KR20230105297A - 임피던스 계전기를 이용한 배전 계통의 고장 검출 보호 장치 및 방법 - Google Patents

임피던스 계전기를 이용한 배전 계통의 고장 검출 보호 장치 및 방법 Download PDF

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KR20230105297A
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최승연
이준우
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

고장 검출 보호 장치가 개시된다. 상기 고장 검출 보호 장치는 배전선의 3상(A상, B상, 및 C상) 및 N상의 상전압과 상전류를 측정하는 전압/전류 계측부, 최대 고장 전류(Imax)와 임피던스를 연산하는 전압/전류 연산부, 및 상기 임피던스의 리액터스 성분의 크기에 기초하여 고장 여부를 판단하는 고장 판단부를 포함한다.

Description

임피던스 계전기를 이용한 배전 계통의 고장 검출 보호 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR PROTECTING DISTRIBUTION SYSTEM USING IMPEDANCE RELAY}
본 발명은 임피던스 계전기를 이용한 고압 배전 계통의 고장 검출 보호 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배전 계통은 주변압기를 통해 송전 전압을 배전 전압으로 변환하여 배전선을 통해 수용가로 공급하고 있다. 일 예로, 154kV 또는 345kV의 송전 전압은 22.9kV의 배전 전압으로 변환되어 배전 계통 수용가에 공급되고 있다.
배전선을 통해 수용가로 전력을 공급함에 있어, 배전 계통에서의 지락 및 단락 사고 등이 발생할 경우 배전선에는 매우 큰 고장 전류가 흐르게 되고, 순시 전압 강하가 나타나게 되어 전력 공급 신뢰도 저하, 전력 품질 저하, 감전 사고, 기기 절연 손상 등 다양한 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 배전 계통에서는 과전류 기반의 보호계전기를 통해 사고 발생 시 계전기를 트립(Trip)시켜 사고 범위가 확대되지 않도록 차단시키고 있다.
과전류 기반의 보호계전기는 일정 수준 이상의 과전류가 흐를 경우, 이를 감지하여 보호계전기의 접점을 트립시키는 방식으로 동작한다. 또한, 과전류 기반의 보호계전기는 과전류계전기 및 지락과전류계전기를 포함하며, IEC Very Inverse (VI) 표준 반한시 곡선에 따라 트립지연시간을 결정한다.
또한, 기존의 배전 계통은 픽업값 이상의 과전류가 흐를 시 고장을 검출하는 과전류 기반 보호계전기를 통해 보호하고 있기 때문에, 고저항 고장 발생 시에는 차단기 및 리클로저가 고장 상황임에도 불구하고 동작하지 않는 문제점이 있다. 고장 전류가 픽업값 이하로 계측되기 때문이다.
대한민국 등록특허 제1350618호 (2014.02.13. 공고) 대한민국 등록특허 제2180549호 (2020.11.18. 공고)
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 임피던스 계전기를 이용한 배전 계통의 고장 검출 보호 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 보호 장치는 배전선의 3상(A상, B상, 및 C상) 및 N상의 상전압과 상전류를 측정하는 전압/전류 계측부, 최대 고장 전류(Imax)와 임피던스를 연산하는 전압/전류 연산부, 및 상기 임피던스의 리액터스 성분의 크기에 기초하여 고장 여부를 판단하는 고장 판단부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 고장 검출 보호 장치 및 방법에 의할 경우, 고저항 고장에 대해 정확한 검출과 보호를 수행할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 고장 판단 및 보호의 정확도를 향상시켜, 전력 계통 운영 측면에서 전력 공급 신뢰도 향상, 수용가의 전력 품질 향상, 및 정전 피해 감소 등의 효과에 기여할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 보호 장치를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 고장 검출 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 1에 도시된 고장 검출 보호 장치에 의한 트립 구간과 비트립 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 고장 검출 보호 장치에 의한 트립지연시간(시간-전류 곡선)을 도시하는 그래프이다.
도 5는 종래 과전류 기반 보호계전기의 시간-전류 곡선(IEC Very Inverse 표준)을 도시하는 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 고장 검출 보호 장치의 검증을 위한 테스트 계통을 도시한다.
도 7은 전력 계통 해석 툴인 PSCAD/EMTDC 기반 테스트 계통 모델 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 보호 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 고장 검출 장치, 고장 검출 및 보호 장치 등으로 명명될 수도 있는 고장 검출 보호 장치는 주변압기와 수용가 사이의 배전선에 접속되어 지락 고장 및/또는 단락 고장을 검출(또는 판단)할 수 있다. 또한, 고장 검출 보호 장치는, 고장이 검출되었을 때, 트립지연시간을 연산하고, 연산된 트립지연시간에 대응하는 트립 신호를 차단기 및/또는 리클로저로 전송할 수 있다. 이에 따라, 차단기 및/또는 리클로저가 고장을 차단할 수 있다. 고장 검출 보호 장치는 전압/전류 계측부(101), 전압/전류 연산부(102), 고장 판단부(103), 및 트립지연시간 연산부(104)를 포함한다. 또한, 도 1에 도시된 배전 계통에는 단일의 차단기 또는 리클로저(105)만이 도시되어 있으나, 배전 계통에는 복수의 차단기 또는 리클로저가 포함될 수 있다.
계측부, 전압 및 전류 계측부 등으로 명명될 수도 있는 전압/전류 계측부(101)는 배전선의 전류 및 전압을 측정(또는 계측)할 수 있다. 이를 위해, 전압/전류 계측부(101)는 전류를 측정하기 위한 변류기(Current Transformer, CT)와 전압을 측정하기 위한 계기용 변성기(Potential Transformer, PT)를 포함할 수 있다. 전압/전류 계측부(101)에 의해 측정된 배전선의 전압 및 전류는 전압/전류 연산부(102)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 전압/전류 계측부(101)는 변류기(CT)와 계기용 변성기(PT)를 이용하여 배전선의 3상(A상, B상, 및 C상) 및 N상의 상전압과 상전류를 계측(또는 측정)하고, 측정된 상전압과 상전류를 출력할 수 있다.
연산부, 전압 및 전류 연산부 등으로 명명될 수도 있는 전압/전류 연산부(102)는 최대 고장 전류, 지락 임피던스, 및 단락 임피던스 중 적어도 하나를 산출(또는 도출)할 수 있다.
판단부 등으로 명명될 수도 있는 고장 판단부(103)는 전압/전류 연산부(102)의 연산 결과를 이용하여 지락 고장 및/또는 단락 고장 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 고장 판단부(103)는 리액턴스 성분을 설정된 임계치와 비교함으로써 지락 고장 및/또는 단락 고장 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해, 고장 판단부(103)는 연산된 지락 임피던스의 리액턴스 성분이 0 보다 크고(또는 크거나 같고) 제1 임계치(X1) 보다 작으면(또는 작거나 같으면) 지락 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 고장 판단부(103)는 연산된 단락 임피던스의 리액턴스 성분이 0 보다 크고(또는 크거나 같고) 제2 임계치(X2) 보다 작으면(또는 작거나 같으면) 단락 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
트립지연시간 연산부(104)는, 고장 발생시 트립지연시간을 연산하고, 연산된 결과에 따라, 트립 신호를 출력할 수 있다. 트립 신호는 차단기 및/또는 리클로저로 전달되어 고장을 신속하게 차단할 수 있다.
트립지연시간 연산부(104)는 전압/전류 연산부(102)에 의해 도출된 최대 고장 전류를 이용하여 트립지연시간을 연산한다.
도 2는 도 1에 도시된 고장 검출 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 전압/전류 연산부(102)는 전압/전류 계측부(101)에 의해 측정된 3상과 N상의 상전압 및 상전류를 이용하여 최대 고장 전류, 지락 임피던스, 및 단락 임피던스를 연산할 수 있다.
우선, 전압/전류 연산부(102)는 최대 고장 전류 식(1001, 1002)에 따라 지락 고장 및 단락 고장 각각에 대한 최대 고장 전류(Imax)를 산정(선정 또는 선택)할 수 있다. 구체적으로, 지락 고장의 경우 N상 고장 전류(IN)를 최대 고장 전류로 산정하고(Imax = IN), 단락 고장의 경우 A, B, 및 C상 중 가장 큰 전류를 최대 고장 전류로 산정(Imax = max(Ia, Ib, Ic))할 수 있다.
다음으로, 전압/전류 연산부(102)는 지락 임피던스 식(1003)과 단락 임피던스 식(1004)를 이용하여 지락 임피던스와 단락 임피던스를 연산할 수 있다. 구체적으로, 지락 임피던스(Zi)는 A, B, 및 C상 중 어느 하나의 상의 상전압(Vi) 및 상전류(Ii)와 N상의 상전류(IN)를 이용하여 연산될 수 있으며, 이는 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
수학식 1에서, 계수 k는 보상 요소(compensation factor)이다. 지락 사고 시 계전기에서 측정한 임피던스는 선로 임피던스(conductor impedance)와 접지 임피던스(ground impedance)의 합으로 결정된다. 하지만, 고장 판단을 위해서는 선로 임피던스만이 필요하기 때문에, 선로 임피던스만을 추출하기 위해 보상 요소를 활용할 수 있다. 보상 요소는 한 예시로 k0 =Z0 - Z1/(3Z1)를 통해 도출될 수 있으며, 초기값으로 1 또는 1.2가 예시적인 값이다. 또한, 상기 식에서 Z0는 영상 임피던스를, Z1은 정상 임피던스를 의미할 수 있다.
단락 임피던스(Zij)는 A, B, 및 C상 중 어느 두 개의 상의 상전압(Vi, Vj)과 상전류(Ii, Ij)를 이용하여 연산될 수 있으며, 이는 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure pat00002
고장 판단부(103)는 연산된 지락 임피던스의 허수부, 즉 리액턴스 성분(Xi)이 0과 제1 임계치(X1) 사이의 값(실시예에 따라, 0과 제1 임계치(X1)를 포함하는 개념으로 이해될 수도 있음)을 가질 때, 지락 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다(1005). 또한, 고장 판단부(103)는 연산된 단락 임피던스의 허수부, 즉 리액턴스 성분(Xij)이 0과 제2 임계치(X2) 사이의 값(실시예에 따라, 0과 제2 임계치(X2)를 포함하는 개념으로 이해될 수도 있음)을 가질 때, 단락 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다(1006). 이와 같이, 임피던스의 저항 성분과 무관하게 리액턴스 성분의 크기만에 기초하여 고장을 판단할 수 있다.
트립지연시간 연산부(104)는 전압/전류 연산부(102)에 의해 선정된 최대 고장 전류(1001, 1002)를 이용하여 트립지연시간(t)을 연산할 수 있다(1007). 트립지연시간(t)은 수학식 3에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
수학식 3에서, TD는 Time Dial로, 보호기기의 위치별로 다르게 설정되어 트립지연시간의 차이를 통해 보호기기 간 협조하도록 한다. 즉, TD 값은 주변압기에 가까울수록 크게 설정하여 말단에 가까운 고장의 경우 말단측 보호기기가 먼저 동작하도록 하였다.
또한, 수학식 3에서, h는 민감도 계수로 정의될 수 있다. 즉, h는 지락 고장 및 단락 고장 사이의 트립지연시간 조정을 위해 사용되는 값으로, 기존의 픽업성분(지락: 약 70~80A, 단락: 약 400A)에 따른 트립지연시간을 고려한 값이다. 예시적인 값으로, 지락 고장 시 h=1(고정)이고, 단락 고장 시 h는 4 내지 6 사이(4 또는 6을 포함할 수도 있음)의 값일 수 있다.
또한, 배전 계통에는 복수의 보호 기기들(예컨대, 차단기들이나 리클로저들 등)이 포함되기 때문에, 트립지연시간 연산부(104)는 각 보호 기기에 대응하는 트립지연시간을 연산하는 것으로 이해될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 보호 장치에 의한 트립 구간과 비트립 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에서는 임피던스의 리액턴스 성분만을 이용하여 고장 여부를 판단한다. 결국, 임피던스의 저항 성분을 고려하지 않기 때문에 기존 기법의 문제점, 즉 고장 전류가 픽업 값 이하로 나타나는 고저항 고장을 탐지하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 고장 검출 보호 기법에 따른 트립지연시간(시간-전류 곡선)을 도시하는 그래프이고, 도 5는 종래 과전류 기반 보호계전기의 시간-전류 곡선(IEC Very Inverse 표준)을 도시하는 그래프이다.
도 4에는 트립지연시간 연산식의 일 예로, h=4.5인 경우에 대한 시간-전류 곡선을 도시한다. 본 발명에 의할 경우, 고장 전류가 클수록 트립지연시간이 짧은 반한시 특성을 가진다. 도 5에 도시된 종래의 과전류 기반 보호계전기의 IEC Very Inverse(VI) 기반 반한시 곡선은 수학식 4의 트립지연시간 연산식을 이용한 결과이다.
[수학식 4]
Figure pat00004
수학식 4와 수학식 3을 비교할 때, 본 발명이 경우 픽업 전류값(Is)을 고려하지 않기 때문에 최대 고장 전류(Imax)의 값과는 무관하게 고장을 진단하고 트립지연시간(t)을 연산할 수 있다. 이에 반하여, 종래 기법의 경우 최대 고장 전류(Imax)가 픽업 전류값(Is)보다 큰 경우에만 고장을 검출하고 트립지연시간을 연산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 배전 계통의 개략적인 구성을 도시하고, 도 7은 전력 계통 해석 툴인 PSCAD(Power System Computer Aided Design)/EMTDC(Electro Magnetic Transient DC analysis program) 기반 테스트 계통 모델 도면이다.
도 6에 도시된 배전 계통은 본 발명에서 제안하는 기법의 검증을 위한 테스트 계통 도면이다.
본 발명에서 제안하는 배전 계통 고장 검출 보호 기법의 효과를 확인하기 위해, 도 6과 같은 예시 계통을 가정하여 종래 기술과의 검증을 수행하였다. 테스트 계통의 배전선로 임피던스는 ACSR 160mm2로 설정하였으며, 3상 부하는 각 1.5MW(pf=0.92)로 총 3개로 구성하였다.
고장 검출 보호 기법의 적용 효과를 시뮬레이션하기 위해 전력 계통 해석에 널리 활용되고 있는 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 활용하여 도 7과 같은 모의계통을 구성하였다. 모의계통의 상위 송전계통은 전압원을 통해 등가하였고, Y-D-Yg 결선의 3상 3권선 주변압기를 모의하였으며, 배전선로는 3상 PI 등가회로를 통해 구성하였다.
고장 모의는 도 6과 같이 Ry-RC1, RC1-RC2, RC2-말단의 3가지 고장 위치를 구성하였고, 고장 유형은 1선지락, 2상단락, 3상단락의 3가지로 모의하였다. 또한, 0.01옴에서 200옴까지의 고장저항을 모의하여 고저항 상황에서의 고장 검출 보호 기법의 효과를 검토하고자 하였으며, 기존 과전류 기반 보호 기법과 비교하여 시뮬레이션을 수행하였다.
테스트 계통의 제안 보호 기법과 기존 보호 기법 각각에 대한 파라미터 설정은 표 1과 같다.
[표 1]
Figure pat00005
표 2, 표 3, 및 표 4는 각각 고장 위치가 "Ry-RC1", "RC1-RC2", "RC2-말단"인 조건에서 고장유형 및 고장저항을 변화시켜가며 도출한 트립지연시간 결과표이다.
먼저 표 2의 "Ry-RC1" 고장 상황에서의 실시예를 보면, 기존 과전류 기반 보호계전기는 200옴의 모든 고저항 고장과 100옴의 고저항 고장(2상단락)을 검출하지 못하였으며, 보호기기가 동작하지 않고 있음을 나타낸다.
반면, 제안 고장 검출 보호 기법은 고저항을 포함한 모든 고장에 대한 검출이 가능할 뿐 아니라, 기존 과전류 기반 보호 기법 대비 1선지락(0.01옴, 1옴)의 경우를 제외하고는 모두 빠른 특성을 보여주고 있다.
[표 2]
Figure pat00006
다음으로, 표 3의 "RC1-RC2" 고장 상황에서의 실시예를 보면, 기존 과전류 기반 보호계전기는 200옴의 모든 고저항 고장과 100옴의 2상단락을 검출하지 못하였으며, 100옴의 3상단락의 경우 후비 보호인 Ry이 동작하여 보호기기가 오부동작하고 있음을 나타낸다.
반면, 제안 고장 검출 보호 기법은 모든 고장에 대한 검출이 가능하며, 기존 과전류 기반 보호 기법 대비 1선지락(1옴)의 경우를 제외하고는 모두 빠른 특성을 보여주고 있다.
[표 2]
Figure pat00007
또한, 표 4의 "RC2-말단" 고장 상황에서의 실시예를 보면, 앞선 결과와 유사하게 기존 과전류 기반 보호 기법에서 검출이 어려운 고저항 고장에 대한 검출이 정확히 이루어지고 있으며, 1선지락 일부 경우를 제외하고 모든 고장 상황에서 빠른 동작특성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
[표 4]
Figure pat00008
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 집합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor), 마이크로컴퓨터, FPA(Field Programmable array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(Operation System, OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(Processing Element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(Parallel Processor)와 같은, 다른 처리 구성(Processing Configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(Computer Program), 코드(Code), 명령(Instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(Collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성 요소(Component), 물리적 장치, 가상 장치(Virtual Equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(Signal Wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(Embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-optical Media), 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
101 : 전압/전류 계측부
102 : 전압/전류 연산부
103 : 고장 판단부
104 : 트립지연시간 연산부
105 : 차단기

Claims (7)

  1. 배전선의 3상(A상, B상, 및 C상) 및 N상의 상전압과 상전류를 측정하는 전압/전류 계측부;
    최대 고장 전류(Imax)와 임피던스를 연산하는 전압/전류 연산부; 및
    상기 임피던스의 리액터스 성분의 크기에 기초하여 고장 여부를 판단하는 고장 판단부를 포함하는 고장 검출 보호 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압/전류 연산부는,
    지락 고장의 경우, N상의 전류를 상기 최대 고장 전류로 선정하고,
    단락 고장의 경우, 상기 A상의 전류, 상기 B상이 전류, 및 상기 C상의 전류 중 크기가 가장 큰 전류를 상기 최대 고장 전류로 선정하는,
    고장 검출 보호 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전압/전류 연산부는,
    지락 고장의 경우, 수학식 1을 이용하여 상기 임피던스(Zi)를 연산하고,
    상기 수학식 1은
    Figure pat00009
    이고,
    상기 Vi는 상기 A상의 전압, 상기 B상의 전압, 및 상기 C상의 전압 중 어느 하나의 전압이고,
    상기 Ii는 상기 어느 하나의 전류이고,
    상기 IN은 상기 N상의 전류이고,
    상기 k는 미리 정해진 값을 갖는 상수인,
    고장 검출 보호 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전압/전류 연산부는,
    단락 고장의 경우, 수학식 2를 이용하여 상기 임피던스(Zij)를 연산하고,
    상기 수학식 2는
    Figure pat00010
    이고,
    상기 Vi는 상기 A상의 전압, 상기 B상의 전압, 및 상기 C상의 전압 중 어느 하나의 전압이고,
    상기 Vj는 상기 A상의 전압, 상기 B상의 전압, 및 상기 C상의 전압 중 다른 하나의 전압이고,
    상기 Ii는 상기 어느 하나의 전류이고,
    상기 Ij는 상기 다른 하나의 전류인,
    고장 검출 보호 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 고장 판단부는 상기 리액턴스 성분의 크기가 미리 정해진 임계치보다 작은 경우 고장이라고 판단하는,
    고장 검출 보호 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    고장으로 판단되는 경우, 수학식 3을 이용하여 트립지연시간(t)을 연산하는 트립지연시간 연산부를 더 포함하고,
    상기 수학식 3은
    Figure pat00011
    이고,
    상기 TD는 타임 다이얼(Time Dial)이고,
    상기 h는 미리 정해진 값을 갖는 상수인,
    고장 검출 보호 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 트립지연시간 연산부는 배전 계통에 포함된 복수의 차단기들 각각에 대응하는 트립지연시간을 연산하고,
    상기 TD는 차단기의 위치가 주변압기에 가까울수록 큰 값을 갖는,
    고장 검출 보호 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101350618B1 (ko) 2012-09-20 2014-02-13 한국전력공사 고저항 고장 검출 장치 및 그 방법
KR102180549B1 (ko) 2019-06-12 2020-11-18 전명수 고저항 지락 고장 검출 보호 방법 및 장치

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