KR20210063635A - Apparatus for protecting ungrounded distribution system - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an ungrounded distribution system protection device. The ungrounded distribution system protection device of the present invention comprises: a distribution line circuit breaker installed on each distribution line to separate a faulty section; an intelligent electronic device for protecting a distribution line that transmits the magnitude and phase of the zero current measured in the zero-phase current transformer and the state information of the distribution line breaker through a station bus; an intelligent electronic device for protecting a distribution line that transmits the magnitude and phase of a zero current measured in a zero-phase current transformer and the state information of the distribution line breaker through the station bus; and a central intelligent electronic device that receives the status information of the distribution line breaker and the magnitude and phase of the zero-phase current of each distribution line from the intelligent electronic device for protection of distribution lines; a central intelligent electronic device that calculates the zero-phase voltage from the grounding-type instrument transformer installed on a busbar; a central intelligent electronic device that determines a fault section on the basis of the magnitude and phase of the zero-phase current of the distribution line and the zero-phase voltage; and a central intelligent electronic device that transmits a breaker open command to an intelligent electronic device for protection of distribution lines and separates the faulty section through a distribution line breaker.

Description

비접지 배전계통 보호 장치{APPARATUS FOR PROTECTING UNGROUNDED DISTRIBUTION SYSTEM}Ungrounded distribution system protection device {APPARATUS FOR PROTECTING UNGROUNDED DISTRIBUTION SYSTEM}

본 발명은 비접지 배전계통 보호 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 배전선로 보호용 지능형 전자장치에서의 영상전류 및 배전선로 차단기 부동작, 영상 변류기 오결선, 모선 및 고장 여부를 검출하여 차단기 개방을 통해 고장파급을 방지하는 비접지 배전계통 보호 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for protecting an ungrounded distribution system, and more particularly, by detecting whether a zero-phase current and a distribution line breaker malfunction, a zero-phase current transformer misconnection, a bus line, and a failure in an intelligent electronic device for protecting a distribution line, opening the circuit breaker It relates to an ungrounded distribution system protection device that prevents the spread of faults through

비접지 배전계통은 선로에 1선 지락 사고가 발생하면 건전상의 대지 정전용량에 의한 고장전류가 유입되지만, 그 크기가 작기 때문에 전력 공급을 계속할 수 있다는 점에서 산업 전력 시스템에서 많이 채택되는 계통이다. 그러나 비접지 배전계통이 확대되면 정전용량이 증가하게 되고 건전상의 전압이 최대 173배 커져 산업 전력시스템을 구성하는 설비의 수명을 단축시키는 잠재적인 악영향을 미친다. 또한 고장전류가 수 암페어 이하이므로 고장의 감지가 어렵다는 문제가 있으며, 1선 지락사고에 대한 보호실패시, 고장이 계속 방치되어 단락 사고로 파급되 과전류가 흐를 가능성이 있다. An ungrounded distribution system is a system widely used in industrial power systems in that when a one-line ground fault occurs on a line, a fault current due to a sound earth capacitance flows in, but the power supply can be continued due to its small size. However, if the ungrounded distribution system is expanded, the capacitance increases and the sound voltage increases up to 173 times, which has a potential adverse effect of shortening the life of the equipment constituting the industrial power system. In addition, since the fault current is several amps or less, there is a problem in that it is difficult to detect a fault, and when protection against a 1-wire ground fault accident occurs, the fault continues to be left unattended, and there is a possibility that an overcurrent may flow through a short circuit accident.

종래의 비접지 배전계통에서 1선 지락사고에 대한 배전선로 보호용 지능 형 전자장치(Feeder IED)의 경우, 1회선으로 구성된 비접지 계통일 경우 지락 과전압 계전 방식(59G)이 사용된다. 다회선으로 구성된 비접지 계통일 경우에는 모선의 영상전압, 각 회선의 영상전류와 영상전압, 및 영상전류의 위상차를 이용한 선택 지락 계전방식(67G)이 사용되고 있다. In the case of an intelligent electronic device (Feeder IED) for protection of a distribution line against a one-line ground fault in a conventional ungrounded distribution system, in the case of an ungrounded system consisting of one line, the ground fault overvoltage relay method (59G) is used. In the case of an ungrounded system composed of multiple lines, the selective ground fault relay method (67G) using the zero-phase voltage of the bus line, the zero-phase current and the zero-phase voltage of each line, and the phase difference of the zero-phase current is used.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-0532925호(2005.11.25)의 '배전자동화기반의 비접지계 지락고장구간 검출방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in 'distribution automation-based non-grounding system ground fault section detection method' of Korean Patent No. 10-0532925 (January 1, 2005).

전력 시스템에서의 보호 계전기는 실시간성과 정확성, 신속성의 3가지 특성을 갖추어야 한다. 그리고 배전 계통에 고장이 발생할 경우, 자동으로 고장 위치 및 종류를 검출하는 장치가 없다면 작업자는 고장점을 찾아내기 위하여 선로구간을 확인하여야 한다. 이는 매우 비효율적이다. 따라서 작업자의 신속한 복구 작업을 위해 고장거리계산을 위한 고장 신호 해석, 고장 회선을 탐색하는 순송 방식 등의 기능은 지능형 전자장치(IED)가 선택적으로 갖춰야할 항목이다. The protection relay in the power system should have three characteristics: real-time, accuracy, and quickness. And when a failure occurs in the distribution system, if there is no device that automatically detects the location and type of the failure, the operator must check the line section to find the failure point. This is very inefficient. Therefore, functions such as fault signal analysis for fault distance calculation and forward transmission method for searching fault lines are optional items that an intelligent electronic device (IED) must have for rapid recovery of workers.

게다가 종래의 비접지 계통의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)의 내부 신호처리장치(DSP)는 수 암페어 이하의 신호로부터 정밀하게 위상을 계산해야 하므로 고성능의 디지털 신호 변환(ADC) 성능을 갖추어야 한다. 만약 작업자의 신속한 복구 작업을 위해 고장거리계산을 위한 고장 신호 해석, 고장 회선 탐색하는 순송 방식 등의 기능이 추가될 경우 샘플링 간격 사이의 시간 동안 지능형 전자장치(Feeder IED)의 모든 연산이 완료되어야 하기 때문에, 보다 고성능의 지능형 전자장치(IED)가 요구될 것이다. In addition, the internal signal processing unit (DSP) of the conventional intelligent electronic device (Feeder IED) for protection of the distribution line of the ungrounded system must have high-performance digital signal conversion (ADC) performance because it must precisely calculate the phase from a signal of several amps or less. do. If functions such as fault signal analysis for fault distance calculation and forward tracking method for fault line search are added for rapid recovery of workers, all operations of the intelligent electronic device (Feeder IED) must be completed during the time between sampling intervals. Therefore, a higher performance intelligent electronic device (IED) will be required.

게다가 해당 배전선로 차단기가 부동작하며, Breaker Failure가 동작하여 정해진 Sequence에 따라 차단기가 동작하게 되는데, 이는 계통이 복잡해질수록 최적의 차단기 동작 Sequence 설정이 어려워 사고가 파급될 우려가 있다.In addition, the corresponding distribution line circuit breaker does not operate, and the breaker failure operates and the circuit breaker operates according to the set sequence. As the system becomes more complex, it is difficult to set the optimal circuit breaker operation sequence, and there is a risk of an accident spreading.

게다가 작업자의 부주의로 영상 변류기(ZCT)를 오(誤)결선될 경우, 보호 계전기가 오동작하게 된다. 이 경우, 배전선로에서 고장이 발생한 경우, 영상변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 판단하기 어려우며 이와 관련된 연구들이 이루어져 왔다. 하지만 관련 연구들은 연산 알고리즘을 기존의 지능형 전자장치(IED)에 추가해야 하고 이 또한 고성능의 지능형 전자장치(IED)가 요구될 것이다. In addition, if the zero phase current transformer (ZCT) is connected incorrectly due to the carelessness of the operator, the protective relay will malfunction. In this case, when a failure occurs in the distribution line, it is difficult to determine the incorrect wiring of the ZCT, and related studies have been conducted. However, related studies need to add computational algorithms to the existing intelligent electronic devices (IEDs), which will also require high-performance intelligent electronic devices (IEDs).

마지막으로 모선사고의 고장 빈도는 낮지만, 한번 고장이 발생하면 계통 전체에 큰 영향을 끼칠 우려가 있다. 종래의 시스템에서는 모선 보호가 직접 이루어지지 않고 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)의 선택 지락 계전기가 설정해 놓은 동작시간과 154kV 주변압기 보호 계전기의 동작시간을 모두 초과할 경우 154kV 주변압기 차단기를 동작시켜 모선 고장을 검출한다. 이는 작업자의 신속한 복구 작업을 방해하며, 종래 시스템의 방식으로는 모선과 배전선로의 고장을 정확히 검출할 수 없는 한계를 갖고 있다.Lastly, although the frequency of failures in bus accidents is low, once a failure occurs, there is a risk that the entire system may be affected. In the conventional system, busbar protection is not directly performed, and when the operation time set by the selective ground fault relay of the intelligent electronic device (Feeder IED) for distribution line protection and the operation time of the 154kV peripheral voltage protection relay are both exceeded, the 154kV peripheral voltage circuit breaker is operated to detect bus failure. This hinders the worker's rapid recovery work, and the conventional system has a limitation in that it is impossible to accurately detect the failure of the busbar and the distribution line.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 배전선로 보호용 지능형 전자장치에서의 영상전류 및 배전선로 차단기 부동작, 영상 변류기 오결선, 모선 및 고장 여부를 검출하여 차단기 개방을 통해 고장파급을 방지하는 비접지 배전계통 보호 장치를 제공하는 데 있다. The present invention was devised to improve the above problems, and an object according to one aspect of the present invention is to determine whether the zero-phase current and the distribution line breaker non-operation, the zero-phase current transformer misconnection, the busbar and the failure in an intelligent electronic device for protection of distribution lines. The purpose of this is to provide an ungrounded distribution system protection device that detects and prevents the spread of faults by opening the circuit breaker.

본 발명의 일 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전선로 각각에 설치되어 고장구간을 분리하는 배전선로 차단기; 영상 변류기에서 측정된 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 스테이션 버스를 통해 전달하는 배전선로 보호용 지능형 전자장치; 및 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치로부터 상기 배전선로 차단기의 상태정보와 상기 각 배전선로의 영상전류의 크기와 위상을 전달받고, 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기로부터 영상전압을 연산하며, 상기 배전선로의 영상전류의 크기와 위상 및 상기 영상전압을 토대로 고장구간을 판별한 후, 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치에 차단기 개방명령을 전달하여 상기 배전선로 차단기를 통해 고장구간을 분리하는 중앙 지능형 전자장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.An ungrounded distribution system protection device according to an aspect of the present invention includes: a distribution line circuit breaker installed on each distribution line to separate a faulty section; an intelligent electronic device for protecting a distribution line that transmits the magnitude and phase of the zero current measured by the zero current transformer and the state information of the distribution line breaker through a station bus; and the state information of the distribution line breaker and the magnitude and phase of the zero-phase current of each distribution line are received from the intelligent electronic device for protection of the distribution line, and the zero-phase voltage is calculated from the grounding-type instrument transformer installed in the bus line, and the distribution line After determining the fault section based on the magnitude and phase of the zero-phase current and the zero-phase voltage, a central intelligent electronic device that separates the fault section through the distribution line breaker by sending a breaker open command to the intelligent electronic device for protection of the distribution line characterized by including.

본 발명의 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치는 기 설정된 설정 주기로 상기 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 전달하는 것을 특징으로 한다.The intelligent electronic device for protection of the distribution line of the present invention is characterized in that it transmits the magnitude and phase of the zero-phase current and the state information of the distribution line breaker at a preset period.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 기 설정된 설정 주기로 상기 배전선로 차단기의 부동작을 판단하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that it determines the non-operation of the distribution line breaker at a preset period.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로 차단기의 부동작을 상기 배전선로 차단기의 상태 정보 및 차단기 개방명령을 토대로 판단하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that the non-operation of the distribution line breaker is determined based on the status information of the distribution line breaker and the breaker opening command.

본 발명의 상기 설정 주기는 상기 배전선로 차단기의 동작 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.The setting period of the present invention is characterized in that it is set according to the operation time of the distribution line breaker.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전압이 기 설정된 허용범위를 초과하면 지락사고로 판정하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that when the image voltage of the distribution line exceeds a preset allowable range, it is determined as a ground fault.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전류와 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류를 토대도 영상 전류기 오결선을 판정하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that it determines the erroneous wiring of the zero-phase current device based on the zero-phase current of the distribution line and the zero-phase current flowing to the grounding type instrument transformer.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전류들의 합과 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류의 차가 0이 아니면 영상 변류기 오결선으로 판정하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that if the difference between the sum of the zero-phase currents of the distribution line and the zero-phase current flowing to the grounding-type instrument transformer is not 0, it is determined that the zero-phase current transformer is misconnected.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로의 영상전류의 위상차, 및 영상전압과 영산전류의 크기 차이를 토대로 상기 배전선로의 고장을 판정하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that the failure of the distribution line is determined based on the phase difference of the zero phase current of the distribution line and the difference between the zero phase voltage and the zero-phase current.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로 각각의 영상전류의 크기, 충전용량에 의해 흐르는 전류의 크기, 및 상기 배전선로의 위상차에 따라 상기 모선의 고장을 판정하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that the failure of the bus bar is determined according to the magnitude of the zero phase current of each of the distribution lines, the magnitude of the current flowing by the charging capacity, and the phase difference of the distribution lines.

본 발명은 주변압기 차단기; 및 상기 중앙 지능형 전자장치로부터의 주변압기 차단기 개방 명령에 따라 상기 주변압기 차단기를 제어하는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a circuit breaker; and an intelligent terminal device for protecting a peripheral voltage that controls the peripheral voltage circuit breaker according to a peripheral voltage circuit breaker opening command from the central intelligent electronic device.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 모선의 고장으로 판정되면, 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 한다.The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that, when it is determined that the busbar is faulty, the peripheral voltage circuit breaker is opened through the peripheral pressure protection intelligent terminal device.

본 발명의 상기 중앙 지능형 전자장치는 상기 배전선로 차단기 부동작시 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 한다. The central intelligent electronic device of the present invention is characterized in that the peripheral voltage circuit breaker is opened through the intelligent terminal device for protecting the peripheral voltage when the distribution line circuit breaker does not operate.

본 발명의 일 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전계통에서 1선 지락사고 시 각 배전선로의 설치되어 있는 지능형 전자장치(Feeder IED)의 선택 지락 계전방식이 제외되기 때문에 종래의 방식 보다 성능이 낮은 지능형 전자 장치를 사용해도 되고, SCD 파일을 통해 시스템 확장 변경이 용이하므로 경제성이 향상될 수 있다.The ungrounded distribution system protection device according to an aspect of the present invention performs better than the conventional method because the selective ground fault relay method of the intelligent electronic device (Feeder IED) installed in each distribution line is excluded in the case of a one-line ground fault accident in the distribution system. This low-intelligent electronics can be used, and the economics can be improved as the system expansion changes are easy via the SCD file.

본 발명의 다른 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 중앙 지능형 전자장치에서 모든 정보를 갖고 있기 때문에 작업자의 부주의 등으로 빈번하게 일어나는 영상 변류기 오(誤)결선을 검출하여 보호 계전기의 오동작을 방지할 수 있으며, 비접지 배전계통의 모선 및 배전선로의 고장을 구분하여 검출이 가능하므로 사고 발생시 작업자가 기존보다 빠른 복구 작업을 할 수 있도록 한다. Since the ungrounded distribution system protection device according to another aspect of the present invention has all the information in the central intelligent electronic device, it is possible to prevent the malfunction of the protection relay by detecting the image current transformer erroneous wiring that occurs frequently due to the negligence of the operator. It is possible to distinguish and detect failures of busbars and distribution lines of ungrounded distribution systems, so that in the event of an accident, workers can perform recovery work faster than before.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 전력수요가 증가하면서 점차 복잡해지는 전력계통에 있어서 사고파급을 방지하기 위해 기존 Braker Failure의 동작 시퀀스를 설정하는데 어려움이 증대되고 있는 실정에서, 중앙 시스템 단위로 계통을 분할하여 이를 개선할 수 있다.In the case of the ungrounded distribution system protection device according to another aspect of the present invention, the difficulty in setting the operation sequence of the existing Breaker Failure in order to prevent the spread of an accident in the power system that becomes increasingly complicated as the power demand increases is increasing, This can be improved by dividing the system into a central system unit.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 적용하는 비접지 계통을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 지능형 전자장치로 영상전류의 크기와 위상, 배전선로의 차단기 상태정보를 GOOSE Message로 송신하기 위한 SCD 파일 작성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 집중식 보호를 검증하기 위한 환경 구성을 나타낸 도면이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일 실시예를 적용하는 모의계통에서의 각 배전선로의 지락사고시, 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치에서의 연산결과를 도시한 도면이다.
도 11 내지 14는 본 발명의 일 실시예의 배전선로 사고에 대해 중앙 지능형 전자장치(Central IED)의 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 100msec 마다 배전선로의 고장구간을 분리하기 위한 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예를 적용하는 모의계통에서의 모선 지락사고 시, 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치에서의 연산결과를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예의 모선 사고에 대해 중앙 지능형 전자장치(Central IED) 의 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 100msec 마다 모선 고장을 분리하기 위한 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예의 배전선로 차단기 부동작에 대해 중앙 지능형 전자장치(Central IED)의 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 100msec 마다 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면이다. 1 is a block diagram of an ungrounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for protecting an ungrounded distribution system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a zero-phase current distribution for a distribution line ground fault accident according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a symmetric component circuit for a distribution line ground fault according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing the zero-phase current distribution for a bus-bar ground fault accident according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a symmetric component circuit for a bus ground fault accident according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an ungrounded system to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 8 is a diagram showing the creation of an SCD file for transmitting the magnitude and phase of zero current, and the state information of a circuit breaker of a distribution line as a GOOSE Message to a central intelligent electronic device according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an environment configuration for verifying centralized protection according to an embodiment of the present invention.
10A and 10B are diagrams illustrating calculation results in a central intelligent electronic device for determining a faulty line in case of a ground fault accident of each distribution line in a simulation system to which an embodiment of the present invention is applied.
11 to 14 are diagrams shown through OMICRON's IED SCOUT program in order to confirm the GOOSE Message, which is a breaker opening command of a central intelligent electronic device (Central IED), for a distribution line accident according to an embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating a GOOSE message of a breaker opening command for separating a fault section of a distribution line every 100 msec according to an embodiment of the present invention.
16 is a view showing the calculation results in the central intelligent electronic device for determining the faulty line in the case of a bus ground fault accident in a simulation system to which an embodiment of the present invention is applied.
17 is a view showing through OMICRON's IED SCOUT program in order to confirm the GOOSE Message, which is the breaker opening command of the central intelligent electronic device (Central IED) for the bus accident according to an embodiment of the present invention.
18 is a view showing a GOOSE Message of a breaker open command for isolating a bus failure every 100 msec according to an embodiment of the present invention.
19 is a view showing through OMICRON's IED SCOUT program in order to confirm the GOOSE Message, which is the breaker open command of the central intelligent electronic device (Central IED), for the distribution line circuit breaker malfunction according to an embodiment of the present invention.
20 is a diagram illustrating a GOOSE message of a circuit breaker open command every 100 msec according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다. Hereinafter, an ungrounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, in an apparatus or a program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 영상전류 분포를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선 지락사고에 대한 대칭성분회로를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram of an ungrounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of an ungrounded distribution system protection method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention It is a diagram showing the zero-phase current distribution for a distribution line ground fault according to an embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing a symmetrical component circuit for a distribution line ground fault according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is one of the present invention It is a diagram showing the zero-phase current distribution for a bus ground fault according to an embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing a symmetric component circuit for a bus ground fault according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 비접지 배전계통에서의 영상전압, 영상전류의 크기 및 위상차에 의한 고장구간 검출, 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선 검출, 배전 선로 차단기의 부동작 검출을 위한 것으로써, 비접지 계통에서의 1선 지락사고에 대한 중앙 집중식 보호 시스템이다.1, an ungrounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention detects a fault section by the magnitude and phase difference of zero-phase voltage and zero-phase current in an ungrounded distribution system, and a zero-phase current transformer (ZCT) error (誤) ) It is a centralized protection system for one-line ground faults in ungrounded systems for detection of wiring and malfunction of distribution line breakers.

본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전선로에 설치되는 다수 개의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(FeederIED)(20,21,22,23)와, 계통으로부터 고장구간을 분리하기 위한 배전선로 차단기(CB)(11,12,13,14), 모선고장 및 배전선로 차단기 부동작 시 주변압기 차단기 개방 명령을 받는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치(M.tr IED)(30), 계통으로부터 분리하기 위한 주변압기 차단기(41), 지능형 전자장치 간에 GOOSE 통신채널인 스테이션 버스(Station Bus)(50), 전체적인 동작을 관장하는 중앙 지능형 전자장치(Central IED)(60)를 포함한다.An ungrounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention is an intelligent electronic device (FeederIED) (20,21,22,23) for protecting a plurality of distribution lines installed in a distribution line, and for separating a fault section from the system. Distribution line circuit breaker (CB) (11, 12, 13, 14), intelligent terminal device (M.tr IED) (30) for peripheral voltage protection that receives a command to open the peripheral voltage breaker in case of bus line failure or non-operation of the distribution line circuit breaker (M.tr IED) (30), from the system It includes a peripheral voltage breaker 41 for disconnection, a station bus 50 which is a GOOSE communication channel between intelligent electronic devices, and a central intelligent electronic device (Central IED) 60 that manages the overall operation.

배전선로 차단기(11,12,13,14)는 배전선로 각각에 설치되어 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23) 각각으로부터 입력되는 개방 명령에 따라 계통으로부터 고장구간을 분리한다. The distribution line breakers 11, 12, 13, and 14 are installed in each distribution line to separate the faulty section from the system according to an open command input from each of the intelligent electronic devices 20, 21, 22, and 23 for protecting the distribution line.

주변압기 차단기(41)는 모선고장 및 배전선로 차단기(11,12,13,14) 부동작시 개방 명령을 받는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치(M.tr IED)(30)의 제어에 따라 계통으로부터 고장을 분리한다. The peripheral voltage circuit breaker 41 is removed from the system according to the control of the peripheral voltage protection intelligent terminal device (M.tr IED) 30, which receives an open command when the busbar breaks down and the distribution line circuit breakers 11, 12, 13, and 14 do not operate. Isolate the fault.

주변압기 기능형 단말 장치(30)는 중앙 지능형 전자장치(60)로부터 입력된 개방명령에 따라 주변압기 차단기(41)를 제어하여 계통으로부터 고장을 분리한다. The peripheral voltage functional terminal device 30 controls the peripheral pressure circuit breaker 41 according to the open command inputted from the central intelligent electronic device 60 to isolate a fault from the system.

스테이션 버스(50)는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)와 주변압기 기능형 단말 장치(30) 및 중앙 지능형 전자장치(60) 간의 정보를 송수신한다. 이 경우 스테이션 버스(50)는 기 설정된 주기로 정보를 송수신한다.The station bus 50 transmits/receives information between the intelligent electronic devices 20 , 21 , 22 , and 23 for protection of distribution lines and the peripheral voltage function type terminal device 30 and the central intelligent electronic device 60 . In this case, the station bus 50 transmits and receives information at a preset period.

배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 아래의 표 1에 근거하여, 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 부동작을 판단하기 위해 기 설정된 100msec 주기로 영상 변류기(ZCT)에서 측정된 영상전류 크기와 위상 및 차단기 상태정보를 각각 통신채널 스테이션 버스(40)를 통해 중앙 지능형 전자장치(60)로 각각 개별 전송한다. 이때, 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 영상 변류기(ZCT)에서 측정된 영상전류 크기와 위상 및 차단기 상태정보를 GOOSE Message(Generic Oriented Object Substation Event Message)로 전달한다. 또한, 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 중앙 지능형 전자장치(60)의 지령을 받아 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 개방 명령을 수행한다.The intelligent electronic devices 20, 21, 22, and 23 for protection of distribution lines are based on Table 1 below, in order to determine the non-operation of the circuit breakers 11, 12, 13, and 14 of the distribution line, the image current transformer ( ZCT) measured zero current magnitude, phase, and breaker status information are individually transmitted to the central intelligent electronic device 60 through the communication channel station bus 40, respectively. At this time, the intelligent electronic devices 20, 21, 22, and 23 for protection of the distribution line transmit the magnitude and phase of the zero current measured by the ZCT and the state information of the breaker as a GOOSE Message (Generic Oriented Object Substation Event Message). In addition, the intelligent electronic devices 20, 21, 22, and 23 for protection of the distribution line receive a command from the central intelligent electronic device 60 and execute an open command of the circuit breakers 11, 12, 13, and 14 of the distribution line.

Figure pat00001
Figure pat00001

중앙 지능형 전자장치(60)는 시스템의 전체적인 동작을 관장하며, 해당 선로의 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)로부터 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 부동작을 판단하기 위해 기 설정된 주기, 예컨데 100msec 주기로 배전선로 차단기(11,12,13,14)의 상태정보(CB State)와 배전선로 및 모선의 지락사고를 검출하기 위한 각 선로의 영상전류의 크기와 위상을 GOOSE Message로 수신한다. The central intelligent electronic device 60 controls the overall operation of the system, and the division of the distribution line breaker 11, 12, 13, 14 from the intelligent electronic device 20, 21, 22, 23 for protection of each distribution line of the corresponding line. The size of the zero-phase current of each line for detecting the state information (CB State) of the distribution line circuit breakers 11, 12, 13, 14 and the ground fault of the distribution line and the bus at a preset period to determine the operation, for example, a 100 msec period and phase are received as GOOSE Messages.

또한 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기(GPT)로부터 100msec 주기로 영상전압을 검출한다. In addition, the central intelligent electronic device 60 detects a zero-phase voltage from a grounding-type instrument transformer (GPT) installed in the busbar at a cycle of 100 msec.

또한, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)로부터 수신된 정보와 영상전압을 이용하여 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 검출하여 경고 메시지를 송신하며, 배전선로 및 모선 고장을 판정하며, 고장 구간의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(21,22,23,24 중 적어도 하나)로 차단기 개방명령을 송신한다. In addition, the central intelligent electronic device 60 uses the information received from the intelligent electronic devices 20,21,22,23 for distribution line protection and the image voltage to detect and warn of incorrect wiring of the ZCT. It transmits a message, determines the distribution line and bus line failure, and transmits a breaker opening command to the intelligent electronic device (at least one of 21, 22, 23, 24) for protecting the distribution line in the faulty section.

또한, 중앙 지능형 전자장치(60)는 상기의 배전선로에서 고장이 발생하여 차단기 개방명령을 수신함에도 불구하고 고장이 분리되지 않을 경우 주변압기 보호용 지능형 단말 장치(30)로 차단기 개방명령을 전송하여 주변압기 차단기(41)를 동작시킴으로써 고장을 분리한다. In addition, the central intelligent electronic device 60 transmits a breaker opening command to the intelligent terminal device 30 for protecting the peripheral voltage when a failure occurs in the distribution line and the failure is not isolated despite receiving the breaker opening command. The fault is isolated by operating the transformer circuit breaker (41).

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선 검출, 고장구간 검출, 배전선로 차단기 부동작 검출을 수행한다. Hereinafter, erroneous wiring detection, fault section detection, and distribution line breaker malfunction detection of a ZCT according to an embodiment of the present invention are performed.

본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 계통 보호 방법은 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)에서 100msec 주기로 각 배전선로의 차단기 상태, 배전선로에 설치된 영상 변류기(ZCT)를 통해 각 배전선로의 영상전류를 취득하고 연산하여 GOOSE Message로 중앙 지능형 전자장치(Central IED)에 100ms 주기로 전송하는 제 1단계; 상기 중앙 지능형 전자장치(Central IED)에서 영상전압을 연산하고, 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선에 대한 경고하는 제 2단계; 수신된 모든 배전선로의 영상전류의 크기 및 위상차를 통해 고장구간을 판정하여 차단기 개방 명령을 GOOSE Message로 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED) 혹은 주 변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)에 전송하는 제 3 단계; 및 상기 고장구간의 보호용 지능형 전자장치(IED)로 중앙 지능형 전자장치(Central IED)에서 송신했었던 차단기 개방 명령과 현재 배전선로 차단기의 상태 정보를 통해 배전선로 차단기 부동작을 판정하여, 154kV 주변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)로 차단기 개방명령하는 제 4단계를 포함한다. The ungrounded system protection method according to an embodiment of the present invention is an intelligent electronic device (Feeder IED) for protection of a distribution line, the state of the breaker of each distribution line at a cycle of 100 msec, an image of each distribution line through a ZCT installed in the distribution line A first step of acquiring and calculating the current and transmitting it as a GOOSE Message to the central intelligent electronic device (Central IED) at a cycle of 100ms; a second step of calculating the zero-phase voltage in the central intelligent electronic device (Central IED), and warning about incorrect wiring of the zero-phase current transformer (ZCT); The fault section is determined based on the magnitude and phase difference of the zero-phase current of all distribution lines received, and the breaker open command is sent as a GOOSE Message to the intelligent electronic device for protecting the distribution line (Feeder IED) or the intelligent electronic device for protecting the main transformer (Mtr IED) a third step; And, as an intelligent electronic device (IED) for protection of the fault section, the breaker open command sent from the central intelligent electronic device (Central IED) and the current status information of the distribution line circuit breaker are used to determine the distribution line breaker non-operation, and to protect the 154kV peripheral voltage. and a fourth step of commanding to open a circuit breaker with an intelligent electronic device (Mtr IED).

여기서, 상기한 제 1단계에 있어서, 100msec 주기는 상기 배전선로 차단기의 동작시간을 고려하여 배전선로 차단기의 부동작을 판단하기 위해 설정된 것이다.Here, in the first step, the 100 msec period is set to determine the non-operation of the distribution line breaker in consideration of the operation time of the distribution line breaker.

또한, 제 2단계는, 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선에서 접지형 계기용 변압기(GPT)에서 취득되는 영상전압의 크기가 허용범위 이상으로 큰 조건이면 지락사고로 판정한다. 통상, 지락 사고시 고장 전류는 선로의 충전 전류만이 흐른다. 고장 회선의 영상전류는 건전회선의 영상전류들과 접지형 계기용 변압기(GPT)에 흐르는 전류이다. 따라서, 중앙 지능형 전자장치(60)는 키르히호프 전류법칙을 만족 여부를 통해서, 배전선로의 각 영상 전류들의 합과 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 영상 전류의 차가 0이 아니면 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선으로 판정한다. In addition, in the second step, the central intelligent electronic device 60 determines a ground fault accident when the magnitude of the zero-phase voltage obtained from the grounding-type instrument transformer (GPT) from the bus is greater than the allowable range. In general, only the charging current of the line flows as the fault current in the case of a ground fault. The zero-phase current of the faulty line is the zero-phase current of the healthy line and the current flowing through the grounding type instrument transformer (GPT). Therefore, the central intelligent electronic device 60 determines whether the difference between the sum of each zero-phase currents of the distribution line and the zero-phase current flowing to the grounding type instrument transformer (GPT) is not zero, whether or not the Kirchhoff current law is satisfied. ) is judged as a wrong connection.

또한, 제 3단계에서 건전선로상의 위상차는 270°, 고장선로상의 위상차는 30~80°이다. 따라서 배전선로 고장의 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 위상차가 30~80°범위에 있고 영상전압과 영상전류의 크기 차이가 허용범위 이상이면 해당 배전선로를 고장구간으로 판정한다. 또한, 중앙 지능형 전자장치(60)는 선로의 충전용량에 의해 흐르는 전류가 허용범위 이상이고 모든 배전선로의 위상차가 270°에 매우 가까운 값이면 모선 고장으로 판정한다.Also, in the third step, the phase difference on the healthy line is 270°, and the phase difference on the faulty line is 30 to 80°. Therefore, in the case of a distribution line failure, the central intelligent electronic device 60 determines the distribution line as a failure section if the phase difference is in the range of 30 to 80° and the difference in magnitude between the zero voltage and the zero current is greater than or equal to the allowable range. In addition, the central intelligent electronic device 60 determines a bus failure if the current flowing by the charging capacity of the line is greater than or equal to the allowable range and the phase difference of all distribution lines is very close to 270°.

또한, 제 4단계는, 중앙 지능형 전자장치(60)는 GOOSE Message의 100msec 주기마다 최신화되는 각 배전선로의 차단기 상태정보와 이전에 고장 구간으로 차단기 개방 명령이 있었는지 확인하여, 154kV 주변압기 보호용 지능형 전자장치(30)로 차단기 개방 명령을 전달함으로써, 배전선로 차단기 부동작에 대해 이루어질 수 있을 것이다.In addition, in the fourth step, the central intelligent electronic device 60 checks the breaker status information of each distribution line, which is updated every 100 msec of the GOOSE Message, and whether there has been a breaker open command in the previous fault section, to protect the 154kV peripheral voltage. By transmitting the breaker opening command to the intelligent electronic device 30, it may be possible to prevent the distribution line breaker from operating.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 계통 보호 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, an ungrounded system protection method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 .

먼저, 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)는 초기 설정된 상태(S10)에서 해당 배전선로의 영상전류(I0) 및 차단기 상태(CBstate)를 검출하여 중앙 지능형 전자장치(60)에 전달한다. First, the intelligent electronic devices 20, 21, 22, and 23 for protection of the distribution line detect the zero current (I 0 ) and the breaker state (CB state ) of the corresponding distribution line in the initially set state (S10) to detect the central intelligent electronic device ( 60) to the

이에, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)로부터 배전선로의 영상전압(V0), 영상전류(I0) 및 차단기 상태(CBstate)를 수신하고 모선에서 접지형 계기용 변압기(GPT)에서 취득되는 영상전압(V0)을 수신(S20)하며, 이들을 이용하여 지락사고를 검출한다. Accordingly, the central intelligent electronic device 60 receives the zero- phase voltage (V 0 ), the zero- phase current (I 0 ) and the breaker state (CB state ) of the distribution line from the intelligent electronic apparatus for protection of the distribution line (20,21,22,23). It receives and receives the zero- phase voltage (V 0 ) obtained from the grounding-type instrument transformer (GPT) in the bus (S20), and detects a ground fault by using them.

지락사고 검출은 사고 이후 3상의 중성점이 고장이 발생한 상의 상전압이 되므로 건전상의 전위가 최대 1.73배가 된다. 따라서, 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기(GPT)로부터 측정된 영상전압을 통해 중앙 지능형 전자장치(60)가 지락사고를 판정한다. In the detection of a ground fault, since the neutral point of the three phases becomes the phase voltage of the faulty phase after the accident, the potential of the healthy phase is increased by 1.73 times. Therefore, the central intelligent electronic device 60 determines the ground fault through the image voltage measured from the grounding-type instrument transformer (GPT) installed in the busbar.

이 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로의 영상전압이 기 설정된 허용범위를 초과하면 지락사고로 판정한다. 예컨데, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로의 영상전압의 절대값(

Figure pat00002
)과 기 설정된 설정 영상전압 절대값(
Figure pat00003
)을 비교(S30)하여 배전선로의 영상전압의 절대값(
Figure pat00004
)이 기 설정된 설정 영상전압 절대값(
Figure pat00005
)을 초과하면 지락사고로 판정한다.In this case, the central intelligent electronic device 60 determines a ground fault when the image voltage of the distribution line exceeds a preset allowable range. For example, the central intelligent electronic device 60 determines the absolute value (
Figure pat00002
) and the preset absolute value of zero voltage (
Figure pat00003
) by comparing (S30) to the absolute value (
Figure pat00004
) is the preset absolute value of the set zero voltage (
Figure pat00005
), it is judged as a ground fault accident.

반면에, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로의 영상전압의 절대값(

Figure pat00006
)이 기 설정된 설정 영상전압 절대값(
Figure pat00007
) 이하이면 피더 트립 신호를 초기화(S40)하고 상기한 S20 단계로 리턴한다.On the other hand, the central intelligent electronic device 60 determines the absolute value (
Figure pat00006
) is the preset absolute value of the set zero voltage (
Figure pat00007
) or less, the feeder trip signal is initialized (S40) and the process returns to step S20.

이어, 중앙 지능형 전자장치(60)는 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선과 배전선로 고장을 검출한다(S50,S60). Then, the central intelligent electronic device 60 detects a ZCT misconnection and a distribution line failure (S50, S60).

도 3은 비접지 배전 계통에서의 배전선로 1선 지락 사고시 영상전류의 분포를 도시한 도면으로서, 중앙 지능형 장치(60)가 영상 변류기 오(誤)결선과 고장 회선을 판단하는 동작을 설명하기 위해 선로 1의 고장을 가정한 고장 전류의 분포상태를 예시하고 있다. 도 4는 도 3의 가정 상황에서, 대칭성분회로 중 정상분 회로와 역상분 회로를 제외한 영상분 회로를 도시한 도면이다. 영상분 회로에서의 용량성 리액턴스의 크기가 정상분 회로와 역상분 회로의 임피던스보다 상대적으로 매우 크므로 정상분 회로와 역상분 회로를 무시해도 계산의 오차가 미미한다. 3 is a diagram showing the distribution of zero-phase current in the case of a one-line ground fault of a distribution line in an ungrounded distribution system, in order to explain the operation of the central intelligent device 60 determining the zero-phase current transformer erroneous wiring and the faulty line. The distribution of fault current assuming a fault in line 1 is illustrated. FIG. 4 is a diagram illustrating an image division circuit excluding a positive division circuit and an inverse division circuit among the symmetric component circuits under the assumption of FIG. 3 . Since the magnitude of the capacitive reactance in the negative division circuit is relatively larger than the impedance of the positive division circuit and the negative phase division circuit, the calculation error is negligible even if the positive division circuit and the negative phase division circuit are neglected.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 지락사고 시 고장전류는 선로의 대지 충전분에 의한 충전전류만이 흐르므로, 고장 회선의 영상전류는 건전 회선의 영상전류들의 합과 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 전류의 합이 같아야 하는 키르히호프 전류법칙을 만족해야 한다. As shown in Figures 3 and 4, in the case of a ground fault, only the charging current due to the earth charge of the line flows in the fault current, so the zero current of the fault line is the sum of the zero currents of the sound line and the grounding type instrument transformer. The sum of the currents flowing through (GPT) must satisfy Kirchhoff's current law.

도 3에서와 같이 지락사고시, 건전 회선 선로2, 선로3, 선로4의 전류(

Figure pat00008
)는 각 선로의 대지 충전분 전류가 접지형 계기용 변압기(GPT)와 모선을 통해 고장점을 향해 흐르므로 건전회선들의 영상전류(
Figure pat00009
)는 영상전압(
Figure pat00010
)에 대해 90° 진상전류가 측정되며, 고장 회선 선로1의 영상전류(
Figure pat00011
)는 건전 회선의 충전전류와 영상전압(
Figure pat00012
)에 대해 동상인 접지형 계기용 변압기(GPT)를 통해 흐르는 영상전류(
Figure pat00013
)를 합한 전류(
Figure pat00014
)가 측정된다.As in FIG. 3, in the event of a ground fault, the current of line 2, line 3, and line 4 (
Figure pat00008
) is the zero-phase current ( ) of the sound lines because the earth charge current of each line flows toward the fault point through the grounding-type instrument transformer (GPT) and the bus bar.
Figure pat00009
) is the zero-phase voltage (
Figure pat00010
), the 90° leading current is measured, and the zero phase current (
Figure pat00011
) is the charging current and zero voltage (
Figure pat00012
) through a grounded instrument transformer (GPT) in phase with the zero current (
Figure pat00013
) plus the current (
Figure pat00014
) is measured.

도 3과 도4에서의 배전선로 지락 고장을 판정하는 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 건전회선에 흐르는 영상전류가 고장회선에 흐르는 영상전류와 반대 방향이고, 모선의 영상전압을 기준으로 고장 회선의 영상전류 위상이 30~80°이면 고장 회선으로 판정한다. When determining the distribution line ground fault in FIGS. 3 and 4, the central intelligent electronic device 60 has the zero-phase current flowing in the healthy line in the opposite direction to the zero-phase current flowing in the faulty line, and the failure is based on the zero-phase voltage of the bus line. If the phase current of the line is 30~80°, it is judged as a faulty line.

중앙 지능형 전자장치(60)은 모선의 영상전압의 측정을 위한 접지형 계기용 변압기(GPT)의 오차와, 각 회선에 설치되는 영상 변류기(ZCT)로부터 측정된 영상전류들의 오차와 마진을 고려하여 -60L~120° 영역에 위치하는 회선을 고장회선이라고 판정할 수 있게 된다.The central intelligent electronic device 60 considers the error of the grounded instrument transformer (GPT) for measuring the zero-phase voltage of the bus, and the error and margin of the zero-phase current measured from the zero-phase current transformer (ZCT) installed on each line. The line located in the -60L to 120° range can be judged as a fault line.

도 3과 도 4에서의 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선을 판정하기 위해 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 영상전류 (

Figure pat00015
: 수학식 1)를 나타낸다.In order to determine the incorrect wiring of the ZCT in Figs. 3 and 4, the zero current flowing into the grounding type instrument transformer (GPT) (
Figure pat00015
: represents Equation 1).

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서,

Figure pat00017
는 제한저항이고,
Figure pat00018
는 건전회선의 용량성 리액턴스의 합이다. here,
Figure pat00017
is the limiting resistance,
Figure pat00018
is the sum of the capacitive reactances of the sound circuit.

수학식 1을 통해, 중앙 지능형 단말 장치(60)에서는 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)으로부터 크기가 가장 큰 영상전류를 통해 접지형 계기용 변압기(GPT)로 흐르는 영상전류(

Figure pat00019
) 크기를 구할 수 있으며, 위상은 영상전압에 대해 0°가 바람직할 것이다.Through Equation 1, in the central intelligent terminal device 60, the zero-phase current flowing from the intelligent electronic devices 20,21,22,23 for distribution line protection to the grounding type instrument transformer (GPT) through the largest zero-phase current (
Figure pat00019
) can be obtained, and the phase will preferably be 0° with respect to the zero voltage.

따라서, 고장 회선의 영상전류(

Figure pat00020
)와 건전회선들의 영상전류(
Figure pat00021
) 합과 접지형 계기용 변압기(GPT)에 흐르는 영상전류(
Figure pat00022
)의 차인
Figure pat00023
가 0인 경우 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 판정할 수 있게 된다. 상기와 같이 중앙 지능형 전자장치(60)가 모선에서 취득된 영상전압을 연산하고, 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)으로부터 중앙 지능형 전자장치(60)로 각 선로의 영상전류 정보를 전송하면, 중앙 지능형 전자장치(60)는 영상전압, 영상전류를 이용하여 영상변류기(ZCT) 오(誤)결선 여부와 배전선로의 고장 회선을 결정한다.Therefore, the zero-phase current (
Figure pat00020
) and the zero-phase current (
Figure pat00021
) zero-phase current flowing in the sum and grounding type instrument transformer (GPT) (
Figure pat00022
) of the difference
Figure pat00023
When is 0, it is possible to determine the incorrect wiring of the ZCT. As described above, the central intelligent electronic device 60 calculates the image voltage obtained from the bus, and transmits the image of each line from the intelligent electronic device 20, 21, 22, 23 for protection of each distribution line to the central intelligent electronic device 60. When the current information is transmitted, the central intelligent electronic device 60 uses the zero-phase voltage and zero-phase current to determine whether the zero-phase current transformer (ZCT) is connected incorrectly and the fault line of the distribution line.

이러한 과정은 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)에 대해 모부 수행되는지를 확인하고(S70,S80), 각 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23) 마다 반복적으로 수행된다.Check whether this process is performed for each distribution line protection intelligent electronic device 20, 21, 22, 23 (S70, S80), and for each distribution line protection intelligent electronic device 20, 21, 22, 23 performed repeatedly.

이어, 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선 고장을 검출한다(S100). 이 경우, 중앙 지능형 전자장치(60)는 배전선로에 고장이 검출되지 않으면 모선 고장을 검출할 수 있다. Then, the central intelligent electronic device 60 detects a bus failure (S100). In this case, the central intelligent electronic device 60 may detect a bus failure if no failure is detected in the distribution line.

도 5는 비접지 배전 계통에서의 모선 1선 지락 사고시 영상전류의 분포를 도시한 도면으로서, 상기 중앙 지능형 장치(60)가 모선고장을 판단하는 동작을 설명하기 위하여 모선의 고장을 가정한 고장 전류의 분포상태를 예시하고 있다.FIG. 5 is a diagram showing the distribution of zero-phase current in the case of a one-line earth fault of a bus in an ungrounded distribution system. In order to explain the operation of the central intelligent device 60 to determine a bus failure, the fault current assuming a failure of the bus shows the distribution of

도 6는 도 5에서 가정한 상황에서, 영상분 회로에서의 용량성 리액턴스의 크기가 정상분 회로와 역상분 회로의 임피던스보다 상대적으로 매우 커서 정상분 회로와 역상분 회로를 무시해도 계산의 오차가 미미하므로, 대칭성분회로 중 정상분 회로와 역상분 회로를 제외한 영상분 회로를 도시한 도면이다.6 shows that, under the situation assumed in FIG. 5, the magnitude of the capacitive reactance in the zero division circuit is relatively much larger than the impedances of the positive division circuit and the negative division circuit, so that even if the positive division circuit and the negative division circuit are ignored, the calculation error is Since it is insignificant, it is a diagram showing an image dividing circuit excluding a positive division circuit and an inverse division circuit among the symmetric component circuits.

도 5와 도 6에서의 모선의 지락 고장을 판정하는 것은 모든 회선에 흐르는 영상전류는 각 회선의 선로의 대지 충전분 전류로서, 모선의 영상전압을 기준으로 모든 영상전류 위상이 90° 진상전류이다.The determination of the bus ground fault in Figs. 5 and 6 is that the zero-phase current flowing in all lines is the current for the earth charge of the line of each line, and all zero-phase current phases are 90° forward currents based on the zero-phase voltage of the bus line. .

따라서, 중앙 지능형 전자장치(60)는 모선의 영상전압의 측정을 위한 접지형 계기용 변압기(GPT)의 오차와, 각 회선에 설치되는 영상 변류기(ZCT)로부터 측정된 영상전류들의 오차와 마진을 고려하여 영상전압과 모든 선로의 영상전류의 위상차(

Figure pat00024
)가 269°~300°영역에 위치하는 회선을 고장회선이라고 판정할 수 있게 된다. Therefore, the central intelligent electronic device 60 calculates the error and margin of the grounding-type instrument transformer (GPT) for measuring the zero-phase voltage of the bus and the zero-phase currents measured from the zero-phase current transformer (ZCT) installed in each line. Considering the phase difference between the zero-phase voltage and the zero-phase current of all lines (
Figure pat00024
) in the range of 269° to 300° can be judged as a fault line.

한편, 배전선로에 고장이 검출되면, 중앙 지능형 전자장치는 배전선로 차단기 부동작을 검출한다(S110).On the other hand, when a failure is detected in the distribution line, the central intelligent electronic device detects a malfunction of the distribution line breaker (S110).

즉, 도 3과 도 4에서의 상황에서 고장회선 검출 이후, 중앙 지능형 전자장치(60)는 고장회선의 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20)로 GOOSE Message를 통해 차단기 개방 명령을 송신한다. That is, after detecting the faulty line in the situation in FIGS. 3 and 4 , the central intelligent electronic device 60 transmits a breaker open command to the intelligent electronic device 20 for protecting the distribution line of the faulty line through a GOOSE Message.

다음으로 중앙 지능형 전자장치(60)는 100msec 이후, 고장회선으로 차단기 개방명령을 송신했음에도 차단기가 CLOSE 상태로 유지되면 AND 논리 연산자를 통해 검출하게 된다. Next, the central intelligent electronic device 60 detects through the AND logic operator if the breaker remains in the CLOSE state even though the breaker open command is transmitted to the faulty line after 100 msec.

GOOSE Message는 사용자가 IEC 61850 7-3과 7-4를 따라 데이터의 형태를 정의할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 SISCO사의 MMS-Lite 62 버전의 라이브러리에서 제공하는 데이터를 이용하여 차단기 상태정보를 0인 OPEN 상태와 1인 CLOSE상태로 정의하였다. 만약 차단기 개방명령을 송신했음에도 배전선로 차단기(11,12,13,14)가 CLOSE 상태로 유지되면 AND 차단기 개방명령과 차단기 상태정보의 논리 연산결과 1이 되므로(S110), 주변압기 보호용 전자장치(30)로 차단기 개방명령을 GOOSE Message로 송신하며, 최종적으로 주변압기 차단기(41)가 동작(S130)하여 배전선로 차단기의 부동작에 따른 고장파급을 막는 역할을 수행한다.For GOOSE Message, the user can define the data type according to IEC 61850 7-3 and 7-4. Therefore, in this embodiment, the breaker status information is defined as 0, which is OPEN, and 1, which is CLOSE, using the data provided by SISCO's MMS-Lite 62 version library. If the distribution line circuit breaker (11,12,13,14) remains CLOSE even after sending the breaker open command, the logical operation result of the AND breaker open command and the breaker status information becomes 1 (S110), so the electronic device for protecting the peripheral voltage ( 30) sends the breaker open command as a GOOSE Message, and finally the peripheral voltage circuit breaker 41 operates (S130) to prevent the spread of faults due to the non-operation of the distribution line circuit breaker.

만약, 중앙 지능형 전자장치(60)는 AND 차단기 개방명령과 차단기 상태정보의 논리 연산결과 1이 아니면, 수신된 모든 배전선로의 영상전류의 크기 및 위상차를 통해 고장구간을 판정하여 차단기 개방 명령을 GOOSE Message로 주 변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)에 전송한다(S120,S90). If the logical operation result of the AND breaker open command and the breaker status information is not 1, the central intelligent electronic device 60 determines the fault section based on the magnitude and phase difference of the zero-phase current of all the received distribution lines to GOOSE the breaker open command. It is transmitted as a message to the intelligent electronic device (Mtr IED) for protecting the main transformer (S120, S90).

도 7은 본 발명의 일 실시예를 적용하는 비접지 계통을 나타낸 도면이다.7 is a view showing an ungrounded system to which an embodiment of the present invention is applied.

도 7은 본 발명의 실시예를 적용하는 모의 계통으로, 계통전압은 154[kV]/22[kV](Wye-Delta Connection), 제한저항 8[ohm], 배전선로ACSR 58[mm2] (영상분 R[Ohm/km] : 03550, L[mH/km] : 533366, C[uF/km] : 00039; 정상분 및 역상분 R[Ohm/km] : 01780, L[mH/km] : 10609, C[uF/km] : 00107), 각 배전선로의 길이, 예컨데 선로 1은 5[km], 선로 2는 3[km], 선로 3은 4[km], 선로 4는 8[km]이며, 계통의 부하는 회선당 약 1[MVA]로 모델계통에서 전자기적 과도현상 해석 장비인 EMTP(Electro Magnetic Transient Program) 시뮬레이션과 PSCAD(Power System Computer Aided Design)프로그램을 이용하여 배전선로 지락고장, 모선 지락고장, 영상 변류기 오(誤)결선, 배전선로 차단기 부동작을 모의하여 데이터를 취득하였다. 7 is a simulation system to which an embodiment of the present invention is applied, the system voltage is 154 [kV]/22 [kV] (Wye-Delta Connection), limiting resistance 8 [ohm], distribution line ACSR 58 [mm 2 ] ( Video R[Ohm/km] : 03550, L[mH/km] : 533366, C[uF/km] : 00039; Normal and Inverse R[Ohm/km] : 01780, L[mH/km] : 10609, C[uF/km]: 00107), the length of each distribution line, for example, line 1 is 5 [km], line 2 is 3 [km], line 3 is 4 [km], and line 4 is 8 [km] and the load of the system is about 1 [MVA] per line, and in the model system, ground fault failure of the distribution line using EMTP (Electro Magnetic Transient Program) simulation and PSCAD (Power System Computer Aided Design) program, an electromagnetic transient analysis equipment, is used. The data were acquired by simulating the bus ground fault failure, incorrect wiring of the phase current transformer, and the malfunction of the distribution line circuit breaker.

다음으로 도 9와 같이 중앙 집중식 보호의 모의 환경을 구성하여, SISCO 사의 MMS-Lite 62버전의 라이브러리로 총 3대의 PC에 배전선로 보호용 지능형 전자장치(20,21,22,23)와 중앙 지능형 전자장치(60)를 구현하여 본 발명을 검증하였다. Next, a simulation environment of centralized protection is configured as shown in FIG. 9, and intelligent electronic devices (20, 21, 22, 23) for protection of distribution lines and central intelligent electronics are installed on a total of 3 PCs with the library of SISCO's MMS-Lite 62 version. Device 60 was implemented to verify the present invention.

각 회선의 영상전류의 크기 및 위상 중앙 지능형 전자장치(60)로 송신하기 위해 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 도 7의 모의계통에서 선로 1의 지락사고 발생시

Figure pat00025
의 연산결과를 통해 영상 변류기(ZCT) 오(誤)결선을 판정하였다.In order to transmit the magnitude and phase of the zero phase current of each line to the central intelligent electronic device 60 , an SCD (Substation Configuration Description) file is created as shown in FIG. 8 and a GOOSE Message is transmitted to the central intelligent electronic device 60 . In the case of a ground fault accident of line 1 in the simulation system of FIG.
Figure pat00025
Through the calculation result of ZCT, the wrong wiring was determined.

Figure pat00026
Figure pat00026

표 2는 중앙 지능형 전자장치(Centarl IED)에서 수신된 영상전류들의 크기와 영상전류와 영상전압과의 위상차(

Figure pat00027
),
Figure pat00028
의 결과를 나타내었으며 중앙 지능형 전자장치(60)에서는
Figure pat00029
의 연산결과가 0이 아니므로 영상 변류기(ZCT)의 오(誤)결선을 판정하였다.Table 2 shows the magnitude of the zero-phase currents received from the central intelligent electronic device (Centarl IED) and the phase difference between the zero-phase current and the zero-phase voltage (
Figure pat00027
),
Figure pat00028
showed the result of , and in the central intelligent electronic device 60
Figure pat00029
Since the calculation result of is not 0, it was determined that the ZCT was connected incorrectly.

도 7과 같은 계통에서 배전선로 지락 고장 시, 각 회선의 영상전류의 크기 및 위상을 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 상기 도 7의 모의계통에서 선로 1의 지락사고 발생 시 영상전압과 영상전류의 위상차 연산결과를 통해 영상 고장회선 검출을 판정하였다.In the case of a ground fault failure in a distribution line in the system as shown in FIG. 7, a GOOSE Message is transmitted to the central intelligent electronic device 60 by creating an SCD (Substation Configuration Description) file as shown in FIG. 8 for the magnitude and phase of the zero phase current of each line. . When a ground fault of line 1 occurs in the simulation system of FIG. 7, the detection of the zero-phase fault line was determined through the result of calculating the phase difference between the zero-phase voltage and zero-phase current.

도 10a 및 도 10b는 도 7과 같은 모의계통에서의 각 배전선로의 지락사고 시, 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 측정된 영상전압과 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)로부터 수신된 영상전류들을 이용하여 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 연산결과를 도시한 도면이다.10A and 10B show the image voltage measured in the central intelligent electronic device 60 and the image received from the intelligent electronic device for protection of the distribution line (Feeder IED) in the event of a ground fault of each distribution line in the simulation system as shown in FIG. 7 . It is a diagram showing the calculation result in the central intelligent electronic device 60 for determining a faulty line using currents.

Figure pat00030
Figure pat00030

상기 표 3은 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 1에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다. Table 3 above shows the calculation results for the detection of a distribution line ground fault in the central intelligent electronic device, and as a result of determining the fault section, it was determined that a fault occurred in line 1.

Figure pat00031
Figure pat00031

상기 표 4는 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 2에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.Table 4 shows the results of calculation for the detection of a distribution line ground fault in the central intelligent electronic device, and as a result of determining the fault section, it was determined that a fault occurred in line 2.

Figure pat00032
Figure pat00032

표 5는 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 3에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.Table 5 shows the calculation results for the detection of a distribution line ground fault in the central intelligent electronic device, and as a result of determining the fault section, it was determined that a fault occurred in line 3.

Figure pat00033
Figure pat00033

표 6은 중앙 지능형 전자장치에서 배전선로 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 선로 4에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다. Table 6 shows the calculation results for the detection of a distribution line ground fault in the central intelligent electronic device, and as a result of determining the fault section, it was determined that a fault occurred in line 4.

도 11은 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 1의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.11 is a result of checking through OMICRON's IED SCOUT program in order to check GOOSE　Message, which is a breaker open command, after detecting a ground fault accident of line 1 through the operation result of the central intelligent electronic device 60. As shown in FIG.

도 12는 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 2의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.12 is a result of checking through OMICRON's IED SCOUT program in order to confirm GOOSE　Message, which is a breaker opening command, after detecting a ground fault accident of line 2 through the operation result of the central intelligent electronic device 60. As shown in FIG.

도 13은 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 3의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.13 is a result of checking through OMICRON's IED SCOUT program to confirm GOOSE　Message, which is a breaker opening command, after detecting a ground fault accident of line 3 through the operation result of the central intelligent electronic device 60. As shown in FIG.

도 14는 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 선로 4의 지락사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 확인하기 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.14 is a result of checking through OMICRON's IED SCOUT program in order to check GOOSE　Message, which is a breaker opening command, after detecting a ground fault accident of line 4 through the operation result of the central intelligent electronic device 60. As shown in FIG.

도 15는 100msec 마다 고장구간을 분리하기 위한 차단기 개방명령의 GOOSE Message를 도시한 도면으로, 중앙 지능형 전자장치(60)에서 각 배전선로의 고장상황에 따라 고장회선의 배전선로 보호용 전자장치(Feeder IED)로 GOOSE Message를 송신하는 것을 확인할 수 있다.15 is a view showing the GOOSE Message of the breaker opening command for separating the fault section every 100 msec. According to the fault condition of each distribution line in the central intelligent electronic device 60, the electronic device for protecting the distribution line of the faulty line (Feeder IED) ) to confirm that the GOOSE Message is transmitted.

각 회선의 영상전류의 크기 및 위상 중앙 지능형 전자장치(60)로 송신하기 위해 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 상기 도 7의 모의계통에서 모선에서 지락 사고 발생 시 영상전압과 영상전류의 연산결과를 통해 모선 고장 검출을 판정하였다.In order to transmit the magnitude and phase of the zero phase current of each line to the central intelligent electronic device 60 , an SCD (Substation Configuration Description) file is created as shown in FIG. 8 and a GOOSE Message is transmitted to the central intelligent electronic device 60 . In the simulation system of FIG. 7, when a ground fault occurs in the bus, the bus failure detection was determined through the calculation results of the zero-phase voltage and zero-phase current.

도 16은 상기 도 7과 같은 모의계통에서의 각 배전선로의 지락사고 시, 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 측정된 영상전압과 배전선로 보호용 지능형 전자장치(Feeder IED)로부터 수신된 영상전류들을 이용하여 고장이 발생한 회선을 판정하기 위한 중앙 지능형 전자장치(60)에서의 연산결과를 도시한 도면이다.16 is a diagram showing the zero-phase voltage measured in the central intelligent electronic device 60 and the zero-phase current received from the intelligent electronic device for protection of the distribution line (Feeder IED) in the case of a ground fault accident of each distribution line in the simulation system as in FIG. It is a diagram showing the calculation result in the central intelligent electronic device 60 for determining the line in which the fault has occurred using the .

Figure pat00034
Figure pat00034

표 7은 중앙 지능형 전자장치에서 모선 지락사고 검출을 위해 연산한 결과를 나타냈으며, 고장구간을 판정한 결과 모선에서 고장이 발생한 것으로 판정하였다.Table 7 shows the results of calculation for the detection of a bus ground fault in the central intelligent electronic device, and as a result of determining the fault section, it was determined that a fault occurred in the bus.

도 17은 중앙 지능형 전자장치(60)의 연산결과를 통해 모선의 지락 사고를 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE　Message를 주변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)로 송신하는 것을 확인을 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다.17 is a diagram of OMICRON's company to confirm that the breaker open command, GOOSE　Message, is transmitted to the intelligent electronic device for peripheral voltage protection (Mtr IED) after detecting a ground fault accident of the mother ship through the operation result of the central intelligent electronic device 60. This is the result of checking through the IED SCOUT program.

도 18은 100msec 마다 모선에서 발생한 지락 사고를 계통으로 부터 분리하기 위한 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 도시한 도면으로, 중앙 지능형 전자장치(60)에서 주변압기 보호용 전자장치(Mtr IED)로 GOOSE Message를 송신하는 것을 확인할 수 있다.18 is a view showing GOOSE Message, which is a breaker opening command to separate a ground fault occurred in the bus every 100 msec from the system, and the GOOSE Message is transmitted from the central intelligent electronic device 60 to the peripheral voltage protection electronic device (Mtr IED). You can check the transmission.

각 회선의 차단기 상태정보를 중앙 지능형 전자장치(60)로 송신하기 위해 도 8과 같이 SCD(Substation Configuration Description) 파일을 작성하여 중앙 지능형 전자장치(60)로 GOOSE Message를 송신하도록 한다. 상기 도 7의 모의계통에서 모선에서 선로 4에서의 지락 사고가 발생하고, 중앙 지능형 전자장치(60)에서 차단기 개방명령을 GOOSE Message로 해당 선로의 지능형 전자장치(Feeder IED)로 송신했음에도 불구하고 차단기가 부동작한 상황이다. 이때, 차단기 부동작 발생 시 각 선로들의 차단기 상태정보와 차단기 개방명령과의 AND 논리 연산자를 통해 배전선로 차단기 부동작을 판정하였다. In order to transmit the circuit breaker status information of each line to the central intelligent electronic device 60, a GOOSE Message is transmitted to the central intelligent electronic device 60 by creating an SCD (Substation Configuration Description) file as shown in FIG. 8 . In the simulation system of FIG. 7, a ground fault accident occurred on the line 4 in the bus, and the central intelligent electronic device 60 sent the breaker open command as a GOOSE Message to the intelligent electronic device (Feeder IED) of the corresponding line despite the fact that the circuit breaker is inoperative. At this time, when the circuit breaker malfunction occurred, the distribution line circuit breaker malfunction was determined through the AND logic operator between the circuit breaker status information of each line and the breaker open command.

도 19는 중앙 지능형 전자장치(60)의 배전선로 차단기들의 상태정보와 차단기 개방명령의 AND 논리 연산결과를 통해 차단기 부동작을 검출한 후, 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 주변압기 보호용 지능형 전자장치(Mtr IED)로 송신하는 것을 확인을 위해 OMICRON사의 IED SCOUT 프로그램을 통해 확인한 결과이다. 19 is an intelligent electronic device for peripheral voltage protection ( GOOSE Message, which is a breaker opening command, after detecting a breaker malfunction through the AND logic operation result of the state information of the distribution line breakers of the central intelligent electronic device 60 and the breaker open command. It is the result of checking through OMICRON's IED SCOUT program to confirm transmission to Mtr IED).

도 20은 100msec 마다 지락 사고를 계통에서 분리하기 위한 차단기 개방명령인 GOOSE Message를 도시한 도면으로, 중앙 지능형 전자장치(60)에 고장 선로 4FH 차단기 개방명령을 보낸 것을 확인할 수 있으며, 이후 선로 4의 차단기 상태 정보와 차단기 개방명령을 AND 연산한 결과 배전선로 차단기 부동작을 검출하여 주변압기 보호용 전자장치(30)로 GOOSE Message를 송신하는 것을 확인할 수 있다.20 is a view showing a GOOSE Message, which is a breaker open command for separating a ground fault from the system every 100 msec. It can be confirmed that the fault line 4FH breaker open command is sent to the central intelligent electronic device 60, and thereafter, the As a result of AND operation of the breaker status information and the breaker open command, it can be confirmed that the distribution line circuit breaker malfunction is detected and the GOOSE Message is transmitted to the peripheral voltage protection electronic device 30 .

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 배전계통에서 1선 지락사고 시 각 배전선로의 설치되어 있는 지능형 전자장치(Feeder IED)의 선택 지락 계전방식이 제외되기 때문에 종래의 방식 보다 성능이 낮은 지능형 전자 장치를 사용해도 되고, SCD 파일을 통해 시스템 확장 변경이 용이하므로 경제성이 향상될 수 있다.As such, in the non-grounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention, the selective ground fault relay method of the intelligent electronic device (Feeder IED) installed in each distribution line is excluded in the case of a 1-line ground fault accident in the distribution system. It is possible to use an intelligent electronic device with lower performance than the method of , and it is easy to expand and change the system through an SCD file, so economic efficiency can be improved.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 중앙 지능형 전자장치에서 모든 정보를 갖고 있기 때문에 작업자의 부주의 등으로 빈번하게 일어나는 영상 변류기 오(誤)결선을 검출하여 보호 계전기의 오동작을 방지할 수 있으며, 비접지 배전계통의 모선 및 배전선로의 고장을 구분하여 검출이 가능하므로 사고 발생시 작업자가 기존보다 빠른 복구 작업을 할 수 있다. In addition, since the ungrounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention has all the information in the central intelligent electronic device, it detects an image current transformer erroneous wiring that occurs frequently due to operator negligence, etc. and malfunctions of the protection relay. can be prevented, and since it is possible to distinguish and detect failures of busbars and distribution lines of ungrounded distribution systems, workers can perform recovery work faster than before in case of an accident.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접지 배전계통 보호 장치는 전력수요가 증가하면서 점차 복잡해지는 전력계통에 있어서 사고파급을 방지하기 위해 기존 Braker Failure의 동작 시퀀스를 설정하는데 어려움이 증대되고 있는 실정에서, 중앙 시스템 단위로 계통을 분할하여 이를 개선할 수 있다.In addition, in the ungrounded distribution system protection device according to an embodiment of the present invention, the difficulty in setting the operation sequence of the existing Breaker Failure in order to prevent the spread of an accident in the power system that becomes increasingly complicated as the power demand increases is increasing. In , this can be improved by dividing the system into a central system unit.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those skilled in the art to which the art pertains. will understand Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

20,21,22,23: 배전선로 보호용 지능형 전자장치
11,12,13,14: 배전선로 차단기
30: 주변압기 보호용 지능형 단말 장치
41: 주변압기 차단기
50: 스테이션 버스
60: 중앙 지능형 전자장치20,21,22,23: Intelligent electronics for protection of distribution lines
11,12,13,14: Distribution line breaker
30: intelligent terminal device for protection of peripheral voltage
41: peripheral voltage breaker
50: station bus
60: central intelligent electronics

Claims (13)

배전선로 각각에 설치되어 고장구간을 분리하는 배전선로 차단기;
영상 변류기에서 측정된 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 스테이션 버스를 통해 전달하는 배전선로 보호용 지능형 전자장치; 및
상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치로부터 상기 배전선로 차단기의 상태정보와 상기 각 배전선로의 영상전류의 크기와 위상을 전달받고, 모선에 설치된 접지형 계기용 변압기로부터 영상전압을 연산하며, 상기 배전선로의 영상전류의 크기와 위상 및 상기 영상전압을 토대로 고장구간을 판별한 후, 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치에 차단기 개방명령을 전달하여 상기 배전선로 차단기를 통해 고장구간을 분리하는 중앙 지능형 전자장치를 포함하는 비접지 배전계통 보호 장치.a distribution line circuit breaker installed on each distribution line to separate a faulty section;
an intelligent electronic device for protecting a distribution line that transmits the magnitude and phase of the zero current measured by the zero current transformer and the state information of the distribution line breaker through a station bus; and
The state information of the distribution line breaker and the magnitude and phase of the zero-phase current of each distribution line are received from the intelligent electronic device for protection of the distribution line, and the zero-phase voltage is calculated from the grounding-type instrument transformer installed in the bus line, After determining the fault section based on the magnitude and phase of the zero-phase current and the zero-phase voltage, a central intelligent electronic device that separates the fault section through the distribution line circuit breaker by sending a breaker open command to the intelligent electronic device for protection of the distribution line An ungrounded distribution system protection device. 제 1 항에 있어서, 상기 배전선로 보호용 지능형 전자장치는
기 설정된 설정 주기로 상기 영상전류 크기와 위상, 및 상기 배전선로 차단기의 상태정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. According to claim 1, wherein the intelligent electronic device for protection of the distribution line
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that it delivers the zero-phase current magnitude and phase, and status information of the distribution line breaker at a preset period. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
기 설정된 설정 주기로 상기 배전선로 차단기의 부동작을 판단하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. According to claim 1, wherein the central intelligent electronic device
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that it determines the non-operation of the distribution line circuit breaker at a preset period. 제 3 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 배전선로 차단기의 부동작을 상기 배전선로 차단기의 상태 정보 및 차단기 개방명령을 토대로 판단하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. 4. The method of claim 3, wherein the central intelligent electronic device is
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that the non-operation of the distribution line breaker is determined based on the status information of the distribution line breaker and the breaker open command. 제 3 항에 있어서, 상기 설정 주기는
상기 배전선로 차단기의 동작 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. 4. The method of claim 3, wherein the setting period is
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that it is set according to the operation time of the distribution line breaker. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 배전선로의 영상전압이 기 설정된 허용범위를 초과하면 지락사고로 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.According to claim 1, wherein the central intelligent electronic device
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that it is determined as a ground fault when the zero-phase voltage of the distribution line exceeds a preset allowable range. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 배전선로의 영상전류와 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류를 토대도 영상 전류기 오결선을 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. According to claim 1, wherein the central intelligent electronic device
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that it determines the erroneous wiring of the zero-phase current device based on the zero-phase current of the distribution line and the zero-phase current flowing to the grounding-type instrument transformer. 제 7 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 배전선로의 영상전류들의 합과 상기 접지형 계기용 변압기로 흐르는 영상전류의 차가 0이 아니면 영상 변류기 오결선으로 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치.8. The method of claim 7, wherein the central intelligent electronic device is
If the difference between the sum of the zero-phase currents of the distribution line and the zero-phase current flowing to the grounded instrument transformer is not 0, it is determined that the zero-phase current transformer is connected incorrectly. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 배전선로의 영상전류의 위상차, 및 영상전압과 영산전류의 크기 차이를 토대로 상기 배전선로의 고장을 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. According to claim 1, wherein the central intelligent electronic device
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that the failure of the distribution line is determined based on the phase difference of the zero phase current of the distribution line, and the difference between the zero phase voltage and the zero-phase current. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 배전선로 각각의 영상전류의 크기, 충전용량에 의해 흐르는 전류의 크기, 및 상기 배전선로의 위상차에 따라 상기 모선의 고장을 판정하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. According to claim 1, wherein the central intelligent electronic device
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that the failure of the bus bar is determined according to the magnitude of the zero phase current of each of the distribution lines, the magnitude of the current flowing by the charging capacity, and the phase difference of the distribution lines. 제 10 항에 있어서,
주변압기 차단기; 및
상기 중앙 지능형 전자장치로부터의 주변압기 차단기 개방 명령에 따라 상기 주변압기 차단기를 제어하는 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. The method of claim 10,
ambient voltage circuit breaker; and
The non-grounded distribution system protection device according to claim 1, further comprising an intelligent terminal device for protecting the peripheral voltage that controls the peripheral voltage breaker according to the peripheral voltage breaker opening command from the central intelligent electronic device. 제 11 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 모선의 고장으로 판정되면, 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. 12. The method of claim 11, wherein the central intelligent electronic device is
When it is determined as a failure of the busbar, the non-grounded distribution system protection device, characterized in that the peripheral voltage circuit breaker is opened through the intelligent terminal device for protecting the peripheral voltage. 제 11 항에 있어서, 상기 중앙 지능형 전자장치는
상기 배전선로 차단기 부동작시 상기 주변압기 보호용 지능형 단말 장치를 통해 상기 주변압기 차단기를 개방하는 것을 특징으로 하는 비접지 배전계통 보호 장치. 12. The method of claim 11, wherein the central intelligent electronic device is
An ungrounded distribution system protection device, characterized in that when the distribution line breaker does not operate, the peripheral voltage breaker is opened through the intelligent terminal device for protecting the peripheral voltage.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100709980B1 (en) * 2005-10-21 2007-04-20 명지대학교 산학협력단 Method and apparatus for detecting a fault section using comparison of phase difference and magnitude difference bewteen zero phase currents in ungrounded distribution power systems
KR101505176B1 (en) * 2014-10-15 2015-03-24 한국전력공사 Apparatus and method for detecting failure of bus
KR101993558B1 (en) * 2018-04-11 2019-06-27 전명수 Bidirectional selective ground fault protection relay and test device capable of detecting faulty wiring
KR20190116735A (en) * 2018-04-05 2019-10-15 한국전력공사 Apparatus and method for diagnosing circuit breaker using ied(intelligent electronic device)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709980B1 (en) * 2005-10-21 2007-04-20 명지대학교 산학협력단 Method and apparatus for detecting a fault section using comparison of phase difference and magnitude difference bewteen zero phase currents in ungrounded distribution power systems
KR101505176B1 (en) * 2014-10-15 2015-03-24 한국전력공사 Apparatus and method for detecting failure of bus
KR20190116735A (en) * 2018-04-05 2019-10-15 한국전력공사 Apparatus and method for diagnosing circuit breaker using ied(intelligent electronic device)
KR101993558B1 (en) * 2018-04-11 2019-06-27 전명수 Bidirectional selective ground fault protection relay and test device capable of detecting faulty wiring

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