KR100926787B1

KR100926787B1 - 배전자동화용 단말장치 및 그의 고장전류 보호협조 방법.

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Publication number: KR100926787B1
Application number: KR1020070107290A
Authority: KR
Inventors: 박학열; 진영규; 추경용; 임한균; 남효성; 윤남선; 안정길
Original assignee: 한전케이디엔주식회사
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-11-13
Also published as: KR20090041660A

Abstract

본 발명은 기능별 회로별로 모듈화한 배전자동화용 단말장치로서 기본적인 구성은 파워모듈(PSU), 메인모듈(MCU), 회로 입출력 모듈(IOU), 백플레인 모듈(BPU), 유저 인터페이스모듈(HMI)로 구성되며, 기능별, 회로별로 모듈화하여 회로별로 감시, 제어, 계측이 가능하고, 6회로까지 확장 가능한 단말장치이다. 상기 장치는 고장검출의 신뢰도를 향상시키기 위하여 배전선로의 고장전류를 인지하여 고장검출(FI) 시 통전 방향을 판단하고, 거짓 엔(N)상 고장을 인지하여 거짓 엔(N)상 고장검출을 억제함으로써, 시스템 운영자가 고장구간을 판단하기 용이하고, 고장 검출 정보에 따른 섹션(Section) 기능의 보호협조 알고리즘을 구현한다. 본 발명에 의하면, 자동화개폐기를 6회로까지 수용가능하고, 배전선로의 고장검출 신뢰도를 향상시켜 고장을 감지하고, 후비 보호기기와 유연하게 협조하여 상기 고장에 의한 정전을 감지하여 자동으로 개방하고 정해진 시퀸스(Sequence)에 의해 자동 투입함으로써 최소의 고장 구간만을 자동으로 분리하여 광역정전을 방지할 수 있다.

배전 자동화, 보호협조, 정전, 고장검출

Description

배전자동화용 단말장치 및 그의 고장전류 보호협조 방법.{Terminal for Distributing Automation and its Fault Indication breakdown protection cooperation method}

본 발명은 배전선로에 고장이 발생하였을 경우, 자동화 개폐기(GA)의 단말장치(FRTU)에서 고장 검출(FI) 시, 고장 전류의 통전 방향을 표시하고, 거짓 엔(N)상 고장 검출을 억제하여 고장 검출 후 섹션(Section) 기능으로 고장을 제거하여 정전 구간을 최소화하여 기능별 회로별 모듈화한 배전자동화용 단말장치 및 그의 고장전류 보호협조 방법에 관한 것이다.

기존 배전자동화용 단말장치는 하나의 입출력(IOU) 모듈에서 4회로까지 통합 수용함에 따라 회로의 증감에 대해 능동적으로 대처하지 못했고, 6회로까지 확장하지 못한 단점뿐 아니라 회로별로 입출력(IOU)모듈이 구분되어 있지 않아 한 회로의 입출력(IOU)부분 불량 시 전체를 교체해야 하는 문제점 및 기능 추가시 전체를 재개발해야 하는 단점이 있다.

일반적으로 배전선로에 고장이 발생하였을 경우 각 상(A,B,C,N)별로 고장상태를 표시할 수 있어야 하며, 돌입전류에 오동작하지 않는 고장표시기를 내장하여 돌입상황에 따른 일시적인 고장 및 평상시 상황에 따른 고장을 판단하고, 각 시퀸스(Sequence)의 고장발생(FI)은 고장전류를 경험하고 무전압(사선)이 된 시점으로 처리하여 최종 고장검출 판단시간이 완료된 시점에서 고장검출(순간, 일시) 정보를 발생한다.

종래에는 후비보호장치(CB, RECLOSER)와 보호협조하여 후비보호장치의 총 동작 횟수 이내에 미리 정정된 시퀸스에 도달하면 상기 후비보호장치에 의해 선로가 무전압(사선)이 된 상태에서 개방하여 고장구간을 배전계통으로부터 분리시키도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 고장구간 자동개방 차단장치에 의해서는 후비 보호 장치가 과도고장 제거를 위해 순시동작을 할 경우 이를 검출하여 락아웃(Lock Out)시키므로 과도고장을 영구고장으로 간주하게 되어 수용가 또는 선로에 불필요한 정전을 유발하게 하게 하는 한편, 본 발명의 장치처럼 신뢰성 있는 고장검출(FI)을 기반으로 고장구간을 분리하는 것이 아니라 단순히 무전압 횟수 누적에 의해 선로를 분리하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 기능별 회로별로 모듈화하여 사용회로의 증감에 대해 능동적으로 대처하고, 6회로까지 확장가능한 구조를 가지며, 고장검출(FI) 시 고장전류에 대한 통전 방향 표시 및 거짓 엔(N)상 고장에 의한 엔(N)상 고장검출을 억제하고, 고장 검출 후 후비 보호 기기와 협조하여 고장에 의한 정전 감지시 자동으로 개방하고 정해진 시퀸스(Sequence)에 의해 자동투입하여 최소의 자동 구간을 분리하여 정전구간을 최소화하는 다기능급 배전자동화용 모듈형 단말장치 및 그의 고장전류 보호협조 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 각 회로별로 입출력 모듈을 구분하여 하나의 입출력 모듈 고장 시 해당 입출력 모듈만 교체하도록 하고, 메인모듈을 별도로 구성하여 메인모듈 기능 추가 및 하드웨어 수정을 용이하게 하는 다기능급 배전자동화용 모듈형 단말장치 및 그의 고장전류 보호협조 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다기능급 배전자동화용 모듈형 단말장치 및 그의 고장전류 보호협조 방법에 있어서, 파워모듈(PSU), 메인모듈(MCU), 회로별 입출력모듈(IOU), 백플레인모듈(BPU) 및 유저 인터페이스모 듈(HMI)로 구성된 다기능급 배전자동화용 단말장치를 이용하여 배전 선로 고장 전류의 통전방향을 판정하고, 거짓 엔(N)상 고장 검출을 억제하여 상기 배전 선로의 고장구간을 판단하여 보호협조 알고리즘을 통해 정전 구간을 최소화한다.

본 발명은 배전자동화용 단말장치로서 개폐기의 전류 및 전압을 수신하는 하나 이상의 회로 입출력 모듈(IOU)을 포함하고, 상기 회로 입출력 모듈에 의해 수신된 전류 및 전압을 통해 고장을 검출하고 보호협조 알고리즘을 운영하며, 유저 인터페이스 모듈과 연결되는 메인모듈을 포함하며, 하나 이상의 회로 입출력 모듈(IOU), 상기 메인모듈 및 전원을 공급하는 파워모듈간의 신호 인터페이스를 실행하는 백플레인 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 메인모듈은 상기 각 회로 입출력 모듈에 의해 입력된 아날로그 전류 및 전압을 디지털 전류 및 전압으로 변환하는 컨버터를 포함하고, 상기 컨버터에 의해 입력된 전류 및 전압을 통해 배전선로의 고장 시 고장전류 통전방향 판정하고 거짓 엔(N)상 고장 검출 억제하여 고장 검출(FI) 정보를 나타내는 디에스피(DSP)를 포함하며, 상기 디에스피(DSP)의 고장 검출(FI) 정보를 이용하여 섹션(Section) 기능을 구현하는 보호협조 알고리즘을 운영하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 배전선로의 돌입상황시 또는 평상시 고장 전류가 인지되는 단계를 포함하고, 상기 고장 전류의 통전 방향을 나타내고 거짓 엔(N)상 고장을 억제하여 고장검출(FI) 정보를 표시하는 단계를 포함하며, 상기 고장검출(FI) 정보에 따 라 섹션(Section) 기능의 보호협조 알고리즘이 실행되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 보호협조 알고리즘은 기존 자동화 개폐기를 통해 섹션(Section) 기능을 구현하며, 간선 및 지선의 구간지점에 사용되는 구간 모드와 연계지점에서 사용되는 연계 모드를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 구간 모드는 고장 인지 후 무전압(사선)을 감지하면 개방 지연 시간 동안 전압이 활선이 되거나 전류가 픽업 전류 이상일 경우에는 고장 차단으로 인한 정전 감지 여부가 다시 감지되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 구간 모드는 고장 인지 후 무전압(사선)을 감지하면 개방 지연 시간(Open Delay Time) 후에 자동화 개폐기의 열림 제어 명령을 실행되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 열림 제어 명령 실행 후에 자동 닫힘(Auto Close) 기능을 사용하여 닫힘 제어 명령을 실행하거나, 상기 자동 닫힘(Auto Close) 기능을 사용하지 않고 락아웃(Lockout) 상태를 이루는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 닫힘 제어 명령 실행 후에 락아웃 시간(Lockout Time)에 따라 개방 지연 시간(Open Delay Time)을 통해 섹션(Section) 기능의 락아웃(Lockout) 상태를 이루는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 연계 모드는 전원측 또는 부하측이 무전압이 되면, 개방 지연 시간이 진행되는 1단계를 포함하고, 상기 개방 지연 시간 후 억제 시간(Restraint Time)이 진행되는 2단계를 포함하며, 상기 억제 시간 후 투입 시 간(Close Time)이 진행되는 3단계를 포함한다. 그리고, 상기 1,2,3 단계 진행 동안 상기 전원측 또는 부하측의 무전압이 유지되면 투입 제어가 실행되는 4단계를 포함하며, 상기 4단계 후 락아웃(Lockout)이 실행되며, 락아웃 시간(Lockout Time)을 진행 후 알고리즘이 초기화되는 5단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 1단계 진행 중에 상기 전원측 또는 부하측이 활선이 되거나 상기 전원측과 부하측이 모두 무전압(사선)이 되면 알고리즘이 초기화되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 2단계 또는 상기 3단계 진행 중에 상기 전원측과 부하측이 모두 무전압(사선)이 되면 알고리즘이 초기화되는 것이 바람직하다.

본 발명에서상기 2단계 내지 상기 3단계 진행 중에 상기 전원측 또는 부하측이 활선이 되면, 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 진행되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 진행 중에 상기 전원측과 부하측이 무전압(사선)이 되면 기능 락아웃(Lockout)이 되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 완료 시점까지 상기 전원측과 부하측이 활선 상태를 유지할 경우에는 상기 알고리즘이 초기화되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 고장전류 통전방향 판정은 배전선로 고장의 고장인지 시점에서 발생하는 상의 전류 위상과 상기 고장발생 상을 제외한 상기 고장인지 시점 이전의 두 상의 선간 전압의 위상을 비교하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 거짓 엔(N)상 고장 검출 억제는 상기 거짓 엔(N)상이 검출될 경우에 픽업 전류를 픽업전류×설정배수로 하여 이를 초과하는 상이 존재하지 않을 경우에 상기 거짓 엔(N)상 고장 검출을 억제하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 배전선로의 돌입상황 시와 평상시 고장 전류가 인지되는 단계에 있어서, 상기 배전선로의 전압이 한 상이라도 활선이 되는 시점부터 설정 돌입시간 사이에 전류크기가 픽업전류×설정 돌입배수 이상이며, 상기 전류 크기가 고장설정주기 이상 지속되는 경우에는 돌입상황 시 고장전류로 인지되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 배전선로의 돌입상황시와 평상시 고장 전류가 인지되는 단계에 있어서, 상기 배전선로의 전압이 활선이 되는 시점을 기준으로 상기 돌입시간 이후부터 전류크기가 픽업전류 이상이며, 상기 전류크기가 고장설정주기 이상 지속 되는 경우 평상시 고장전류로 인지되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 고장검출 시 고장전류의 통전 방향을 검출함으로써 배전계통에 연계되고 있는 분산전원 및 구역전기사업자 등 양방향으로 전원이 존재할 경우 계통에 선로고장 발생 시 고장구간을 판단할 수 있고, 전원측 고장에 의한 불평형 고장에 대한 거짓 엔(N)상 고장을 인지하여 고장 엔(N)상 고장검출을 억제함으로써, 시스템 운영자가 고장구간을 판단하기 용이한 효과가 있다.

그리고, 기존 개폐기용 FRTU에 후비 보호기기와 협조하여 고장에 의한 정전 감지 시 자동으로 선로를 개방하는 섹션(Section) 기능을 구현하여 별도의 장비 없이 배전선로의 고장 구간을 축소하여 광역 정전을 방지하는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1a 는 본 발명의 일 실시 예에 다른 다기능급 모듈구조의 배전자동화용 단말장치의 구성도이다.

도 1a 을 참조하면, 메인모듈(100), 회로 입출력 모듈(200), 유저 인터페이스 모듈(300) 및 백플레인 모듈(400) 및 파워모듈(500)을 포함하여 지중 6회로 모듈형 배전자동화용 단말장치를 나타낸 구성도이다.

상기 메인모듈(100)은 단말장치 전체 기능을 수용하고, 상기 백플레인 모듈(400)과 연결되어 하나 이상의 회로 입출력 모듈(200)에 의해 수신되는 전류 및 전압을 통해 배전자동화용 단말장치의 고장을 검출하고 보호협조 알고리즘을 구현 한다.

상기 회로 입출력 모듈(200)은 후면에서 용이하게 삽입할 수 있도록 처리하고 신호의 입출력을 담당하여 상기 백플레인 모듈(400)을 통해 상기 메인모듈(100)과 연결되고, 하나의 배전자동화용 단말장치에 하나 또는 그 이상을 실장할 수 있다.

일 실시 예로, 하나의 배전자동화용 단말장치에 6개의 상기 회로 입출력 모듈(200)을 실장하여 1회로에서 6회로까지 사용할 수 있다.

상기 백플레인 모듈(400)은 상기 메인모듈(100), 상기 회로 입출력 모듈(200) 및 상기 파워모듈(500)을 연결하여 각 모듈 간 신호 인테페이스를 담당한다.

상기 파워모듈(500)은 공통적인 상태신호 및 제어신호를 입출력할 수 있도록 포트를 구비하며 배전자동화 단말장치를 구성하는 전체모듈에 필요한 전원을 공급한다.

이하 자세한 내용은 하기의 도 1b를 참조한다.

도 1b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전 자동화용 단말장치의 구성도이다.

도 1b 를 참조하면, 메인모듈(100), 회로 입출력 모듈(200) 및 유저 인터페이스(300)로 구성되는 배전 자동화 단말장치에 있어서 상기 메인모듈(100)은 상기 회로 입출력 모듈(200)로부터 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 처리하여 상기 회로 입출력 모듈(200) 및 상기 유저 인터페이스(300)로 전송한다.

상기 메인모듈(100)은 컨버터(110), DSP(120), DPRAM(130) 및 CPU(140)를 포함한다.

상기 컨버터(110)는 개폐기 내의 CT 및 PT를 통해 변환된 아날로그 전류 및 전압 신호를 상기 회로 입출력 모듈(200)의 보조 CT 및 PT(210)로부터 수신하여 디지털 전류 및 전압 신호로 변환한다.

상기 DSP(120)는 상기 컨버터(110)에 의해 변환된 디지털 전류 및 전압을 사용하여 배전선로의 고장을 판단하고, 고장 검출(FI) 시 고장전류 통전 방향을 판정하고 거짓 엔(N)상 고장에 의한 엔(N)상 고장검출을 억제한다.

상기 DPRAM(130)은 상기 DSP(120)와 상기 CPU(140)를 연결하는 Dual Port RAM으로써 상기 DSP(120)의 고장 검출(FI) 정보를 상기 CPU(140)로 전송한다.

상기 CPU(140)는 상기 고장 검출(FI) 정보를 수신하여 후비 보호 기기와 협조하여 섹션(Section) 기능의 보호협조 알고리즘을 통해 배전선로의 고장 구간을 영구 개방(Lockout; 이하 락아웃)하여 정전 부분을 최소화시킨다.

또한, 회로 입출력 모듈(200)의 DI(220)을 통해 각종 상태 접점 신호를 감시 제어하며, DO(230)을 통해 이력관리 및 상위 중앙제어장치와 통신을 통해 정보를 전달한다.

일반적으로 배전선로의 고장은 돌입상황 시 고장과 평상시 고장으로 구분되며, 상기 돌입상황은 배전선로의 전압이 한 상이라도 활선이 되는 시점부터 설정 돌입시간까지를 나타내고, 상기 평상시 상황은 배전선로의 전압이 활선이 되는 시 점을 기준으로 설정 돌입시간 이후부터이다.

상기 돌입 상황 시 고장인지는 전류 크기가 "고장이라고 판단할 수 있는 설정 Pickup전류(이하 픽업전류)× 설정 돌입배수"이상이고 상기 고장 전류가 설정주기(예, 1주기(1/60초))이상 지속 된 경우에 고장을 판단할 수 있다.

상기 평상시 고장인지는 전류의 크기가 픽업(Pickup)전류 이상이고, 상기 고장 전류가 설정주기 이상 지속 된 경우이다.

상기 고장은 보호기기에 의해 고장전류 차단이 이루어지고, 상기 고장 전류 차단에 의해 무전압(사선)이 되었을 때 고장 검출(FI)을 하고 최종 고장검출 판단시간이 완료된 시점에서 고장검출(순간, 일시) 정보를 판단한다.

이때, 상기 픽업전류는 (A,B,C)상과 N상을 개별적으로 설정한다. 이하 자세한 내용은 하기의 도 2, 도 3a 및 도 3b 를 참조한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 A,B,C 상의 고장검출을 나타낸 순서도이다.

도 2 를 참조하면, A,B,C상의 고장을 검출하기 위하여 배전선로의 전압 및 전류를 계측(S200)하여 돌입(S202) 여부를 판단한다.

상기 전압 및 전류가 돌입일 경우에는 "픽업(Pickup)전류×돌입배수"와 비교(S204)하여 상기 "픽업(Pickup)전류×돌입배수"를 초과할 경우에는 고장 시간을 카운트(S206)하고, 초과하지 않을 경우에는 상기 전류가 상기 "픽업(Pickup)전류×돌입배수×마진율(예, 0.95)" 이하인지 판단(S208)한다.

상기 전압 및 전류가 돌입(S202)이 아닐 경우에는 거짓 엔(N)상 고장인지를 판단(S210)하여 거짓 엔(N)상 고장일 경우에는 상기 전류가 "픽업(Pickup)전류×설정배수" 초과하는지 판단(S212)하여 초과할 경우에는 고장시간 카운트(S206)를 하고, 초과하지 않을 경우에는 상기 전류가 "픽업(Pickup)전류×설정배수×마진율"의 이하인지를 판단(S214)한다.

상기 거짓 엔(N)상 고장인지를 판단(S210)하는 단계에서 상기 전압 및 전류가 거짓 엔(N)상이 아닐 경우에는 상기 전류가 픽업(Pickup) 전류를 초과하는지 여부를 판단(S216)하여 초과할 경우에는 고장 시간을 카운트(S206)하고, 초과하지 않을 경우에는 상기 전류가 마진율을 고려한 픽업(Pickup) 전류의 이하인지 판단(S218)한다.

상기의 S208단계, S214단계, S218단계에서 상기 전류가 이하라고 판단될 경우에는 고장 경험이 있는지 판단(S220)하고, 이하가 아닐 경우에는 돌입 여부를 다시 판단(S202)한다.

상기 고장 경험이 있는지 판단하는 단계에서 고장 경험이 없을 경우에는 돌입 여부를 다시 판단(S202)하며, 고장 경험이 있을 경우에는 고장 리셋 시간을 카운트(S222)하여 리셋 설정 주기를 초과(S224)할 경우에는 고장을 해제(S226)하고, 초과하지 않을 경우에는 상기 돌입 여부를 다시 판단(S202)한다.

상기 고장 시간을 카운트(S206)하는 단계에서는 상기 고장 시간을 카운트하여 설정주기를 초과(S228)하지 않을 경우에는 돌입 여부를 다시 판단(S202)하며, 초과 할 경우에는 A,B,C상의 고장으로 판단(S230)한다.

도 3a 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔(N)상의 고장검출을 나타낸 순서도 이다.

도 3a 을 참조하면, 계측되는 전류 및 전압(S300)이 돌입이 아닐 경우에 엔(N)상의 고장을 검출하는 것으로 계측되는 전류가 엔(N)상 픽업(Pickup)전류를 초과하는지 판단(S310)하여 초과할 경우에는 각 (A,B,C)상의 전류가 픽업(Pickup)전류 미만이고 그 상의 전압이 무전압(사선) 인지를 판단(S320)한다.

이때, 상기 무전압은 평상시 전압의 설정 %미만(예, 50%)이 되는 것을 의미한다.

각 상의 전류가 픽업(Pickup)전류 미만이고 그 상의 전압이 무전압(사선) 일경우에는 거짓 엔(N)상 고장을 검출(S340)하고, 아닐 경우에는 엔(N)상 고장을 검출(S330)한다.

상기와 같이 엔(N)상 고장이 검출(S330)되면, 상기 엔(N)상 고장 전류의 통전 방향을 결정하고 고장 검출(FI) 시 방향을 표시한 후, 섹션(Section) 기능의 보호 협조 방법을 통해 고장구간을 축소한다.

더 자세한 방법은 도 3b의 엔(N)상의 고장검출을 나타낸 순서도를 참조한다.

도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전 자동화용 다기능 단말장치의 전류 고장 보호협조 방법을 나타낸 플로우차트이다.

도 4 를 참조하면, 배전선로에 고장이 인지(S400)되면 거짓 엔(N)상 고장 시 거짓 엔(N)상을 억제하고, 고장 전류의 통전 방향을 판정(S410)하여 고정검출(FI) 정보를 발생(S420)시킨 때 고장전류 통전 방향을 표시하고 그 후비 보호기기와 협조하여 섹션(Section)기능을 구현(S430)하여 고장구간 분리에 의한 고장구간을 축 소하여 광역정전을 방지한다.

상기 고장검출(FI) 정보는 고장전류 경험과 후비 보호기기에 의한 고장전류 차단에 의해 무전압(사선)이 되었을 때 발생한다.

상기 거짓 엔(N)상 고장을 억제하는 것은 상기 배전선로 고장에서 엔(N)상이 픽업(Pickup) 전류 초과로 엔(N)상 고장을 인지했을 경우, 각 상(A,B,C) 전류가 픽업(Pockup) 전류 미만이고 그 상전류에 대한 각 상(A,B,C) 전압이 사선이 되는 조건을 만족하는 상이 하나라도 존재하면, 상기 고장검출 알고리즘을 통해 픽업(Pickup) 전류를 두 배로 하여 이를 초과하는 상(A,B,C) 전류가 존재하지 않으면 상기 엔(N)상 고장을 억제한다.

상기 고장전류 통전 방향 판정은 평상시 조류의 흐름을 전원측에서 부하측으로 흐른다고 가정하고, 상기 배전선로 고장의 고장인지 시점에서 고장 발생 상(A or B or C)의 전류 위상과 고장인지 시점의 설정된 이전 주기(예, 2주기) 전, 고장발생 상을 제외한 두 상(BC or CA or AB)의 선간 전압의 위상을 비교하여 고장전류 통전 방향을 정방향(고장전류의 흐름이 전원측에서 부하측)과 역방향(고장전류의 흐름이 부하측에서 전원측)으로 판정한다.(도 5a 참조)

더 자세한 방법은 도 5b의 고장 전류 통전 방향 판정을 나타낸 순서도를 참조한다.

그리고, 상기 엔(N)상 고장전류의 통전 방향 판정은 상기 배전선로 고장의 고장검출 시점에서 A상, B상, C상의 전류 크기를 비교하여 가장 큰 상의 전류 위상과 전류 크기가 고장인지 시점의 설정 이전 주기 전, 가장 큰 상을 제외한 두 상의 선간 전압의 위상을 비교하여, 상기 엔(N)상 고장전류의 통전 방향을 결정하고, 상기 고장검출(FI) 시 방향을 표시한다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호협조 알고리즘의 구간 모드를 나타낸 알고리즘 및 그래프이다.

상기 구간 모드 알고리즘은 배전선로의 구간지점(간선, 지선)에서 사용되며 고장 인지 후 무전압을 경험하면, 자동화 개폐기를 열림(Open) 또는 닫힘(Close) 제어를 한다.

도 6a 를 참조하면, 배전선로의 고장을 인지하고 전원측 보호 기기(RA, CB 등)의 고장 차단으로 인한 정전을 감지 즉 무전압 상태를 감지(S600)하면 설정값인 개방 지연 시간(Open Delay Time) 진행(S602) 후에 자동화 개폐기를 열림(Open) 시킬 수 있도록 열림 제어 명령을 실행(S608)한다.

이때, 상기 개방 지연 시간 (Open Delay Time) 진행(S602)하는 동안에 전압(전원측, 부하측)과 전류의 크기를 지속적으로 감시하여, 이때 전압이 활선되거나 전류의 크기가 픽업(Pickup) 전류 이상인 고장전류(S604)일 경우에는 열림 제어 명령을 실행하지 않고 다시 고장을 인지하고 전원측 보호 기기의 고장 차단으로 인한 정전을 감지하였는지 여부를 다시 감시(S600)한다.

상기 열림 제어 실행(S608) 후 상기 Auto Close가 설정(S610)되어 있지 않으면 센션(Section) 기능은 자동화 개폐기가 열림 락아웃(Lockout)(S640) 된다.

상기 열림 제어 실행(S608) 후 Auto Close가 설정(S610)되어 있으면 자동화 개폐기가 개방된 후 투입 대기 시간(Close Wait Time)이 진행(S612)되고, 상기 투 입 대기 시간이 끝나기 전(S614)에 전원측 보호 기기의 재투입으로 인해 활선 상태(S616)가 되면 투입 시간(Close Time)이 진행(S618)되며, 상기 투입 시간(Close Time)이 끝날 때까지(S622) 활선 상태(S620)를 나타내면 자동화 개폐기를 닫힘(Close) 시킬 수 있도록 닫힘 제어를 실행(S624)한다.

이때, 상기 투입 시간(Close Time)의 진행(S618)중에 보호 기기의 재투입 없이 활선 상태가 되지 못하면 상기 투입 대기 시간(Close Wait Time)(S612)부터 다시 진행된다.

닫힘 제어 명령에 의해 자동화 개폐기가 투입되면, 락아웃 시간(Lockout Time)이 진행(S626)되고, 상기 락아웃 시간(Lockout Time)이 끝나기 전에 사선이 되면 개방 지연 시간(Open Delay Time)(S632)이 진행되고, 상기 개방 지연 시간(Open Delay Time)이 끝날 때까지 활선과 고장전류를 감지(S634)하지 못하면 열림 제어 명령(S638)을 실행하여 자동화 개폐기가 개방된 후 섹션(Section) 기능이 락아웃(Lockout)(S640)된다.

그리고, 상기 락아웃 시간(Lockout Time) 진행 시점에서 상기 락아웃 시간(Lockout Time)이 끝날 때(S328)까지 활선으로 유지(S330)되면 섹션(Section) 기능이 락아웃(Lockout)(S340)된다.

또한, 개방 지연 시간(Open Delay Time)(S632)이 진행되어 끝나기 전(S636)에 활선 및 고장전류를 감지(S634)하면, 상기 락아웃 시간(Lockout Time)을 진행(S626)한다.

상기 섹션 락아웃(Section Lockout)되면 원격(주장치)이나 현장(단말장치)에 서 락아웃 리셋(Lockout Reset)(S642)을 시키지 않으면 사용할 수 없다.

상기 도 6b 및 도 6c은 상기 도 6a의 알고리즘을 표현한 그래프로서, 상기 도 6b 는 재투입을 금지하고, 개방 지연 시간(Open Delay Time) 설정 값을 다르게 설정한 것이고, 상기 도 6c 는 재투입을 허용하고 개방 지연 시간(Open Delay Time)의 설정 값을 같게 설정하였다.

도 7a 및 도 7b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호협조 알고리즘의 연계 모드를 나타낸 알고리즘 및 그래프이다.

도 7a 를 참조하면, 배전선로의 연계지점(Tie)에서 사용하는 기능으로서, 상기 연계지점은 구간과 구간을 연결하는 자동화용 개폐기이고, 평상시 열림(Open)되어 있고 자동화용 개폐기의 전원측과 부하측은 평상시 활선 상태로 되어 있다.

상기의 상태를 정상상태로 하여, Target(전원측, 부하측, 전원측 또는 부하측)이 사선이 되면 열림(Open)되어 있던 상기 자동화용 개폐기를 닫힘(Close) 시킨다.

이때, 상기 Target은 상황에 따라 설정이 가능(S700)하다.

상기 Target이 무전압(S704)이 되면, 개방 지연 시간(Open Delay Time)이 진행(S706)되고, 상기 개방 지연 시간(Open Delay Time)이 끝나면(S710), 억제 시간(Restraint Time)이 진행(S712)되고, 상기 억제 시간(Restraint Time)이 끝나면(S718), 투입 시간(Close Time)이 진행(S720)되고, 상기 투입 시간(Close Time)이 끝날 때까지(S726) 상기 Target이 모두 무전압(S724) 상태이면 투입 제어 실행(S728) 후 자동화용 개폐기를 닫힘(Close)시킨다.

그리고, 투입제어 실행(S728) 후 자동 락아웃(Lockout)이 되고, 이후 락아웃 시간(Lockout Time)을 진행(S730)하고, 상기 락아웃 시간(Lockout Time)이 끝났거나, 진행 후 설정시간 이상 경과(S732)하면 알고리즘 초기상태가 된다.

이때 개방 지연 시간(Open Delay Time) 진행(S706) 중에 Target이 활선이 되거나 전원측과 부하측이 모두 무전압(S708)이 되면 알고리즘 초기 상태가 된다.

그리고 상기 억제 시간(Restraint Time) 진행(S718) 중에 전원측과 부하측이 모두 무전압(S714)이 되면 알고리즘 초기 상태가 된다.

또한 상기 투입 시간(Close Time) 진행(S720) 중에 전원측과 부하측이 모두 무전압(S722)이 되면 알고리즘 초기 상태가 된다.

또한 상기 억제 시간(Restraint Time) 또는 상기 투입 시간(Close Time) 진행 중에 Target이 활선이 되면(S716, S724), 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 진행(S734)된다.

상기 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 진행(S734) 중에 상기 Target이 무전압(S738)이 되면 자동 락아웃(Lockout)(S740)이 되고, 상기 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 끝날 때까지 Target이 활선(S736) 상태를 유지하면 알고리즘은 초기 상태가 된다.

상기 자동 락아웃(Lockout)(S740)이 되었을 경우에는 이후 전원측과 부하측이 모두 무전압(S742)이 되면 알고리즘이 초기 상태가 되고, 상기 Target이 활선(S744) 상태가 되면 소스 사이드 락아웃 리셋 타임(Source Side Lockout Reset Time)이 진행(S746)되며, 상기 소스 사이드 락아웃 리셋 타임(Source Side Lockout Reset Time)이 끝날 때까지(S752) 활선 상태를 유지하면 알고리즘 초기 상태가 된다.

이처럼 상기 소스 사이드 락아웃 리셋 타임(Source Side Lockout Reset Time)이 진행(S746)할 때 전원측과 부하측이 모두 무전압(S748)이 되면 알고리즘 초기 상태가 되고, 상기 Target이 무전압(S750)이 되면 상기 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time) 진행 중에 상기 Target이 무전압이 되었을 경우의 자동 락아웃(Lockout) 시점(S740)으로 돌아간다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 는 본 발명의 일 실시 예에 다른 다기능급 모듈구조의 배전자동화용 단말장치의 구성도.

도 1b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전 자동화용 단말장치의 구성도.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 A,B,C 상의 고장검출을 나타낸 순서도.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 N상의 고장검출을 나타낸 순서도.

도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전 자동화용 단말장치의 전류 고장 보호협조 방법을 나타낸 플로우차트.

도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고장 전류 통전 방향 판정을 나타낸 도면.

도 6a, 도 6b 및 도 6c 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호협조 알고리즘의 구간 모드를 나타낸 알고리즘 및 그래프.

도 7a 및 도 7b 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호협조 알고리즘의 연계 모드를 나타낸 알고리즘 및 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 메인모듈 110 : 컨버터

120 : DSP 130 : DPRAM

140 : CPU 200 : 회로 입출력 모듈

210 : CT 및 PT 220 : DI

230 : DO 300 : 유저 인터페이스 모듈

400 : 백플레인 모듈 500 : 파워모듈

Claims

개폐기의 전류 및 전압을 수신하는 하나 이상의 회로 입출력 모듈;

상기 회로 입출력 모듈에 의해 수신된 전류 및 전압을 통해 고장을 검출하고 보호협조 알고리즘을 운영하며, 유저 인터페이스 모듈과 연결되는 메인모듈; 및

하나 이상의 회로 입출력 모듈, 상기 메인모듈 및 전원을 공급하는 파워모듈간의 신호 인터페이스를 실행하는 백플레인 모듈을 포함하는 배전자동화용 단말장치.
제 1 항에 있어서, 상기 메인모듈은

상기 각 회로 입출력 모듈에 의해 입력된 아날로그 전류 및 전압을 디지털 전류 및 전압으로 변환하는 컨버터;

상기 컨버터에 의해 입력된 전류 및 전압을 통해 배전선로의 고장 시 고장전류 통전방향 판정하고 거짓 엔(N)상 고장 검출 억제하여 고장 검출(FI) 정보를 나타내는 디에스피(DSP); 및

상기 디에스피(DSP)의 고장 검출(FI) 정보를 이용하여 섹션(Section) 기능을 구현하는 보호협조 알고리즘을 운영하는 제어부를 포함하는 배전자동화용 단말장치.
배전선로의 돌입상황시 또는 평상시 고장 전류가 인지되는 단계;

상기 고장 전류의 통전 방향을 나타내고 거짓 엔(N)상 고장을 억제하여 고장검출(FI) 정보를 표시하는 단계; 및

상기 고장검출(FI) 정보에 따라 섹션(Section) 기능의 보호협조 알고리즘이 실행되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 3 항에 있어서,

보호협조 알고리즘은 기존 자동화 개폐기를 통해 섹션(Section) 기능을 구현하며, 간선 및 지선의 구간지점에 사용되는 구간 모드와 연계지점에서 사용되는 연계 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 구간 모드는 고장 인지 후 무전압(사선)을 감지하면 개방 지연 시간 동안 전압이 활선이 되거나 전류가 픽업 전류 이상일 경우에는 고장 차단으로 인한 정전 감지 여부가 다시 감지되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 구간 모드는 고장 인지 후 무전압(사선)을 감지하면 개방 지연 시 간(Open Delay Time) 후에 자동화 개폐기의 열림 제어 명령을 실행되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 열림 제어 명령 실행 후에 자동 닫힘(Auto Close) 기능을 사용하여 닫힘 제어 명령을 실행하거나, 상기 자동 닫힘(Auto Close) 기능을 사용하지 않고 락아웃(Lockout) 상태를 이루는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 닫힘 제어 명령 실행 후에 락아웃 시간(Lockout Time)에 따라 개방 지연 시간(Open Delay Time)을 통해 섹션(Section) 기능의 락아웃(Lockout) 상태를 이루는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 연계 모드는

전원측 또는 부하측이 무전압이 되면, 개방 지연 시간이 진행되는 1단계;

상기 개방 지연 시간 후 억제 시간(Restraint Time)이 진행되는 2단계;

상기 억제 시간 후 투입 시간(Close Time)이 진행되는 3단계;

상기 1,2,3 단계 진행 동안 상기 전원측 또는 부하측의 무전압이 유지되면 투입 제어가 실행되는 4단계; 및

상기 4단계 후 락아웃(Lockout)이 실행되며, 락아웃 시간(Lockout Time)을 진행 후 알고리즘이 초기화되는 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 1단계 진행 중에 상기 전원측 또는 부하측이 활선이 되거나 상기 전원측과 부하측이 모두 무전압(사선)이 되면 알고리즘이 초기화되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 2단계 또는 상기 3단계 진행 중에 상기 전원측과 부하측이 모두 무전압(사선)이 되면 알고리즘이 초기화되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 2단계 내지 상기 3단계 진행 중에 상기 전원측 또는 부하측이 활선이 되면, 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 진행되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 진행 중에 상기 전원측과 부하측이 무전압(사선)이 되면 기능 락아웃(Lockout)이 되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 소스 사이드 락아웃 타임(Source Side Lockout Time)이 완료 시점까지 상기 전원측과 부하측이 활선 상태를 유지할 경우에는 상기 알고리즘이 초기화되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 3항에 있어서,

상기 고장전류 통전방향 판정은 배전선로 고장의 고장인지 시점에서 발생하는 상의 전류 위상과 상기 고장발생 상을 제외한 상기 고장인지 시점 이전의 두 상의 선간 전압의 위상을 비교하는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 거짓 엔(N)상 고장 검출 억제는 상기 거짓 엔(N)상이 검출될 경우에 픽업 전류를 픽업전류×설정배수로 하여 이를 초과하는 상이 존재하지 않을 경우에 상기 거짓 엔(N)상 고장 검출을 억제하는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 배전선로의 돌입상황 시와 평상시 고장 전류가 인지되는 단계에 있어서,

상기 배전선로의 전압이 한 상이라도 활선이 되는 시점부터 설정 돌입시간 사이에 전류크기가 픽업전류×설정 돌입배수 이상이며, 상기 전류 크기가 고장설정주기 이상 지속되는 경우에는 돌입상황 시 고장전류로 인지되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 배전선로의 돌입상황시와 평상시 고장 전류가 인지되는 단계에 있어서,

상기 배전선로의 전압이 활선이 되는 시점을 기준으로 설정 돌입시간 이후부터 전류크기가 픽업전류 이상이며, 상기 전류크기가 고장설정주기 이상 지속 되는 경우 평상시 고장전류로 인지되는 것을 특징으로 하는 배전자동화용 단말장치의 고장전류 보호협조 방법.