KR20190105394A - 저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치 - Google Patents

저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 방법은, 저압직류 배전계통 보호 장치에 의해 수행되는 저압직류 배전계통 보호 방법에 있어서, 교류 배전계통과 연결된 교류 측 제1 보호기기의 개폐 상태 및 상기 교류 배전계통의 교류 전류를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 제1 보호기기의 개폐 상태에 따라 상기 측정된 교류 전류와 기설정된 제1 판단조건 또는 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여, 저압직류 배전계통과 연결된 전압 소스 컨버터의 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUSES FOR PROTECTING LOW VOLTAGE DC DISTRIBUTION SYSTEM}
본 발명은 배전계통 보호 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 저압직류 배전계통에 대한 관심이 높아짐에 따라, 다양한 측면에서 연구 및 개발이 진행되고 있다. 저압직류 배전계통을 위한 보호 시스템 구축에 대한 연구도 그 중 하나이다. 종래 연구에서는 주로 직류 측 고장으로 인해 전압형 컨버터(VSC, Voltage Source Converter)의 출력단 커패시터에서 발생하는 커패시터 방전전류의 전류 변화율을 이용하여, 고장을 신속하게 차단하는 방식을 제안하고 있다. 이러한 방식은 기존 교류 배전계통과는 달리 수 ms 이내로 고장을 차단하는 것을 목표로 한다. 이는 선로 인덕터 방전 혹은 교류 전원에 의해서 VSC 내부의 역병렬 다이오드가 손상되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 이와 같은 보호 시스템은 반도체 스위치를 기반으로 하는 솔리드 스테이트 회로 차단기(Solid State Circuit Breaker, SSCB)를 이용할 경우, 충분히 구현 가능하다.
하지만, 저압직류 배전계통은 교류 배전계통으로부터 전력을 공급받는 형태로 구성되기 때문에, 신뢰성 높은 보호 시스템을 구축하기 위해서는 교류 측 이벤트(고장 발생 및 보호기기 동작)에 의한 영향을 고려할 필요가 있다. 실제로 교류 측에서 3상 단락고장이 발생하는 경우 혹은 주 차단기의 개방 및 재폐로 동작에 의해서 저압직류 배전계통의 VSC에 과전류가 유입될 수 있다. 하지만, 현재까지 이에 대한 연구는 미미하다.
한국 등록특허공보 제10-1648308호 (2016년08월08일 등록)
최근 신재생 에너지원을 이용한 분산전원 혹은 디지털 부하 등에 대한 수요가 증가함에 따라, 에너지 효율 향상을 목적으로 저압직류 배전계통에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 저압직류 배전계통은 기존 배전계통과 달리 분산전원 및 에너지 저장장치 등과의 연계를 통해 마이크로그리드로서 운영될 전망이다. 따라서 저압직류 배전계통은 교류 계통(주 계통)에 문제가 발생하더라도, 정전을 경험하지 않고 정상적으로 운영됨으로써 계통 신뢰도를 유지할 수 있어야 한다.
하지만, 현재까지 연구되고 있는 보호 시스템은 주 계통에 문제가 생길 경우 저압직류 배전계통에 발생할 수 있는 문제점이 아닌, 저압직류 배전계통 자체에서 발생한 고장으로 인한 문제점에만 집중하고 있는 실정이다. 교류 측의 이벤트로 인한 과전류는 저압직류 배전계통에 직류 전압을 공급하는 전압형 컨버터(Voltage Source Converter, VSC)에 큰 손상을 가할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 주 계통의 이벤트로 인해 저압직류 배전계통에 유입되는 과전류를 차단함으로써, 주 계통에 문제가 발생하더라도 저압직류 배전계통을 정상적으로 운영하여 신뢰도를 향상시킬 수 있는, 저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에서는 교류 계통의 주 보호기기와 전압형 컨버터 입력단의 보호기기 간에 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)을 적용한다. 즉, 본 발명의 실시 예들은 교류 측 보호기기와 전압형 컨버터(VSC)의 입력단 보호기기 간에 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)을 적용함으로써, 교류 측 이벤트로 인한 과전류로부터 VSC 및 저압직류 배전계통을 보호할 수 있는, 저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 교류와 직류계통이 연계된 전력계통에서 교류 측 고장 발생 및 보호기기 동작으로 인해 발생 가능한 과도현상을 고려하여 저압직류 배전계통을 보호할 수 있는, 저압직류 배전계통 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 저압직류 배전계통 보호 장치에 의해 수행되는 저압직류 배전계통 보호 방법에 있어서, 교류 배전계통과 연결된 교류 측 제1 보호기기의 개폐 상태 및 상기 교류 배전계통의 교류 전류를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 제1 보호기기의 개폐 상태에 따라 상기 측정된 교류 전류와 기설정된 제1 판단조건 또는 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여, 저압직류 배전계통과 연결된 전압형 컨버터의 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계를 포함하는 저압직류 배전계통 보호 방법이 제공될 수 있다.
상기 방법은, 상기 측정된 교류 전류의 실효 값을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어하는 단계는, 상기 계산된 교류 전류의 실효 값을 기설정된 제1 판단조건 또는 기설정된 제2 판단조건과 비교할 수 있다.
상기 방법은, 제1 보호기기가 개방된 이후, 상기 제1 보호기기가 폐로 및 개방 동작을 반복하는 재폐로 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 재폐로 동작을 수행하는 단계는, 반복된 재폐로 동작 횟수가 기설정된 재폐로 횟수 이상이면, 상기 제1 보호기기 및 상기 제2 보호기기를 영구적으로 개방시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는, 상기 제1 보호기기의 상태 데이터 또는 상기 교류 배전계통과 연결된 과전류 계전기로부터 발생한 트립 신호를 측정하여 제1 보호기기의 개폐 상태를 측정할 수 있다.
상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는, 상기 측정된 교류 전류를 기설정된 제1 판단조건과 비교하여 상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장인지를 판별하고 일시 고장으로 판별되는 시점까지 상기 제2 보호기기를 개방시킬 수 있다.
상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는, 상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장으로 판별되어 상기 제1 보호기기가 재폐로되는 경우, 기설정된 시간 동안 상기 전압형 컨버터의 시동 전류로 인해 제 1 보호기기와 제 2 보호기기가 개폐되지 않도록 설정할 수 있다.
상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는, 상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값 미만이면 상기 제2 보호기기를 개방시킬 수 있다.
상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는, 상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값을 초과하고 기설정된 제2 전류 값 미만이면, 상기 제2 보호기기를 폐로시킬 수 있다.
상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는, 기설정된 계통 재시동 구간 동안 전압형 컨버터의 재시동으로 인해 발생된 시동전류를 고려하여 상기 제2 보호기기의 개폐를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 교류 배전계통과 연결된 교류 측 제1 보호기기의 개폐 상태 및 상기 교류 배전계통의 교류 전류를 측정하는 측정부; 및 상기 측정된 제1 보호기기의 개폐 상태에 따라 상기 측정된 교류 전류와 기설정된 제1 판단조건 또는 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여, 저압직류 배전계통과 연결된 전압형 컨버터의 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 저압직류 배전계통 보호 장치가 제공될 수 있다.
상기 측정부는 상기 측정된 교류 전류의 실효 값을 계산하고, 상기 제어부는, 상기 계산된 교류 전류의 실효 값을 기설정된 제1 판단조건 또는 기설정된 제2 판단조건과 비교할 수 있다.
상기 제어부는, 제1 보호기기가 개방된 이후, 상기 제1 보호기기가 폐로 및 개방 동작을 반복하는 재폐로 동작을 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 반복된 재폐로 동작 횟수가 기설정된 재폐로 횟수 이상이면, 상기 제1 보호기기 및 상기 제2 보호기기를 영구적으로 개방시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 측정부는, 상기 제1 보호기기의 상태 데이터 또는 상기 교류 배전계통과 연결된 과전류 계전기로부터 발생한 트립 신호를 측정하여 제1 보호기기의 개폐 상태를 측정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 측정된 교류 전류를 기설정된 제1 판단조건과 비교하여 상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장인지를 판별하고 일시 고장으로 판별되는 시점까지 상기 제2 보호기기를 개방시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장으로 판별되어 상기 제1 보호기기가 재폐로되는 경우, 기설정된 시간 동안 상기 전압형 컨버터의 시동 전류로 인해 제 1 보호기기와 제 2 보호기기가 개폐되지 않도록 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값 미만이면 상기 제2 보호기기를 개방시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값을 초과하고 기설정된 제2 전류 값 미만이면, 상기 제2 보호기기를 폐로시킬 수 있다.
상기 제어부는, 기설정된 계통 재시동 구간 동안 전압형 컨버터의 재시동으로 인해 발생된 시동전류를 고려하여 상기 제2 보호기기의 개폐를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 교류 측 고장 발생 혹은 보호기기 동작으로 인해 저압직류 배전계통의 전압형 컨버터에 발생할 수 있는 문제를 방지함으로써, 고장 제거 이후에 계통 내 구성요소의 수리 및 교체 없이 저압직류 배전계통의 정상적인 운영을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 주 계통 측에 문제가 발생하더라도, 저압직류 배전계통을 신속하게 격리하여 분산전원 및 에너지 저장장치를 이용한 독립적인 운영을 가능하게 할 수 있다. 이는 다수의 민감 부하를 포함하고 있는 저압직류 배전계통의 신뢰도 개선에 매우 효과적일 것으로 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 교류 배전계통의 기존 보호시스템을 그대로 유지하면서 적용 가능하기 때문에, 추가 연구를 위한 시간 및 비용의 불필요한 소모를 절감하면서 신뢰성 있는 저압직류 배전계통의 보호 시스템을 구축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치의 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치의 동작 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치의 성능을 검증하기 위하여 EMTP를 이용하여 모델링한 모의계통을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례 1에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례 2에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례 3에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 저압직류 배전계통 보호 시스템은 제1 보호기기(20), 제2 보호기기(30) 및 저압직류 배전계통 보호 장치(100)를 포함한다. 저압직류 배전계통 보호 시스템은 교류 측의 교류 배전계통(10)의 과도특성을 고려하여 저압직류 배전계통(50)을 보호한다.
이하, 도 1의 저압직류 배전계통 보호 시스템의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 전압형 컨버터(40)는 교류 배전계통(10)과 저압직류 배전계통(50) 사이에 위치하고, 교류 배전계통(10)의 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 저압직류 배전계통(50)으로 전송한다.
제1 보호기기(20)는 ACCB(AC Circuit Breaker)로 지칭될 수 있다. 제1 보호기기(20)는 교류 배전계통(10)과 연결되고, 교류 배전계통(10)에서 고장이 발생하면 선로를 차단한다. 또한, 제1 보호기기(20)는 전압형 컨버터(40) 입력단에 위치한 제2 보호기기(30)와 연결되어 있다.
제2 보호기기(30)는 CBIT(Circuit Breaker Intermediate)로 지칭될 수 있다. 제2 보호기기(30)는 전압형 컨버터(40)의 입력단에 위치한다. 제2 보호기기(30)는 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 제어에 따라 전압형 컨버터(40)의 입력단을 차단한다.
저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 제1 보호기기(20) 및 제2 보호기기(30)와 연결되어 있다. 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)을 이용하여 저압직류 배전계통(50)을 보호한다. 즉, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 교류 배전계통(10)의 입력단에서 측정된 주 차단기인, 제1 보호기기(20)의 상태 및 교류전류 값(예컨대, 실효치 등)을 통신 선로를 통하여 획득한다. 그리고 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 그 획득된 제1 보호기기(20)의 상태 및 교류전류 값을 설정된 제1 및 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여 제2 보호기기(30)를 동작시킨다.
구체적으로 살펴보면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 교류 배전계통(10)의 입력단과 연결된다. 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 교류 측 주 차단기인 제1 보호기기(20)의 상태(SACCB) 및 교류전류 값(예컨대, 실효값, iAC)을 측정한다. 그리고 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 해당 데이터들을 통신 선로를 통해 전달받는다. 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 계통 조건에 따라 설정된 제1 및 제2 판단조건과 입력 데이터를 선택적으로 비교하여, VSC 입력단의 제2 보호기기(30)(CBIT)를 제어한다.
교류 배전계통(10)에 고장이 발생하게 되면, 제1 보호기기(20)는 과전류 계전기에 의해서 트립된다. 그 후, 제1 보호기기(20)의 상태 데이터인 SACCB가 통신선로를 통해 저압직류 배전계통 보호 장치(100)로 전송되면, 직류 배전계통 보호 장치에서는 허용적인 인터트리핑 스킴이 트리거된다.
이때, 직류 배전계통 보호 장치의 제어부(120) 측으로 상시 전달되고 있는 교류 측 전류 값 iAC와 제1 보호기기(20)의 상태 데이터 SACCB를 정해진 제1 판단조건과 비교하게 된다.
제1 보호기기(20)가 개방되었으므로, iAC가 하기의 [수학식 1]의 제1 판단조건 범위에 해당되면 제2 보호기기(30)도 개방되게 된다.
Figure pat00001
여기서, iAC는 교류 배전계통(10)의 전류 실효값, iset _o는 CBIT 개방 판단조건의 정정값을 나타낸다.
이때, [수학식 1]의 정정값 iset _o는 매우 낮은 값으로 설정될 수 있다. 이는 제1 보호기기(20)의 개방으로 교류 배전계통(10)을 통해서 흐르는 전류가 거의 존재하지 않기 때문이다.
제1 보호기기(20)가 과전류에 의해 개방된 이후, 교류 측 고장의 일시 고장 여부를 판단하기 위해서 재폐로 동작을 수행한다. 제1 보호기기(20)의 재폐로 동작은 폐로-개방 동작을 수차례 반복 수행하는 것이다. 본 발명의 실시 예에서는, 재폐로 동작에 따른 제1 보호기기(20)의 상태 데이터는 변화 시마다 SACCB를 통신 선로를 통해 직류 배전계통 보호 장치의 제어부(120)로 전송된다. 직류 배전계통 보호 장치는 제1 보호기기(20)의 폐로 시에 iAC와 하기의 [수학식 2]의 제2 판단조건을 비교하여, 해당 조건을 만족할 경우에 제2 보호기기(30)도 폐로하게 된다.
Figure pat00002
여기서, iAC는 교류 배전계통(10)의 전류 실효값, iset _o는 CBIT 개방 판단조건의 정정값(오동작 방지 목적으로 사용), 및 iset _c는 CBIT 재폐로 판단조건의 정정값을 나타낸다.
[수학식 2]의 정정값 iset _c는 교류 배전계통(10)에 대한 정격전류보다 약간 높게 설정하는데, 이는 고장이 지속될 경우 과전류가 흐르기 때문이다. 또한, 제2 보호기기(30)가 개방 상태이므로, 직류 측 부하에 해당하는 전류는 흐르지 않게 되기 때문이다. 만약, 재폐로 동작 동안, iAC가 [수학식 2]의 제2 판단조건을 만족시키지 못한다면, 제2 보호기기(30)는 개방 상태를 유지하다가 영구 개방(lock-out)된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치의 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는, 측정부(110) 및 제어부(120)를 포함한다. 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 교류 측 과도특성을 고려하여 저압직류 배전계통(50)을 안전하게 보호할 수 있다.
그러나 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 저압직류 배전계통 보호 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 구현될 수 있다.
이하, 도 1의 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다. 도 1에는 교류 측 과도특성을 고려한 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 2가지 구성부인 측정부(110)와 제어부(120)가 나타나 있다.
측정부(110)는 교류 배전계통(10)과 연결된 교류 측 제1 보호기기(20)의 개폐 상태 및 교류 배전계통(10)의 교류 전류를 측정한다. 여기서, 측정부(110)는, 제1 보호기기(20)의 상태 데이터 또는 교류 배전계통(10)과 연결된 과전류 계전기로부터 발생한 트립 신호를 측정하여 제1 보호기기(20)의 개폐 상태를 측정할 수 있다.
측정부(110)는, 측정된 교류 전류의 실효 값을 계산한다. 여기서, 그 계산된 교류 전류의 실효 값은 기설정된 제1 판단조건 또는 기설정된 제2 판단조건과 비교된다.
측정부(110)는 교류 배전계통(10)의 입력단에서 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)의 수행을 위한 데이터를 측정한다. 측정부(110)는 교류 배전계통(10)의 주 보호기기인 제1 보호기기(20)의 상태 혹은 과전류 계전기로부터 발생한 트립신호를 측정하여, 통신 링크를 통해 제어부(120)로 전달한다. 뿐만 아니라, 측정부(110)는 교류 배전계통(10)에 흐르는 교류전류를 측정하여 제어부(120)에 전달한다. 이때, 측정부(110)는 측정된 교류전류를 실효 값의 형태로 제어부(120)에 전달할 수 있다.
제어부(120)는 저압직류 배전계통(50)과 연결된 전압형 컨버터(40)의 입력단에 위치하여 측정부(110)로부터 전달받은 데이터를 바탕으로 해당 보호기기를 제어한다. 구체적으로 살펴보면, 제어부(120)는 측정부(110)에서 측정된 제1 보호기기(20)의 개폐 상태에 따라, 측정된 교류 전류와 기설정된 제1 판단조건 또는 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여, 저압직류 배전계통(50)과 연결된 전압형 컨버터(40)의 제2 보호기기(30)의 개폐를 제어한다.
제어부(120)는, 제1 보호기기(20)가 개방된 이후, 제1 보호기기(20)가 폐로 및 개방 동작을 반복하는 재폐로 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 제어부(120)는, 반복된 재폐로 동작 횟수가 기설정된 재폐로 횟수 이상이면, 제1 보호기기(20) 및 제2 보호기기(30)를 영구적으로 개방시킬 수 있다.
한편, 제어부(120)는, 측정부(110)에서 측정된 교류 전류를 기설정된 제1 판단조건과 비교하여 교류 배전계통(10)에서 발생한 고장이 일시 고장인지를 판별하고 일시 고장으로 판별되는 시점까지 제2 보호기기(30)를 개방시킬 수 있다.
제어부(120)는, 교류 배전계통(10)에서 발생한 고장이 일시 고장으로 판별되어 제1 보호기기(20)가 재폐로되는 경우, 기설정된 시간 동안 전압형 컨버터(40)의 시동 전류로 인해 제 1 보호기기(20)와 제 2 보호기기(30)가 개폐되지 않도록 설정할 수 있다.
제어부(120)는, 측정부(110)에서 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값 미만이면 제2 보호기기(30)를 개방시킬 수 있다. 제어부(120)는, 측정부(110)에서 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값을 초과하고 기설정된 제2 전류 값 미만이면, 제2 보호기기(30)를 폐로시킬 수 있다. 제어부(120)는, 기설정된 계통 재시동 구간 동안 해당 알고리즘 수행을 방지할 수 있다.
상기와 같이, 제어부(120)는 측정부(110)로부터 전달받은 데이터를 바탕으로 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)을 수행한다. 최초 교류 측 고장이 발생하여 교류 배전계통(10)의 제1 보호기기(20)가 개방되면, 제어부(120)는 관련 데이터를 통신 링크를 통해 전달받는다. 이때, 제어부(120)는 계통 조건에 맞게 설정된 정정값을 측정된 전류 실효값 데이터와 비교하여, 전압 소스 컨버터(40)의 입력단에 존재하는 제2 보호기기(30)의 동작을 제어한다. 제어부(120)에 저장된 정정값은 두 가지로, 각각 해당 보호기기의 개방 및 폐로에 대한 기준을 제공한다. 또한, 교류 배전계통(10)의 제1 보호기기(20)는 최초 개방 이후에 재폐로 동작을 실시한다. 이때, 제어부(120)는 측정부(110)로부터 전달받은 데이터들을 주 보호기기가 동작하는 시점마다 분석을 수행하여, VSC 입력단의 제2 보호기기(30)에 대해 적절한 제어를 수행한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 적용된 제1 보호기기(20)는 교류 측의 최초 고장 발생 시점부터 일시 고장임이 판별되는 시점까지 계속해서 개방 상태를 유지하여, 전압형 컨버터(40)로의 과전류 유입을 차단한다.
다만, 일시 고장임이 판별되어 전압형 컨버터(40) 입력단의 제2 보호기기(30)가 폐로되면, 전압형 컨버터(40)의 재시동으로 인해 매우 큰 시동전류가 발생하게 된다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 해당 전류로 인한 제2 보호기기(30)의 오동작을 방지하기 위하여, 전압형 컨버터(40) 입력단의 제2 보호기기(30)가 재폐로된 이후, 일정시간 동안 제어부(120)에서 제어신호를 출력하지 않도록 설정한다. 결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 저압직류 배전계통(50) 및 전압형 컨버터(40)를 교류 측의 이벤트로 인해 유발되는 문제로부터 보호하여 높은 신뢰도를 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치의 동작 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 동작 시퀀스에 따른 각 데이터의 변화가 나타나 있다. 즉, 도 3에는 동작 시퀀스에 따른 교류 전류 iAC의 변화 및 각 보호기기(제1 보호기기(20), 제2 보호기기(30))의 상태가 도 3에 나타나 있다.
한편, 제1 보호기기(20)의 동작부터 제2 보호기기(30)의 제어까지는 일정 지연시간이 발생한다. 그런데 이는 통신 선로에 의한 지연 시간(tinter) 및 교류 전류의 실효치를 계산하는데 요구되는 시간(trms)을 포함한다.
여기서, 도 3에는 일시 고장(310)인 경우와 영구 고장(320)인 경우가 각각 나타나 있다. 또한, 일시 고장(310)인 경우의 재폐로 동작(311)과 영구 고장(320)인 경우의 재폐로 동작(321)도 서로 다르게 나타나 있다. 예컨대, 일시 고장(310)인 경우의 재폐로 동작(311)은 t1 내지 t3 까지 수행된다. 반면, 영구 고장(320)인 경우의 재폐로 동작(321)은 t1 내지 t4 이후까지 수행된다. 제2 보호기기(30)는 일시 고장(310)인 경우, to+trms+tinter 내지 t3+trms+tinter 까지 대기(개방) 상태인 반면, 영구 고장(320)인 경우, to+trms+tinter 부터 대기(개방) 상태이고, t3+trms+tinter 이후에도 영구 개방 상태가 된다.
추가로, 제2 보호기기(30)가 폐로되면, 전압형 컨버터(40)의 재시동으로 인해 시동전류가 발생하게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 제2 보호기기(30)가 재폐로된 이후, 불감 시간(tdead)을 적용함으로써, 시동전류에 의한 오동작을 방지할 수 있다. 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 이러한 동작 시퀀스를 통해, 교류 측 이벤트로 인해 발생하는 과전류가 저압직류 배전계통(50) 및 전압형 컨버터(40)로 유입하여 야기되는 문제를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
단계 S101에서, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 제1 보호기기(20)의 측정 상태 데이터(SACCB) 및 교류 전류(iAC)를 측정한다.
단계 S102에서, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는, SACCB(to)=SACCB(t1)와 같이, t0일 때의 제1 보호기기(20)의 측정 상태 데이터가 t1일 때의 제1 보호기기(20)의 측정 상태 데이터가 동일한지를 확인한다.
단계 S103에서, 상기 확인 결과(S102), t0일 때의 제1 보호기기(20)의 측정 상태 데이터가 t1일 때의 제1 보호기기(20)의 측정 상태 데이터가 동일하지 않으면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는, 제1 보호기기(20)의 상태 데이터(SACCB)가 0인지 즉, 제1 보호기기(20)가 개방 상태인지를 확인한다. 반면, t0일 때의 제1 보호기기(20)의 측정 상태 데이터가 t1일 때의 제1 보호기기(20)의 측정 상태 데이터가 동일하면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 단계 S101부터 다시 수행한다. 여기서, 상태 데이터(SACCB)가 0이면(SACCB=0), 제1 보호기기(ACCB)는 개방 상태인 것을 나타낸다. 상태 데이터(SACCB)가 1이면(SACCB=1), 제1 보호기기(ACCB)는 폐로 상태인 것을 나타낸다.
단계 S104에서, 상기 확인 결과(S103), 제1 보호기기(20)의 상태 데이터(SACCB)가 0이면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는, iAC<iset _ 0와 같이, 교류 전류 값(iAC)이 제2 보호기기(30)의 개방 판단조건의 정정값(iset _0) 미만인지를 확인한다.
단계 S105에서, 상기 확인 결과(S104), 교류 전류 값(iAC)이 제2 보호기기(30)의 개방 판단조건의 정정값(iset _0) 미만이면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는, 제2 보호기기(30)를 개방시킨다.
단계 S106에서, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 k=k+1과 같이, k 값을 1만큼 증가시킨다.
단계 S107에서, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 k<N과 같이, k 값이 N 미만인지를 확인한다. 여기서, k의 초기값은 0이고, N은 사용자 또는 운영자(operator)가 정하는 재폐로 희망 횟수를 나타낸다.
단계 S108에서, 상기 확인 결과(S107), k 값이 N 이상이면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 제1 보호기기(20) 및 제2 보호기기(30)를 영구개방(Lock-out)시킨다. 반면, k 값이 N 미만이면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 단계 S101부터 다시 수행한다.
한편, 단계 S109에서, 상기 확인 결과(S103), 제1 보호기기(20)의 상태 데이터(SACCB)가 0이 아니면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는, iset _0<iAC<iset _c과 같이, 교류 전류 값(iAC)이 제2 보호기기(30)의 개방 판단조건의 정정값(iset _0) 및 제2 보호기기(30)의 재폐로 판단조건의 정정값(iset_c) 사이인지를 확인한다.
단계 S110에서, 상기 확인 결과(S109), 교류 전류 값(iAC)이 제2 보호기기(30)의 개방 판단조건의 정정값(iset _0) 및 제2 보호기기(30)의 재폐로 판단조건의 정정값(iset_c) 사이이면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 제2 보호기기(30)를 폐로시킨다. 반면, 교류 전류 값(iAC)이 제2 보호기기(30)의 개방 판단조건의 정정값(iset_0) 및 제2 보호기기(30)의 재폐로 판단조건의 정정값(iset _c) 사이가 아니면, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 단계 S101부터 다시 수행한다.
단계 S111에서, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 계통을 재시동시키되, tdead 동안 해당 알고리즘 수행을 방지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치의 성능을 검증하기 위하여 EMTP를 이용하여 모델링한 모의계통을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 효과를 검증하기 위하여 EMTP(ElectroMagnetic Transient Program)를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 위하여, 우선적으로 도 5와 같은 모의 계통을 모델링하였다. 해당 계통의 자세한 파라미터는 하기의 [표 1]과 같다. [표 1]에는 모의 조건이 나타나 있다.
Figure pat00003
다양한 고장 조건에 대해서도 해당 보호 시스템이 정상적으로 동작하는 것을 확인하기 위해서, [표 2]와 같이 대표적인 3가지 사례에 대해서만 시뮬레이션 결과를 포함시켰다. [표 2]에는 시뮬레이션 사례에 따른 고장 조건이 나타나 있다.
Figure pat00004
사례 1과 사례 2는 각각 가장 일반적인 고장 형태인 단상 지락고장이 일시적으로 발생한 경우와 3상 단락고장이 영구적으로 발생한 경우를 시뮬레이션하였다.
그리고 사례 3은 사례 1 및 2보다 상대적으로 높은 고장 저항을 갖는 단상 지락고장이 일시적으로 발생한 경우를 시뮬레이션하였다. 고장은 도 5의 A지점에서 발생하는 것으로 가정하였다.
각 사례의 시뮬레이션 결과는 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 측정부(110)에서 제어부(120)로 전달되는 데이터(SACCB, iAC)와 제어부(120)에서 제2 보호기기(30)를 제어하기 위해 출력하는 신호 (SCBIT)를 보여주며, 각각의 사례는 도 6 내지 도 8에 해당한다. 두 신호 SACCB와 SCBIT는 값이 '1'인 경우 폐로를, 값이 '0'인 경우 개방을 의미한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례 1에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 사례 1에 대한 시뮬레이션 결과로, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 측정부(110)에서 측정되어 제어부(120)로 전달되는 데이터(SACCB, iAC)와 전압형 컨버터(40)의 입력단에 위치한 제2 보호기기(30)를 제어하기 위한 신호(SCBIT)를 나타낸다.
도 6의 601 시점에서 교류 측 고장이 발생하여 일정시간이 지나면, 602 시점에서 제1 보호기기(20)가 개방되고 제1 보호기기(20)의 재폐로 동작이 수행된다.
그리고 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)에 의해서 제2 보호기기(30)도 역시 개방되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 [수학식 1]에 따라 교류 전류 값 iAC를 비교한다.
이후, 제1 보호기기(20)는 재폐로 동작을 수행하고, 제2 보호기기(30)는 개방 상태를 유지한다.
603 시점에서 고장이 제거된 이후 제1 보호기기(20)가 폐로되면, 교류 전류 값 iAC가 [수학식 2]의 조건에 부합하므로 제2 보호기기(30)도 역시 폐로된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 604 시점에서 전압형 컨버터(40)의 재시동에 의해서 시동전류가 발생한다. 하지만, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)에서 수행된 불감 시간(tdead)에 의해서 저압직류 배전계통(50)은 정상적으로 운영될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례 2에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 사례 2에 대한 시뮬레이션 결과로, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 측정부(110)에서 측정되어 제어부(120)로 전달되는 데이터(SACCB, iAC)와 전압형 컨버터(40)의 입력단에 위치한 제2 보호기기(30)를 제어하기 위한 신호(SCBIT)를 나타낸다.
도 7에서는 고장전류의 크기를 제외하고는 도 6과 유사한 형태의 파형이 관측된다.
도 7의 701 시점에서 교류 측 고장이 발생하여 일정시간이 지나면, 702 시점에서 제1 보호기기(20)가 개방되고 제1 보호기기(20)의 재폐로 동작이 수행된다.
그리고 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)에 의해서 제2 보호기기(30)도 역시 개방되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 [수학식 1]에 따라 교류 전류 값 iAC를 비교한다.
이후, 제1 보호기기(20)는 재폐로 동작을 수행하고, 제2 보호기기(30)는 개방 상태를 유지한다.
다만, 사례 2는 영구 고장이므로, 재폐로 동작이 완료된 이후 영구 개방(Lock-out)되는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례 3에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 사례 3에 대한 시뮬레이션 결과로, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 측정부(110)에서 측정되어 제어부(120)로 전달되는 데이터(SACCB, iAC)와 전압형 컨버터(40)의 입력단에 위치한 제2 보호기기(30)를 제어하기 위한 신호(SCBIT)를 나타낸다.
도 8에서는 상대적으로 작은 고장전류로 인해 제1 보호기기(20)의 개방 및 재폐로 동작이 느려진 것을 확인할 수 있다. 하지만, 전반적으로 도 6과 유사한 형태를 나타낸다. 전압 소스 컨버터(40)의 입력단에 위치한 제2 보호기기(30)를 정상적으로 동작시키는 것을 확인할 수 있다.
도 8의 801 시점에서 교류 측 고장이 발생하여 일정시간이 지나면, 802 시점에서 제1 보호기기(20)가 개방되고 제1 보호기기(20)의 재폐로 동작이 수행된다.
그리고 저압직류 배전계통 보호 장치(100)의 허용적인 인터트리핑 스킴(permissive intertripping scheme)에 의해서 제2 보호기기(30)도 역시 개방되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 [수학식 1]에 따라 교류 전류 값 iAC를 비교한다.
이후, 제1 보호기기(20)는 재폐로 동작을 수행하고, 제2 보호기기(30)는 개방 상태를 유지한다.
803 시점에서 고장이 제거된 이후 제1 보호기기(20)가 폐로되면, 교류 전류 값 iAC가 [수학식 2]의 조건에 부합하므로 제2 보호기기(30)도 역시 폐로된다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 804 시점에서 전압형 컨버터(40)의 재시동에 의해서 시동전류가 발생한다.
하지만, 저압직류 배전계통 보호 장치(100)에서 수행된 불감 시간(tdead)에 의해서 저압직류 배전계통(50)은 정상적으로 운영될 수 있다.
결론적으로 본 발명의 실시 예에 따른 저압직류 배전계통 보호 장치(100)는 교류 측 이벤트로 인한 과전류로부터 저압직류 배전계통(50)을 정상적으로 보호할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 저압직류 배전계통 보호 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 예들에 따른 저압직류 배전계통 보호 방법은, 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 상기 프로세서로 하여금, 교류 배전계통과 연결된 교류 측 제1 보호기기의 개폐 상태 및 상기 교류 배전계통의 교류 전류를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 제1 보호기기의 개폐 상태에 따라 상기 측정된 교류 전류와 기설정된 제1 판단조건 또는 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여, 저압직류 배전계통과 연결된 전압 소스 컨버터의 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계를 포함하는 실행하도록 구성되는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 교류 배전계통
20: 제1 보호기기(ACCB)
30: 제2 보호기기(CBIT)
40: 전압 소스 컨버터(VSC)
50: 저압직류 배전계통
100: 저압직류 배전계통 보호 장치
110: 측정부
120: 제어부

Claims (20)

  1. 저압직류 배전계통 보호 장치에 의해 수행되는 저압직류 배전계통 보호 방법에 있어서,
    교류 배전계통과 연결된 교류 측 제1 보호기기의 개폐 상태 및 상기 교류 배전계통의 교류 전류를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 제1 보호기기의 개폐 상태에 따라 상기 측정된 교류 전류와 기설정된 제1 판단조건 또는 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여, 저압직류 배전계통과 연결된 전압형 컨버터의 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계를 포함하는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정된 교류 전류의 실효 값을 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제어하는 단계는, 상기 계산된 교류 전류의 실효 값을 기설정된 제1 판단조건 또는 기설정된 제2 판단조건과 비교하는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 보호기기가 개방된 이후, 상기 제1 보호기기가 폐로 및 개방 동작을 반복하는 재폐로 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 재폐로 동작을 수행하는 단계는,
    반복된 재폐로 동작 횟수가 기설정된 재폐로 횟수 이상이면, 상기 제1 보호기기 및 상기 제2 보호기기를 영구적으로 개방시키는 단계를 더 포함하는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 제1 보호기기의 상태 데이터 또는 상기 교류 배전계통과 연결된 과전류 계전기로부터 발생한 트립 신호를 측정하여 제1 보호기기의 개폐 상태를 측정하는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는,
    상기 측정된 교류 전류를 기설정된 제1 판단조건과 비교하여 상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장인지를 판별하고 일시 고장으로 판별되는 시점까지 상기 제2 보호기기를 개방시키는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는,
    상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장으로 판별되어 상기 제1 보호기기가 재폐로되는 경우, 기설정된 시간 동안 상기 전압형 컨버터의 시동 전류로 인해 제 1 보호기기와 제 2 보호기기가 개폐되지 않도록 설정하는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는,
    상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값 미만이면 상기 제2 보호기기를 개방시키는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는,
    상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값을 초과하고 기설정된 제2 전류 값 미만이면, 상기 제2 보호기기를 폐로시키는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 단계는,
    기설정된 계통 재시동 구간 동안 전압형 컨버터의 재시동으로 인해 발생된 시동전류를 고려하여 상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 저압직류 배전계통 보호 방법.
  11. 교류 배전계통과 연결된 교류 측 제1 보호기기의 개폐 상태 및 상기 교류 배전계통의 교류 전류를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정된 제1 보호기기의 개폐 상태에 따라 상기 측정된 교류 전류와 기설정된 제1 판단조건 또는 제2 판단조건을 선택적으로 비교하여, 저압직류 배전계통과 연결된 전압형 컨버터의 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 측정된 교류 전류의 실효 값을 계산하고,
    상기 제어부는, 상기 계산된 교류 전류의 실효 값을 기설정된 제1 판단조건 또는 기설정된 제2 판단조건과 비교하는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제1 보호기기가 개방된 이후, 상기 제1 보호기기가 폐로 및 개방 동작을 반복하는 재폐로 동작을 수행하는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    반복된 재폐로 동작 횟수가 기설정된 재폐로 횟수 이상이면, 상기 제1 보호기기 및 상기 제2 보호기기를 영구적으로 개방시키는 단계를 더 포함하는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 제1 보호기기의 상태 데이터 또는 상기 교류 배전계통과 연결된 과전류 계전기로부터 발생한 트립 신호를 측정하여 제1 보호기기의 개폐 상태를 측정하는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 교류 전류를 기설정된 제1 판단조건과 비교하여 상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장인지를 판별하고 일시 고장으로 판별되는 시점까지 상기 제2 보호기기를 개방시키는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교류 배전계통에서 발생한 고장이 일시 고장으로 판별되어 상기 제1 보호기기가 재폐로되는 경우, 기설정된 시간 동안 상기 전압형 컨버터의 시동 전류로 인해 제 1 보호기기와 제 2 보호기기가 개폐되지 않도록 설정하는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값 미만이면 상기 제2 보호기기를 개방시키는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 교류 전류가 기설정된 제1 전류 값을 초과하고 기설정된 제2 전류 값 미만이면, 상기 제2 보호기기를 폐로시키는 저압직류 배전계통 보호 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기설정된 계통 재시동 구간 동안 전압 소스 컨버터의 재시동으로 인해 발생된 시동전류를 고려하여 상기 제2 보호기기의 개폐를 제어하는 저압직류 배전계통 보호 장치.
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