KR940010663B1 - High resistance grounding fault detecting apparatus and the method - Google Patents

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KR940010663B1 KR1019910006229A KR910006229A KR940010663B1 KR 940010663 B1 KR940010663 B1 KR 940010663B1 KR 1019910006229 A KR1019910006229 A KR 1019910006229A KR 910006229 A KR910006229 A KR 910006229A KR 940010663 B1 KR940010663 B1 KR 940010663B1
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유명호
윤만철
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한국전력공사
안병화
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks

Abstract

The device has an advantage of total protection relay system against the fault and control of the feeder line, and identifies the fault type by analysis of current. The device includes the data collection means, and the fault signal detection means which has a counter means, and a control and arithmetic means (11). The method employs an odd power (Podd) detection means (272), a calculation means (273) which computes the ratio of even power (Peven), a ratio variation(Pvar) calculation means (274), 1st target value compare and increment means (275a)(275b), 2nd target value compare and increment means (276a)(276b), 3rd target value compare and increment means (277a)(277b), and 4th target value compare and increment means(278).

Description

고저항 지락사고 검출장치 및 그 방법High resistance ground fault detection device and method

제 1 도는 본 발명에 따른 고저항 지락사고 검출장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a high resistance ground fault detection apparatus according to the present invention.

제 2 도는 제 1 도에서의 중앙처리장치가 전체 기능을 제어하는 수순을 나타내는 순서도.2 is a flowchart showing a procedure of controlling the overall function of the central processing unit in FIG.

제 3 도는 제 2 도에서의 고장검출 연산루틴의 상세 흐름도이다.3 is a detailed flowchart of the fault detection operation routine in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 입력변환수단 20 : 대역통과필터10: input conversion means 20: band pass filter

30 : 멀티플렉서 40 : 샘플링 홀더30: multiplexer 40: sampling holder

50 : A/D변환수단 60 : DMA 요청신호 발생수단50: A / D conversion means 60: DMA request signal generating means

70 : 타이밍펄스 발생기 80 : 버퍼70: timing pulse generator 80: buffer

90 : DMA제어기 100 : 기억장치90: DMA controller 100: memory device

110 : 중앙처리 장치 120 : 입출력 장치110: central processing unit 120: input and output device

본 발명은 다중접지 또는 직접접지 방식의 배전선로의 고저항 지락사고를 안정적으로 검출하기 위한 고저항 지락사고 검출장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high resistance ground fault detection apparatus and method for stably detecting a high resistance ground fault of a distribution line of a multi-ground or direct ground system.

특히, 본 발명의 고저항 지락사고 검출장치 및 방법은 다중접지 또는 직접접지 방식의 배전선로에서 부하의 불균형 때문에 생기는 영상전류(O-Sequence Current)와 고저항 지락사고시의 전류간의 구분이 곤란하기 때문에 검출이 매우 어려운 고저항 지락사고를 안정적으로 그리고 높은 신뢰도로 검출할 수 있는 장치 및 그 방법이다.In particular, the high resistance ground fault detection apparatus and method of the present invention because it is difficult to distinguish between the image current (O-Sequence Current) caused by load imbalance in the multi-ground or direct ground distribution line and the current during high resistance ground fault An apparatus and method capable of stably and with high reliability detecting a high resistance ground fault which is very difficult to detect.

또한, 본 발명의 고저항 지락사고 검출장치는 마이크로 프로세서를 이용한 디지탈 보호계전 장치로 구현되어 있어, 고저항 지락사고시 발생되는 아-크 전류의 파형을 샘플링(Sampling)한 후 주파수 해석을 수행하여 우수 고조파 파워와, 기수 고조파 파워에 대한 우수 고조파 파워의 비 및, 연속되는 아-크 파형의 두 주기 각각의 우수 고조파 파워의 기수 고조파 파워에 대한 비율의 변화량이 소정의 설정치를 넘으면 고저항 지락사고로 판정하여 고장트립 신호를 차단장치 (Circuit Breaker system or Reclosing system)에 전해주는 장치이다.In addition, the high resistance ground fault detection apparatus of the present invention is implemented as a digital protective relay device using a microprocessor, and excellent after performing a frequency analysis after sampling (wave) of the waveform of arc current generated during high resistance ground fault If harmonic power, ratio of good harmonic power to odd harmonic power, and ratio of good harmonic power to odd harmonic power of each of two cycles of successive arc waveforms exceeds a predetermined value, a high-resistance ground fault occurs. It is a device that determines and transmits a fault trip signal to a circuit breaker system or a reclosing system.

일반적으로, 전력을 공급하는 배전선로의 전력공급 방식중에서, 3상 4선식 배전방식(three-phase-four wire distribution system)과 3상 4선식(three-phase-three wire) 직접접지 방식일 때의 보호계전 방식은 배전선로의 단락에 의한 사고를 감지하는 기능을 갖는 과전류 계전기, 배전선로의 지락에 의한 사고를 감지하는 기능을 갖는 과전류 지락계전기를 사용하고 있다.In general, the power supply of the power distribution line, when the three-phase four-wire distribution system and three-phase three-wire direct ground method The protection relay method uses an overcurrent relay having a function of detecting an accident due to a short circuit of a distribution line and an overcurrent ground relay having a function of detecting an accident due to a ground fault of the distribution line.

따라서, 상기의 사고들이 발생될 때 상기의 계전기들은 전력선 또는 기타 전력설비에 전력공급을 차단하여 감전사고 또는 화재사고를 예방할 뿐 아니라 기타 건전한 설비에 사고를 파급시킬 우려를 배제하고 불필요한 누설전력을 방지하는데 이용되어 왔다.Therefore, when the above accidents occur, the relays cut off the power supply to the power line or other power equipment to prevent electric shock or fire accidents, and also to prevent the possibility of spreading the accident to other healthy equipment and to prevent unnecessary leakage power. It has been used to

구체적으로, 상기의 과전류 계전방식은 전력공급중에 단락사고에 의해 발생하는 사고전류와 부하전류의 1.5배∼2배 정도로 세팅된 소정의 세팅전류의 차이를 비교하고, 그리고 상기 사고전류가 상기 세팅전류보다 클 때 단락사고의 발생을 판정하며, 이로써 전력공급을 차단하는 방식이다.Specifically, the overcurrent relay method compares the difference between the fault current generated by a short circuit accident during power supply and a predetermined setting current set to about 1.5 to 2 times the load current, and wherein the fault current is the set current. When it is larger, the occurrence of a short circuit accident is determined, which cuts off the power supply.

또한, 지락과 전류 계전방식은 전력공급중에 지락사고로 인해 발생하는 사고전류가 귀환될 때 불평형 되어 나타나는 영상전류의 크기를 감지하는 것에 의해 지락사고를 판정하는 방식이다.In addition, the ground fault and current relaying method is a method of determining the ground fault by sensing the magnitude of the image current unbalanced when the fault current caused by the ground fault is returned during power supply.

이러한 계전방식을 이용하는 3상 3선식, 또는 3상 4선식 직접접지 배전 방식(directly-grounded distribution system)에 있어서, 평상시에도 전력부하의 변동이 자주 발생되기 때문에 각 상에 나타나는 전류의 평형이 이루어지 지지 않게 되고, 이로써 영상 전류선 즉 중성선(N상)에 잔류전류가 발생된다.In the three-phase three-wire or three-phase four-wire direct-grounded distribution system using the relay method, since the power load fluctuates frequently during normal operation, the current balance in each phase cannot be achieved. As a result, residual current is generated in the image current line, that is, the neutral line (N phase).

이때의 영상 전류선(중성선)의 잔류전류 IN은 다음의 식으로 나타난다.The residual current IN of the video current line (neutral line) at this time is represented by the following equation.

IN=IA+IB+IC=3Io (여기서, IA, IB, IC및 Io는 A상, B상, C상 및 N상 전류(N-Phase current)를 각각 나타낸다) .IN = IA + IB + IC = 3Io, where IA, IB, IC and Io represent A-phase, B-phase, C-phase and N-phase currents, respectively.

이때, 정상상태의 영상전류 IN의 크기가 지락사고시에 동작하는 과전류 지락계전기의 동작탭(Settingtap-value)보다 클 경우 오동작이 일어나게 되기 때문에 상기 동작탭을 적당한 크기만큼 상향 조정하여 운전하게 된다.At this time, when the magnitude of the image current IN in the steady state is larger than the operating tap (Settingtap-value) of the overcurrent ground fault relay operating in a ground fault, the operation tap is adjusted upward by an appropriate size.

이와 같은 상태에서, 배전선로 상에서 고저항 지락사고가 발생할 경우 즉 배전선로가 단선되어 지면에 접촉될 때에는, 아-크에 의한 큰 저항성분이 존재하게 되거나 저항성분이 큰 물질(모래, 아스팔트 등)에 접촉될 때에는 사고전류가 커지지 않고 부하 전류 정도로 유지하므로 선로사고를 상기와 같은 계전기가 검출하지 못하게 되고 계속 불완전한 전력을 공급하게 된다.In this state, when a high resistance ground fault occurs on the distribution line, that is, when the distribution line is disconnected and contacts the ground, a large resistance component due to arc is present or a large resistance component (sand, asphalt, etc.) is touched. When the fault current does not increase and maintains the load current, the relay cannot detect the line fault and supply incomplete power.

즉, 이러한 고저항 지락사고는 전력선이 단선되어 전선의 접촉면이 수목(나무, 자갈, 모래, 아스팔트 등에 불완전하게 접지될 때 발생되는 것이기 때문에 종래의 과전류 계전기를 비롯한 어떠한 보호 계전기로도 상기한 지락사고의 검출이 불가능하였다.That is, such a high resistance ground fault occurs when the power line is disconnected and the contact surface of the wire is incompletely grounded with trees (wood, gravel, sand, asphalt, etc.), and thus the ground fault caused by any protective relay including a conventional overcurrent relay. Was not possible.

따라서, 상기의 지락사고에 의하여 뜻하지 않은 감전사고, 화재사고, 설비사고의 파급등을 초래하므로써 경제적 손실을 가져왔던 것이다. 또한, 최근에는 배전선로에 절연 피복전선의 사용이 점차 증가하고 있기때문에, 절연 피복전선이 단선되어 지락사고가 발생하는 경우 거의 대부분이 전선 피복으로 인하여 불완전하게 접지되어 상기한 고저항 지락사고의 발생율이 더욱 높아지고, 그리하여 인명 및 경제적 손실의 발생율이 높아지고 있는 실정이다.Therefore, the above ground fault has caused economic loss by causing unexpected electric shock, fire, and equipment accident. In addition, in recent years, since the use of insulated wires has gradually increased in distribution lines, almost all occurrences of ground faults due to disconnection of the insulated wires are incompletely grounded due to wire coating, resulting in the occurrence of high resistance ground faults. This is even higher, and thus the incidence of human and economic losses is increasing.

이러한 문제점들을 해결하기 위해서, 본 발명자들외 다수에 의해 창안된 기술이 특허 공고 89-4955 호에 개시되어 있다.To solve these problems, a technique developed by the present inventors and many others is disclosed in patent publication 89-4955.

이 기술에 따르면, 아-크 전류 파형을 샘플링한 후 주파수 해석을 수행하여 아-크 전류 파형의 한 주기내의 비대칭성에 기인되는 우수 고조파 성분을 추출하고, 그 변화량이 소정의 설정치를 넘으면, 고저항 지락사고를 판정하는 것에 의해, 배절선로의 고저항 지락사고를 보다 안정적으로 검출할 수 있게 된다.According to this technique, after sampling the arc current waveform, frequency analysis is performed to extract even harmonic components caused by asymmetry within one period of the arc current waveform, and when the amount of change exceeds a predetermined value, By determining the ground fault, it is possible to more stably detect a high resistance ground fault of the cutting line.

그러나, 이 방식은 종래에 비해 대단히 훌륭한 장점들을 가짐에도 불구하고, 다음과 같은 단점들을 갖고있다.However, this method has the following disadvantages, although it has great advantages over the prior art.

첫째, 우수파 파워량에 의해서만 지락사고를 검출하기 때문에, 선로에 연결된 부하들 중에서 우수파를 발생하는 부하가 존재하는 경우, 이 부하로 인해 발생되는 우수파 성분에 의해 장치가 오동작될 가능성이 높아져, 여전히 검출기능의 신뢰성이 낮다.First, since the ground fault is detected only by the amount of power of the wave, if there is a load generating the wave in the loads connected to the line, the device is more likely to malfunction due to the wave component generated by the load. However, the reliability of the detection function is still low.

둘째, 이 방식에 의하면, A, B, C상 전압부, 입력변환수단 등을 필요로 하기 때문에 장치의 구조가 복잡할 뿐만 아니라 제작비가 많이 든다.Secondly, according to this method, since the A, B, C phase voltage unit, input conversion means, etc. are required, the structure of the device is not only complicated, but also expensive to manufacture.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 장치의 구조를 간단히 하고, 사고 검출기능의 신뢰도를 높여서 보다 안정적으로 사고를 검출할 수 있도록 하는 것이다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, to simplify the structure of the device, to increase the reliability of the accident detection function to be able to detect the accident more stably.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 장치는 고저항 지락사고시 발생되는 아-크 전류 파형을 샘플링하여 디지탈 신호로 변환한 다음 이 변환신호의 주파수 해석을 수행하여, 아-크 전류파형의 한 주기내의 비대칭성에 기인하는 우수 고조파 성분(even order Harmonics)을 추출하여, 상기한 우수 고조파와 관련된 정보가 소정의 설정값을 초과하면 고저항 지락사고를 판정하여, 보호계전기를 제어하는 신호를 출력하는 구성을 갖는다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention samples an arc current waveform generated during a high resistance ground fault, converts it into a digital signal, and then performs a frequency analysis of the converted signal, thereby performing an analysis of the arc current waveform. Extracts even order harmonics due to asymmetry in the period, and when the information related to the above even harmonics exceeds a predetermined value, determines a high resistance ground fault and outputs a signal for controlling the protection relay. Has a configuration.

더 구체적으로, 본 발명의 장치는 마이크로프로세서를 이용한 디지탈 보호 계전 장치를 구비하여, 배전선으로부터 제공되는 각 상의 전류신호를 샘플링하여 디지탈 신호로 변환한 다음 이 디지탈 신호를 이용하여 우수파 파워량, 기수파 파워량에 대한 우수파 파워량의 비율 및, 연속되는 두 주기들 사이에서의 기수파 파워량에 대한 우수파 파워량의 비율들의 변화량을 계산하고, 이와 같이 각각 계산된 값들을 미리 설정된 값들과 비교하여 다중접지 및 직접접지 방식의 배전선로에서 발생되는 고저항 지락사고를 안정적으로 그리고 높은 신뢰도로 검출한다.More specifically, the apparatus of the present invention includes a digital protective relay device using a microprocessor to sample a current signal of each phase provided from a power distribution line, convert the digital signal into a digital signal, and then use the digital signal to generate an even wave power amount or odd number. Calculate the amount of change in the ratio of the amount of good wave power to the amount of wave power, and the ratio of the amount of good wave power to the amount of odd wave power between two consecutive periods. In comparison, high-resistance ground faults occurring in multi-ground and direct-ground distribution lines are detected stably and with high reliability.

선로의 지락사고시에 전력선의 에너지는 특고압으로 분포되기 때문에 전력선의 요동현상이 일어나는데, 이때 각 주기의 우수 고조파 성분의 양이 불규칙하게(randormly)분포되어 연속되는 두 주기 각각의 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비들의 편차가 크게 발생되므로 이 변차량(두 주기 각각의 비율들간의 변화량)의 크기로 사고를 검출하는 것이 가능하게 된다.The power line fluctuations occur because the energy of the power line is distributed with extra high voltage during the ground fault of the line, where the amount of good harmonics in each period is distributed randomly and the radiated wave power of each of the two consecutive cycles Since a large deviation of the ratios of the even wave power is generated, it is possible to detect an accident with the magnitude of this variation amount (change amount between ratios of each of two cycles).

본 발명에서는, 아-크 전류 파형의 한 주기 내에서 우수파 고조파 성분의 변화량과 소정의 설정치를 비교하여 사고를 검출하는 기존의 우수파 파워에 의한 검출 방식에, 우수파 파워와 기수파 파워의 비율에 의한 비율 검출 방식과, 연속되는 두 주기 각각의 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비율들간의 편차를 이용하는 비율 편차 검출 방식을 추가하고, 카운터들에 의해 사고 검출주기의 수를 계수하고, 계수된 주기의 수가 설정된 값을 초과할 때 사고 발생으로 판정한다. 이로써, 검출기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.In the present invention, the detection method by the existing wave power in which an accident is detected by comparing the amount of change of the wave harmonic component and a predetermined set value within one period of the arc current waveform, Add the ratio detection method by the ratio and the ratio deviation detection method using the deviation between the ratios of the even wave power to the odd wave power of each of two consecutive cycles, and count the number of accident detection cycles by the counters, When the number of counted periods exceeds the set value, it is determined that an accident has occurred. As a result, the reliability of the detection function can be improved.

실시예에 있어서 ; 본 발명의 장치는 계수기능을 수행하는 제 1 내지 제 4 카운터 수단과 ; 수집된 데이터로부터 우수파 파워와 함께 기수파 파워를 계산하고, 계산된 상기 우수파 파워 및 상기 기수파 파워로부터 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율을 계산한 후, 연속되는 두 주기 각각에서의 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율들간의 변화량을 계산하며, 상기 우수파 파워와 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율 및 상기 비율의 변화량을 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값과 제 2 설정값 및 제 3 설정값과 각각 비교하여 상기 제 1 내지 제 3 설정값보다 상기 비교값들이 클때 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 각각의 계수값을 1씩 증가시키며, 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 중 적어도 어느 하나가 1증가되었을 때 상기 제 4 카운터 수단의 계수값을 1씩 증가시킨 후, 상기 제 4 카운터수단의 계수값과 소정의 제 4 설정값과 비교하여 상기 제 4 카운터수단의 상기 계수값이 클때 상기 제 1 내지 제 4 카운터수단의 상기 계수값들을 분석하여 상기 배전선로상외 고장발생여부를 진단하는 제어연산수단을 포함한다.In an embodiment; The apparatus of the present invention comprises: first to fourth counter means for performing a counting function; Calculate the odd wave power from the collected data along with the even wave power, calculate the ratio of the good wave power to the odd wave power from the calculated good wave power and the odd wave power, and then each of two consecutive periods. Calculates a change amount between the ratios of the even wave power to the odd wave power, and calculates the ratio of the wave power and the wave power to the odd wave power and the change amount of the ratio to a predetermined value for fault detection. Comparing the first set value with the second set value and the third set value, respectively, and increase the count value of each of the first to third counter means by one when the comparison values are larger than the first to third set values. And when the at least one of the first to third counter means increases by one, the count value of the fourth counter means is increased by one, and then the count of the fourth counter means is increased. Control operation means for diagnosing whether a failure occurs outside the distribution line by analyzing the count values of the first to fourth counter means when the count value of the fourth counter means is larger than the predetermined fourth set value. Include.

실시예에 있어서 ; 본 발명의 방법은 입력신호의 한 주기에 해당하는 상기 데이터를 반주기로 나누고, 나뉘어진 데이터 중 앞의 반주기에 해당하는 데이터의 시작점에서부터 뒤의 반주기에 해당하는 각각의 위치에 대응된 데이터를 더하여 우수파 파워를 얻고 그리고 앞의 반주기에 해당하는 데이터에서 뒤의 반주기에 대응되는 데이터를 빼서 기수파 파워를 얻는 스텝과 ; 상기의 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율을 계산하는 스텝과 ; 연속되는 두 주기에 있어서 앞 주기의 상기 비율과 그 다음 주기의 비율 사이의 비율 변화량을 계산하는 스텝과 ; 상기 우수파 파워와 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값을 비교하여, 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크면 제 1 카운터의 계수값을 1 증가시키고, 상기 제 1 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크지 않으면 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율과 소정의 제 2 설정값을 비교하는 스텝과 ; 상기 비율이 상기 제 2 설정값보다 크면 제 2 카운터의 계수값을 1 증가시키고 ; 상기 제 2 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 비율이 상기 제 2 설정값 보다 크지 않으면 상기 비율 변화량과 소정의 제 3 설정값을 비교하는 스텝과 ; 상기 비율 변화량이 상기 제 3 설정값 보다 크면 제 3 카운터의 계수값을 1증가시키고, 상기 제 3 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 비율 변화량이 상기 제 3 설정값 보다 크지 않으면서 상기 제1 내지 제 3 카운터 중 적어도 하나의 계수값이 1 증가했을 때 입력신호의 사고발생주기를 계수하기 위한 제 4 카운터의 계수값을 1 증가시키는 스텝과 ; 상기 제 4 카운터의 상기 계수값과 고장검출을 위한 소정의 주기값인 제 4 설정값을 비교하여, 상기 제 4 카운터의 상기 계수값이 상기 제 4 설정값보다 크지 않으면 각 입력신호들의 다음 주기에 대한 상기의 단계들을 반복적으로 수행하고, 상기 제 4 카운터의 상기 계수값이 상기 제 4 설정값보다 크면 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들과 고장검출판단을 위한 소정의 설정값들을 비교하고, 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들이 상기 소정의 설정값들보다 크면 상기 배전선로 상에 고저항 지락사고가 발생된 것으로 판단하는 스텝을 포함한다.In an embodiment; The method of the present invention divides the data corresponding to one period of the input signal into half periods, and adds the data corresponding to each position corresponding to the rear half periods from the beginning of the data corresponding to the previous half period among the divided data. Obtaining the wave power and subtracting the data corresponding to the latter half period from the data corresponding to the previous half period to obtain the odd wave power; Calculating a ratio of the even wave power to the odd wave power; Calculating a rate change amount between the ratio of the preceding period and the ratio of the next period in two successive periods; Comparing the even wave power with a predetermined first set value for fault detection, if the even wave power is greater than the first set value, the count value of the first counter is increased by one, and the count value of the first counter is increased. Comparing the ratio of the even wave power to the odd wave power with a second predetermined value after completion of the step or if the even wave power is not greater than the first set value; If the ratio is greater than the second set value, increase the count value of the second counter by one; Comparing the ratio change amount with a predetermined third set value after completion of the count value increase of the second counter or if the ratio is not greater than the second set value; When the ratio change amount is greater than the third set value, the count value of the third counter is increased by one, and after the count value increase of the third counter is completed or the ratio change amount is not greater than the third set value, Incrementing by one the count value of the fourth counter for counting an accident occurrence period of the input signal when the count value of at least one of the third counters is increased by one; The count value of the fourth counter is compared with a fourth set value which is a predetermined periodic value for fault detection, and if the count value of the fourth counter is not greater than the fourth set value, Repeatedly performing the above steps, and if the count value of the fourth counter is greater than the fourth set value, comparing the count values of the first to fourth counters with predetermined set values for fault detection determination. And determining that a high resistance ground fault has occurred on the distribution line if the count values of the first to fourth counters are larger than the predetermined set values.

이하 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 1 도는 본 발명의 고저항 지락사고의 검출장치의 회로도로서, 본 발명은 배전선로로부터 제공되는 아날로그 신호인 각 상의 전류를 각각 디지탈 신호로 변환하여 수집하는 데이터 수집부와, 수집된 데이터를 고장검출 알고리즘에 의해 처리하여 배전선로에 고저항 지락사고가 발생하였다는 것을 검출하는 사고신호 검출부로 구성되어 있다.1 is a circuit diagram of a high resistance ground fault detection apparatus of the present invention, the present invention is a data collector for converting and collecting the current of each phase, which is an analog signal provided from a distribution line to a digital signal, and the collected data failure It consists of an accident signal detector which processes by a detection algorithm and detects that a high resistance ground fault has occurred in the distribution line.

상기의 데이터 수집부는 배전선로의 A, B, C, N상의 전류를 적정한 레벨의 전압신호로 변환하는 입력변환수단(10)과, 이 입력변환수단(10)으로부터 제공되는 각 신호를 필터링하여 필요한 우수파 파워 성분을 용이하게 검출하기 위하여 소정 대역의 신호만을 출력하는 대역 통과 필터(20)와, 각 상의 전류신호에 대한 상기의 대역신호를 차례로 선택하여 출력하는 아날로그 멀티플렉서(30)와, 이 멀티플렉서(30)의 출력을 일시적으로 홀딩(holding)하여 추후 설명될 타이밍 펄스 발생기의 출력펄스에 의해 소정레벨의 신호를 출력하게 하는 샘플링 홀더(sample and hold circuit) (40)와, 이 샘플링 홀더(40)의 출력을 매 주기당 64포인트씩 샘플링하여 12비트의 디지탈 신호로 변환하는 아날로그-디지탈 변환수단(50)과, 상기 변환수단(50)의 변환동작이 완료하게 될 때 상기 변환수단(50)으로부터 출럭되는 변환 종료 신호에 의해 DMA (Direct Memory Access)요청신호 DMAREQ를 출력하는 DMA 요청신호 발생 수단(50) 및 상기한 멀티플렉서(30)와 샘플링 홀더(40) 및 변환수단(50)에 출력펄스를 제공하는 타이밍 펄스 발생기(70)로 구성되어 있다.The data collection unit includes an input conversion means 10 for converting currents A, B, C, and N of the distribution line into voltage signals having an appropriate level, and filtering each signal provided from the input conversion means 10 to perform the necessary filtering. A band pass filter 20 for outputting only signals of a predetermined band in order to easily detect even wave power components, an analog multiplexer 30 for sequentially selecting and outputting the band signals for current signals of each phase, and the multiplexer A sampling holder 40 which temporarily holds the output of 30 to output a signal of a predetermined level by an output pulse of a timing pulse generator which will be described later, and the sampling holder 40 Analog-to-digital converting means 50 for sampling the output of < RTI ID = 0.0 > 64 point < / RTI > every cycle and converting it into a 12-bit digital signal, DMA request signal generating means 50 for outputting a direct memory access (DMA) request signal DMAREQ by the conversion end signal output from the return means 50, the multiplexer 30, the sampling holder 40, and the conversion means ( And a timing pulse generator 70 for providing an output pulse to 50).

상기의 사고신호 검출부는 상기한 아날로그-디지탈 변환수단(50)의 출력을 일시적으로 저장하는 버퍼(80)와, 상기한 DMA요청신호(DMAREQ)가 입력됨에 따라 DMA 인식신호(DMAACK)를 발생하고 아울러 상기 버퍼(80)로부터 데이터가 직접 기억장치로 제공되도록 데이터 전송을 제어하는 DMA제어기(90)와, 상기 버퍼(80)의 출력데이터와 연산처리의 결과인 데이터 및 고장검출 알고리즘을 저장하는 기억장치(100)와, 상기 데이터 수집부 및 상기 사고신호 검출부의 제반 기능을 제어하고 아울러 고장검출 알고리즘을 수행하기 위한 제어연산수단인 중앙처리장치(Central Processing Unit) (110) 및, 디지탈 릴레이의 상태표시기능, 키보드를 통한 데이터의 입출력 기능을 수행하는 디스플레이 키보드 및 외부 시스템을 사용하는 조작자가 본 발명의 장치를 체크할 수 있도록 데이터를 공용통신 포트를 통해 출력하거나 아울러 원거리에서 공용통신 포트를 통해 데이터를 입출력 하는 입출력 수단(120)으로 구성되어 있다.The accident signal detection unit generates a DMA recognition signal DMAACK in response to the buffer 80 temporarily storing the output of the analog-digital conversion means 50 and the DMA request signal DMAREQ. In addition, a DMA controller 90 for controlling data transfer so that data is directly supplied from the buffer 80 to the storage device, and a memory for storing output data of the buffer 80 and data and a fault detection algorithm as a result of the arithmetic processing. The apparatus 100, the central processing unit 110, which is a control operation means for controlling all functions of the data collecting unit and the accident signal detection unit and performing a failure detection algorithm, and the state of the digital relay. Data to allow the operator of the display keyboard to perform the display function, input / output function of data through the keyboard, and an operator using an external system to check the apparatus of the present invention. It is composed of input and output means 120 for outputting through a common communication port or input and output data through a common communication port at a long distance.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 검출장치의 동작에 대해 제 2 도의 플로우 차트를 참조하면서 상세히 설명한다.The operation of the detection apparatus of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

상기한 입력변환수단(10)은 배전선로의 2차측에 있는 A, B, C, N 상의 전류 Ia, Ib, Ic 및 In을 입력하여 소정 레벨의 전압 신호로 변환하는 전류신호 변환기(Current transducer)로 구성되어 있다.The input conversion means (10) is a current transducer (Current transducer) for converting the current signal Ia, Ib, Ic and In on the A, B, C, N on the secondary side of the distribution line to a voltage signal of a predetermined level Consists of

상기한 입력변환수단(10)으로부터 제공되는 4 라인의 신호(스텝 200)는 이 신호수에 상응하는 수의 필터들을 구비하는 대역통과필터(20)에 의해 각각 필터링되어서 필요한 우수 고조파 성분(360Hz∼1920Hz)을 용이하게 검출하기 위한 소정 대역통과의 신호로 변환된다(스텝 210).The four lines of signals (step 200) provided from the input converting means 10 are each filtered by a bandpass filter 20 having a number of filters corresponding to the number of signals, so that even good harmonic components (360 Hz to 1920 Hz) are required. ) Is converted into a signal of a predetermined band pass for easy detection (step 210).

상기한 4라인 대역통과 신호들은 멀티플렉서(30)로 인가되어 차례로 선택된다(스텝 220). 상기 멀티플렉서 (30)에서 출력되는 신호는 샘플링 홀더(40)를 통하여 아날로그-디지탈 변환수단(50)으로 제공된다.The four line bandpass signals are applied to the multiplexer 30 and are sequentially selected (step 220). The signal output from the multiplexer 30 is provided to the analog-digital converting means 50 through the sampling holder 40.

상기한 샘플링 홀더(40)는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그-디지탈 변환수단(50)의 데이터 변환 동작중에 새로운 아날로그 신호가 상기의 변환수단(50)으로 입력될 때 큰 오차가 생기는 것을 방지하기 위하여, 멀티플렉서(30)의 출력신호를 앞선 아탈로그 신호가 변환이 완료될 때까지 일시적으로 유지하는 기능을 갖는 회로이다.The sampling holder 40 prevents a large error from occurring when a new analog signal is input to the conversion means 50 during the data conversion operation of the analog-digital conversion means 50 for converting the analog signal into a digital signal. In order to accomplish this, the circuit having the function of temporarily holding the output signal of the multiplexer 30 until the analog signal is completed is converted.

상기한 샘플링 홀더(40)의 출력신호는 아날로그-디지탈 변환수단(50)에 의해서 디지탈 신호로 변환되고(스텝 230), 변환된 디지탈 신호는 데이터 버스 등에 접속된 버퍼(80)에 저장된다.The output signal of the sampling holder 40 is converted into a digital signal by the analog-digital converting means 50 (step 230), and the converted digital signal is stored in a buffer 80 connected to a data bus or the like.

상기한 변환수단(50)은 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 기능을 갖는 아날로그-디지탈 변환기(analog to digital converter)와 변환된 디지탈 신호를 필터링 하여 노이즈를 제거하는 기능을 갖는 디지탈 필터(digital filter)를 포함하여 구성되고, 상기한 아날로그-디지탈 변환기는 우수파 파워 성분을 갖는 아날로그 전류파형을 매 주기당 64포인트로 샘플링하여 디지탈 신호로 변환한다.The converting means 50 is an analog-to-digital converter having a function of converting an analog signal into a digital signal and a digital filter having a function of filtering out the converted digital signal to remove noise. The analog-to-digital converter is configured to include an analog current waveform having an even wave power component is converted to a digital signal by sampling at 64 points per cycle.

상기한 디지탈 필터는 포토커플러(photo coupler)를 포함한다. 한편, 상기한 변환수단(50)에서의 변환동작이 완료될 때 이 변환수단(50)으로부터 변환종료신호(STS)가 출력되어서 DMA요청신호 발생수단(60)으로 제공된다.The digital filter includes a photo coupler. On the other hand, when the conversion operation in the conversion means 50 is completed, the conversion end signal STS is output from the conversion means 50 and is provided to the DMA request signal generation means 60.

이때, DMA요청신호 발생수단(60)에서는 DMA요청신호(DMAREQ)를 출력하여 DMA제어기(90)로 제공한다(스텝 240).At this time, the DMA request signal generating means 60 outputs the DMA request signal DMAREQ to the DMA controller 90 (step 240).

상기한 DMA제어기(90)는 상기 신호 DMAREQ가 입력되자 마자 DMA 인식신호(DMAACK)를 출력하여 상기의 버퍼(80)의 출력제어단자(OE)로 제공한다. 이로써, 인에이블(enable)된 상기의 버퍼(80)로부터 일시 저장된 데이터가 출력되어 버스를 통해서 기억장치(100)에 저장된다(스텝 250).As soon as the signal DMAREQ is input, the DMA controller 90 outputs a DMA recognition signal DMAACK to the output control terminal OE of the buffer 80. As a result, data temporarily stored from the above-enabled buffer 80 is output and stored in the storage device 100 via the bus (step 250).

상기한 기억장치(100)에 저장된 데이터는 A, B, C 및 N상의 각 전류신호로부터 얻어진 우수 고조파 성분을 함유한 디지탈 신호인 것이다.The data stored in the storage device 100 is a digital signal containing even harmonic components obtained from the current signals of the A, B, C and N phases.

상기한 기억장치(100)는 상기한 버퍼(80)에 저장된 데이터를 그리고 중앙처리장치(110)의 데이터 처리 과정에셔 산출된 데이터를 각각 저장하는 램(Random access memory)과, 전체 회로의 동작을 제어하기 위한 중앙처리장치(110)의 기능제어 알고리즘 및 고장 검출 알고리즘을 저장하고 있는 롬(read only memory)으로 구성된다.The memory device 100 stores RAM stored in the buffer 80 and data calculated by the data processing process of the central processing unit 110. ROM (read only memory) that stores the function control algorithm and the failure detection algorithm of the central processing unit 110 to control.

이와 같이, 상기한 데이터 수집부에서는 아날로그 신호인 전류신호를 디지탈 데이터로 변환하는 기능을 수행 한다.As described above, the data collector performs a function of converting a current signal, which is an analog signal, into digital data.

다음은, 사고신호 검출부의 기억장치(100)에 차례로 기억되어 있는 상기한 디지탈 신호로부터 사고신호검출부 내의 중앙처리장치(110)가 지락사고의 발생을 검출하는 기능을 수행하는 과정에 대해서 제 3 도에 도시된 플로우 차트를 참고하여 상세히 설명한다.Next, a process of performing the function of detecting the occurrence of a ground fault by the central processing unit 110 in the accident signal detection unit from the above-described digital signals stored in the memory device 100 in the accident signal detection unit is shown in FIG. It will be described in detail with reference to the flow chart shown in.

제 1 도로 돌아가서, DMA제어기(90)는, 앞서 상술한 바와 같이 데이터 전송을 제어하는 기능을 수행하되 중앙처리장치(110)를 거치지 않고 직접 버퍼(80)에서 기억장치(100)로 또는 기억장치(100)에서 직접 외부 시스템으로 전송하도록 제어한다.Returning to the first road, the DMA controller 90 performs the function of controlling data transfer as described above, but directly from the buffer 80 to the storage device 100 or the storage device without passing through the central processing unit 110. Control to transmit directly to the external system at (100).

사고신호 검출부는 중앙처리장치(110)에서 수행되는 고장검출 알고리즘에 의하여 기억장치(100)에 저장된 데이터를 분석하고 고저항 지락사고를 검출하여(제 2 도의 스텝 270), 차단신호를 차단기 등으로 전송하는 기능을 수행한다(스텝 280).The accident signal detection unit analyzes the data stored in the memory device 100 by a failure detection algorithm performed by the central processing unit 110 and detects a high resistance ground fault (step 270 of FIG. 2), and turns the blocking signal into a breaker or the like. The transmitting function is performed (step 280).

상기한 지락사고를 검출하는 수단은 중앙처리장치 (110)에 의해서 수행되는 고장검출 알고리즘인 고장검출 연산루틴을 포함한다.The means for detecting the ground fault includes a fault detection operation routine, which is a fault detection algorithm performed by the central processing unit 110.

이 고장검출 연산루틴은 기억장치(100)의 롬에 저장된 것으로서, 상기 데이터를 분석하여 우수파 파워와 기수파 파워를 계산하고, 이 파워들로부터 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비(Pratio)를 계산하고 아울러 연속된 다음 주기들에 있어서 기수파 파워량에 대한 우수파 파워량의 비율들의 편차를 계산하며, 각 계산된 데이터를 이미 설정된 데이터 즉, 지락사고 검출용 설정값과 비교하여 지락사고를 판정하는 수단인 것이다.The fault detection arithmetic routine is stored in the ROM of the memory device 100, and the data is analyzed to calculate even wave power and odd wave power, and from these powers, the ratio of the good wave power to the odd wave power is shown. And calculate the deviation of the ratios of the even-wave power to the odd-power in the following subsequent cycles, and compare each calculated data with the already set data, that is, the ground fault detection setting. It is a means for determining.

한편, 중앙처리장치(110)가 DMA제어기(90)에 의해 지정된 어드레스에 저장된 데이터를 호출하여 우수파 파워와 기수파 파워를 계산하는 과정을 설명한다.Meanwhile, the process of calculating the even-wave power and the odd-wave power by calling the data stored at the address designated by the DMA controller 90 by the central processing unit 110 will be described.

배전선로에 흐르는 각 상의 전류는 50Hz또는60Hz주파수를 갖고 계속해서 디지탈 신호로 변환되어 기억장치 (100)에 저장된다.The current in each phase flowing through the distribution line is converted into a digital signal with a frequency of 50 Hz or 60 Hz and stored in the storage device 100.

상기 중앙처리장치(110)는 이 저장된 데이터를 순차적으로 호출하여 한 주기에 해당하는 데이터를 반주기로 나누고, 나뉘어진 데이터 중 앞의 반주기에 해당하는 데이터의 시작점에서부터 뒤의 반주기에 해당하는 각각의 위치에 대응된 데이터 즉, 앞의 반주기와 그 다음 반주기의 시간차가 나는 대응된 데이터를 더하여 우수한 파워를 얻고 그리고 앞의 반주기에 해당하는 데이터에서 뒤의 반주기에 대응되는 데이터를 빼서 기수파 파워를 얻는다.The CPU 110 sequentially calls the stored data to divide data corresponding to one cycle into half cycles, and each position corresponding to a half cycle later from the start point of the data corresponding to the previous half cycle among the divided data. The superior power is obtained by adding the corresponding data, that is, the time difference between the previous half cycle and the next half cycle, and the odd wave power is obtained by subtracting the data corresponding to the second half cycle from the data corresponding to the previous half cycle.

즉, 이러한 파워를 계산하는 것을 수식으로 표현하면 다음과 같다.In other words, the formula for calculating the power is as follows.

여기서, i는 한 주기를 64포인트로 샘플링한 데이터의 앞의 반주기의 순차적 번호이며, (i+31)은 뒤의 반주기의 순차적 번호이다.Here, i is the sequential number of the preceding half cycle of the data sampled at 64 points in one cycle, and (i + 31) is the sequential number of the later half cycle.

제 3 도의 스텝 270a에서 DMA제어기(90)가 초기화되어서 하기의 카운터를 "0"으로 클리어함과 동시에 기억장치 (100)에 순차적으로 저장된 정보들을 호출할 준비를 한다.In step 270a of FIG. 3, the DMA controller 90 is initialized to clear the following counter to " 0 " and to prepare to recall the information stored in the storage device 100 sequentially.

스텝 271에서는 상기의 기억장치(100)로부터 1주기에 대응하는 정보를 호출한 다음 스텝 272으로 진행한다. 스텝 272에서는 상기한 바와 같이 우수파 파워(Peven)의 기수파 파워(Podd)를 계산하여 그 계산결과를 상기 기억장치(100)의 소정영역에 저장한 다음 스텝 273으로 진행한다.In step 271, information corresponding to one cycle is called from the storage device 100 described above, and the flow proceeds to step 272. In step 272, the odd wave power Podd of the even-wave power Peven is calculated as described above, the result of the calculation is stored in the predetermined area of the storage device 100, and the flow proceeds to step 273.

스텝 273에서는 상기의 기수파 파워(Podd)에 대한 우수파 파워(Peven)의 비 즉,를 계산한 다음 스텝 274로 진행한다.In step 273, the ratio of the even-wave power Peven to the above-mentioned odd-wave power Podd, that is, Calculate and proceed to step 274.

스텝 274에서는 앞 주기의 우수파 파워의 기수파 파워에 대한 비율(Pratio)과 연속되는 다음 주기의 Pratio와의 편차량(Pvar)을 계산한 다음 스텝 275a로 진행한다. 스텝 575a에서는 우수파 파워가 고장검출의 우수파 파워에 대한 제 1 설정값과 비교한다.In step 274, the ratio Pratio of the even-wave power in the previous cycle to the odd-wave power and the Pratio deviation in the subsequent period are calculated, and then the flow proceeds to step 275a. In step 575a, the even wave power is compared with the first set value for the even wave power of the fault detection.

만일, 상기한 우수파 파워가 상기의 제 1 설정값보다 클 때에는 스텝 275b로 진행되거나 카운터 CNT1을 1 증가시킨 후 스텝 276a로 진행하고, 상기의 우수파 파워가 상기의 제 1 설정값보다 작을 때에는 직접 스텝 276a로 진행한다. 스텝 276a에서는 상기의 스텝 273에서 계산된 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비 Pratio와 제 2 설정값과 비교한다.If the even wave power is larger than the first set value, the process proceeds to step 275b or the counter CNT1 is increased by one, and then the process proceeds to step 276a. When the even wave power is smaller than the first set value, Proceed directly to step 276a. In step 276a, the ratio Pratio and the second set value of the even wave power to the odd wave power calculated in step 273 are compared.

상기 제 2 설정값은 고장의 검출을 위해서 Pref로 설정된다. 만일, Pratio가 제 2 설정값(Pref)보다 크면 스텝 276b로 진행되어서 카운터 CNT2를 1증가시킨 후 스텝 277a로 진행하고, 상기의 Pratio가 제 2 설정값(Pref)보다 작을 때에는 직접 스텝 277a로 진행한다.The second set value is set to Pref to detect a failure. If Pratio is greater than the second set value Pref, the process proceeds to step 276b to increase the counter CNT2 by one, and then proceeds to step 277a. When Pratio is less than the second set value Pref, the process proceeds directly to step 277a. do.

스텝 277a에서는, 상기의 스텝 274에서 계산된 연속주기의 우수파 파워의 기수파 파워에 대한 비율 변화량(Pvar)이 고장검출의 기준값인 제 3 설정값(Pvref)보다 크면 스텝 277b로 진행되어서 카운터 CNT3를 1증가시킨 다음 스텝 278로 진행하고, 이와 반대일 경우에는 직접 스텝 278로 진행한다. 상기의 스텝 278에서는 상술한 3가지의 고장검출방식들 중 적어도 하나에 의해 검출될 때마다 카운터 CNT4가 1증가되어 다시 저장된 다음 스텝 279로 진행한다.In step 277a, if the ratio change amount Pvar with respect to the odd wave power of the continuous wave power of the continuous cycle calculated in step 274 above is larger than the third set value Pvref, which is the reference value of the fault detection, the procedure proceeds to step 277b, where the counter CNT3 Increases by 1 and proceeds to step 278, and if otherwise, proceeds directly to step 278. In step 278, the counter CNT4 is incremented by one each time it is detected by at least one of the three failure detection schemes described above, and then proceeds to step 279.

상기의 카운터 CNT4의 1증가는 상기의 카운터 CNT1-CNT3중에서 어느 하나 또는 하나 이상의 카운터가 1증가되어서 고저항 지락사고와 관련된 우수파 성분이 검출되었다는 것을 의미한다.One increase of the counter CNT4 means that one or more counters of the counters CNT1 to CNT3 are increased by one, and an even wave component associated with a high resistance ground fault is detected.

즉, 카운터 CNT4가 초기에 1증가되면 전류입력 신호로부터 상기의 우수파 성분이 처음 검출되었다는 것을 나타낸다. 따라서, 상기의 카운터 CNT1 - CNT3 중 어느 하나가 계수될 때마다 상기의 카운터 CNT4는 설정 주기에 대한 계수값까지 계수된다.That is, when the counter CNT4 initially increases by one, it indicates that the above even wave component is first detected from the current input signal. Therefore, whenever any one of the counters CNT1 to CNT3 is counted, the counter CNT4 is counted up to the count value for the setting period.

그리고 카운터 CNT4는 입력된 전류신호의 소정주기가 지나면 다시 클리어되고, 새로운 전류신호의 주기로부터 일정주기 까지의 우수파 성분에 대한 정보가 검출될 때마다 계수된다.The counter CNT4 is cleared again after a predetermined period of the input current signal passes, and is counted each time information on the even wave component from the period of the new current signal to the predetermined period is detected.

따라서, 전류신호의 1주기에 해당하는 정보가 분석되면서 고저항 지락사고와 관련된 우수파 성분에 대한정보가 검출될 때마다 상기의 카운터 CNT4에서는 1씩 증가되는 것이다. 한편, 스텝 279에서는 카운터 CNT4의 계수값이 고저항 지락사고 검출의 판정에 필요한 소정의 주기를 설정한 제 4 설정값보다 클 경우에는 스텝 279a로 진행되어서 트립루틴을 수행하고, 이와 반대로 카운터 CNT4의 계수값이 상기 제 4 설정값보다 작을 때에는 스텝 270a으로 점프한다.Therefore, when information corresponding to one cycle of the current signal is analyzed and information about the even wave component related to the high resistance ground fault is detected, the counter CNT4 increases by one. On the other hand, in step 279, if the count value of the counter CNT4 is larger than the fourth set value for which the predetermined period required for the determination of the ground fault accident detection is set, the process proceeds to step 279a to perform a trip routine, and conversely, the counter CNT4 When the count value is smaller than the fourth set value, the control jumps to step 270a.

예를들어, 상기의 제 4 설정값이 30일 경우에는 카운터 CNT4가 30이상일 경우에 한하며 스텝 279a으로 진행한다.For example, when the fourth set value is 30, the process proceeds to step 279a only when the counter CNT4 is 30 or more.

상기의 트립루틴(스텝 279a)에서는 카운터 CNT1 - CNT4의 내용을 분석하여 고저항 지락사고에 대한 고장검출을 판단한다. 즉, 트립루틴에서는 상기의 예에서와 같이 30주기의 전류신호를 분석하여 카운터 CNT1 - CNT3 각각의 계수값을 분석하여 고장검출이라고 판단되는 설정값과 비교하는 과정과, 각 카운터의 계수값들이 상기의 설정값들보다 클 때 배전선로상에 고저항 지락사고가 발생되었다는 것으로 판단하는 과정을 통해서 차단기 또는 리크로저(recloser)를 제어하는 신호를 입출력 장치를 통해 전송하고, 이와 반대로 각 카운터의 계수값이 상기의 설정값보다 작을 때에는 고저항 지락사고를 검출하기 위하여 스텝 270으로 점프된다. 이와 같이 상기의 실시예에서는 중앙처리장치(110)에서 고장검출 알고리즘을 수행하는 것을 설명 하였다.In the triproutine (step 279a), the contents of the counters CNT1 to CNT4 are analyzed to determine fault detection for a high resistance ground fault. That is, the triproutine analyzes the current signal for 30 cycles as in the above example, analyzes the counter values of the counters CNT1 to CNT3, and compares them with the set values determined as the fault detection, and the counter values of the counters Through the process of judging that a high resistance ground fault has occurred on the distribution line when it is larger than the set value of, the signal controlling the breaker or the recloser is transmitted through the input / output device, and vice versa When it is smaller than this set value, it jumps to step 270 to detect a high resistance ground fault. As described above, in the above embodiment, the failure detection algorithm is executed by the central processing unit 110.

그러나, 본 발명에서는 상기의 고장검출 알고리즘의 수행능력을 증가하기 위해서는 곱셈연산을 바르게 처리할 수 있는 신호처리용 프로세서를 부가할 수 있고, 이때 기억장치(100)는 중앙처리장치(110)와 상기의 신호처리용 프로세서가 공유하도록 함과 아울러 상기 공유기억 장치에서 동일한 데이터를 호출할 때 실시간으로 처리되어서 동시에 동일한 데이터를 호출하지 않도록 구성한다.However, in the present invention, in order to increase the performance of the fault detection algorithm, a signal processing processor capable of correctly processing a multiplication operation may be added. In this case, the memory device 100 may include the central processing unit 110 and the processor. It is configured to share the signal processing processor of the processor and to process the same data in real time when calling the same data in the shared storage device is configured not to call the same data at the same time.

본 발명에서는 상기의 카운터 CNT1 ∼ CNT4를 하드웨어적으로 구성할 수 있지만, 바람직하게는 기억장치(100)의 일정 영역을 버퍼로 할당하여 상기의 카운터의 기능을 수행하도록 하는 소프트 웨어적으로 구성한다.In the present invention, the counters CNT1 to CNT4 can be configured in hardware. Preferably, the counters CNT1 to CNT4 are configured in software so as to perform a function of the counter by allocating a predetermined area of the storage device 100 as a buffer.

즉, 신호처리용 프로세서는 사고검출 연산과정에서 많은 계산 시간이 요구되는 곱하기 연산을 여러번 수행해야 하기 때문에 이러한 연산처리를 신속히 처리하여 실시간 수행이 가능하도록 하기 위해 곱하기 연산만을 수행하는 장치로서, 연산프로그램을 저장하고 있는 롬(ROM)과 연산을 위한 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장용 램(RAM) 및 연산처리 중에 발생되는 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 계산결과 저장용램을 포함한다.That is, the signal processing processor is a device that performs only multiplication operations in order to enable rapid real-time processing of such a calculation process because a multiplication operation requiring a lot of calculation time is required in an accident detection operation process. ROM for storing data, a RAM for storing data for storing data for operation, and a RAM for temporarily storing calculation results for temporarily storing data generated during arithmetic processing.

상기한 신호처리용 프로세서를 제어하는 신호들은 중앙처리장치(110)에서 제공되고, 곱셈연산 수행을 위한 데이터들은 기억장치(100)의 램에서 신호처리용 프로세서의 데이티 저장용 렘으로 제공되어 기억되며, 이 데이터 저장용 램에 저장된 데이터는 곱셈 연산프로그램을 수행하는 상기의 신호처리용 프로세서에 의하여 고속으로 처리된다.The signals for controlling the signal processor are provided by the central processing unit 110, and the data for performing the multiplication operation are provided from the RAM of the memory device 100 to the data storage RAM of the signal processor. The data stored in the data storage RAM is processed at a high speed by the signal processor for performing a multiplication operation program.

상기의 프로세서에서 계산된 결과의 데이터는 계산결과 저장용 램에 저장되고 아울러 중앙처리장치(110)는 이 저장용 램으로부터 상기 데이터를 제공받아 고저항 지락사고의 사고검출 연산을 실시간으로 수행하여, 지락사고의 발생을 검출하는 것이다.The data of the result calculated by the processor is stored in the RAM for storing the calculation result, and the central processing unit 110 receives the data from the RAM for storage to perform an accident detection operation of a high resistance ground fault in real time. It is to detect the occurrence of ground fault.

본 발명은 상기의 설명에서와 같이 3상 4선식 배전방식에 한정되는 것이 아니라, 입력변환기의 입력전류신호의 수를 변경함에 따라 3상 3선식 배전방식에도 적용될 수 있는 것임은 당기술에 종사하는 사람에게는 자명할 것이다.The present invention is not limited to the three-phase four-wire distribution system as described above, but can be applied to the three-phase three-wire distribution system by changing the number of input current signals of the input converter. It will be obvious to man.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입력 데이터를 DMA제어기에 의하여 직접 메모리로 전송되게 하므로써 중앙처리장치에서의 연산처리와 데이터 수집을 동시에 수행한 수 있고, 또한 신호처리용 프로세서를 이용하여 고속 계산을 수행할 수 있기 때문에 사고검출 연산을 실시간으로 처리할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously perform arithmetic processing and data collection in a central processing unit by sending input data directly to a memory by a DMA controller, and also to perform high-speed calculations using a signal processing processor. Because it can be performed, the incident detection operation can be processed in real time.

또한, 선로가 불완전하게 접지되는 고저항 지락사고의 경우에도 사고를 안정되게 검출할 수 있어서 배전선로의 고저항 지락에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있다.In addition, even in the case of a high resistance ground fault in which the line is incompletely grounded, the accident can be stably detected, thereby preventing an accident caused by a high resistance ground fault in the distribution line.

선로에 연결된 부하들 중에서 우수파를 발생하는 부하가 존재하더라도 그 부하에 의해 발생된 우수파 성분으로 인해 장비가 오동작됨으로써 사고 검출의 정확도가 떨어지는 것을 방지할 수 있어서 높은 신뢰도의 사고검출이 가능하게 된다.Even if there are loads that generate storm waves among the loads connected to the line, the malfunction of the equipment can be prevented from falling due to the malfunction of the equipment due to the storm wave components generated by the loads. .

또, 종래의 장치에서, A, B, C, N상 전압입력수단, 입력변환수단 등의 회로 일부를 생략할 수 있고,이로써 멀티플렉서, 샘플링홀드, A/D변환기의 채널을 절반으로 줄일 수 있어 제작원가를 절감할 수 있게된다.In the conventional apparatus, part of circuits such as A, B, C, N-phase voltage input means and input conversion means can be omitted, thereby reducing the channels of the multiplexer, sampling hold and A / D converter in half. The production cost can be reduced.

아울러, 입출력장치를 통해 지락사고 검출 뿐만 아니라 제어신호를 차단기 또는 리클로저(recloser)시스템으로 출력하게 하므로써 사고 및 제어에 대한 종합적인 보호 계전 시스템을 구현할 수 있는 이점이 있다.In addition, by outputting a control signal to a circuit breaker or a recloser system as well as ground fault detection through the input and output device, there is an advantage that can implement a comprehensive protective relay system for accidents and control.

또한, 배전선로로부터 제공되는 A, B, C, N상의 전류를 각각 분석하여 고저항 지락사고를 판정하기 때문에 다른 피더(feeder)의 고장을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 각 상(phase)의 선로 중 어떤 선로가 지락되었는지를 정확하게 판단할 수 있다.In addition, by analyzing the currents of the A, B, C, and N phases provided from the distribution lines, a high-resistance ground fault can be determined, so that failures of other feeders can be identified and the phases of each phase can be identified. Accurately determine which track is grounded.

Claims (2)

배전선로로부터 제공되는 A, B, C, N상의 아날로그 전류신호들을 각각 디지탈 신호들로 변환하여 수집하는 데이터 수집수단과, 한 주기에 상응하는 상기 수집된 데이터로부터 우수파 파워를 계산하여 소정의 설정값과 비교하는 것에 의해 상기 배전선로에서의 지락사고를 검출하는 사고신호 검출수단을 포함하는 고저항 지락사고 검출장치에 있어서 ; 상기 사고신호 검출수단은 계수기능을 수행하는 제 1 내지 제 4 카운터수단과 ; 상기 수집된 데이터로부터 상기 우수파 파워와 함께 기수파 파워를 계산하고, 계산된 상기 우수파 파워 및 상기 기수파 파워로부터 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율을 계산한 후, 연속되는 두 주기 각각에서의 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율들간의 변화량을 계산하며, 상기 우수파 파워와 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율 및 상기 비율의 변화량을 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값과 제 2 설정값 및 제 3 설정값과 각각 비교하여 상기 제 1 내지 제 3 설정값보다 상기 비교값들이 클 때 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 각각의 계수값을 1씩 증가시키며, 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 중 적어도 하나가 1 증가되었을 때 상기 제 4 카운터수단의 계수값을 1씩 증가시킨 후, 상기 제 4 카운터수단의 계수값과 소정의 제 4 설정값과 비교하여 상기 제 4 카운터수단의 상기 계수값이 클 때 상기 제 1 내지 제 4 카운터수단의 상기 계수값들을 분석하여 상기 배전선로상의 고장발생 여부를 판단하는 제어연산수단(110)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락사고 검출장치.Data collection means for converting the analog current signals of A, B, C, and N provided from the distribution line into digital signals, respectively, and calculating the even wave power from the collected data corresponding to one period to set a predetermined value. A high resistance ground fault detection apparatus comprising an accident signal detection means for detecting a ground fault in the distribution line by comparing with a value; The accident signal detecting means includes first to fourth counter means for performing a counting function; Calculate the odd wave power with the even wave power from the collected data, calculate the ratio of the good wave power to the odd wave power from the calculated good wave power and the odd wave power, and then The amount of change between the ratios of the even wave power to the odd wave power in each period is calculated, and the ratio of the ratio of the even wave power to the odd wave power and the odd wave power and the amount of change of the ratio are determined by fault detection. Comparing the predetermined first set value with the second set value and the third set value, respectively, and when the comparison values are greater than the first to third set values, the count value of each of the first to third counter means is 1; Increasing the count value of the fourth counter means by one when at least one of the first to third counter means is increased by one, and then A control for determining whether a failure occurs on the distribution line by analyzing the count values of the first to fourth counter means when the count value of the fourth counter means is large by comparing a count value with a predetermined fourth set value. High resistance ground fault detection apparatus comprising a calculation means (110). 배전선로로부터 제공되는 A, B, C, N상의 아날로그 전류신호들을 각각 디지탈 데이터 신호들로 변환하여 얻어지는 데이터 중 한 주기에 상응하는 데이터로부터 우수파 파워를 계산하여 소정의 설정치와 비교하는 것에 의해 상기 배전선로에서의 지락사고를 검출하는 방법에 있어서 ; 상기 한 주기에 해당하는 상기 데이터를 반주기로 나누고, 나뉘어진 데이터 중 앞의 반주기에 해당하는 데이터의 시작점에서부터 뒤의 반주기에 해당하는 각각의 위치에 대응된 데이터를 더하여 우수파 파워(Peven)를 얻고 그리고 앞의 반주기에 해당하는 데이터에서 뒤의 반주기에 대응되는 데이터를 빼서 기수파 파워(Podd)를 얻는 단계(272)와 ; 상기의 기수파 파워(Pddd)에 대한 상기 우수파 파워(Peven)의 비율(Pratio)를 계산하는 단계(723)와 ; 연속되는 두 주기에 있어서 앞 주기의 상기 비율(Pratio)과 그 다음 주기의 비율(Pratio)사이의 비율 변화량(Pvar)을 계산하는 단계(274)와 ; 상기 우수파 파워(Peven)와 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값을 비교하여(275a), 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크면 제 1 카운터의 계수값(CNT1)을 1 증가시키고(275b), 상기 제 1 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크지않으면 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율(Pratio)과 소정의 제 2 설정값을 비교하는 단계(276a)와 ; 상기 비율(Pratio)이 상기 제 2 설정값보다 크면 제 2 카운터의 계수값(CNT2)를 1 증가시키고(276b), 상기 제 2 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는, 상기 비율 (Pratio)이 상기 제 2설정값보다 크지 않으면 상기 비율 변화량(Pvar)과 소정의 제 3 설정값을 비교하는 단계(277a)와 ; 상기 비율 변화량(Pvar)이 상기 제 3 설정값보다 크면 제 3 카운터의 계수값(CNT3)을 1 증가시키고(277b), 상기 제 3 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 비율 변화량(Pvar)이 상기 제 3 설정값보다 크지 않으면서 상기 제 1 내지 제 3 카운터 중 적어도 하나의 계수값이 1 증가했을 때 입력신호의 고장발생 주기수를 계수하기 위한 제 4 카운터의 계수값(CNT4)을 1증가시키는 단계(278)와 ; 상기 제 4 카운터의 상기 계수값(CNT4)과 고장검출을 위한 소정의 주기값인 제 4 설정값을 비교하여(279), 상기 계수값(CNT4)이 상기 제 4 설정값보다 크지 않으면 입력신호의 다음 주기에 대한 상기의 단계들을 반복적으로 수행하고, 상기 계수값(CNT4)이 상기 제 4 설정값보다 크면 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들(CNT1∼CNT4)과 고장검출판단을 위한 소정의 설정값들을 비교하고, 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들이 상기 소정의 설정값들 보다 크면 상기 배전선로 상에 고저항 지락사고가 발생된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징을 하는 고저항 지락사고 검출방법.By calculating the even wave power from the data corresponding to one period of the data obtained by converting the analog current signals of A, B, C, and N provided from the power distribution line into digital data signals, and comparing them with a predetermined set value. What is claimed is: 1. A method for detecting ground faults in a distribution line; Divide the data corresponding to the one period into half periods, and add the data corresponding to each position corresponding to the half periods from the beginning of the data corresponding to the previous half period among the divided data to obtain the even wave power (Peven). And subtracting data corresponding to the second half period from data corresponding to the previous half period to obtain the odd wave power Podd (272); Calculating a ratio (Pratio) of the even wave power Peven to the odd wave power Pddd; Calculating (274) a rate change amount (Pvar) between the ratio (Pratio) of the previous period and the ratio (Pratio) of the next period in two consecutive periods; The power wave power Peven is compared with a predetermined first set value for fault detection (275a). If the power wave power is larger than the first set value, the coefficient value CNT1 of the first counter is increased by one. 275b, after the count value increase of the first counter is completed or the even wave power is not greater than the first set value, the ratio of the even wave power to the odd wave power and the predetermined second Comparing the set value (276a); If the ratio is greater than the second set value, the count value CNT2 of the second counter is increased by 1 (276b), and after the count value increase of the second counter is completed, or the ratio is set to the value. Comparing the ratio change amount Pvar with a predetermined third set value if it is not larger than a second set value (277a); If the ratio change amount Pvar is greater than the third set value, the count value CNT3 of the third counter is increased by 1 (277b), and after the count value increase of the third counter is completed or the ratio change amount Pvar is increased. Increases the count value CNT4 of the fourth counter for counting the number of cycles of failure of the input signal when the count value of at least one of the first to third counters is increased by one without being greater than the third set value by one. Step 278; The count value CNT4 of the fourth counter is compared with a fourth set value which is a predetermined periodic value for fault detection (279), and if the count value CNT4 is not greater than the fourth set value, Repeat the above steps for the next period, and if the count value CNT4 is greater than the fourth set value, the count values CNT1 to CNT4 of the first to fourth counters and for fault detection determination Comparing predetermined values and determining that a high resistance ground fault has occurred on the distribution line if the count values of the first to fourth counters are larger than the predetermined values. High resistance ground fault detection method.
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