KR100957812B1 - 전차선로의 고장점 표정방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전차선로의 고장점 표정방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 전차선로의 고장 발생시 고장지점의 검출 및 계전기의 고장시에도 고장지점을 정확히 검출할 수 있는 고장점 표정방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 전차선로의 고장점 표정방법으로서, 전차선로상 제1 지점에서 제2 지점까지 거리에 따른 순방향 임피던스 및 역방향 임피던스를 측정하여 거리의 임피던스 함수로 저장하는 단계와, 고장 발생시 측정된 제1 지점에서의 순방향 임피던스 및 제2 지점에서의 역방향 임피던스를 이용하여 제1 지점으로부터 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제1 거리 및 제2 지점으로부터 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제2 거리를 연산하여, 상호 매칭되는 위치를 고장지점으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전차선로, 고장점, 표정

Description

전차선로의 고장점 표정방법 및 그 시스템{METHOD FOR LOCATINGFAULT DISTANCE OF TROLLEY LINE AND SYSTEM THEREOF}

본 발명은 전차선로의 고장점 표정방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 전차선로의 고장 발생시 고장지점의 검출 및 계전기의 고장시에도 고장지점을 정확히 검출할 수 있는 고장점 표정방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 전력계통은 항상 가압되어 외부환경에 노출되어 온도, 습도, 바람등의 변화는 물론, 이물질의 접촉, 외부충격등에 따라 고장이 발생될 가능성이 상존한다. 특히, 전기철도에 대한 급전계통은 항시적으로 급격한 부하변화를 겪게 됨에 따라 전력설비가 계속적으로 스트레스를 받게 되므로 일반 전력설비보다 가혹한 조건으로 운전되고 있다.

따라서, 고장발생을 근본적으로 없애는 것은 불가능하지만, 고장 발생시에 그 장애 범위를 최소한으로 국한시키면서 신속하게 고장점을 검출하고 복구하여 신속하게 고장을 제거할 필요가 있다.

그러므로, 변전소에 설치된 계전기 또는 고장점 표정장치에 의해 정확한 고장점의 연산이 필요하며, 이를 위하여는 변전소(SS) 또는 급전소(SP) 또는 보조 급전소(SSP)에 설치된 계전기 또는 고장점 표정장치에 의하여 기준점부터 고장점까지의 임피던스(R+jX)를 이용하여 고장점까지의 거리를 연산하게 되므로 정확한 고장점을 검출하거나 보호계전기의 정확한 동작을 위하여 정확한 임피던스 값의 확보가 필수적이다.

예를들어, 대한민국 등록특허 제0821702호에는 동작중인 실제의 고장전류를 조절하여 전차선로의 임피던스 측정을 수행하는 장치와, 이를 이용한 고장점 표정방법에 대해 개시되어 있다.

도 6을 참조하여 좀 더 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

전차선로의 시작점을 기준 위치로 하여 트롤리선의 임피던스를 측정하면 통상적으로 거리에 따라 증가하나 도 6에서와 같이, 급전선 중간 중간에 있는 단권변압기의 영향으로 전차선로의 거리에 따른 임피던스는 형태가 굴곡을 가지면서 임피던스가 증가하는 형태로 나타난다. 따라서, 전차선로의 임피던스는 이와 같이 일반 전력선이 거리에 직선적으로 비례하여 증가하는 것과는 다르므로 연산에 의한 산출이 곤란하여 직접 계측을 통하여 거리에 따른 선로 임피던스를 미리 측정하여 함수로 작성하여 두면, 고장발생시에 이를 활용하여 고장지점을 검출할 수 있다.

그러나, 고장시에 측정된 선로 임피던스가 상기 함수상에서 도 6과 같이 ①, ②, ③의 3개의 포인트에서 검출되면, 정확한 고장점을 찾기가 어려운 단점이 있다. 즉, 상기 포인트에 대응되는 지점의 위치를 3군데나 점검해야 하는 단점이 있 다.

상기와 같은 단점을 해결하기 위한 본 발명은 전차선로의 고장 발생시에 측정된 선로 임피던스 및 임피던스에 대응하는 거리함수를 이용하여 정확한 고장점을 찾을 수 있는 방법 및 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전차선로의 고장점을 표정하는 방법으로서, 전차선로상 제1 지점에서 제2 지점까지 거리에 따른 순방향 임피던스 및 역방향 임피던스를 측정하여 거리의 임피던스 함수로 저장하는 단계와, 고장 발생시 측정된 제1 지점에서의 순방향 임피던스 및 제2 지점에서의 역방향 임피던스를 이용하여 제1 지점으로부터 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제1 거리 및 제2 지점으로부터 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제2 거리를 연산하여, 상호 매칭되는 위치를 고장지점으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 제1 거리는 제1 지점과 제2 지점으로 구획되는 구간에서 고장순간 제1 지점에서 측정된 임피던스를 순방향 임피던스 함수에 입력하여 얻어지는 거리이며, 제2 거리는 동일구간에서 고장수단 제2 지점에서 측정된 임피던스를 역방향 임피던스 함수에 입력하여 얻어지는 거리이다. 상호 매칭되는 위치는 구간내에서 제1 지점으로부터의 제2 거리와 제2 지점으로부터의 제2 거리를 표시하여 일치되는 위치를 찾는 것을 의미한다.

또한, 본 발명의 전차선로의 고장점을 표정하는 방법에 있어서, 상기 제1 지점 및 제2 지점은, 전차선로상 위치하는 변전소, 급전소, 또는 보조 급전소의 지점인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전차선로의 고장점을 표정하는 방법에 있어서, 상기 상호 매칭되는 위치는

(k : 제1 지점에서의 고장점까지의 거리, D : 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전차선로의 고장점을 표정하는 방법에 있어서, 상기 제1 거리와 제2 거리가 복수개 도출되는 경우, 가장 근접하게 위치한 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 측정구간의 순방향 및 역방향 임피던스 값이 거리에 대한 함수로 저장된 중앙제어부와, 측정구간의 양단에 측정 위치를 갖고 설치되어, 각각 순방향과 역방향으로의 선로 임피던스를 측정하여 상기 중앙제어부로 실시간 전송하는 순방향 및 역방향 계전기를 포함하고, 상기 중앙제어부는 고장 발생시 측정된 순방향 임피던스값과, 역방향 임피던스값을 입력하여, 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 순방향 임피던스의 측정위치로부터의 제1 거리 및 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 역방향 임피던스의 측정위치로부터의 제2 거리를 연산하여 상호 매칭되는 위치를 고장지점으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템에서, 상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 저장되어 있으 며, 상기 고장지점은

(K : 기준위치에서 고장점까지의 거리, S : 기준위치에서 고장 발생시 순방향 임피던스를 측정한 계전기의 측정위치까지의 거리, D : 측정구간의 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템에서, 상기 계전기는, 변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 측정위치를 갖도록 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템에서, 상기 측정구간의 양 경계에는 고장 발생시 선로의 전원공급을 차단하기 위한 차단기가 설치되고, 상기 계전기는 해당 측정구간에 고장점이 표정된 경우, 양 경계에 위치한 차단기에 차단제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템에서, 상기 중앙제어부는, 제1 거리와, 제2 거리가 복수개 도출되는 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함한다.

한편, 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 측정구간의 순방향 및 역방향 임피던스 값이 거리에 대한 함수로 저장된 중앙제어부와, 각 소구간의 양단에 측정점이 위치되도록 설치되어, 각각 순방향과 역방향으로의 선로 임피던스를 측정하여 상기 중앙제어부로 실시간 전송하는 순방향 및 역방향 계전기와, 상기 각 소구간의 경계에 역방향 계전기 및 순방향 계 전기 사이에 설치된 차단기를 포함하고, 상기 순방향 계전기는 순방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되고, 상기 역방향 계전기는 역방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되며, 고장발생시 순방향 계전기는 역방향의 차단기를 동작시키고, 측정된 순방향 임피던스를 중앙제어부로 송신하며, 역방향 계전기는 순방향의 차단기를 동작시키고, 측정된 역방향 임피던스를 중앙제어부로 송신하며, 상기 중앙제어부는, 상기 순방향의 계전기로부터 수신된 순방향 임피던스값과, 상기 역방향의 계전기로부터 수신된 역방향 임피던스값을 입력받아 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제1 거리 및 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제2 거리를 연산하여 상호 매칭되는 위치를 고장지점으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 미리 저장되어 있으며, 상기 고장지점은

(K : 설정위치에서 고장점까지의 거리, S : 설정위치에서 고장 발생시 순방향 임피던스를 측정한 계전기까지의 거리, D : 고장발생시 순방향 및 역방향 임피던스를 측정한 계전기간 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.

한편, 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 계전기는, 변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 설치된 것을 특징으로 한다.

한편, 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 중앙제어부는, 제1 거리와, 제2 거리가 복수개 도출되는 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함한다.

한편, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 측정구간의 일단에 측정위치를 갖고, 측정구간의 순방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 순방향으로의 선로 입피던스를 측정하고, 고장 발생시 측정된 순방향 임피던스 값을 입력하여 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 적어도 하나 이상의 제1 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 순방향 계전기와, 측정구간의 타단에 측정위치를 갖고, 측정구간의 역방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 역방향으로의 선로 입피던스를 측정하고, 고장 발생시 측정된 역방향 임피던스 값을 입력하여 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 적어도 하나 이상의 제2 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 역방향 계전기와, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 전송받아 상호 매칭위치를 고장지점으로 판단하는 중앙제어부를 포함것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 미리 저장 되어 있으며, 상기 고장지점은

(K : 설정위치에서 고장점까지의 거리, S : 설정위치에서 고장 발생시 순방향 임피던스를 측정한 계전기까지의 거리, D : 고장발생시 순방향 및 역방향 임피던스를 측정한 계전기간 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 계전기는, 변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 측정구간의 양 경계에는 고장 발생시 선로의 전원공급을 차단하기 위한 차단기가 설치되고, 상기 계전기는 해당 측정구간에 고장점이 표정된 경우, 양 경계에 위치한 차단기에 차단제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 중앙제어부는, 각 순방향 계전기 및 역방향 계전기로부터 전송되는 제1 거리와 제2 거리가 복수개인 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함한다.

한편, 본 발명의 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 각 소구간의 경계에 역방향 계전기 및 순방향 계전기 사이에 설치된 차단기와, 각 소구간의 일단에 측정위치를 갖고, 소구간의 순방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 순방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되고, 순방향으로의 선로 임피던스를 측정하고, 고장 발생시 역방향의 차단기를 동작시키고 측정된 순방향 임피던스 값을 입력하여 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 적어도 하나 이상의 제1 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 순방향 계전기와, 각 소구간의 타단에 측정위치를 갖고, 소구간의 역방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 역방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되며, 역방향으로의 선로 임피던스를 측정하고, 고장 발생시 순방향의 차단기를 동작시키고, 측정된 역방향 임피던스 값을 입력하여 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 적어도 하나 이상의 제2 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 역방향 계전기와, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 전송받아 상호 매칭위치를 고장지점으로 판단하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 미리 저장되어 있으며, 상기 고장지점은

(K : 설정위치에서 고장점까지의 거리, S : 설정위치에서 고장 발생시 순방향 임피던스를 측정한 계전기까지의 거리, D : 고장발생시 순방향 및 역방향 임피던스를 측정한 계전기간 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 계전기는, 변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서, 상기 중앙제어부는, 상기 순방향 계전기 및 역방향 계전기로부터 전송되는 제1 거리와 제2 거리가 각각 복수개인 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함한다.

상기와 같이 본 발명에 따르면, 미리 측정된 각 지점에 대응되는 임피던스를 데이터베이스화 하고, 고장발생시 측정된 선로 임피던스를 양방향에서 측정하여 상기 데이터베이스에 매칭시켜 고장점을 검출함으로서, 정확하고 신속하게 고장점을 표정할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 전차선로의 고장점 표정방법 및 시스템에 대 하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전차선로를 간략하게 도시한 도면이고, 도 2는 상기 도 1에 도시된 'A'구간의 양방향 임피던스에 대응되는 거리와의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 3은 어느 한 구간에서의 고장발생시 고장점 표정방법을 설명하기 위한 그래프이고, 도 4는 상기 도 1에 도시된 'A~C'구간의 양방향 임피던스에 대응되는 거리와의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 5는 도 1에 도시된 'B-C'구간의 양방향 임피던스에 대응되는 거리와의 관계를 나타낸 그래프이다.

통상의 전차선로는 변전소(SS), 급전소(SP), 보조 급전소(SSP)(이하 공히 구분소라고 함)가 마련되어 있으며, 상기 각각의 구분소에는 단권변압기(AT;미도시)등이 설치되어 있어, 종래 도 6과 같은 형태의 거리에 따른 임피던스 측정 그래프가 도시될 수 있다. 본 실시예에서는 변전소(SS)부터 급전소(SP)까지의 구간을 측정구간으로 하고, 각각의 구분소 간의 구간을 소구간으로 하여 설명하나, 어느 한 변전소부터 다른 변전소까지의 구간 또는 상기 구분소간의 조합으로 마련되는 구간도 측정구간 또는 소구간으로 적용됨은 당업자에게 당연할 것이다. 또한, 상기 변전소(SS)와 급전소(SP) 사이에 2개의 보조 급전소(SSP, SSP2)를 예로하여 설명하나, 보조 급전소의 갯수는 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같은 각각의 변전소(SS), 급전소(SP), 보조 급전소(SSP)에는 도 1에 도시된 바와 같이 전차선로의 순방향 임피던스를 측정하여 실시간으로 전송하는 순 방향 계전기(31, 33, 35,37)와, 역방향 임피던스를 측정하여 실시간으로 전송하는 위한 역방향 계전기(32, 34, 36)가 설치되어 있다. 본 실시예에서 변전소(SS)에는 역방향 임피던스를 측정하기 위한 계전기가 생략되어 있으나 도면상 좌측방향으로의 임피던스를 측정하기 위한 계전기가 설치될 수 있음은 당업자에게 당연할 것이며, 도면상 우측방향을 순방향, 그 반대방향을 역방향이라 정의한다.

또한, 상기 변전소(SS)에는 측정구간(A~C)의 순방향 및 역방향 임피던스 값이 거리에 대한 함수로 저장된 중앙제어부(10)가 설치되고, 각각의 변전소(SS), 급전소(SP), 보조 급전소(SSP)에는 해당 구간의 선로에 고장 발생시 전원공급을 차단하기 위한 차단기(21~24)가 설치되어 있다.

상기와 같은 본 실시예에서, 중앙제어부(10)에 저장된 상기 'A'구간, 즉 상기 구분소간의 어느 한 구간의 순방향 및 역방향 임피던스 값이 거리에 대한 함수는 도 2의 그래프와 같이 도시될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 도모하고자 상기 순방향 및 역방향 임피던스 그래프가 상호 좌우대칭인 것을 예로 하여 설명하나, 선로의 조건등에 따라 이는 달라질 수 있다.

상기와 같이 저장된 함수에 의해 고장 발생시 제1 계전기(31)와 제2 계전기(32)에 의해 고장점을 간편하게 표정할 수 있다.

즉, 고장점(F1)에서 고장 발생시 제1 계전기(31)에서 측정된 순방향 임피던스값과 제2 계전기(32)에서 측정된 역방향 임피던스값을 실시간으로 전송받은 중앙제어부(10)는 도 2와 같은 함수에 대응하여 고장점을 검출하기 위한 순방향측 제1 거리와 역방향측 제2 거리를 알수 있게 된다. 상기 제1 거리는 제1 계전기(31)의 측정위치부터의 거리이고, 제2 거리는 제2 계전기(32)의 측정위치부터의 거리이다.

상기와 같은 제1 거리 및 제2 거리를 이용하여 고장점을 표정하게 되는데, 이는 아래 수학식 1에 의해 달성될 수 있다.

[수학식 1]

(k : 제1 계전기가 설치된 위치에서의 고장점까지의 거리, D : 제1 계전기가 설치된 위치에서 제2 계전기가 설치된 위치까지의 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)

도 3에서와 같이 (a)의 경우에는 제1 거리와 제2 거리가 정확히 동일한 지점에서 일치하게 되는 경우이고, (b)의 경우에는 제1 거리와 제2 거리가 상호 못 미치는 경우이며, (c)의 경우에는 제1 거리와 제2 거리가 일정부분 겹치는 경우가 발생할 수 있는데, 상기 수학식 1에 의해 도 3의 (a)~(c)의 모든 경우가 표현될 수 있다. 상기 중앙제어부(10)에는 기준위치에서부터 각각의 계전기(31~37)까지의 거리가 미리 입력되어 있으므로, 다음의 수학식 2에 의해 기준위치부터 고장점 위치가 용이하게 표정될 수 있는 것이다. 단, 도 1에서 계전기가 도시된 위치는 계전기의 측정위치를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

[수학식 2]

(K : 기준위치에서 고장점까지의 거리, S : 기준위치에서 고장 발생시 제1 계측기의 측정위치까지의 거리, D : A구간의 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)

상기와 같이 'A'구간에서 고장점(F1)이 표정된 경우, 상기 각각의 제1 계전기(31)와, 제2 계전기(32)는 해당 차단기(21, 22)에 제어신호를 출력하여 차단기가 동작하도록 하여 해당 구간 'A'에 전원공급을 차단하게 된다.

상기 수학식 1과 수학식 2에 의해 어떤 기준위치에서 고장점까지의 위치를 용이하게 표정할 수 있다. 본 실시예에서는 'A'구간에서를 예로하여 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 1에서의 변전소(SS)와 급전소(SP)간 구간의 고장점 표정 또한 순방향 임피던스를 측정하는 변전소 측 계측기와 역방향 임피던스를 측정하는 급전소 측 계측기 만으로도 고장점을 표정함이 가능하다. 이 경우에는 임피던스 함수에 의한 거리 매칭의 예는 도 4와 같다.

한편, 도 1에서와 같이 'C'구간에 고장점(F2)이 발생하고, 해당 'C'구간의 순방향 임피던스를 측정하기 위한 제5 계전기(35)에 작동불능 상태가 발생한 경우, 바로 전의 구분소에 위치하는 제3 계전기(33)를 이용하여 고장점의 표정이 가능하다.

이는 도 5에 도시된 바와 같이, 고장발생시에 제3 계전기(33)에 의해 'B'구간의 순방향 임피던스 값과 'C'구간의 순방향 임피던스값을 측정하고, 제6 계전기(36)에 의해 'C'구간의 역방향 임피던스 값을 측정하여 중앙제어부(10)에서는 상기 측정된 순방향 임피던스값과 역방향 임피던스 값을 입력받아 고장점을 표정함이 가능한 것이다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 제6 계전기(36)에 의해 측정된 역 방향 임피던스값이 임피던스 함수의 거리 매칭하였을 때, b와 b'로 복수개의 지점이 표시될 경우, a점의 거리와 편차가 많이 나는 b'는 버리고 b의 거리만을 가지고 고장점을 연산한다. 즉, a와 가장 근접한 b를 취하여 좀 더 정확한 고장점 표정을 행하는 것이다. 정리하자면, 상기 중앙제어부(10)는 고장 발생시 측정된 순방향 임피던스값과 역방향 임피던스 값을 임피던스 함수에 의해 거리 매칭하였을 때, 복수개의 지점으로 표시되면 상기 복수개의 지점 중 순방향 측과 역방향 측에서 가장 근접한 두 점을 취하여 고장점을 연산하는 것이다.

이때, 각각의 계전기(31~37)는 측정방향별로 순차적으로 증가하는 측정시간을 갖고 있어야 하며, 중앙제어부(10)는 제5 계전기(35)로부터 임피던스 측정값이 입력되지 않는 경우, 제3 계전기(33)의 측정 임피던스 값을 이용하여 고장점을 표정하는 것이다. 일예를 들어, 순방향측 임피던스를 측정하는 계전기는 제1 계전기(31), 제3 계전기(33), 제5 계전기(35), 제7 계전기(37)이고, 각각의 계전기는 변전소(SS) 부터 측정방향, 즉 도면상 우측방향으로 각 구간별로 1초간의 딜레이를 갖는 측정치 전송시간을 갖도록 설정한다. 따라서, 제1 계전기(31)는 'B'구간의 임피던스를 측정하여 2초내에 중앙제어부(10)에 전송하며, 'C'구간의 임피던스를 측정하여 3초내에 중앙제어부(10)에 전송하는 것이다. 상기 제3 계전기 내지 제7 계전기 또한 동일하게 동작을 하는 것으로, 중앙제어부(10)는 'C'구간의 F2에 고장이 발생하고, 제5 계전기(35)가 작동불능인 경우 1초내에는 제5 계전기(35)의 측정값이 없으므로 제3 계전기(33)로부터 2초후 전송된 임피던스 값과 제6 계전기(36)의 임피던스 값을 이용하여 고장점을 표정할 수 있는 것이다.

이때, 제3 차단기(23)와 제4 차단기(24)가 동작하여 해당 구간 'C' 구간은 차단되어야 하는데, 제4 차단기(24)는 제6 계전기(36)의 제어신호에 의해 동작을 하게 되나, 제5 계전기(35)의 작동불능으로 제3 차단기(23)는 동작을 수행하지 못하게 되므로, 각각의 계전기(31~37)에는 측정방향과 반대방향으로 순차적으로 증가하는 차단 제어신호를 출력하도록 설정되어 있어야 한다.

따라서, 어느 한 계전기의 작동불능시에 인접하는 다른 계전기의 제어신호에 의해 고장구간의 차단은 이루어질 수 있는 것이다.

상기와 같은 실시예에서는 중앙제어부(10)에 순방향 및 역방향 임피던스 값이 거리에 대한 함수로 저장되어 있는 것을 일예로 하여 설명하였으나, 측정구간에 대해, 즉 'A', 'B', 'C' 개별적이든, 'A~C' 구간 전체이든 각각의 계전기에 상기 거리에 대한 함수가 저장될 수 있다. 따라서, 정해진 방향으로의 선로 임피던스를 측정하고, 고장발생시에 측정된 임피던스 값을 입력하여 상기 함수에 의하여 대응되는 거리를 연산하여 중앙 제어부(10)에 전송하고, 상기 중앙 제어부(10)는 기준 위치에서 각 계전기(31~37) 측정위치까지의 거리가 미리 기록되어 있어, 상기 수학식 2를 통해 고장점의 위치를 용이하게 교정할 수가 있는 것이다. 복수의 소구간으로 이루어지는 측정구간에서도 마찬가지로 어느 한 계전기의 작동 불능일 경우를 감안하여 임피던스 측정치 전송시간 및 차단기 동작 제어시간을 측정방향 및 측정반대방향으로 증가하도록 설정하여, 어느 한 계전기의 동작일 때 다른 계전기에 의해 고장발생시 임피던스 측정이 가능하도록 하며, 고장이 발생한 소구간의 차단기를 동작시켜 해당 구간을 차단시킴이 가능한 것이다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전차선로를 간략하게 도시한 도면

도 2는 상기 도 1에 도시된 'A'구간의 양방향 임피던스에 대응되는 거리와의 관계를 나타낸 그래프

도 3은 어느 한 구간에서의 고장발생시 고장점 표정방법을 설명하기 위한 그래프

도 4는 상기 도 1에 도시된 'A~C'구간의 양방향 임피던스에 대응되는 거리와의 관계를 나타낸 그래프

도 5는 도 1에 도시된 'B-C'구간의 양방향 임피던스에 대응되는 거리와의 관계를 나타낸 그래프

도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 그래프

Claims (22)

1. 전차선로의 고장점을 표정하는 방법으로서,

   전차선로상 제1 지점에서 제2 지점까지 거리에 따른 순방향 임피던스 및 역방향 임피던스를 측정하여 거리의 임피던스 함수로 저장하는 단계와,

   고장 발생시 측정된 제1 지점에서의 순방향 임피던스 및 제2 지점에서의 역방향 임피던스를 이용하여 제1 지점으로부터 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제1 거리 및 제2 지점으로부터 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제2 거리를 연산하여, 상호 매칭되는 위치를 고장지점으로 판단하는 단계를 포함하는 전차선로의 고장점 표정방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 지점 및 제2 지점은,

   전차선로상 위치하는 변전소, 급전소, 또는 보조 급전소의 지점인 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 상호 매칭되는 위치는 아래의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정방법.

   [수학식]

   

   (k : 제1 지점에서의 고장점까지의 거리, D : 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 거리와 제2 거리가 복수개 도출되는 경우, 가장 근접하게 위치한 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함하는 전차선로의 고장점 표정방법.
5. 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서,

   측정구간의 순방향 및 역방향 임피던스 값이 거리에 대한 함수로 저장된 중앙제어부와,

   측정구간의 양단에 측정 위치를 갖고 설치되어, 각각 순방향과 역방향으로의 선로 임피던스를 측정하여 상기 중앙제어부로 실시간 전송하는 순방향 및 역방향 계전기를 포함하고,

   상기 중앙제어부는 고장 발생시 측정된 순방향 임피던스값과, 역방향 임피던스값을 입력하여, 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 순방향 임피던스의 측정위치로부터의 제1 거리 및 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 역방향 임피 던스의 측정위치로부터의 제2 거리를 연산하여 상호 매칭되는 위치를 고장지점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 저장되어 있으며,

   상기 고장지점은 아래의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.

   [수학식]

   

   (K : 기준위치에서 고장점까지의 거리, S : 기준위치에서 고장 발생시 순방향 임피던스를 측정한 계전기의 측정위치까지의 거리, D : 측정구간의 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)
7. 제5항에 있어서,

   상기 계전기는,

   변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 측정위치를 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
8. 제5항에 있어서,

   상기 측정구간의 양 경계에는 고장 발생시 선로의 전원공급을 차단하기 위한 차단기가 설치되고,

   상기 계전기는 해당 측정구간에 고장점이 표정된 경우, 양 경계에 위치한 차단기에 차단제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
9. 제5항에 있어서,

   상기 중앙제어부는,

   제1 거리와, 제2 거리가 복수개 도출되는 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
10. 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서,

    측정구간의 순방향 및 역방향 임피던스 값이 거리에 대한 함수로 저장된 중앙제어부와,

    각 소구간의 양단에 측정점이 위치되도록 설치되어, 각각 순방향과 역방향으로의 선로 임피던스를 측정하여 상기 중앙제어부로 실시간 전송하는 순방향 및 역방향 계전기와,

    상기 각 소구간의 경계에 역방향 계전기 및 순방향 계전기 사이에 설치된 차단기를 포함하고,

    상기 순방향 계전기는 순방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되고, 상기 역방향 계전기는 역방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되며,

    고장발생시 순방향 계전기는 역방향의 차단기를 동작시키고, 측정된 순방향 임피던스를 중앙제어부로 송신하며, 역방향 계전기는 순방향의 차단기를 동작시키고, 측정된 역방향 임피던스를 중앙제어부로 송신하며,

    상기 중앙제어부는,

    상기 순방향의 계전기로부터 수신된 순방향 임피던스값과, 상기 역방향의 계전기로부터 수신된 역방향 임피던스값을 입력받아 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제1 거리 및 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제2 거리를 연산하여 상호 매칭되는 위치를 고장지점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 미리 저장되어 있으며,

    상기 고장지점은 아래의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전차선 로의 고장점 표정 시스템.

    [수학식]

    

    (K : 설정위치에서 고장점까지의 거리, S : 설정위치에서 고장 발생시 순방향 임피던스를 측정한 계전기까지의 거리, D : 고장발생시 순방향 및 역방향 임피던스를 측정한 계전기간 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)
12. 제10항에 있어서,

    상기 계전기는,

    변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 설치된 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
13. 제10항에 있어서,

    상기 중앙제어부는,

    제1 거리와, 제2 거리가 복수개 도출되는 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
14. 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서,

    측정구간의 일단에 측정위치를 갖고, 측정구간의 순방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 순방향으로의 선로 임피던스를 측정하고, 고장 발생시 측정된 순방향 임피던스 값을 입력하여 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제1 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 순방향 계전기와,

    측정구간의 타단에 측정위치를 갖고, 측정구간의 역방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 역방향으로의 선로 입피던스를 측정하고, 고장 발생시 측정된 역방향 임피던스 값을 입력하여 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제2 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 역방향 계전기와,

    상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 전송받아 상호 매칭위치를 고장지점으로 판단하는 중앙제어부를 포함하는 전차선로의 고장점 표정시스템.
15. 제14항에 있어서,

    상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 미리 저장되어 있으며,

    상기 고장지점은 아래의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.

    [수학식]

    

    (K : 설정위치에서 고장점까지의 거리, S : 설정위치에서 고장 발생시 순방 향 임피던스를 측정한 계전기까지의 거리, D : 고장발생시 순방향 및 역방향 임피던스를 측정한 계전기간 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)
16. 제14항에 있어서,

    상기 계전기는,

    변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 설치된 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
17. 제14항에 있어서,

    상기 측정구간의 양 경계에는 고장 발생시 선로의 전원공급을 차단하기 위한 차단기가 설치되고,

    상기 계전기는 해당 측정구간에 고장점이 표정된 경우, 양 경계에 위치한 차단기에 차단제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
18. 제14항에 있어서,

    상기 중앙제어부는,

    각 순방향 계전기 및 역방향 계전기로부터 전송되는 제1 거리와 제2 거리가 복수개인 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
19. 복수의 소구간으로 이루어진 측정구간을 갖는 전차선로의 고장점 표정 시스템으로서,

    상기 각 소구간의 경계에 역방향 계전기 및 순방향 계전기 사이에 설치된 차단기와,

    각 소구간의 일단에 측정위치를 갖고, 소구간의 순방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 순방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되고, 순방향으로의 선로 임피던스를 측정하고, 고장 발생시 역방향의 차단기를 동작시키고 측정된 순방향 임피던스 값을 입력하여 순방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제1 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 순방향 계전기와,

    각 소구간의 타단에 측정위치를 갖고, 소구간의 역방향 임피던스값이 거리에 대한 함수로 저장되며, 역방향의 인접한 복수의 소구간에 대하여 순차적으로 증가되는 차단기 동작 시간 및 임피던스 측정치 전송시간이 설정되며, 역방향으로의 선로 임피던스를 측정하고, 고장 발생시 순방향의 차단기를 동작시키고, 측정된 역방향 임피던스 값을 입력하여 역방향 임피던스 함수에 의하여 대응되는 제2 거리를 연산하여 중앙 제어부로 전송하는 역방향 계전기와,

    상기 제1 거리와 상기 제2 거리를 전송받아 상호 매칭위치를 고장지점으로 판단하는 중앙제어부를 포함하는 전차선로의 고장점 표정시스템.
20. 제19항에 있어서,

    상기 중앙제어부에는 기준위치부터 각 계전기 측정위치까지의 거리정보가 미리 저장되어 있으며,

    상기 고장지점은 아래의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.

    [수학식]

    

    (K : 설정위치에서 고장점까지의 거리, S : 설정위치에서 고장 발생시 순방향 임피던스를 측정한 계전기까지의 거리, D : 고장발생시 순방향 및 역방향 임피던스를 측정한 계전기간 거리, d1 : 제1 거리, d2 : 제2 거리)
21. 제19항에 있어서,

    상기 계전기는,

    변전소, 급전소 또는 보조 급전소에 설치된 것을 특징으로 하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.
22. 제19항에 있어서,

    상기 중앙제어부는,

    상기 순방향 계전기 및 역방향 계전기로부터 전송되는 제1 거리와 제2 거리 가 각각 복수개인 경우, 가장 근접하게 매칭되는 한 쌍을 제1 거리 및 제2 거리로 선정하는 특징을 포함하는 전차선로의 고장점 표정 시스템.

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