KR960013543B1

KR960013543B1 - 다기능 보호계전기

Info

Publication number: KR960013543B1
Application number: KR1019930013804A
Authority: KR
Inventors: 이규승
Original assignee: 이규승
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1996-10-07
Also published as: KR950004681A

Abstract

내용 없음.

Description

다기능 보호계전기

제1도는 종래 선로 보호계전기를 설명하기 위한 설명도이고,

제2도는 본 발명 장치를 설명하기 위한 블럭도이며,

제3도는 본 발명의 보호모듈의 구성회로도이고,

제4도는 본 발명의 메타링모듈의 구성회로도이며,

제5도는 본 발명의 입·출력모듈의 구성회로도이고,

제6도는 본 발명의 CT/PT모듈의 구성회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : CT/PT모듈 2,2A~F : 보호모듈군, 보호모듈

4 : 메타링모듈 5A,5B : 차단기

6 : 입·출력모듈 7 : 전원부

8 : 시스템버스 9a~c : 선택스위치

10 : 저역통과필터 11a~c : 검출신호증폭기

12,12a~c : 레벨시프터 13 : 멀티플렉서

14 : A/D컨버터 15 : 마이컴

16 : 한시Tap설정스위치 17 : 한시Lever설정스위치

18 : 순시설정스위치 19 : 표시 LED단

20 : 오픈콜렉터출력단 21A,21B : 제어스위치

22 : 신호검출단 23 : 멀티플렉서

24 : A/D컨버터 25 : 내부버스

26 : 롬 27 : 판넬인터페이스

28 : 표시/키보드부 29 : 버퍼

30 : 메타링마이컴 31 : 직렬인터페이스

32 : 통신인터페이스 33A,33B : 코드설정스위치

34A,34B : 버퍼 35 : 신호검출증폭기

36 : 레벨시프터 37,38 : 입력부, 출력부

39 : 버퍼 40 : OR게이트

41 : 트립스위치 42 : 클로우즈스위치

43A,43B : 포토커플러 44 : 제어전원

45 : 브리지정류단 46 : CT

47 : PT 48 : 외부단자

49 : 저역통과필터 R1~n : 저항

C1~n : 콘덴서 PD1,PD2 : 포토다이오드

PTR1,PTR2 : 포토트랜지스터

본 발명은 다기능 보호계전기에 관한 것으로, 특히 전력설비의 사고검출을 위한 각종 보호기능과 계측기능을 모듈형태로 설치하고 이러한 모듈을 중앙감시시스템의 네트워크에 연결되도록 함으로써, 전력을 전달하는 선로의 복합적인 이상상태를 효과적으로 검출할 수 있음은 물론 원방의 중앙감시시스템의 제어명령에 의해 각종 기능을 용이하게 실현시킬 수 있도록 된 다기능 보호계전기에 관한 것이다.

종래의 계전기, 예컨데 기계식 계전기는 제1도에 도시된 바와 같이 상용전원의 인입선로(70) 혹은 대용량의 전류를 사용하는 전력설비로부터 이상상태에 따른 이상전류 혹은 이상전압이 인입될 경우 그에 비례하는 자속을 발생시키는 코아(71)와, 이 코아(71)의 자속에 따라 발생된 자속전류에 의해 회전력을 발생하는 세이딩코일(72)과, 이 세이딩코일(72)에서 발생된 회전력에 의해 일정 접절을 이동시켜 선로(70)의 개폐통동작을 수행하는 알루미늄원판(73)으로 이루어져 있다.

그리고 상기와 같은 구성으로 된 종래 계전기의 동작을 살펴보면, 상기 전력설비 혹은 전력선로에 이상상태가 발생되면 인입선로(70)를 통해 그 이상상태에 따른 과전류나 과전압이 상기 코아(71)에 유입되게 된다. 그러면 이 코아(71)에 가속이 발생되고 그에 따라 상기 세이딩코일(72)이 상기 자속에 따른 자속전류에 의해 회전토크를 발생시켜 알루미늄원판(73)을 회전시킨다. 그리고 상기 알루미늄원판(73)이 회전됨에 따라 닫혀 있던 선로의 스위칭 접점이 회전 이동되어 선로(70)를 개방시키게 된다. 따라서, 전력설비 혹은 전력선로(70)에 발생된 이상상태로부터 전력설비를 보호하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 계전기는 선로의 이상상태 발생시 단지 단순한 기능 예컨데, 과전류 혹은 과전압만을 검출 판단하여 전력설비등을 차단시키는 기능만을 수행하므로 선로의 이상상태를 효과적으로 검출하기 위해서는 한 배전반안에 많은 종류의 계전기를 설치해야 하므로 그에 따라 설치비용이 상당히 증대되게 되었음은 물론 자기진단 기능이 없어 시스템의 신뢰성을 저하시키게 된다.

또한, 메타링기능이 구비되어 있지 않으므로 메타링데이타를 산출할 수가 없어 중앙감시시스템에 의한 전력설비의 계측 및 감시기능을 수행하기 위하여 각종 계측장치를 설치해야 한다는 문제점이 발생되었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 전력설비의 사고검출을 위한 각종 보호기능과 계측기능을 모듈형태로 설치하고 이러한 모듈을 중앙감시시스템의 네트워크에 연결되도록함으로써, 전력을 전달하는 선로의 복합적인 이상상태를 효과적으로 검출할 수 있음은 물론 원방의 중앙감시시스템의 제어명령에 의해 각종 기능을 용이하게 실현시킬 수 있도록 된 다기능 보호계전기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전력선로로부터 검출된 각종 검출신호를 시스템에서 신호처리가능한 신호로 변환시키는 CT/PT모듈과, 이 CT/PT모듈들로부터 입력된 검출신호들을 비교하여 선로의 상태를 판단하는 각종 검출기능을 수행하고 그에 따라 선로의 개폐제어신호를 발생시키는 보호모듈군과, 이 보호모듈군의 기능동작상태를 점검하고 각종 메타링데이타를 산출하여 네트워크로 연결된 중앙감시시스템으로 전송하는 메타링모듈과 상기 보호모듈의 개폐제어신호에 따라 차단기들을 개폐시키고 이 차단기들의 개폐상태신호를 상기 메타링모듈로 전송하는 입·출력모듈과, 상기 모듈의 입·출력신호가 서로 원활히 통신할 수 있도록 연결된 시스템버스로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 제2도에 도시된 바와 같이, 전력설비 또는 전력선로로부터 검출되는 각종 전력신호 예컨데, R.S.T상의 전류나 전압 그리고 N상 전류나 전압등의 신호를 시스템에서 처리가능한 신호로 변환시키는 CT/PT모듈(1)과, 이 CT/PT모듈(1)로부터 입력된 검출신호들을 비교하여 선로의 상태를 판단하는 각종 검출기능 예컨데, 과전류게전기기능(Over-Current Relay), 지락과전류계전기기능(Over-Current Ground Relay), 방향지략계전기기능(Directional Ground Relay), 과전압계전기기능(Over Voltage Relay), 지락과전압계전기기능(Over Voltage Ground Relay), 그리고 부족전압계전기기능(Under-Voltage Relay)등에 의해 선로의 개페제어신호를 발생시키는 보호모듈군(2)과, 이 보호모듈군(2)의 기능동작상태를 점검하고 각종 메타링기능 예컨데, 각 상의 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 유효전력량, 무효전력량, 역률 그리고 주파수등의 데이타를 산출하여 네트워크로 연결된 중앙감시시스템(도시안됨)으로 전송하는 메타링모듈(4)과, 상기 보호모듈균(2)의 개폐제어신호에 의해 외부에 설치된 차단기들(5A,5B)을 개폐시키고 이 차단기들(5A,5B)의 개폐상태신호를 상기 메타링모듈(4)로 전송하는 입·출력모듈(6)과, 상기 모듈들(1,2,4,6)에 동작전원을 공급하는 전원부(7)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 모듈들(1,2,4,6)은 시스템버스(8)에 의해 모두 연결되어 있다. 그리고 상기 보호모듈군(2)은 각기 기능을 달리하는 다수개의 보호모듈들(2A~2F)로 이루어져 있는데, 그 내부회로는 제3도에 도시된 바와 같이 상기 시스템버스(8)에 연결되어 R.S.T상의 각각의 전압과 전류 그리고 N상 전류등을 검출하기 위해 선택적으로 스위칭하는 선택스위치(9)와, 이 선택스위치(9)로부터 입력되는 R.S.T상의 각 검출신호속에 포함된 고주파성분을 제거하기 위한 지역통과필터(10)를 구성하는 저항(R1~3)과 콘덴서(C1~3)와, 이 저역통과필터(10)를 통과한 상기 검출신호를 일정레벨의 신호로 증폭하는 검출신호증폭기(11a~c)와, 이 검출신호증폭기(11a~c)로부터 증폭된 다음 출력되는 상기 검출신호의 각각을 입력받아 0~5V의 신호레벨로 신호변환시키는 각 레벨시프터(12a~c)와, 이 레벨시프터들(12a~c)로부터 출력되는 각각의 검출신호를 멀티플렉서(13)와 A/D 컨버터(14)를 통해 입력받아 설정된 기능별로 선로의 이상상태를 비교 판단하고 그에 따라 외부차단기들(5A,5B)의 개폐동작 제어신호를 발생시키는 마이컴(15)으로 구성되어 있다.

또한, 상기 마이컴(15) P2.2~P2.3단에는 한시동작의 Tap세팅을 결정하는 한시 Tap설정스위치(16)가 연결되어 있고, P2.4~P2.7단에는 한시동작의 lever 셋팅을 결정하는 한시 lever설정스위치(17)가 연결되어 있으며, P1.4~P1.7단에는 순시동작의 허용치를 설정해주는 순시설정스위치(18)가 연결되어 있다. 그리고 마이컴(15)의 P1.0~1.3단에는 마이컴(15)이 선로의 이상상태를 판단하여 순시사고인지 한시사고인지를 판단하게 되면 그 판단된 신호의 각각을 전송하여 표시하는 표시LED단(19)이 연결되어 있고, 또한 상기 마이컴(15)의 P1.0~P1.3단에는 선로의 이상상태에 따른 사고정보 및 차단기 개폐제어신호를 시스템버스(8)를 통해 상기 입·출력모듈(6)로 전달하는 오픈콜렉터출력단(20)이 연결되어 있으며, 이 오픈콜렉터출력단(20)에는 보호모듈의 설정기능에 적합한 접점선택으로 차단기(5A,5B)의 개폐동작을 실행시킬 수 있는 제어스위치들(21A,21B)이 연결되어 있다. 그리고 상기 선택스위치(9a)는 시스템버스(8)로부터 R상의 전류, R상의 전압 및 N상의 전류신호를 얻기 위해 스위칭접점을 선택적으로 절환시킬 수 있고, 상기 선택스위치(9b)도 시스템버스(8)로부터 S상의 전류, R상의 전압, N상의 전류신호를 얻기 위해 스위칭접점을 선택적으로 절환시킬 수 있으며, 상기 선택스위치(9c)도 T상의 전류 및 전압을 상기와 마찬가지의 방법으로 검출할 수 있다. 또한, 상기 레벨시프터들(12a~c)은 상기 멀티플렉서(13)의 A1~A4단의 각각에 연결되어 있다.

한편, 상기 시스템버스(8)의 TXD단과 RXD단은 마이컴(15)의 직렬포트인 TXD와 RXD단에 연결되어 메타링모듈(4)과 통신을 수행하도록 하는데, 이때 메타링모듈(4)이 마스터(Master)이고 각 보호모듈(2A~F)은 슬레이브(Slave)가 되어 통신을 수행하게 된다. 여기서 상기 메타링모듈(4)의 마이컴(15)의 직렬포트인 TXD가 시스템버스(8)의 RXD단에 연결되어 각 보호모듈(2A~F)로 전달되고, 각 보호모듈(2A~2F)의 TXD는 시스템버스(8)의 TXD를 통하여 메타링모듈(4)의 마이컴(15)의 RXD단에 연결된다. 또한, 상기 보호모듈(2A~2F)들의 각 구성회로는 상기 설명된 회로로 구성되어 있다.

그리고 상기 메타링모듈(4)은 제4도에 도시된 바와 같이 시스템버스(8)로부터 R.S.T 및 N상의 전류, 전압신호를 검출하는 신호검출단(22)과, 이 신호검출단(22)으로부터 입력된 검출신호들중에 선택된 하나의 검출신호만을 전송하는 멀티플랙서(23)와, 이 멀티플랙서(23)로부터 입력된 아날로그의 검출신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D 컨버터(24)와, 이 A/D 컨버터(24)에서 신호변환된 검출신호를 내부버스(25)를 통해 입력받아 롬(26)에 내장된 프로그램에 의해 비교판단하고 그 판단데이타, 즉 각 상의 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 유효전력량, 무효전력량, 역률 그리고 주파수등의 데이타를 판넬인터페이스(27)를 통해 표시/키보드부(28)로 전송하게 되며 시스템버스(8)와 버퍼(29)를 통해 입력된 각 보호모듈(2A~2F)의 기능 예컨데, OCR기능동작, OVR기능동작, UVR기능동작, DGR기능동작, R상 트립, S상트립, T상 트립 그리고 N상 트립의 동작상태를 검출, 제어하는 메타링마이컴(30)으로 이루어져 있다.

여기서, 이 메타링마이컴(30)의 전송데이타를 상기 중앙감시시스템(도시안됨)으로 전송시키기 위한 통신 네트워크가 직렬인터페이스(31)와 통신인터페이스(32)를 통해 이루어지게 되는데, 이때 이 네트워크는 노이즈에 강한 통신네트워크를 구축하기 위해 시스템버스(8)의 TX＋, TX－단에 전송데이타를, RX＋, RX－단에는 수신데이타를 연결하여 양단의 전압차가 1과 0을 판정하는 차동전송방식의 네트워크로 연결되어 있다. 또한, 상기 통신인터페이스(32)의 TX Enable단을 상기 메타링마이컴(30)이 동작제어하므로 본 발명 장치가 상기 중앙감시시스템으로 데이타를 전송하지 않을 때에는 다른 시스템이 데이타를 전송하도록 제어한다. 이때, 중앙감시시스템이 각 다기능 보호계전기와 통신을 원활히 수행하기 위해 고유의 통신번호지정이 필요한데, 이 번호의 지정은 코드설정스위치(33A,33B)와 버퍼(34A,34B)를 통해 지정할 수 있다. 그리고 상기 신호검출단(22)은 저역통과필터(49)를 구성하는 수동소자(Rn,Cn)로부터 입력된 검출신호를 일정레벨의 신호로 변환하는 신호검출증폭기(35)와, 이 신호검출증폭기(35)로부터 입력된 일정레벨의 검출신호를 0~5V 범위로 신호변환하는 레벨시프터(36)로 이루어진 구성회로가 시스템버스(8)의 각각의 검출신호단, 예컨데 R.S.T상의 전압, 전류 그리고 N상 전류, 전압단에 각각 연결되어 있다. 또한, 상기 표시/키보드부(28)에는 매뉴얼트립키와 매뉴얼클로우즈키가 구비되어 차단기(5A,5B)의 개폐동작을 제어할 수 있다.

한편, 상기 입·출력모듈(6)에는 제5도에 도시된 바와 같이 차단기의 점점상태를 읽어들이는 입력부(37)와, 차단기(5A,5B)의 개폐동작을 제어하는 출력부(38)로 구성되어 있는데, 상기 출력부(38)에는 보호모듈(2)과 메타링모듈(4)로부터 시스템버스(8)를 통하여 로우신호레벨(0V)의 차단기 개폐제어신호 예컨데, 매뉴얼트립, 클로우즈신호, OCR동작신호, OVR동작신호 그리고 DGR동작신호가 각각 발생되면 이 제어신호들을 하이레벨신호로 반전시키는 버퍼(39)와, 이 버퍼(39)의 출력단자중 어느 하나로부터 신호가 입력되면 하이레벨의 출력을 발생시키는 OR게이트(40)와, 이 OR게이트(40)의 출력에 따라 턴온/오프되어 트립스위치(41)를 동작시키는 트랜지스터(TR1)와, 매뉴얼클로우즈키신호를 받는 버퍼(39)의 출력을 통해 턴온/오프되어 클로우즈스위치(42)를 동작시키는 트랜지스터(TR2)로 이루어져 있다. 여기서 상기 트립스위치(41)와 클로우즈스위치(42)의 출력단에는 전력설비의 차단기들(5A,5B)이 연결되어 있다. 또한, 상기 입력부(37)에 는 차단기(5A,5B)의 온/오프 동작상태를 알기 위한 포토커플러들(43A,43B)과 제어전원(44) 그리고 브리지 정류단(45)으로 구성되어 있다.

한편, 상기 CT/PT모듈(1)에는 제6도에 도시된 바와 같이 각 상의 전류를 검출하기 위한 CT(46)가 시스템버스(8)에 연결되어 있고, 또한 각 상의 전압을 검출하기 위한 PT(47)가 상기 시스템버스(8)에 연결되어 있다. 여기서 본 발명의 장치는 차단기(5A,5B)의 개폐동작을 제어하는 상태신호만을 전송데이타로 통신하기 때문에 각 보호모듈(2A~2F)이 전송데이타를 동시에 전송한다 하더라도 본 발명은 상태신호를 전송하는 버스로 연결되어 있어서 전송신호가 지연되지는 않는다.

미설명 부호 48은 외부단자이다.

다음에는 상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 동작을 설명한다.

본 발명의 동작은 먼저 사용자가 표시/키보드부(28)를 통해 메타링모듈(4)의 순시설정스위치(18)를 슬라이딩하여 선로의 허용순서값을 설정하고, 한시 Tap설정스위치(16)를 슬라이딩시켜 한시동작의 Tap셋팅을 하며, 한시lever설정스위치(17)를 슬라이딩시켜 한시동작의 동작시간(lever)을 셋팅한다. 즉, 보호모듈(2A)이 OCR계전기기능으로 사용되면 상기와 같은 동작으로 한시동작전류, 한시동작시간, 순시동작전류를 설정하게 된다. 그리고 각 보호모듈(2A~2F)의 마이컴(15)은 내부의 모듈변수들을 초기화시키고 한주기에 12샘플의 전송데이타를 A/D 컨버터(14)로부터 로드시킬 수 있도록 1.388msec마다 이 마이컴(15)의 타이머 인터럽트가 발생되도록 셋팅하게 된다.

또한, 각 보호모듈군(2)이 각 검출기능별 동작을 수행할 수 있도록 셋팅시켜 주게 된다. 예컨데, 제2도의 보호모듈(2A)은 OCR(Over-Current-Relay)동작기능, 보호모듈(2B)은 OCGR(Over-Current-Ground-Relay)동작기능, 보호모듈(2C)은 DGR(Directional-Ground-Relay)동작기능, 보호모듈(2D)은 OVR(Over Voltage Relay)동작기능, 보호모듈(2E)은 OVGR(Over Voltage Ground Relay)동작기능, 그리고 보호모듈(2F)은 UVR(Under-Voltage Relay)동작기능을 수행하도록 R.S.T상의, 전류 및 전압 그리고 N상 전류 및 전압의 입력신호들 중에서 선택스위치(9)를 조절하여 그 설정기능에 맞게 입력신호를 선택하게 된다. 예컨데, 과전류계전기기능(OCR동작기능)으로 사용될 경우 R.S.T상의 전류가 설정되어야 하므로 선택스위치(9a)를 스위칭하여 시스템버스(8)의 R상 전류단에 연결하고, 선택스위치(9b)를 스위칭하여 시스템버스(8)의 S상 전류단에 연결하며, 선택스위치(9c)를 스위칭하여 시스템버스(8)의 T상 전류단에 연결한다.

또한, 상기 보호모듈(2A)이 사고정보 및 트립정보를 메타링모듈(4) 또는 입·출력모듈(6)로 출력하기 위해 상기와 같이 과전류계전기기능(OCR기능동작)이 설정되엇을 경우 제어스위치(21A)를 스위칭하여 시스템버스(8)의 R상 트립단에 연결하고 제어스위치(21B)를 스위칭하여 시스템버스(8)의 OCR기능동작단에 연결시킨다.

한편, 상기와 같은 동작에 의해 각 기능이 설정된 보호모듈(2A~2F)은 그 설정된 기능동작을 각각 수행하게 된다. 예컨데 과전류검출기능이 설정된 보호모듈(2A)의 동작은 먼저 전력설비의 선로 혹은 전력선로에 연결된 CT/PT모듈(1)의 CT(46)를 통해 R.S.T상의 전류를 검출하게 되고 그 검출된 R.S.T상의 전류는 시스템버스(8)를 거쳐 과전류검출기능을 수행하는 보호모듈(2A)의 선택스위치(9)점점으로 유입된다. 그리고 이 유입된 R.S.T상의 전류는 지역통과필터(10)인 저항들(R1~R3)과 콘덴서들(C1~C3)에 의해 이 전류속에 포함된 고주파성분이 제거된 다음 검출신호증폭기(11a~11c)에서 상기 R.S.T상의 전류를 일정신호의 크기로 증폭하여 레벨시프터(12a~12c)로 입력시켜 입력검출신호에 따라 0~5V 범위로 신호변환시킨다. 그리고 이 신호변환된 R.S.T상의 검출전류는 멀티플렉서(13)의 해당 단자(A1~A4)에 입력되게 되며, 이때 마이컴(15)은 멀티플랙서(13)의 출력채널을 선택하기 위해 멀티플렉서(13)의 S0,S1단에 제어신호를 가하게 되고 이에 따라 선택된 채널에서 검출된 신호들의 이상상태여부를 셋팅된 한시순시값에 따라 판단한다. 예컨데, 마이컴(15)이 멀티플렉서(13)의 S0,S1단을 0의 값으로 셋팅시키면 멀티플렉서(13)의 A1채널이 선택되어 레벨시프터(12a~c)의 기준전압에 대한 데이타가 A/D 컨버터(14)로 입력된다. 그리고 그 입력된 신호는 디지탈신호로 변환된 다음 마이컴(15)으로 입력되어 마이컴(15)이 이를 판단하게 된다. 또한, 마이컴(15)멀티플렉서(13)의 S0,S1단에 11값을 셋팅하면 멀티플렉서(13)의 A3채널이 선택되어 A/D컨버터(14)를 통해 S상 전류값이 마이컴(15)으로 입력되게 된다. 이때, 마이컴(15)은 A/D 컨버터(14)의 데이타를 한주기에 12개 샘플링하여 매주기마다 입력신호의 크기를 계산한다.

이상과 같은 방법으로 멀티플렉서(13)의 채널을 계속 변화시켜 마이컴(15)이 선로의 상태를 점검하게 된다. 한편, 마이컴(15)에는 상기와 같은 과정을 통해 입력된 R.S.T상의 선로검출전류를 한시Tap설정스위치(16), 한시lever설정스위치(17) 및 순시설정스위치(18)에 의해 설정된 전류허용값과 비교 판단하게 된다. 즉, 셋팅된 한시동작전류, 한시 동작시간, 순시동작전류에 따라 비교 판단하게 되고 그 판단결과 선로에 이상이 발생되었을 경우 즉 순시사고(셋팅된 순시동작전류 허용범위 이상으로 선로전류가 급격히 흐르는 상태) 혹은 한시사고(셋팅된 한시동작전류 및 한시동작시간 허용범위 이상으로 선로전류가 흐르는 상태)가 발생하였을 경우 표시LED단(19)을 통해 그 사고의 종류를 표시하게 된다. 예컨데, 마이컴(15)의 P1.-1단을 통해서는 R상 전류의 이상상태를 표시LED(19)을 통해 표시하게 된다.

또한, 상기 계전기기능에 의해 검출된 이상상태신호는 상기 마이컴(15)의 P3.3단에서 출력되어 오픈콜렉터출력단(20)과 제어스위치(21A,21B)를 통해 입출력모듈(6)과 메타링모듈(4)로 로드되게 된다. 즉, 상기 이상상태신호(예컨데 R상 전류에 이상이 발생될 경우 마이컴 P3.3에 발생된 신호)는 제어스위치(21A,21B)와 시스템버스(8)의 OCR동작접점을 거쳐 입·출력모듈(6)의 버퍼(39)에 입력되고 그와 동시에 상기 마이컴(15)의 P1.1단으로 발생된 트립신호가 제어스위치(21A)와 시스템버스(8)의 R상 트립단을 거쳐 메타링모듈(4)의 버퍼(29A)로 입력된다.

한편, 상기 입·출력모듈(6)의 버퍼(39)에 입력된 OCR동작신호는 OR 게이트(40)를 통해 트랜지스터(TR1)의 베이스단에 인가되게 되고 그에 따라 이 트랜지스터(TR1)가 턴온되어 트립스위치(41)를 동작시키게 된다. 그리고 이 트립스위치(41)가 동작됨에 따라 외부에 연결된 차단기(5A)를 개방시키게 되므로 OCR검출기능에 의해 각 상에 발생된 이상전류를 차단시켜 전력설비를 보호하게 된다.

또한, 상기 동작중에 선로의 이상상태가 처리되어 각 상의 전류, 전압값이 정상상태로 복귀했을 경우 매뉴얼클로우즈키를 동작시켜 차단기를 클로우즈시키게 되는데, 이때 상기 매뉴얼클로우즈키를 누르게 되면 클로우즈신호가 입·출력모듈(6)의 버퍼(39)를 통해 트랜지스터(TR2)의 베이스단으로 입력되게 되고 그에 따라 이 트랜지스터(TR2)가 턴온되어 클로우즈스위치(42)를 동작시킨다. 그리고 이 클로우즈스위치(42)가 동작됨에 따라 외부에 연결되어 있는 차단기(5B)를 폐쇄시키게 되어 전력설비 혹은 전력선로의 동작을 정상적으로 진행시킨다.

따라서, 각종 검출기능에 의해 발생된 제어신호에 의해 차단기의 개폐동작이 수행되고, 또한 표시/키보드드(28)의 매뉴얼트립키나 매뉴얼클로우즈키를 푸쉬했을 경우도 메타링모듈(4)의 마이컴(30)이 이를 인식하여 차단기의 개폐동작을 실행시키게 된다. 그리고 상기 메타링모듈(4)의 멀티플렉서(23)에 입력된 선로의 이상상태신호는 A/D컨버터(24)를 거쳐 마이컴(30)으로 입력되게 되어 메타링데이타를 계산하게 된다. 즉, 유효전력, 무효전력, 역률등의 데이타를 계산한다. 또한 그 계산된 메타링데이타를 판넬인터페이스(27)를 거쳐 표시/키보드부(28)를 통해 외부로 표시하게 되며, 그리고 통신인터페이스(32)를 통해 중앙감시시스템(도시안됨)으로부터 데이타전송이 요구되는지를 판단하게 되는데, 이때 상기 중앙감시시스템(도시안됨)과 각 보호계전기간의 통신은 이미 시스템설치시 코드설정스위치(33A,33B)에 의해서 설정된 고유코드에 의해 자신의 통신시간을 판단하게 된다.

한편, 상기 설정된 고유코드에 의해 중앙감시시스템으로부터 데이타전송이 요구될 경우 메타링모듈(4)의 마이컴(30)내부의 카운터가 인에이블(enable)되고 이 마이컴(30)의 외부인터럽트도 인에이블되어 계산한 상기 메타링데이타들은 직렬인터페이스(31)와 통신인터페이스(32)를 거쳐 상기 중앙감시시스템으로 전송하게 된다. 여기서, 상기 이상상태신호가 상기 멀티플렉서(23)에 입력되는 과정에서는 여러 단계의 과정을 거치게 되는데, 예컨데 선로에 R상의 전류가 셋팅된 허용치 이상으로 흐를 경우 R상의 과전류가 시스템버스(8)의 R상 전류단으로부터 저역통과필터(49)인 저항(Cn)과 콘덴서(Rn)로 입력되어 고주파성분을 제거시키게 된다. 그리고 이 필터링과정에 의해 고주파성분이 제거된 R상의 전류는 검출신호증폭기(35)를 거쳐 일정레벨의 신호로 전류증폭된 다음 레벨시프터(36)를 거쳐 0~5V의 신호레벨로 변환되는 과정을 거치게 된다. 여기서, 각 보호모듈(2A~2F)에 설정된 기능에 따라 검출되는 각 상의 전류전압신호가 각각 입력될때마다 상기 작용을 수행하게 된다.

한편, 상기 보호모듈(2A)의 OCR검출기능에 의해 입출력 모듈(6)이 상기와 같이 차단기(5A)를 트립시켰을 경우 이러한 상태를 메타링모듈(4)의 마이컴(30)이 시스템버스(8)의 OCR동작단과 버퍼(29A)를 통해 판단하게 되고 그러한 판단신호를 중앙감시시스템(도시안됨)과 표시/키보드부(28)로 전송하게 된다. 또한, 메타링모듈(4)에서는 차단기(5A,5B)의 현재 동작상태를 시스템버스(8)의 52A,52B단과 버퍼(29A)를 통해 입력되는 차단기상태신호에 따라 판단하게 된다. 예컨데 차단기가 현재 on되어 있을 경우 입·출력모듈(6)의 입력부(37)에서의 외부단자 52A가 short되게 되고 그에 따라 브리지정류단(45)에 의해 정류된 제어전원(44)의 전압이 저항들(R1,R2)을 거쳐 발광다이오드(PD1)로 유입되므로 발광다이오드(PD1)가 발광을 하게 된다. 그러면 포토커플러(43A)인 포토TR(PTR1)이 턴온되어 시스템버스(8)의 52A단의 전위를 0로 만든다. 따라서 메타링모듈(4)은 상기 값 0을 판단하여 현재 차단기가 on상태에 있음을 판단한다. 또한 차단기가 off되었을 경우는 외부단자의 52B가 short되므로 브리지정류단(45)의 정류된 전압이 저항들(R3,R4)를 거쳐 포토커플러(43B)의 발광다이오드(PD2)로 유입되게 되고 그에 따라 포토커플러(43B)의 포토TR(PTR2)이 턴온되어 시스템버스(8)의 52B단의 전위를 0로 만든다. 따라서 메타링모듈(4)은 52B단의 0값을 버퍼(29A)를 통해 검출하여 현재 차단기가 off 상태에 있음을 판단하게 된다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은, 전력설비의 사고검출을 위한 각종 보호기능과 계측기능을 모듈형태로 설치하고 이러한 모듈을 중앙감시시스템의 네트워크에 연결되도록 함으로써 전력을 전달하는 선로의 복합적인 이상상태를 효과적으로 검출할 수 있음은 물론 원방의 중앙감시시스템의 제어명령에 의해 각종 기능을 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims

전력선로로부터 검출된 각종 검출신호를 시스템에서 신호처리가능한 신호로 변환시키는 CT/PT모듈(1)과, 이 CT/PT모듈(1)로부터 입력된 검출신호들을 비교하여 선로의 상태를 판단하는 각종 검출기능을 수행하고 그에 따라 선로의 개페제어신호를 발생시키는 보호모듈군(2)과, 이 보호모듈군(2)의 기능동작상태를 점검하고 각종 메타링데이타를 산출하여 네트워크로 연결된 중앙감시시스템(도시안됨)으로 전송하는 메타링모듈(4)과, 상기 보호모듈군(22)의 개폐제어신호에따라 차단기들(5A,5B)을 개폐시키고 이 차단기들(5A,5B)의 개폐상태신호를 상기 메타링모듈(4)로 전송하는 입·출력모듈(6)과, 상기 모듈들(1,2,4,6)의 입 출력신호가 서로 원활히 통신할 수 있도록 연결된 시스템버스(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제1항에 있어서, 상기보호모듈군(2)이 과전류게전기기능, 지락과전류계전기기능, 방향지략계전기기능, 과전압계전기기능, 그리고 부족전압계전기기능을 각각 가지고 있는 보호모듈(2A~2F)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제1항에 있어서, 상기 메타링모듈(4)이 각 상의 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 유효전력량, 무효전력량, 역률 그리고 주파수등의 메타링데이타를 산출하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제2항에 있어서, 상기 모듈들(24-2F)이 3상의 전류, 전압을 검출하기 위해 선택적으로 스위칭하는 선택스위치(9a~c)와, 이 선택스위치(9a~c)로부터 입력되는 검출신호속에 포함된 고주파성분을 제거하기 위한 저역통과필터(10))와, 이 저역통과필터(10)를 통과한 상기 검출신호를 일정레벨의 신호로 증폭하는 검출신호증폭기(11a~11c)와, 이 검출신호증폭기(11a~11c)에 의해 증폭된 검출신호를 시스템에 필요한 일정신호레벨로 신호변환시키는 레벨시프터(12a~12c)와, 이 레벨시프터(12a~12c)의 출력신호를 멀티플렉서(13)와 A/D 컨버터(14)를 통해 입력받아 설정된 기능별로 선로의 이상상태를 비교 판단하고 그에 따라 외부차단기들(5A,5B)의 개폐제어신호를 발생시키는 마이컴(15)으로 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제2항에 있어서, 상기 보호모듈(2A~2F)이 한시동작의 Tap셋팅을 결정하는 한시 Tap설정스위치(16)와, 상기 한시동작의 lever 셋팅을 결정하는 한시 lever설정스위치(17)와, 순시동작의 허용치를 설정해주는 순시설정스위치(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제2항에 있어서, 상기 보호모듈(2A~2F)이 설정된 기능에 적합한 접점선택으로 차단기들(5A,5B)의 개폐동작을 실행시킬 수 있도록 스위칭하는 제어스위치들(21A~21B)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제1항에 있어서, 상기 메타링모듈(4)은 시스템버스(8)로부터 각 상의 전류, 전압신호를 검출하는 신호검출단(22)과, 이 신호검출단(22)으로부터 입력된 검출신호들중에 선택된 검출신호만을 전송하는 멀티플랙서(23)와, 이 멀티플랙서(23)로부터 입력된 아날로그의 검출신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D 컨버터(24)와, 이 A/D 컨버터(24)로부터 입력된 검출신호를 비교 판단하여 메타링데이타를 산출하고 각 보호모듈(2A~2F)의 기능동작을 검출 제어하는 마이컴(30)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제1항에 있어서, 상기 메타링모듈(4)이 중앙감시시스템(도시안됨)과의 데이타통신을 위한 직렬인터페이스(31)와 통신인터페이스(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.
제8항에 있어서, 상기 메타링모듈(4)이 중앙감시시스템(도시안됨)과의 통신을 원활히 수행하기 위해서 고유통신코드를 설정하는 코드설정스위치(33A,33B)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 보호계전기.