구조와 스위칭 소자를 이용하여 고장전류의 크기에 따라 가동되는 초전도 소자의 개수나 경로를 조절하여 고장전류를 제어하는 방법이 제안되었다.However, when a fault current of a certain level or more is applied to the superconducting current limiting device, there is a risk of damaging the superconducting device. Further, when a fault current of a certain level or more is applied, the resistance of the superconducting element becomes close to infinity, or the resistance of the superconducting element becomes close to the maximum resistance, and the operation of the elements requiring the constant current application for normal operation is adversely affected . Accordingly, a method of controlling the fault current by controlling the number and the path of the superconducting elements operating according to the fault current magnitude using the arrangement structure of the superconducting elements and the switching elements has been proposed.

전류의 방향을 스위치 동작을 통해 변경시키는 하이브리드형 한류기는, 평상시에 흐르는 회로에서는 저항이 아주 작도록 설계되어 손실이 거의 없다. 그러나 고장이 발생하여 과전류가 흐르면 스위치가 동작하여 전류의 방향을 저항이 큰 쪽의 회로로 전향시킨다. 이처럼 큰 저항으로서 한류 저항기를 사용하며, 한류저항기로 인해 큰 고장전류는 제한되고 차단기를 보호한다. A hybrid type short-circuited inverter that changes the direction of a current through a switching operation is designed to have a very small resistance in a circuit that flows in the normal state, so that there is little loss. However, if a fault occurs and the overcurrent flows, the switch operates to turn the direction of the current to the circuit having the larger resistance. This large resistance uses a current limiting resistor, which limits the large fault current and protects the circuit breaker.

이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제 10-1182968호(발명의 명칭: 하이브리드 초전도 한류기)에는, 전력 입력단으로 입력되는 전력을 전력 출력단으로 출력하면서 고장전류의 발생을 감지하는 초전도체와, 초전도체의 출력전력을 진공 인터럽터를 통해 전력 출력단으로 전달하고 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 진공 인터럽터를 개로시킴과 동시에 보호접점이 폐로되면서 전력 입력단의 전력을 우회시켜 진공 인터럽터로 출력하는 고속 스위치와, 진공 인터럽터와 전력 출력단의 사이에 구비되고 초전도체가 고장전류를 감지하였을 경우에 턴 오프되면서 진공 인터럽터가 개로될 때 발생되는 아크를 제거하는 전력용 반도체 스위칭 유닛과, 전력 입력단 및 전력 출력단의 사이에 접속되는 커패시터와, 커패시터와 병렬 접속되는 한류저항을 포함하는 초전도 한류기가 개시되어 있다.In this regard, Korean Patent No. 10-1182968 (entitled "Hybrid Superconducting Fault Current Limiter") discloses a superconductor for detecting the occurrence of a fault current while outputting power input to a power input terminal to a power output terminal, A high speed switch for opening the vacuum interrupter when the superconductor senses a fault current and at the same time bypassing the power of the power input while the protective contact is closed and outputting it to the vacuum interrupter; A power semiconductor switching unit provided between the power output stage and being turned off when the superconductor detects a fault current to remove an arc generated when the vacuum interrupter is opened; a capacitor connected between the power input terminal and the power output terminal; , A current-limiting resistor connected in parallel with the capacitor Superconducting Fault groups that are disclosed.

그러나 위와 같은 종래의 하이브리드 한류기는, 스위칭 차단 후에 고장전류 크기에 따른 유동적인 전류 제한이 아닌 획일적 고장전류 제한을 한다. 이는 고장전류가 작은 경우 계통 차단기에서 고장의 유무를 확인할 수 없어 주 차단기의 동작을 방해한다는 문제점이 있다.However, the conventional hybrid fault current limiter as described above has a uniform current fault limit rather than a dynamic current limit according to the fault current magnitude after switching shutdown. If the fault current is small, there is a problem that the operation of the main breaker is interrupted because the system breaker can not confirm the failure.

따라서, 초전도 소자의 배치 구조와 스위칭 소자를 이용하여, 고장전류의 크기에 따라 유동적으로 전류 경로 및 제한 임피던스를 조절하여 고장전류를 제한하는 방법이 필요하다.Therefore, there is a need for a method of limiting the fault current by adjusting the current path and the limiting impedance in accordance with the magnitude of the fault current using the arrangement structure of the superconducting element and the switching element.

본 발명의 일부 실시예는 초전도 모듈을 입력 전류 상태에 따라 유동적으로 전류 제한에 투입시키는 하이브리드 한류 장치를 제공하고자 한다.Some embodiments of the present invention are directed to providing a hybrid current-limiting device for injecting a superconducting module into a current limiter in accordance with an input current state.

또한, 본 발명의 일 실시예는 다중 스위치 제어가 가능하여 전류 상황 별로 제한 임피던스가 상이하도록 전류를 전향하는 하이브리드 한류 장치를 제공하고자 한다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a hybrid current limiting device capable of controlling multiple switches, thereby changing the current so that the limiting impedances are different for each current situation.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It is to be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치는, 제 1 전류 흐름 경로 및 제 2 전류 흐름 경로를 제공하는 제 1 전류 제한부; 및 상기 제 1 전류 제한부에 병렬 접속되며, 제 3 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로를 제공하는 제 2 전류 제한부를 포함하고, 상기 제 1 전류 흐름 경로의 저항은 상기 제 2 전류 흐름 경로의 저항보다 작고, 상기 제 3 전류 흐름 경로의 저항은 상기 제 4 전류 흐름 경로의 저항보다 작으며, 입력 전류가 제 1 임계값 이하인 경우 상기 제 1 전류 흐름 경로와 상기 제 3 전류 흐름 경로를 경유하도록 동작하고, 입력 전류가 상기 제 1 임계값을 초과하고 제 2 임계값 이하인 경우, 병렬인 상기 제 1 및 제 4 전류 흐름 경로와 상기 제 2 및 제4 전류 흐름 경로, 또는 병렬인 상기 제 1 및 제 4 전류 흐름 경로와 상기 제 2 및 제 3 전류 흐름 경로로 전류가 분산되어 흐르도록 동작하며, 입력 전류가 상기 제 2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제 2 전류 흐름 경로와 제 4 전류 흐름 경로를 경유하도록 동작한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a current limiting device of a dual switch structure, comprising: a first current limiting unit providing a first current flow path and a second current flow path; And a second current limiter connected in parallel to the first current limiter and providing a third current flow path and a fourth current flow path, the resistance of the first current flow path being greater than the resistance of the second current flow path And the resistance of the third current flow path is less than the resistance of the fourth current flow path and is greater than the resistance of the third current flow path when the input current is less than or equal to the first threshold so as to pass through the first current flow path and the third current flow path And said first and fourth current flow paths and said second and fourth current flow paths or said first and second current flow paths in parallel when said input current exceeds said first threshold and below a second threshold, Wherein the second current flow path and the fourth current flow path are operated such that current flows to the fourth current flow path and the second and third current flow paths when the input current exceeds the second threshold value, Flow operates to flow through the path.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치는 초전도 모듈의 회로 차단기 영역에 바이패스 경로를 갖는 보조 스위치부를 추가하여, 주 스위치 및 보조 스위치의 온/오프 동작을 제어하여 전류의 흐름을 통제함으로써, 회로 상의 제한 임피던스를 조절할 수 있다. 이 특성을 이용하여 평상시에는 제한 임피던스를 0에 가깝게 하여 일반적인 도선의 역할을 하고 고장전류 발생 이후에는 제한 임피던스가 높은 회로로 스위칭되어 고장전류를 제한할 수 있다. 또한, 고장전류의 크기에 따라 전류가 흐르는 경로를 가변적으로 변경할 수 있어, 고장전류 크기에 따른 유동적 제한 임피던스를 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided a current limiter of a dual switch structure, wherein an auxiliary switch unit having a bypass path is added to the circuit breaker region of the superconducting module to control on / off operations of the main switch and the auxiliary switch, By controlling the flow, the limiting impedance on the circuit can be controlled. By using this characteristic, it is possible to limit the fault current by switching to a circuit with a high limit impedance after the fault current is generated, by making the limit impedance close to zero at normal times and acting as a general wire. In addition, the path through which the current flows can be variably changed according to the magnitude of the fault current, thereby providing a floating limiting impedance according to the fault current magnitude.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치는 주 스위치부의 초전도 소자를 이용하여 초기 과전류를 빠르게 제한할 수 있으며, 초전도 소자의 한류에 연이어 다중 스위치의 온/오프를 제어하여 전류 흐름 경로를 전류(轉流)시킴으로써 고장전류로부터 한류 장치 내부 구성을 효과적으로 보호할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a current limiting device of a double switch structure can quickly limit an initial overcurrent by using a superconducting element of a main switch portion, and controls on / off of multiple switches successively to a current of a superconducting element, The internal configuration of the current limiting device can be effectively protected from the fault current by causing the flow path to flow.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치의 구성도 이다.
도 2 a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치에서의 전류 흐름 경로의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스위치 구조 한류 장치에서의 전류 경로를 설명하기 위한 도면이다.1 is a configuration diagram of a current limiting device of a double switch structure according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are views for explaining an example of a current flow path in a current limiting device of a double switch structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a current limiting device of a double switch structure according to another embodiment of the present invention.
4A to 4C are diagrams for explaining a current path in a double-switch structured current limiting device according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치의 구성도 이다. 1 is a configuration diagram of a current limiting device of a double switch structure according to an embodiment of the present invention.

그리고 도 2 a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치에서의 전류 흐름 경로의 일례를 설명하기 위한 도면이다.2A to 2C are views for explaining an example of a current flow path in a current limiting device of a double switch structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이중 스위치 구조의 한류 장치(10)는 제 1 전류 제한부(100), 제 2 전류 제한부(200) 및 스위치 제어부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the current limiting device 10 of the dual switch structure includes a first current limiting unit 100, a second current limiting unit 200, and a switch control unit 300.

제 1 전류 제한부(100)는 주 스위치(즉, 제 1 스위치(120)) 및 초전도 모듈(즉, 초전도 소자(110))을 포함하며, 이러한 제 1 전류 제한부(100)에 트리거형 보조 스위치(즉, 제 2 스위치(210))를 포함하는 제 2 전류 제한부(200)가 병렬로 접속된다. 이처럼, 이중 스위치 구조를 갖는 트리거형 한류 장치(10)가 제공된다.The first current limiting section 100 includes a main switch (i.e., a first switch 120) and a superconducting module (i.e., a superconducting element 110) The second current limiting section 200 including the switch (i.e., the second switch 210) is connected in parallel. As described above, a trigger-type current limiting device 10 having a double switch structure is provided.

제 1 전류 제한부(100)는 입력단에 일단이 각각 병렬 접속된 초전도 소자(110) 및 제 1 한류 저항(130)과, 초전도 소자(110) 및 제 1 한류 저항(130)의 타단 사이에 접속된 제 1 스위치(120)를 포함한다. The first current limiting unit 100 is connected between the other end of the superconducting element 110 and the first current limiting resistor 130 and the other end of the superconducting element 110 and the first current limiting resistor 130, And a first switch 120 connected in series.

제 2 전류 제한부(200)는 출력단에 일단이 각각 병렬 접속된 제 2 스위치(210) 및 제 2 한류 저항(220)을 포함한다. 이때, 제 1 스위치(120)는 제 2 스위치(210) 및 제 2 한류 저항(220)의 타단 사이에 접속된다. 즉, 제 2 전류 제한부(200)는 제 1 전류 제한부(100)의 제 1 스위치(120)에 병렬 연결된다. The second current limiting unit 200 includes a second switch 210 and a second current-limiting resistor 220, one end of which is connected in parallel to the output terminal. At this time, the first switch 120 is connected between the second switch 210 and the other end of the second current-limiting resistor 220. That is, the second current limiting unit 200 is connected in parallel with the first switch 120 of the first current limiting unit 100.

구체적으로, 초전도 소자(110) 및 제 1 한류 저항(130)의 일단은 각각 입력단에 접속되고, 제 2 스위치(210) 및 제 2 한류 저항(220)의 일단은 각각 출력단에 접속된다. 그리고 초전도 소자(110)의 타단에는 제 1 스위치(120)의 일단 및 제 2 스위치(210)의 타단이 접속되고, 제 1 한류 저항(130)의 타단에는 제 1 스위치(120)의 타단 및 제 2 한류 저항(220)의 타단이 접속된다. 즉, 제 1 전류 제한부(100)의 제 1 스위치(120)에 제 2 전류 제한부(200)가 병렬 접속된다.Specifically, one end of the superconducting element 110 and the first current-limiting resistor 130 are connected to the input terminal, respectively, and one end of the second switch 210 and the second current-limiting resistor 220 are connected to the output end, respectively. One end of the first switch 120 and the other end of the second switch 210 are connected to the other end of the superconducting element 110. The other end of the first switch 120 is connected to the other end of the first current- 2 current resistance 220 is connected. That is, the second current limiting unit 200 is connected to the first switch 120 of the first current limiting unit 100 in parallel.

이때, 제 1 및 제 2 한류 저항(130, 220)은 각각 하나 이상의 저항(R), 코일(L), 커패시터(C) 중 적어도 하나의 조합으로 이루어질 수 있다. 그리고 제 1 및 제 2 한류 저항(130, 220) 각각의 임피던스 값은 설계자의 의도 또는 사용 용도에 따라 고정된 값으로 미리 설정되어 있을 수 있다.The first and second current limiting resistors 130 and 220 may be formed of a combination of at least one resistor R, a coil L, and a capacitor C, respectively. The impedance value of each of the first and second current limiting resistors 130 and 220 may be preset to a fixed value according to the designer's intention or usage.

제 1 전류 제한부(100)는 입력단으로부터 초전도 소자(110)를 경유하는 제 1 전류 흐름 경로 및 입력단으로부터 제 1 한류 저항(130)을 경유하는 제 2 전류 흐름 경로를 제공한다. 그리고, 제 2 전류 제한부(200)는 제 2 스위치(210)를 경유하여 출력단을 향하는 제 3 전류 흐름 경로 및 제 2 한류 저항(220)을 경유하여 출력단을 향하는 제 4 전류 흐름 경로를 제공한다.The first current limiting section 100 provides a first current flow path from the input stage via the superconducting element 110 and a second current flow path from the input stage via the first current resistance 130. [ The second current limiter 200 provides a third current flow path toward the output terminal via the second switch 210 and a fourth current flow path toward the output terminal via the second current resistance 220 .

스위치 제어부(300)는 제 1 내지 제 4 전류 흐름 경로 및 초전도 소자(110)의 전류 또는 전압을 측정하고, 측정된 전류 또는 전압에 기초하여 제 1 스위치(120) 및 제 2 스위치(210)의 온/오프(on/off) 구동을 제어한다. 이때, 스위치 제어부(300)는 계전기를 포함할 수 있다.The switch control unit 300 measures the current or voltage of the first to fourth current flow paths and the superconducting element 110 and measures the current or voltage of the first switch 120 and the second switch 210 based on the measured current or voltage. And controls ON / OFF (on / off) driving. At this time, the switch control unit 300 may include a relay.

이하, 도 2a 내지 3c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치(10)에서의 전류 제한 방식에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2A to 3C, the current limiting method in the current limiting device 10 of the dual switch structure according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

이중 스위치 구조의 한류 장치(10)의 스위치 제어부(300)는 고장 전류의 크기에 따라 제 1 및 제 2 스위치(120, 210)의 동작을 다르게 제어한다.The switch control unit 300 of the current limiting device 10 of the dual switch structure controls the operation of the first and second switches 120 and 210 differently according to the magnitude of the fault current.

구체적으로, 제 1 전류 제한부(100)로 전류가 입력되면 스위치 제어부(300)는 입력 전류의 크기에 따라 제 1 스위치(110) 또는/및 제 2 스위치(210)의 온/오프 동작을 제어하여, 제 1 및 제 2 전류 제한부(100, 200) 상에서 상이한 제한 임피던스 경로로 전류(commutating)를 유도한다. 이때, 고장전류의 크기가 클수록 제 1 전류 제한부(100) 및 제 2 전류 제한부(200) 상에서 제한 임피던스가 더 큰 경로로 전류(commutating) 시킬 수 있다.Specifically, when a current is input to the first current limiting unit 100, the switch control unit 300 controls on / off operations of the first switch 110 and / or the second switch 210 according to the magnitude of the input current. Thereby inducing commutating on different limited impedance paths on the first and second current limiting portions 100, At this time, the greater the magnitude of the fault current, the more current can be commutated on the first current limiting unit 100 and the second current limiting unit 200 with a path having a larger limiting impedance.

도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치(10)의 전류 제한 방식을 설명하도록 한다. 2A to 2C, a current limiting method of the current limiting device 10 of the double switch structure according to the embodiment of the present invention will be described.

이하 설명할 이중 스위치 구조의 한류 장치(10)의 제 1 스위치(120) 및 제 2 스위치(210)의 스위칭 시퀀스는 다음과 같다.The switching sequence of the first switch 120 and the second switch 210 of the current limiting device 10 having the double switch structure to be described below is as follows.

먼저, 초기 상태에서 제 1 및 제 2 스위치(120, 210)가 둘 다 턴온되며, 1차 과전류가 입력되면 제 2 스위치(210)를 턴오프시킨다. 이러한 상태에서 2차 과전류가 입력되면 제 1 스위치(110)도 턴오프시켜 제 1 및 제 2 스위치(120, 210) 둘 다 턴오프된다. 이하에서 설명할 제 1 및 제 2 임계값은 입력 전류가 과도 전류인지를 검출하기 위해 사전에 설정된 값으로서, 각각 설계자의 의도 또는 사용 용도에 따라 변경 가능하다.First, both the first and second switches 120 and 210 are turned on in the initial state, and when the first overcurrent is inputted, the second switch 210 is turned off. In this state, when the secondary overcurrent is inputted, the first switch 110 is also turned off so that both of the first and second switches 120 and 210 are turned off. The first and second thresholds described below are preset values for detecting whether the input current is a transient current and can be changed according to the designer's intention or usage purpose, respectively.

도 2a에서는 제 1 전류 제한부(100) 및 제 2 전류 제한부(200) 각각의 스위치들이 모두 턴온된 상태의 전류 흐름을 도시하였다.In FIG. 2A, the current flows in a state where the switches of the first current limiting unit 100 and the second current limiting unit 200 are both turned on.

입력 전류의 크기가 제 1 임계값 이하이면, 스위치 제어부(300)는 전류가 제 1 전류 제한부(100)를 통한 제 1 전류 흐름 경로와 제 2 전류 제한부(200)를 통한 제 3 전류 흐름 경로를 경유하도록 제 1 및 제 2 스위치(120, 210)를 제어한다. 이때, 제 1 임계값 이하의 입력 전류는 고장 전류가 아닌 평시 전류이며, 제 1 임계값 이하에서 초전도 소자(110)는 0에 가까운 저항 값을 가질 수 있다. 이러한 평시 전류가 입력될 경우, 제 1 전류 흐름 경로의 저항은 제 2 전류 흐름 경로의 저항보다 작고, 제 3 전류 흐름 경로의 저항은 제 4 전류 흐름 경로의 저항보다 작다.If the magnitude of the input current is less than or equal to the first threshold value, the switch controller 300 determines that the current flows through the first current flow path through the first current limiter 100 and the third current flow through the second current limiter 200 And controls the first and second switches 120 and 210 to pass through the path. At this time, the input current equal to or less than the first threshold value is a normal current, not the fault current, and the superconducting element 110 can have a resistance value close to zero at a temperature below the first threshold value. When such a normal current is input, the resistance of the first current flow path is smaller than the resistance of the second current flow path, and the resistance of the third current flow path is smaller than that of the fourth current flow path.

구체적으로, 입력 전류가 제 1 임계값 이하이면, 스위치 제어부(300)는 제 1 스위치(120) 및 제 2 스위치(210)를 둘 다 턴온시킨다. 이때, 초전도 소자(110)의 초기 임피던스 값은 제 1 및 제 2 한류 저항(130, 220) 각각의 임피던스 값보다 작다. 따라서, 입력 전류는 초전도 소자(110) 및 제 2 스위치(210)를 경유하여 흐르게 된다. 즉, 제 1 전류 흐름 경로 및 제 3 전류 흐름 경로는 도 2a의 ① 경로 및 ③ 경로(iSFCL→iSC→ iSW2)로 표현할 수 있다.Specifically, when the input current is equal to or less than the first threshold value, the switch control unit 300 turns on both the first switch 120 and the second switch 210. At this time, the initial impedance value of the superconducting element 110 is smaller than the impedance value of each of the first and second current-limiting resistors 130 and 220. Therefore, the input current flows through the superconducting element 110 and the second switch 210. [ That is, the first current flow path and the third current flow path can be expressed as path ① and ③ path (i SFCL SC → i → i SW2) of the Figure 2a.

도 2b에서는 제 2 전류 제한부(200)의 스위치가 턴오프되고 제 1 전류 제한부(100)의 스위치는 턴온된 상태의 전류 흐름을 도시하였다.In FIG. 2B, the switch of the second current limiter 200 is turned off and the switch of the first current limiter 100 is turned on.

입력 전류의 크기가 제 1 임계값을 초과하고 제 2 임계값 이하이면, 즉 과도 전류가 입력되면 스위치 제어부(300)는 제 1 스위치(120)를 턴온시키고 제 2 스위치(210)를 턴오프시킨다.If the magnitude of the input current exceeds the first threshold value and is below the second threshold value, that is, when the transient current is input, the switch control unit 300 turns on the first switch 120 and turns off the second switch 210 .

이때, 초기 과도 전류는 초전도 소자(110)에 의해 순간적으로 제한되며, 이에 연이은 제 2 스위치(210)의 턴오프 동작에 따라 입력 전류는 '제 1 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로'와 '제 2 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로'로 분산되어 전류(commutating)된다. 즉, 입력 전류의 일부가 초전도 소자(110), 제 1 스위치(120) 및 제 2 한류 저항(220)을 통해 흐르게 되며, 입력 전류의 나머지는 제 1 한류 저항(130) 및 제 2 한류 저항(220)을 경유하여 흐르게 된다. 도 2b에서와 같이, 제 1 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로는 ① 경로 및 ④ 경로(iSFCL→ iSC→iSW1→iCLR2)로 표현할 수 있고, 제 2 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로는 ② 경로 및 ④ 경로(iSFCL→ iCLR1→iCLR2)로 표현할 수 있다. 참고로, 이때의 과도 전류는 초전도 소자(110)의 저항이 상승되어 전류가 차단되도록 하는 제 1 임계값을 초과하는 전류로서, 1차 과도 전류이다.At this time, the initial transient current is instantaneously limited by the superconducting element 110, and the input current flows through the 'first current flow path and the fourth current flow path' and the ' The second current flow path and the fourth current flow path '. That is, a part of the input current flows through the superconducting element 110, the first switch 120, and the second current-limiting resistor 220, and the remainder of the input current flows through the first current- 220, respectively. As shown in FIG. 2B, the first current flow path and the fourth current flow path can be expressed by a path (1) and a path (i SFCL → i SC → i SW1 → i CLR2 ), and a second current flow path and a fourth current The flow path can be expressed as (2) path and (4) path (i SFCL → i CLR1 → i CLR2 ). For reference, the transient current at this time is a current exceeding a first threshold value which causes the resistance of the superconducting element 110 to rise to block the current, and is a primary transient current.

다시 말해, 1차 과도 전류 발생 시 제 2 스위치(210)가 턴오프 됨에 따라, 입력 전류는 '병렬 연결된 초전도 소자(110)과 제 1 한류 저항(130)' 및 제 2 한류 저항(220)을 통과하는 경로로 분산되어 전류(commutating)된다. 이때, 초전도 소자(110) 및 제 2 한류 저항(220)을 통과하는 경로와 제 1 한류 저항(130) 및 제 2 한류 저항(220)을 통과하는 경로를 흐르는 각각의 전류량은 그 비율이 각 경로의 저항 크기에 반비례한다. 참고로, 초전도 소자(110)는 소자가 가진 특성 상 무한대의 저항을 갖도록 하는 조건에 도달할 때까지는 전류의 크기가 커질수록 저항 값이 비례하여 커질 수 있다.In other words, as the second switch 210 is turned off in the occurrence of the first transient current, the input current flows through the parallel-connected superconducting element 110 and the first and second current-limiting resistors 130 and 220 and the second current- And is commutated to the passing path. At this time, the amount of current flowing through the path passing through the superconducting element 110 and the second current limiting resistor 220 and the path passing through the first current limiting resistor 130 and the second current limiting resistor 220, Inversely proportional to the magnitude of the resistance of. For reference, the resistance value of the superconducting element 110 may increase proportionally as the magnitude of the current increases until the condition that the superconducting element 110 has a resistance of infinite in the characteristics of the device.

이러한 전류(commutating) 이후에도 과도 전류가 입력되면 스위치 제어부(300)는 나머지 스위치(즉, 제 1 스위치(120))의 동작을 제어하여 입력 전류를 다시 전류 시킨다.When the transient current is input after the commutating operation, the switch control unit 300 controls the operation of the remaining switch (i.e., the first switch 120) to again current the input current.

도 2c에서는 제 1 전류 제한부(100) 및 제 2 전류 제한부(200) 각각의 스위치들이 모두 턴오프된 상태에의 전류 흐름을 도시하였다.In FIG. 2C, the current flows in a state where the switches of the first current limiting unit 100 and the second current limiting unit 200 are both turned off.

입력 전류의 크기가 제 2 임계값을 초과하면, 즉 2차 과도 전류가 입력되면 스위치 제어부(300)는 전류가 제 1 전류 제한부(100)를 통한 제 2 전류 흐름 경로와 제 2 전류 제한부(200)를 통한 제 4 전류 흐름 경로를 경유하도록 한다. 이를 통해 큰 제한 임피던스로 고장 전류를 제한할 수 있다.When the magnitude of the input current exceeds the second threshold value, that is, when the secondary transient current is input, the switch control unit 300 determines that the current flows through the second current flow path through the first current- Lt; RTI ID = 0.0 > 200 < / RTI > This limits the fault current to a large limiting impedance.

입력 전류가 제 2 임계값을 초과하는 경우, 스위치 제어부(300)는 제 1 스위치(110) 및 제 2 스위치(210)를 둘 다 턴오프시킨다. 즉, 도 2b에서와 같이 1차 과도 전류 발생 시 제 2 스위치(210)를 턴오프시킨 후 2차 과도 전류가 발생되면 제 1 스위치(120)를 턴오프시킨다. 따라서, 입력 전류는 제 1 한류 저항(130) 및 제 2 한류 저항(220)를 경유하여 흐르게 된다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 2 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로는 ② 경로 및 ④ 경로(iSFCL→ iCLR1→ iCLR2)로 표현할 수 있으며, 상대적으로 매우 큰 제한 임피던스를 갖는다.When the input current exceeds the second threshold value, the switch control unit 300 turns off both the first switch 110 and the second switch 210. That is, as shown in FIG. 2B, when the first transient current is generated, the second switch 210 is turned off, and when the second transient current is generated, the first switch 120 is turned off. Therefore, the input current flows through the first current-limiting resistor 130 and the second current-limiting resistor 220. As shown in FIG. 2C, the second current flow path and the fourth current flow path can be expressed by a path (2) and a path (i SFCL ? I CLR1 ? I CLR2 ), and have a relatively large limiting impedance.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a current limiting device of a double switch structure according to another embodiment of the present invention.

그리고 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스위치 구조 한류 장치에서의 전류 경로를 설명하기 위한 도면이다.4A to 4C are views for explaining a current path in a double-switch structured current limiting device according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 이중 스위치 구조의 한류 장치(20)는 제 1 전류 제한부(400), 제 2 전류 제한부(500) 및 스위치 제어부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the current limiting device 20 of the dual switch structure includes a first current limiting unit 400, a second current limiting unit 500, and a switch control unit 600.

제 1 전류 제한부(400)는 주 스위치(즉, 제 1 스위치(420)) 및 초전도 모듈(즉, 초전도 소자(410))을 포함하며, 이러한 제 1 전류 제한부(400)에 트리거형 보조 스위치(즉, 제 2 스위치(510))를 포함하는 제 2 전류 제한부(500)가 병렬로 접속된다. 이처럼, 이중 스위치 구조를 갖는 트리거형 한류 장치(20)가 제공된다.The first current limiting unit 400 includes a main switch (i.e., a first switch 420) and a superconducting module (i.e., a superconducting device 410) A second current limiting portion 500 including a switch (i.e., a second switch 510) is connected in parallel. As described above, a trigger-type current limiting device 20 having a double switch structure is provided.

제 1 전류 제한부(300)는 입력단에 일단이 각각 병렬 접속된 초전도 소자(410) 및 제 1 한류 저항(430)과, 초전도 소자(410) 및 제 1 한류 저항(430)의 타단 사이에 접속된 제 1 스위치(420)을 포함한다.The first current limiting unit 300 is connected between the other end of the superconducting element 410 and the first current limiting resistor 430 and the first current limiting resistor 430 having one end connected in parallel to the input end, And a first switch 420 connected in series.

제 2 전류 제한부(400)는 출력단에 일단이 각각 병렬 접속된 제 2 스위치(510) 및 제 2 한류 저항(520)을 포함한다. 이때, 제 2 스위치(510) 및 제 2 한류 저항(520)의 타단 사이에 제 1 스위치(420)가 접속된다. 즉, 제 2 전류 제한부(500)는 제 1 전류 제한부(400)의 제 1 스위치(420)에 병렬 연결된다.The second current limiting unit 400 includes a second switch 510 and a second current limiting resistor 520, one end of which is connected in parallel to the output terminal. At this time, the first switch 420 is connected between the second switch 510 and the other end of the second current blocking resistor 520. That is, the second current limiting unit 500 is connected in parallel to the first switch 420 of the first current limiting unit 400.

구체적으로, 초전도 소자(410) 및 제 1 한류 저항(430)의 일단은 각각 입력단에 접속되고, 제 2 스위치(510) 및 제 2 한류 저항(520)의 일단은 각각 출력단에 접속된다. 그리고 초전도 소자(410)의 타단에는 제 1 스위치(420)의 일단 및 제 2 한류 저항(520)의 타단이 접속되고, 제 1 한류 저항(430)의 타단에는 제 1 스위치(420)의 타단 및 제 2 스위치(510)의 타단이 접속된다. 즉, 제 1 전류 제한부(400)의 제 1 스위치(420)에 제 2 전류 제한부(500)가 병렬 접속된다.Specifically, one end of the superconducting element 410 and one end of the first current-sourcing resistor 430 are connected to the input terminal, respectively, and one end of the second switch 510 and the second current-sourcing resistor 520 are connected to the output end, respectively. One end of the first switch 420 and the other end of the second current limiting resistance 520 are connected to the other end of the superconducting element 410. The other end of the first switch 420 is connected to the other end of the first current limiting resistor 430, And the other end of the second switch 510 is connected. That is, the second current limiting unit 500 is connected to the first switch 420 of the first current limiting unit 400 in parallel.

이때, 제 1 및 제 2 한류 저항(430, 520)은 각각 하나 이상의 저항(R), 코일(L), 커패시터(C) 중 적어도 하나의 조합으로 이루어질 수 있다. 그리고 제 1 및 제 2 한류 저항(430, 520) 각각의 임피던스 값은 설계자의 의도 또는 사용 용도에 따라 고정된 값으로 미리 설정되어 있을 수 있다.The first and second current blocking resistors 430 and 520 may be formed of at least one of a resistor R, a coil L, and a capacitor C, respectively. The impedance value of each of the first and second current limiting resistors 430 and 520 may be preset to a fixed value according to the designer's intention or usage.

제 1 전류 제한부(400)는 입력단으로부터 초전도 소자(410)를 경유하는 제 1 전류 흐름 경로 및 입력단으로부터 제 1 한류 저항(430)을 경유하는 제 2 전류 흐름 경로를 제공한다. 그리고, 제 2 전류 제한부(500)는 제 2 스위치(510)를 경유하여 출력단을 향하는 제 3 전류 흐름 경로 및 제 2 한류 저항(520)을 경유하여 출력단을 향하는 제 4 전류 흐름 경로를 제공한다.The first current limiter 400 provides a first current flow path from the input stage via the superconducting device 410 and a second current flow path from the input stage via the first current resistance 430. [ The second current limiter 500 provides a third current flow path toward the output terminal via the second switch 510 and a fourth current flow path toward the output terminal via the second current resistance 520 .

스위치 제어부(600)는 제 1 내지 제 4 전류 흐름 경로 및 초전도 소자(410)의 전류 또는 전압을 측정하고, 측정된 전류 또는 전압에 기초하여 제 1 스위치(420) 및 제 2 스위치(510)의 온/오프(on/off) 구동을 제어한다. 이때, 스위치 제어부(600)는 계전기를 포함할 수 있다.The switch control unit 600 measures the current or voltage of the first to fourth current flow paths and the superconducting element 410 and measures the current or voltage of the first switch 420 and the second switch 510 based on the measured current or voltage. And controls ON / OFF (on / off) driving. At this time, the switch control unit 600 may include a relay.

이하, 도 4a 내지 4c를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치(20)에서의 전류 제한 방식에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the current limiting method in the current limiting device 20 of the dual switch structure according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4C.

이중 스위치 구조의 한류 장치(20)의 스위치 제어부(600)는 고장전류의 크기에 따라 제 1 및 제 2 스위치(420, 510)의 동작을 다르게 제어한다.The switch control unit 600 of the dual current switch device 20 controls the operation of the first and second switches 420 and 510 according to the magnitude of the fault current.

구체적으로, 제 1 전류 제한부(400)로 전류가 입력되면 스위치 제어부(600)는 입력 전류의 크기에 따라 제 1 스위치(420) 또는/및 제 2 스위치(510)의 온/오프 동작을 제어하여, 제 1 및 제 2 전류 제한부(400, 500) 상에서 상이한 제한 임피던스 경로로 전류(commutating)를 유도한다. 이때, 고장전류의 크기가 클수록 제 1 전류 제한부(400) 및 제 2 전류 제한부(500) 상에서 제한 임피던스가 더 큰 경로로 전류(commutating) 시킬 수 있다.Specifically, when a current is input to the first current limiting unit 400, the switch control unit 600 controls on / off operations of the first switch 420 and / or the second switch 510 according to the magnitude of the input current. Thereby inducing a commutating to the different limited impedance path on the first and second current limiting portions 400, At this time, the greater the magnitude of the fault current, the more current can be commutated on the first current limiting unit 400 and the second current limiting unit 500 with a path having a larger limiting impedance.

이하 설명할 이중 스위치 구조의 한류 장치(20)의 제 1 스위치(420) 및 제 2 스위치(510)의 스위칭 시퀀스는 다음과 같다.The switching sequence of the first switch 420 and the second switch 510 of the current limiting device 20 of the double switch structure to be described below is as follows.

먼저, 초기 상태에서 제 1 및 제 2 스위치(420, 510) 둘 다 턴온되며, 1차 과전류가 입력되면 제 1 스위치(420) 또는 제 2 스위치(510) 중 어느 하나를 턴오프시킨다. 이러한 상태에서 2차 과전류가 입력되면 제 1 스위치(420) 및 제 2 스위치(510) 중 나머지 하나도 턴오프시켜 제 1 및 제 2 스위치(420, 510)를 둘 다 턴오프된다. 이하에서 설명할 제 1 및 제 2 임계값은 입력 전류가 과도 전류인지를 검출하기 위해 사전에 설정된 값으로서, 각각 설계자의 의도 또는 사용 용도에 따라 변경 가능하다.First, both the first and second switches 420 and 510 are turned on in the initial state. When the first overcurrent is inputted, either the first switch 420 or the second switch 510 is turned off. When the secondary overcurrent is inputted in this state, the other one of the first switch 420 and the second switch 510 is also turned off, so that both the first and second switches 420 and 510 are turned off. The first and second thresholds described below are preset values for detecting whether the input current is a transient current and can be changed according to the designer's intention or usage purpose, respectively.

도 4a에서는 제 1 전류 제한부(400) 및 제 2 전류 제한부(500) 각각의 스위치들이 모두 턴온된 상태에서의 전류 흐름을 도시하였다.In FIG. 4A, the current flows when the switches of the first current limiting unit 400 and the second current limiting unit 500 are both turned on.

입력 전류의 크기가 제 1 임계값 이하이면, 스위치 제어부(300)는 전류가 제 1 전류 제한부(400)를 통한 제 1 전류 흐름 경로와 제 2 전류 제한부(500)를 통한 제 3 전류 흐름 경로를 경유하도록 한다. 이때, 제 1 임계값 이하의 입력 전류는 고장전류가 아닌 평시 전류이며, 제 1 임계값 이하에서 초전도 소자(310)는 0에 가까운 저항 값을 가질 수 있다. 이러한 평시 전류가 입력될 경우, 제 1 전류 흐름 경로의 저항은 제 2 전류 흐름 경로의 저항보다 작고, 제 3 전류 흐름 경로의 저항은 제 4 전류 흐름 경로의 저항보다 작다.If the magnitude of the input current is less than or equal to the first threshold value, the switch controller 300 determines that the current flows through the first current flow path through the first current limiter 400 and the third current flow through the second current limiter 500 Route. At this time, the input current equal to or less than the first threshold value is a normal current, not the fault current, and the superconducting element 310 may have a resistance value close to zero at a temperature below the first threshold value. When such a normal current is input, the resistance of the first current flow path is smaller than the resistance of the second current flow path, and the resistance of the third current flow path is smaller than that of the fourth current flow path.

구체적으로, 입력 전류가 제 1 임계값 이하인 평시에는, 스위치 제어부(600)는 제 1 스위치(420) 및 제 2 스위치(510)를 둘 다 턴온시킨다. 이때, 초전도 소자(410)의 초기 임피던스 값은 각각 제 1 및 제 2 한류 저항(430, 520)의 임피던스 값보다 작다. 따라서, 입력 전류는 초전도 소자(410), 제 1 스위치(420) 및 제 2 스위치(510)를 경유하여 흐르게 된다. 즉, 제 1 전류 흐름 경로 및 제 3 전류 흐름 경로는 도 4a의 ① 경로 및 ③ 경로(iSFCL→iSC →iSW1→iSW2)로 표현할 수 있다.Specifically, when the input current is equal to or lower than the first threshold value, the switch control unit 600 turns both the first switch 420 and the second switch 510 on. At this time, the initial impedance values of the superconducting element 410 are smaller than the impedance values of the first and second current-limiting resistors 430 and 520, respectively. Accordingly, the input current flows through the superconducting element 410, the first switch 420, and the second switch 510. That is, the first current flow path and the third current flow path can be expressed as path ① and ③ path (i SFCL SC → i → i → i SW1 SW2) of Figure 4a.

도 4b에서는 제 1 전류 제한부(400) 및 제 2 전류 제한부(500) 각각의 스위치들 중 어느 하나가 턴온되고 다른 하나는 턴오프된 상태의 전류 흐름을 도시하였다.In FIG. 4B, a current flow is shown in which one of the switches of the first current limiting unit 400 and the second current limiting unit 500 is turned on and the other is turned off.

먼저, 도 4b의 (a)를 참조하면, 제 1 스위치(420)를 우선적으로 동작시키도록 설정된 경우, 입력 전류가 제 1 임계값을 초과하고 제 2 임계값 이하일 때(즉, 과도 전류가 입력되면), 스위치 제어부(600)는 제 1 스위치(420)를 턴오프시키고 제 2 스위치(510)를 턴온시킨다. 여기서, 제 1 임계값을 초과하며 제 2 임계값 이하인 입력 전류는 1차 과전류로서, 이는 아래 설명할 2 차 과전류에 비해 제한 임피던스가 상대적으로 작은 전류 흐름 경로로 전향될 수 있다.Referring to FIG. 4B, when the first switch 420 is set to operate preferentially, when the input current exceeds the first threshold value and is equal to or less than the second threshold value (i.e., , The switch control unit 600 turns off the first switch 420 and turns on the second switch 510. Here, the input current exceeding the first threshold value and below the second threshold value is a primary overcurrent, which can be forwarded to a current flow path with a relatively small limiting impedance compared to the secondary overcurrent described below.

이때, 초기 과도 전류는 초전도 소자(410)에 의해 순간적으로 제한되며, 이에 연이어 제 1 스위치(420)의 턴오프 동작에 따라 입력 전류는 '제 1 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로'와 '제 2 전류 흐름 경로 및 제 3 전류 흐름 경로'로 분산되어 전류(commutating)된다. 즉, 입력 전류의 일부가 초전도 소자(410) 및 제 2 한류 저항(520)을 통해 흐르게 되며, 입력 전류의 나머지는 제 1 한류 저항(430) 및 제 2 스위치(510)를 경유하여 흐르게 된다. 도 4b의 (a)에서와 같이, 제 1 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로는 ① 경로 및 ④ 경로(iSFCL→ iSC→iCLR2)로 표현할 수 있고, 제 2 전류 흐름 경로 및 제 3 전류 흐름 경로는 ② 경로 및 ③ 경로(iSFCL→ iCLR1→iSW2)로 표현할 수 있다. 참고로, 이때의 과도 전류는 초전도 소자(410)의 저항이 상승되어 전류가 차단되도록 하는 제 1 임계값을 초과하는 전류로서, 1차 과도 전류이다.At this time, the initial transient current is instantaneously limited by the superconducting element 410, and in accordance with the turn-off operation of the first switch 420, the input current flows through the 'first current flow path and the fourth current flow path' The second current flow path and the third current flow path '. That is, a part of the input current flows through the superconducting element 410 and the second current limiting resistor 520, and the rest of the input current flows through the first current limiting resistor 430 and the second switch 510. As shown in (a) of FIG. 4B, the first current flow path and the fourth current flow path can be expressed by the (1) path and the (4) path (i SFCL → i SC → i CLR2 ), and the second current flow path and the third The current flow path can be expressed by the path (2) and the path (3) ( SFCL → i CLR1 → i SW2 ). For reference, the transient current at this time is a current exceeding a first threshold value for causing the resistance of the superconducting element 410 to rise to block the current, and is a first transient current.

다시 말해, 1차 과도 전류 발생 시 제 1 스위치(420)가 턴오프 됨에 따라, 입력 전류는 서로 병렬 연결된 '초전도 소자(410) 및 제 2 한류 저항(520)'과 '제 1 한류 저항(430) 및 제 2 스위치(510)'를 통과하는 경로로 분산되어 전류(commutating)된다. 이때, 초전도 소자(410) 및 제 2 한류 저항(520)을 통과하는 경로와 제 1 한류 저항(430) 및 제 2 스위치(510)을 통과하는 경로를 흐르는 각각의 전류량은 그 비율이 각 경로의 저항 크기에 반비례한다. 참고로, 초전도 소자(410)는 소자가 가진 특성 상 무한대의 저항을 갖도록 하는 조건에 도달할 때까지는 전류의 크기가 커질수록 저항 값이 비례하여 커질 수 있다.In other words, as the first switch 420 is turned off in the occurrence of the first transient current, the input current flows through the 'superconducting element 410 and the second current limiting resistor 520' and the first current limiting resistor 430 ) And the second switch 510 ', respectively. At this time, the respective amounts of current flowing through the path passing through the superconducting element 410 and the second current-limiting resistor 520 and the path passing through the first current-limiting resistor 430 and the second switch 510, It is inversely proportional to the size of the resistor. For reference, the resistance value of the superconducting element 410 may increase proportionally as the magnitude of the current increases until the condition that the superconducting element 410 has an infinite resistance is satisfied.

이러한 전류(commutating) 이후에도 과도 전류가 입력되면 스위치 제어부(600)는 나머지 스위치(즉, 제 2 스위치(120))의 동작을 제어하여 입력 전류를 다시 전류 시킨다. 이에 대해서는 아래 도 4c에서 설명하도록 한다.When the transient current is input after the commutating operation, the switch control unit 600 controls the operation of the remaining switch (i.e., the second switch 120) to again cause the input current to flow. This will be described in FIG. 4C below.

한편, 도 5b의 (b)를 참조하면, 제 2 스위치(410)를 우선적으로 동작시키도록 설정된 경우, 입력 전류가 제 1 임계값을 초과하고 제 2 임계값 이하일 때(즉, 과도 전류가 입력되면), 스위치 제어부(600)는 제 2 스위치(510)를 턴오프시키고 제 1 스위치(420)를 턴온시킨다.5B, when the second switch 410 is set to operate preferentially, when the input current exceeds the first threshold value and is equal to or lower than the second threshold value (that is, , The switch control unit 600 turns off the second switch 510 and turns on the first switch 420.

이때, 초기 과도 전류는 초전도 소자(410)에 의해 순간적으로 제한되며, 이에 연이어 제 2 스위치(510)의 턴오프 동작에 따라 입력 전류는 '제 1 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로'와 '제 2 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로'로 분산되어 전류(commutating)된다. 즉, 입력 전류의 일부가 초전도 소자(410) 및 제 2 한류 저항(520)을 통해 흐르게 되며, 입력 전류의 나머지는 제 1 한류 저항(430) 및 제 2 한류 저항(520)을 경유하여 흐르게 된다. 도 4b의 (b)에서와 같이, 제 1 전류 흐름 경로 및 제 4 흐름 경로는 ① 경로 및 ④ 경로(iSFCL→ iSC→ICLR2)로 표현할 수 있으며, 제 2 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로는 ② 경로 및 ④ 경로(iSFCL→ iCLR1→iSW1→iCLR2)로 표현할 수 있다.At this time, the initial transient current is instantaneously limited by the superconducting element 410, and in accordance with the turn-off operation of the second switch 510, the input current flows through the 'first current flow path and the fourth current flow path' The second current flow path and the fourth current flow path '. That is, a part of the input current flows through the superconducting element 410 and the second current-sourcing resistor 520, and the remainder of the input current flows through the first current-sourcing resistor 430 and the second current-sourcing resistor 520 . As shown in FIG. 4B, the first current flow path and the fourth current path can be expressed by a path 1 and a path 4 (i SFCL ? I SC ? I CLR2 ), and the second current flow path and the fourth current The flow path can be expressed as (2) path and (4) path (i SFCL → i CLR1 → i SW1 → i CLR2 ).

다시 말해, 1차 과도 전류 발생 시 제 2 스위치(510)가 턴오프 됨에 따라, 입력 전류는 '병렬 연결된 초전도 소자(410) 및 제 1 한류 저항(430)'과 제 2 한류 저항(520)을 통과하는 경로로 분산되어 전류(commutating)된다. 이때, 초전도 소자(410) 및 제 2 한류 저항(520)을 통과하는 경로와 제 1 한류 저항(430) 및 제 2 한류 저항(520)을 통과하는 경로를 흐르는 각각의 전류량은 그 비율이 각 경로의 저항 크기에 반비례한다.In other words, as the second switch 510 is turned off in the occurrence of the first transient current, the input current flows through the 'parallel connected superconducting element 410 and the first current limiting resistor 430' and the second current limiting resistor 520 And is commutated to the passing path. At this time, the amount of current flowing through the path passing through the superconducting element 410 and the second current-limiting resistor 520 and the path passing through the first current-limiting resistor 430 and the second current-limiting resistor 520, Inversely proportional to the magnitude of the resistance of.

이러한 전류(commutating) 이후에도 과도 전류가 입력되면 스위치 제어부(600)는 나머지 스위치(즉, 제 1 스위치(120))의 동작을 제어하여 입력 전류를 다시 전류 시킨다.When the transient current is input after the commutating operation, the switch control unit 600 controls the operation of the remaining switch (i.e., the first switch 120) to cause the input current to flow again.

도 4c에서는 제 1 전류 제한부(400) 및 제 2 전류 제한부(500) 각각의 스위치들이 모두 턴오프된 상태에서의 전류 흐름을 도시하였다.In FIG. 4C, the current flows in a state where the switches of the first current limiting unit 400 and the second current limiting unit 500 are both turned off.

입력 전류의 크기가 제 2 임계값을 초과하면, 즉 2차 과도 전류가 입력되면 스위치 제어부(600)는 전류가 제 1 전류 제한부(400)를 통한 제 1 전류 흐름 경로와 제 2 전류 제한부(500)를 통한 제 4 전류 흐름 경로를 경유하도록 한다. 이를 통해 큰 제한 임피던스로 고장 전류를 제한할 수 있다.When the magnitude of the input current exceeds the second threshold value, that is, when the secondary transient current is input, the switch controller 600 controls the current to flow through the first current flow path through the first current limiter 400, Lt; / RTI > through the second current path 500 through the fourth current flow path. This limits the fault current to a large limiting impedance.

입력 전류가 제 2 임계값을 초과하는 경우, 스위치 제어부(600)는 제 1 스위치(420) 및 제 2 스위치(510)를 둘 다 턴오프시킨다. 즉, 도 4b의 (a)에서와 같이 1차 과도 전류 발생 시 제 1 스위치(420)를 턴오프시킨 후 2차 과도 전류가 발생되면, 제 2 스위치(510)를 턴오프시킨다. 반면에 도 4b의 (b)에서와 같이 1차 과도 전류 발생 시 제 2 스위치(510)를 턴오프시킨 후 2차 과도 전류가 발생되면, 제 1 스위치(420)를 턴오프시킨다. 따라서, 입력 전류는 초전도 소자(410) 및 제 2 한류 저항(520)을 경유하여 흐르게된다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 1 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로는 ① 경로 및 ④ 경로(iSFCL→ iSC→ICLR2)로 표현할 수 있으며, 상대적으로 매우 큰 제한 임피던스를 갖는다. 이는, 앞서 도 4b의 (a) 및 (b) 각각에서 1차 과도 전류 발생 시 전류를 전향시키는 경로의 제한 임피던스보다 도 4c에서 2차 과도 전류 발생 시 전류를 전향시키는 경로의 제한 임피던스가 더 높은 것을 의미한다.When the input current exceeds the second threshold, the switch control unit 600 turns off both the first switch 420 and the second switch 510. That is, as shown in FIG. 4B, when the first transient current is generated and the second transient current is generated after turning off the first switch 420, the second switch 510 is turned off. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the first transient current is generated, the second switch 510 is turned off, and when the second transient current is generated, the first switch 420 is turned off. Therefore, the input current flows through the superconducting element 410 and the second current-sourcing resistor 520. [ As shown in Figure 4c, the first current flow path and the fourth current flow path is the path ① and ④ can be represented by path (i SFCL SC → i → I CLR2), relative to have a very large impedance limits. This is because, in each of FIGS. 4 (a) and 4 (b), the limiting impedance of the path for turning the current when the secondary transient current is generated in FIG. 4c is higher than the limiting impedance of the path for forwarding the current in the generation of the primary transient .

전술한 것과 같이 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이중 스위치 구조의 한류 장치는 고장전류의 크기에 따라 전류가 흐르는 경로를 가변적으로 변경할 수 있어 고장전류로부터 한류 장치 내부 구성을 효과적으로 보호하면서도, 한류 장치를 통해 보호하고자 하는 대상(예: 전력 계통)도 효과적으로 보호할 수 있다. As described above, the current limiting device according to various embodiments of the present invention can change the current flowing path according to the magnitude of the fault current, thereby effectively protecting the internal configuration of the current limiting device from the fault current. (Eg, power systems) can be effectively protected.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10, 20: 이중 스위치 구조 한류 장치 100, 400: 제 1 전류 제한부
200, 500: 제 2 전류 제한부 300, 600: 스위치 제어부
120, 420: 제 1스위치 110, 410: 초전도 소자
130, 430: 제 1 한류 저항 210, 510: 제 2 스위치
220, 520: 제 2 한류 저항10, 20: double switch structure current limiting device 100, 400: first current limiter
200, 500: second current limiting unit 300, 600: switch control unit
120, 420: first switch 110, 410: superconducting element
130, 430: first current resistance 210, 510: second switch
220, 520: Secondary current resistance

Claims (7)

이중 스위치 구조의 한류 장치에 있어서,
제 1 전류 흐름 경로 및 제 2 전류 흐름 경로를 제공하는 제 1 전류 제한부; 및
상기 제 1 전류 제한부에 병렬 접속되며, 제 3 전류 흐름 경로 및 제 4 전류 흐름 경로를 제공하는 제 2 전류 제한부를 포함하고,
상기 제 1 전류 흐름 경로의 저항은 상기 제 2 전류 흐름 경로의 저항보다 작고, 상기 제 3 전류 흐름 경로의 저항은 상기 제 4 전류 흐름 경로의 저항보다 작으며,
입력 전류가 제 1 임계값 이하인 경우 상기 제 1 전류 흐름 경로와 상기 제 3 전류 흐름 경로를 경유하도록 동작하고,
입력 전류가 상기 제 1 임계값을 초과하고 제 2 임계값 이하인 경우, 병렬인 상기 제 1 및 제 4 전류 흐름 경로와 상기 제 2 및 제4 전류 흐름 경로, 또는 병렬인 상기 제 1 및 제 4 전류 흐름 경로와 상기 제 2 및 제 3 전류 흐름 경로로 전류가 분산되어 흐르도록 동작하며,
입력 전류가 상기 제 2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제 2 전류 흐름 경로와 제 4 전류 흐름 경로를 경유하도록 동작하는, 이중 스위치 구조의 한류 장치.
In a current limiting device having a dual switch structure,
A first current limiting unit providing a first current flow path and a second current flow path; And
And a second current limiter connected in parallel to the first current limiter and providing a third current flow path and a fourth current flow path,
Wherein the resistance of the first current flow path is less than the resistance of the second current flow path and the resistance of the third current flow path is less than the resistance of the fourth current flow path,
And to pass through the first current flow path and the third current flow path when the input current is below a first threshold value,
The first and fourth current flow paths and the second and fourth current flow paths or the first and fourth current paths in parallel when the input current exceeds the first threshold value and is equal to or less than the second threshold value, The second current flow path and the second current flow path,
And to pass through the second current flow path and the fourth current flow path when the input current exceeds the second threshold value.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전류 제한부는,
입력단에 일단이 각각 병렬 접속된 초전도 소자 및 제 1 한류 저항과, 상기 초전도 소자 및 제 1 한류 저항의 타단 사이에 접속된 제 1 스위치를 포함하고,
상기 제 2 전류 제한부는,
출력단에 일단이 각각 병렬 접속된 제 2 스위치 및 제 2 한류 저항을 포함하며,
상기 제 1 스위치는 상기 제 2 스위치 및 제 2 한류 저항의 타단 사이에도 접속된 것이고,
상기 초전도 소자와 상기 제 1 스위치의 접속점에 상기 제 2 스위치의 일단이 접속되며,
상기 제 1 한류 저항과 상기 제 1 스위치의 접속점에 상기 제 2 한류 저항의 일단이 접속된 것인, 이중 스위치 구조의 한류 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first current limiting unit includes:
And a first switch connected between the other end of the superconducting element and the first current-limiting resistor, wherein the superconducting element and the first current-
Wherein the second current limiter comprises:
A second switch and a second current-limiting resistor whose ends are connected in parallel at the output terminal,
The first switch is also connected between the other end of the second switch and the second current-limiting resistor,
One end of the second switch is connected to a connection point of the superconducting element and the first switch,
And one end of the second current-limiting resistor is connected to a connection point of the first current-limiting resistor and the first switch.
제 2 항에 있어서,
상기 입력 전류가 상기 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 턴온시켜 상기 입력 전류가 상기 초전도 소자 및 제 2 스위치를 경유하도록 동작하고,
상기 입력 전류가 상기 제 1 임계값을 초과하고 제 2 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 스위치를 턴온시키고 상기 제 2 스위치를 턴오프시켜 상기 입력 전류의 일부는 상기 초전도 소자, 제 1 스위치 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 하고, 상기 입력 전류의 나머지는 상기 제 1 한류 저항 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 동작하고,
상기 입력 전류가 상기 제 2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 턴오프시켜 상기 입력 전류가 상기 제 1 한류 저항 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 동작하는, 이중 스위치 구조의 한류 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein when the input current is equal to or less than the first threshold value, the first switch and the second switch are turned on to cause the input current to pass through the superconducting element and the second switch,
Wherein when the input current exceeds the first threshold and is less than or equal to the second threshold, the first switch is turned on and the second switch is turned off so that a part of the input current is supplied to the superconducting element, And the rest of the input current is operated to pass through the first current-limiting resistor and the second current-limiting resistor,
Wherein when the input current exceeds the second threshold, the first switch and the second switch are turned off such that the input current is passed through the first current-limiting resistor and the second current-limiting resistor. Wave current device.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전류 제한부는,
입력단에 일단이 각각 병렬 접속된 초전도 소자 및 제 1 한류 저항과, 상기 초전도 소자 및 제 1 한류 저항의 타단 사이에 접속된 제 1 스위치를 포함하고,
상기 제 2 전류 제한부는,
출력단에 일단이 각각 병렬 접속된 제 2 스위치 및 제 2 한류 저항을 포함하며,
상기 제 1 스위치는 상기 제 2 스위치 및 제 2 한류 저항의 타단 사이에도 접속된 것이고,
상기 초전도 소자와 상기 제 1 스위치의 접속점에 상기 제 2 한류 저항의 일단이 접속되며,
상기 제 1 한류 저항과 상기 제 1 스위치의 접속점에 상기 제 2 스위치의 일단이 접속된 것인, 이중 스위치 구조의 한류 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first current limiting unit includes:
And a first switch connected between the other end of the superconducting element and the first current-limiting resistor, wherein the superconducting element and the first current-
Wherein the second current limiter comprises:
A second switch and a second current-limiting resistor whose ends are connected in parallel at the output terminal,
The first switch is also connected between the other end of the second switch and the second current-limiting resistor,
One end of the second current-limiting resistor is connected to a junction between the superconducting element and the first switch,
And one end of the second switch is connected to a connection point of the first current-limiting resistor and the first switch.
제 4 항에 있어서,
상기 입력 전류가 상기 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위치를 턴온시켜 상기 입력 전류가 상기 초전도 소자, 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 경유하도록 동작하고,
상기 입력 전류가 상기 제 1 임계값을 초과하고 상기 제 2 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 스위치를 턴오프시키고 상기 제 2 스위치를 턴온시켜 상기 입력 전류의 일부는 상기 초전도 소자 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 하고, 상기 입력 전류의 나머지는 상기 제 1 한류 저항 및 제 2 스위치를 경유하도록 동작하고,
상기 입력 전류가 상기 제 2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위치를 턴오프시켜 상기 입력 전류가 상기 초전도 소자 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 동작하는, 이중 스위치 구조의 한류 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein when the input current is equal to or lower than the first threshold value, the first and second switches are turned on to cause the input current to pass through the superconducting element, the first switch and the second switch,
Wherein when the input current exceeds the first threshold value and is equal to or less than the second threshold value, the first switch is turned off and the second switch is turned on, so that a part of the input current flows through the superconducting element and the second current- And the rest of the input current is operated to pass through the first current-limiting resistor and the second switch,
Wherein when the input current exceeds the second threshold value, the first and second switches are turned off to operate the input current via the superconducting element and the second current-limiting resistor.
제 4 항에 있어서,
상기 입력 전류가 상기 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위치를 턴온시켜 상기 입력 전류가 상기 초전도 소자, 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 경유하도록 동작하고,
상기 입력 전류가 상기 제 1 임계값을 초과하고 상기 제 2 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 스위치를 턴온시키고 상기 제 2 스위치를 턴오프시켜 상기 입력 전류의 일부는 상기 초전도 소자 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 하고, 상기 입력 전류의 나머지는 상기 제 1 한류 저항 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 동작하고,
상기 입력 전류가 상기 제 2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위치를 턴오프시켜 상기 입력 전류가 상기 초전도 소자 및 제 2 한류 저항을 경유하도록 동작하는, 이중 스위치 구조의 한류 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein when the input current is equal to or lower than the first threshold value, the first and second switches are turned on to cause the input current to pass through the superconducting element, the first switch and the second switch,
Wherein when the input current exceeds the first threshold and is less than or equal to the second threshold, the first switch is turned on and the second switch is turned off so that a portion of the input current flows through the superconducting element and the second current- And the rest of the input current is operated to pass through the first current-limiting resistor and the second current-limiting resistor,
Wherein when the input current exceeds the second threshold value, the first and second switches are turned off to operate the input current via the superconducting element and the second current-limiting resistor.
제 2항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제4전류 흐름 경로 및 상기 초전도 소자의 전류 또는 전압에 기초하여, 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 동작을 제어하는 스위치 제어부를 더 포함하는 이중 스위치 구조의 한류 장치.The method according to claim 2 or 4,
Further comprising a switch control section for controlling operations of the first switch and the second switch based on the first through fourth current flow paths and the current or voltage of the superconducting element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101429957B1 (en) * 2013-05-20 2014-08-14 숭실대학교산학협력단 Current limiting device

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