KR101309400B1

KR101309400B1 - 주파수보호 기능을 가진 머징유닛

Info

Publication number: KR101309400B1
Application number: KR1020120014333A
Authority: KR
Inventors: 문상용
Original assignee: 주식회사 세니온
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-09-17
Also published as: KR20130092803A

Abstract

본 발명은 프로세스 버스를 사용하는 IEC 61850 변전소 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환하고 변환된 디지털 전압 신호를 프로세스 버스로 전송하는 머징유닛에 관한 것이다. 정현파의 형태를 가지는 아날로그 전압 신호를 이용하여 기준 전압 신호를 생성하고, 기준 전압 신호의 부호변환점을 지속적으로 검출하여 기준 전압 신호의 주파수 값을 계산하며, 계산된 주파수 값을 이용하여 주파수보호 기능을 수행함으로써, 별도의 다른 장치 없이 변전소에서 필요로 하는 주파수보호 기능을 제공할 수 있는 머징유닛이 개시된다.

Description

주파수보호 기능을 가진 머징유닛{MERGING UNIT WITH FREQUENCY PROTECTION FUNCTION}

본 발명은 IEC 61850 변전소 시스템에 적용되는 머징유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 정현파의 형태를 가지는 아날로그 전압 신호를 이용한 주파수계측 기능 및 주파수보호 기능을 갖춤으로써, 별도의 다른 장치 없이, 변전소에서 필요로 하는 주파수보호 기능을 제공할 수 있는 머징유닛에 관한 것이다.

전력 계통의 필수 구성 요소인 변전소에는 모선, 송전선로, 변압기, 배전선로 등 다양한 전력 설비가 존재하는데, 원활하고 신뢰성 있는 전력 공급을 위해서는, 이러한 전력 설비들을 감시하여 고장이 발생한 경우 이를 검출하고, 고장이 검출된 경우에는 신속하게 해당 설비를 전력 계통으로부터 분리함으로써, 전력 공급의 지장을 최소화하는 동시에 설비의 파괴를 막을 필요가 있다. 이와 같이 전력 설비를 감시하여 발생한 고장을 검출하고 그에 따라 고장이 발생한 설비를 전력 계통으로부터 분리하기 위한 조치를 실행하는 것을 보호 (protection) 기능이라고 하며, 이러한 보호 기능을 수행하는 장치를 보호계전기 (protective relay) 라고 한다.

변전소에는 다양한 설비가 있고 각 설비에 발생할 수 있는 고장의 종류도 다양하기 때문에 다양한 방식의 보호 기능이 요구되는데, 전류를 이용하는 전류보호 (current protection) 기능, 전압을 이용하는 전압보호 (voltage protection) 기능, 주파수를 이용하는 주파수보호 (frequency protection) 기능, 두 지점 간의 전류 차이를 이용하는 전류차동보호 (current differential protection) 기능, 임피던스를 이용하는 거리보호 (distance protection) 기능 등을 들 수 있으며, 이러한 각 보호 기능별로 해당 보호 기능을 구비한 보호계전기가 변전소 내 필요한 장소에 설치, 운영된다.

보호계전기로는, 과거에는 전기기계식 (electromechanical) 보호계전기가 주류를 이루었으나, 디지털 기술이 발전함에 따라 현재는 모두 마이크로프로세서 (microprocessor) 기반의 디지털 방식으로 구현된 디지털 보호계전기가 적용되고 있다. 이러한 디지털 보호계전기는, 정현파 (sinusoidal wave) 형태의 아날로그 전압 및 전류 신호를 외부로부터 입력받아 디지털 전압 및 전류 신호로 변환한 후에, 이렇게 변환된 디지털 전압 및 전류 신호를 이용하여 보호 기능을 실행하는 것을 기본으로 하며, 실제로 위에 나열된 보호 기능 중 대부분은 디지털 전압 및 전류 신호 만을 이용하여 동작한다.

그런데, 주파수보호 기능의 경우에는 디지털 전압 및 전류 신호 외에도 아날로그 전압 신호를 필요로 한다. 보다 구체적으로, 주파수보호에서 필요로 하는 성능을 확보하기 위해서는 신속하고 정밀한 주파수계측이 필요하기 때문에, 주파수보호 기능을 실행하는 디지털 보호계전기는 아날로그형의 기준 전압 신호 파형을 이용하여 그 파형의 부호변환점 (zero-crossing point) 을 검출하고, 부호변환점과 부호변환점 간의 시간 간격을 측정함으로써 신속하고 정밀한 주파수계측을 실행한다. 따라서, 주파수보호 기능을 수행하는 디지털 보호계전기는, 디지털 전압 및 전류 신호 외에도 아날로그 전압 신호를 이용하는 특성이 있다.

IEC 61850은 변전소 자동화를 위한 통신 네트워크 및 시스템에 관한 국제 표준 규격이다. IEC 61850을 변전소 내 필요한 설비에 적용하여 변전소 시스템을 구축할 수 있는데, 이렇게 하여 구성된 IEC 61850 변전소 시스템은 스테이션 레벨, 베이 레벨 및 프로세스 레벨의 3단계로 구분된다.

스테이션 레벨 (station level) 은, 일반적으로 HMI라고 부르는, 변전소 운영시스템을 의미한다. 베이 레벨 (bay level) 에는 IED (Intelligent Electronic Device) 들이 위치하는데, IED는 넓은 의미로는 지능형 전자 장치를 의미하지만, 좁은 의미로 보면 보호계전기를 포함한 기기들을 의미한다. 즉, IEC 61850 국제 표준 규격을 적용한 디지털 보호계전기는 IED라고 호칭된다. 그리고 프로세스 레벨 (process level) 에는 전압, 전류를 비롯한 실제 필드 신호를 변환하여 전송하기 위한 기기들이 포함되며, 대표적으로 머징유닛이 프로세스 레벨의 기기에 해당된다.

스테이션 레벨과 베이 레벨, 그리고 베이 레벨과 프로세스 레벨은 각각 통신망을 이용하여 연결되는데, 스테이션 레벨과 베이 레벨을 연결하는 통신망을 스테이션 버스 (station bus), 그리고 베이 레벨과 프로세스 레벨을 연결하는 통신망을 프로세스 버스 (process bus) 라고 한다. 특히 프로세스 버스는 변전소 건설 시 많은 시간과 비용이 소요되는 중대 이유 중 하나인 기기 간 결선 문제를 획기적으로 단순화할 수 있기 때문에 매우 중요한 요소이다.

IEC 61850 변전소 시스템에서, 프로세스 레벨의 기기인 머징유닛은 아날로그 전압 및 전류 신호를 디지털 전압 및 전류 신호로 변환하여 프로세스 버스를 통해 송신하게 되고, IED는 머징유닛이 송신한 디지털 전압 및 전류 신호를 프로세스 버스를 통해 수신하여 보호 기능을 포함한 여러 가지 기능을 수행하는데 사용한다. 즉, IEC 61850 변전소 시스템에서 IED는 아날로그 전압 및 전류 신호를 받아 디지털 전압 및 전류 신호로 변환하는 동작을 수행하지 않고, 대신 머징유닛이 변환한 디지털 전압 및 전류 신호를 이용한다.

그런데, 위에서 설명한 것과 같이, 주파수보호 기능의 경우에는 아날로그 전압 신호의 파형을 이용해야 성능을 만족시킬 수 있는 특성이 있기 때문에, IEC 61850 변전소 시스템에서 IED가 주파수보호 기능을 수행하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은, 아날로그 전압 신호를 이용한 주파수계측 기능 및 주파수보호 기능을 가진 머징유닛을 제공하여, IEC 61850 변전소 시스템에서 IED가 수행하기 어려운 주파수보호 기능을 머징유닛이 대신 수행하도록 함으로써 주파수보호 기능을 원활히 제공하고자 하는 목적을 가진다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 머징유닛은 A/D 변환부, 주통신 처리부, 주파수 계측부 및 보호 기능 처리부를 포함한다.

A/D 변환부는 아날로그 전압 신호를 수신하여 디지털 전압 신호로 변환한다. 주통신 처리부는 A/D 변환부를 통해 변환된 디지털 전압 신호를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 SV (Sampled Value) 를 구성하고, 구성된 SV를 프로세스 버스로 전송하여 IED 등 외부 기기가 수신할 수 있도록 한다. 주파수 계측부는 아날로그 전압 신호를 이용하여 주파수 계측에 사용할 기준 전압 신호를 생성하고, 생성된 기준 전압 신호의 부호변환점을 두 개 이상 검출하고, 검출한 부호변환점 간의 시간 간격을 측정하는 방식을 이용하여 기준 전압 신호의 주파수 값을 계산하여 그 값을 주파수계측 결과값으로 정한다. 보호 기능 처리부는 주파수 계측부가 정한 주파수계측 결과값을 이용하여 주파수보호 기능을 수행하고, 주파수보호 기능을 수행한 결과로 트립 정보를 생성한다.

본 발명의 실시 예에 따라서는, A/D 변환부는 아날로그 전류 신호를 수신하여 디지털 전류 신호로 변환하는 기능을 포함할 수 있고, 주통신 처리부에서 구성한 SV는 디지털 전류 신호를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 머징유닛은 주파수보호 기능을 수행하므로 그 기능 측면에서는 IED와 동등한 수준으로 볼 수 있다. 따라서 주파수보호 기능을 수행한 결과로 생성되는 트립 정보를 IED와 동등한 레벨에서 스테이션 버스를 통해 전송해야 할 필요가 있는 경우도 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 머징유닛은 IEC 61850 변전소 시스템의 스테이션 버스에 연결할 수 있도록 하기 위해, 주통신 처리부 외에 부통신 처리부를 더 포함하고, 부통신 처리부는 보호 기능 처리부가 생성한 트립 정보를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) 를 구성하고, 구성된 GOOSE를 스테이션 버스로 전송하는 기능을 제공할 수 있다.

보호계전기는 원래, 보호 기능을 수행한 결과로 트립 정보가 생성되면 그 정보를 디지털 접점을 이용하여 출력하여, 그 디지털 접점과 하드와이어 (hardwire) 로 연결되어 있는 외부 기기로 전송하는 것을 기본으로 하고 있다. 그런데 IEC 61850 규격을 적용하여 IED가 되면서, 트립 정보를 디지털 접점이 아닌 GOOSE로 통신망을 통해 전송하는 것이 가능하게 되었다. 그렇지만, 이렇게 IEC 61850 규격을 적용한다고 하더라도, 기존에 사용하던 디지털 접점 출력 방식도 병용하는 경우가 대부분이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 머징유닛은 디지털 접점 출력부를 더 포함하고, 디지털 접점 출력부는 보호 기능 처리부에서 생성한 트립 정보를 디지털 접점을 이용하여 하드와이어로 전송하는 기능을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라서는, 주통신 처리부는 보호 기능 처리부가 생성한 트립 정보를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 GOOSE를 구성하고, 구성된 GOOSE를 프로세스 버스로 전송하는 기능을 추가로 포함할 수 있다.

주파수보호 기능은, 주파수계측 결과값을 과주파수 기준값과 비교하여, 과주파수 기준값 이상인지 여부에 따라 과주파수트립 정보를 생성하는 과주파수보호 기능과, 주파수계측 결과값을 저주파수 기준값과 비교하여, 저주파수 기준값 이하인지 여부에 따라 저주파수트립 정보를 생성하는 저주파수보호 기능으로 구분된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 주파수보호 기능은 과주파수보호 기능을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 주파수보호 기능은 저주파수보호 기능을 포함할 수 있다.

이 때, 과주파수 기준값과 저주파수 기준값은 경우에 따라 다르게 적용되어야 하는 경우가 대부분이다. 따라서, 본 발명에 따른 머징유닛은 사용자 설정부를 더 포함하고, 사용자 설정부에서 과주파수 기준값이나 저주파수 기준값을 설정하도록 하는 기능을 제공할 수 있다.

우리나라의 전력은 A상, B상, C상의 세 개의 상 (phase) 및 하나의 접지 (ground) 로 구성된다. 전압 신호도 이에 따르므로, 상과 접지 사이의 전압인 상전압 관점에서 보면 A상의 전압 신호, B상의 전압 신호, C상의 전압 신호 등 3개의 상의 상전압 신호로 구성되며, 상과 상 사이의 전압인 선간전압 관점에서 보면 AB상의 선간전압 신호, BC상의 선간전압 신호, CA상의 선간전압 신호 등 3개의 상의 선간전압 신호로 구성된다.

본 발명에 따르면, 주파수 계측부는 아날로그 전압 신호를 이용하여 기준 전압 신호를 생성한다. 이 때 기준 전압 신호로 아날로그 선간전압 신호를 생성할 수도 있고, 기준 전압 신호로 아날로그 상전압 신호를 생성할 수도 있다. 그리고, 선간전압 신호를 사용하는 경우에는 AB상, BC상, CA상의 3개의 상 중 하나의 상을 선정하여 사용하고, 상전압 신호를 사용하는 경우에는 A상, B상, C상의 3개의 상 중 하나의 상을 선정하여 사용한다.

주파수보호 기능을 수행하는 기기는, 기준 전압 신호로 선간전압 신호를 이용하는 경우에 AB상, BC상, CA상 중 어느 상을 사용할 것인가, 또는 기준 전압 신호로 상전압 신호를 이용하는 경우에는 A상, B상, C상 중 어느 상을 사용할 것인가를 내부적으로 이미 고정시킨 경우가 많다. 그러나, 필요한 경우에는 사용자가 설정할 수 있도록 할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 머징유닛은 사용자 설정부를 더 포함하고, 주파수 계측부가 기준 전압 신호로 아날로그 상전압 신호를 생성하는 경우 사용자 설정부는 A상, B상, C상 중 하나의 상을 사용자가 선택하는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 주파수 계측부가 기준 전압 신호로 아날로그 선간전압 신호를 생성하는 경우 사용자 설정부는 AB상, BC상, CA상 중 하나의 상을 선택하는 기능을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 아날로그 전압 신호를 이용한 주파수계측 기능 및 주파수보호 기능을 가진 머징유닛을 IEC 61850 변전소 시스템에 적용하여, IED가 수행하기 어려운 주파수보호 기능을 머징유닛이 대신 수행하도록 함으로써, 변전소 설비에 대한 주파수보호 기능을 원활하게 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 IEC 61850 변전소 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 IEC 61850 규격에 정의된 SV의 형식을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 머징유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 계측부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 계측 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 IEC 61850 규격에 정의된 GOOSE의 형식을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 IEC 61850 변전소 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, IEC 61850 변전소 시스템은 변전소 운영시스템(110), IED(120), 및 머징유닛(130)을 포함하여 구성된다. 변전소 운영시스템(110)과 IED(120)는 스테이션 버스(140)를 통해 연결되고, IED(120)와 머징유닛(130)은 프로세스 버스(150)를 통해 연결된다.

IEC 61850 변전소 시스템에서는 스테이션 버스(140)와 프로세스 버스(150)를 기준으로 하여 변전소 운영시스템이 위치한 레벨을 스테이션 레벨(160)이라고 부르고, IED가 위치한 레벨을 베이 레벨(170)이라고 부르며, 머징유닛이 위치한 레벨을 프로세스 레벨(180)이라고 부른다.

IEC 61850 변전소 시스템에서, 머징유닛(130)은 아날로그 전압 신호를 수신하여 디지털 전압 신호로 변환하거나, 또는 아날로그 전류 신호를 수신하여 디지털 전류 신호로 변환하거나. 아니면 아날로그 전압 신호와 아날로그 전류 신호를 모두 수신하여 각각 디지털 전압 신호와 디지털 전류 신호로 변환한다. 머징유닛(130)은 디지털 전압 신호, 또는 디지털 전류 신호, 또는 디지털 전압 신호와 디지털 전류 신호를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 SV를 구성하고, 구성된 SV를 프로세스 버스로 송신한다.

IED(120)는 프로세스 버스(150)를 통해 머징유닛(130)이 송신한 SV를 수신하고, 수신한 SV에서 디지털 전압 신호나, 디지털 전류 신호, 또는 디지털 전압 신호와 디지털 전류 신호를 추출하여 보호 기능을 포함한 여러 가지 기능을 수행하는데 사용한다.

그런데, 다양한 보호 기능 중 주파수보호 기능의 경우에는 아날로그 전압 신호를 필요로 하기 때문에, IEC 61850 변전소 시스템에서 IED(120)가 수행하기 어려운 문제점이 있다.

도 2는 IEC 61850 규격에 정의된 SV의 형식을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, SV(200)에는 다양한 정보가 포함되는데, 실제 데이터의 값은 Sample Value(210)에 포함된다. 따라서, 머징유닛(130)은 디지털 전압 신호나, 디지털 전류 신호나, 또는 디지털 전압 신호와 디지털 전류 신호를 Sample Value(210)에 넣어서 SV(200)를 구성하고 프로세스 버스로 송신한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 머징유닛의 내부 구성을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 머징유닛(300)은 A/D 변환부(310), 주통신 처리부(320), 주파수 계측부(330) 및 보호 기능 처리부(340)를 포함하여 구성된다.

A/D 변환부(310)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하여 디지털 전압 신호로 변환하는 기능을 수행한다. A/D 변환부(310)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전류 신호를 수신하여 디지털 전류 신호로 변환하는 기능을 포함할 수 있다.

주통신 처리부(320)는 A/D 변환부(310)가 생성한 디지털 전압 신호를 내부 데이터 버스(350)를 통해 읽고, 이 디지털 전압 신호를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 SV 형식으로 구성하여, 구성한 SV를 프로세스 버스(370)로 전송한다. 전송된 SV는 해당 프로세스 버스(370)에 연결된 IED가 수신하여 사용한다.

주파수 계측부(330)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하고, 수신한 아날로그 전압 신호를 이용하여 기준 전압 신호를 생성하여, 생성한 기준 전압 신호의 주파수 값을 계산하고, 계산된 주파수 값을 주파수계측 결과값으로 정한다.

보호 기능 처리부(340)는 주파수 계측부(330)가 생성한 주파수계측 결과값을 내부 데이터 버스(350)를 통해 읽고, 이 주파수계측 결과값을 이용하여 주파수보호 기능을 수행하고, 주파수보호 기능을 수행한 결과로 트립 정보를 생성한다. 따라서, 머징유닛(300)은 주파수 계측부(330)와 보호 기능 처리부(340)를 이용하여 IEC 61850 변전소 시스템이 요구하는 주파수보호 기능을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 주파수 계측부의 상세 구성을 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 주파수 계측부(400)는 기준 전압 신호 생성부(410), 부호변환점 검출부(420), 부호변환점 간 시간 측정부(430), 및 주파수 계산부(440)를 포함하여 구성된다.

기준 전압 신호 생성부(410)는 아날로그 전압 신호를 입력받아 주파수 계측에 사용할 기준 전압 신호를 생성한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 입력되는 아날로그 전압 신호는 변전소 필드에서 발생하는 A상, B상 및 C상 등 3개의 아날로그 상전압 신호를 포함한다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따르면, 기준 전압 신호는 AB상, BC상 및 CA상 등 3개의 아날로그 선간전압 신호 중 하나 이상을 포함한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면 기준 전압 신호 생성부(410)는 A상, B상 및 C상 등 3개의 아날로그 상전압 신호를 이용하여 AB상, BC상 또는 CA상 등 3개의 아날로그 선간전압 신호 중 하나 이상을 생성하는 과정을 수행한다.

부호변환점 검출부(420)는 기준 전압 신호를 수신하여 이 기준 전압 신호의 값이 음수에서 양수로, 또는 양수에서 음수로 변하는 부호변환점을 두 개 이상 검출하고, 검출한 부호변환점을 이용하여 적절한 출력 파형을 만든다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 부호변환점 검출부(420)는 기준 전압 신호의 값이 음수에서 양수로 변하는 시점에 값이 0에서 1로 변하고, 기준 전압 신호의 값이 양수에서 음수로 변하는 시점에 값이 1에서 0으로 변하는 주기적인 구형파를 생성하여 이를 출력할 수 있다.

부호변환점 간 시간측정부(430)는 부호변환점 검출부(420)가 출력한 파형을 수신하고, 수신한 파형을 이용하여 부호변환점 간 시간을 측정한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 부호변환점 간 시간측정부(430)는 부호변환점 간에 기준 클럭이 몇 번 발생하는가를 계수하는 방식을 이용하여 시간을 측정한다.

주파수 계산부(440)는 부호변환점 간 시간측정부(440)가 측정한 시간값을 수신하고, 이를 이용하여 주파수 값을 계산하여 이를 주파수계측 결과값을 정한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 계측 과정을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 기준 전압 신호 생성부(410)는 기준 전압 신호를 생성하는데 사용할 아날로그 전압 신호 1(511)과 아날로그 전압 신호 2(512)를 선정한다(S510). 그리고 아날로그 전압 신호 1(511)에서 아날로그 전압 신호 2(512)를 빼는 방식을 이용하여 기준 전압 신호(521)를 생성한다. 부호변환점 검출부(420)는 기준 전압 신호(521)의 부호변환점(522, 523, 524, 525)을 검출한다(S520). 그리고 검출한 부호변환점(522, 523, 524, 525)과 동시에 값이 0에서 1로, 또는 1에서 0으로 변하는 구형파(531)를 생성한다(S530). 부호변환점 간 시간 측정부(430)는 이러한 구형파(531)를 수신하고, 구형파(531)의 한 주기 내에 기준 클럭(541)이 몇 번 발생하는가를 계수한다. 부호변환점 간 시간 측정부(430)는 기준 클럭(541) 계수 결과를 이용하여 구형파(531) 한 주기의 시간을 측정한다. 주파수 계산부(440)는 부호변환점 간 시간측정부(440)가 측정한 시간값을 수신하고, 이를 이용하여 주파수 값을 계산하여 이를 주파수계측 결과값을 정한다(S550). 구형파(531) 한 주기에 포함된 기준 클럭(541)의 수와, 기준 클럭 간의 시간 간격을 이용하여 주파수를 계산하고(S550), 계산된 값을 주파수계측 결과값으로 정한다.

도 6은 IEC 61850 규격에 정의된 GOOSE의 형식을 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, GOOSE(600)에는 다양한 정보가 포함되는데, 실제 데이터의 값은 GOOSE Data(610)에 포함된다. 그런데, GOOSE(600)는 일반적으로는 스테이션 버스(140)를 통해 송수신한다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛은 주통신 처리부와는 별도로, 스테이션 버스(140)에 연결하기 위한 통신 처리부를 더 포함하고, 이 통신 처리부가 GOOSE(600)를 구성하고 스테이션 버스(140)로 송신할 수 있다.

삭제

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛의 구성을 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 머징유닛(700)은 A/D 변환부(710), 주통신 처리부(720), 주파수 계측부(730), 보호 기능 처리부(740) 외에 부통신 처리부(750)를 추가로 포함하여 구성된다.

A/D 변환부(710)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하여 디지털 전압 신호로 변환하는 기능을 수행한다. A/D 변환부(710)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전류 신호를 수신하여 디지털 전류 신호로 변환하는 기능을 포함할 수 있다.

주통신 처리부(720)는 A/D 변환부(710)가 생성한 디지털 전압 신호를 내부 데이터 버스(760)를 통해 읽고, 이 디지털 전압 신호를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 SV(200) 형식으로 구성하여, 구성한 SV(200)를 프로세스 버스(370)로 전송한다. 전송된 SV(200)는 프로세스 버스(370)에 연결된 기기가 수신하여 사용한다.

주파수 계측부(730)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하고, 수신한 아날로그 전압 신호를 이용하여 기준 전압 신호를 생성하여, 생성한 기준 전압 신호의 주파수 값을 계산하고, 계산된 주파수 값을 주파수계측 결과값으로 정한다.

보호 기능 처리부(740)는 주파수 계측부(730)가 생성한 주파수계측 결과값을 내부 데이터 버스(760)를 통해 읽고, 이 주파수계측 결과값을 이용하여 주파수보호 기능을 수행하고, 주파수보호 기능을 수행한 결과로 트립 정보를 생성한다.

부통신 처리부(750)는 보호 기능 처리부(740)가 생성한 트립 정보를 내부 데이터 버스(760)를 통해 읽고, 이 트립 정보를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 GOOSE(600) 형식으로 구성하여, 구성한 GOOSE(600)를 스테이션 버스(380)로 전송한다. 전송된 GOOSE(600)는 스테이션 버스(770)에 연결된 기기가 수신하여 사용한다.

보호계전기를 포함하여 보호 기능을 수행하는 기기는, 보호 기능을 수행한 결과로 트립 정보가 생성되면, 일반적으로 그 정보를 디지털 접점을 이용하여 출력하여, 그 디지털 접점과 하드와이어 (hardwire) 로 연결되어 있는 외부 기기로 전송한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 머징유닛(130)은 보호 기능 처리부에서 생성한 트립 정보를 디지털 접점을 이용하여 하드와이어로 전송하는 기능을 제공하도록 구성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛의 구성을 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 머징유닛(800)은 A/D 변환부(810), 주통신 처리부(820), 주파수 계측부(830), 보호 기능 처리부(840) 외에 디지털 접점 출력부(850)를 추가로 포함하여 구성된다.

A/D 변환부(810)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하여 디지털 전압 신호로 변환하는 기능을 수행한다. A/D 변환부(810)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전류 신호를 수신하여 디지털 전류 신호로 변환하는 기능을 포함할 수 있다.

주통신 처리부(820)는 A/D 변환부(810)가 생성한 디지털 전압 신호를 내부 데이터 버스(860)를 통해 읽고, 이 디지털 전압 신호를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 SV(200) 형식으로 구성하여, 구성한 SV(200)를 프로세스 버스(370)로 전송한다. 전송된 SV(200)는 프로세스 버스(370)에 연결된 기기가 수신하여 사용한다.

주파수 계측부(830)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하고, 수신한 아날로그 전압 신호를 이용하여 기준 전압 신호를 생성하여, 생성한 기준 전압 신호의 주파수 값을 계산하고, 계산된 주파수 값을 주파수계측 결과값으로 정한다.

보호 기능 처리부(840)는 주파수 계측부(830)가 생성한 주파수계측 결과값을 내부 데이터 버스(860)를 통해 읽고, 이 주파수계측 결과값을 이용하여 주파수보호 기능을 수행하고, 주파수보호 기능을 수행한 결과로 트립 정보를 생성한다.

디지털 접점 출력부(850)는 보호 기능 처리부(840)가 생성한 트립 정보를 내부 데이터 버스(860)를 통해 읽고, 이 트립 정보를 디지털 접점을 이용하여 하드와이어(870)로 전송한다. 하드와이어(870)로 전송된 디지털 접점 정보는 이 하드와이어(870)에 연결된 기기가 수신하여 사용한다.

주파수보호 기능은, 주파수계측 결과값이 특정한 기준값 이상인가를 판단하여 트립 정보를 생성하는 기능과, 주파수계측 결과값이 특정한 기준값 이하인가를 판단하여 트립 정보를 생성하는 기능으로 구분된다. 일반적으로 전자를 과주파수보호 기능으로, 후자를 저주파수보호 기능으로 칭한다. 본 발명의 실시 예에 따른 머징유닛은 과주파수보호 기능과 저주파수보호 기능 중 어느 하나를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 머징유닛은 과주파수보호 기능과 저주파수보호 기능을 모두 포함할 수 있다.

과주파수보호 기능에 사용되는 특정한 기준값과, 저주파수보호 기능에 사용되는 특정한 기준값은 변전소에 따라 다르게 적용되어야 하는 경우가 대부분이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 머징유닛은 사용자 설정부를 더 포함하고, 사용자 설정부에서 과주파수 기준값이나 저주파수 기준값을 설정하도록 하는 기능을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛은, 주파수보호 기능을 수행하기 위한 기준 전압 신호로 사용할 수 있는 아날로그 선간전압 신호 또는 아날로그 상전압 신호를 두 개 이상 생성하고, 생성된 두 개 이상의 아날로그 선간전압 신호 또는 두 개 이상의 아날로그 상전압 신호 중 어느 것을 기준 전압 신호로 사용할 것인가를 사용자가 선택하도록 하는 기능을 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머징유닛의 구성을 도시한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 머징유닛(900)은 A/D 변환부(910), 주통신 처리부(920), 주파수 계측부(930), 보호 기능 처리부(940) 외에 사용자 설정부(950)를 추가로 포함하여 구성된다.

A/D 변환부(910)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하여 디지털 전압 신호로 변환하는 기능을 수행한다. A/D 변환부(910)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전류 신호를 수신하여 디지털 전류 신호로 변환하는 기능을 포함할 수 있다.

주통신 처리부(920)는 A/D 변환부(910)가 생성한 디지털 전압 신호를 내부 데이터 버스(960)를 통해 읽고, 이 디지털 전압 신호를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 SV(200) 형식으로 구성하여, 구성한 SV(200)를 프로세스 버스(370)로 전송한다. 전송된 SV(200)는 프로세스 버스(370)에 연결된 기기가 수신하여 사용한다.

주파수 계측부(930)는 변전소 필드에서 발생하는 아날로그 전압 신호(360)를 수신하고, 수신한 아날로그 전압 신호를 이용하여 기준 전압 신호를 생성하여, 생성한 기준 전압 신호의 주파수 값을 계산하고, 계산된 주파수 값을 주파수계측 결과값으로 정한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 주파수 계측부(930)는 아날로그 전압 신호를 이용하여 AB상, BC상, 및 CA상 등 3개의 아날로그 선간전압 신호 중 하나 이상을 생성하고, 생성한 아날로그 선간전압 신호 중 하나를 선택하여 기준 전압 신호로 정할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 주파수 계측부(930)는 아날로그 전압 신호를 이용하여 A상, B상, 및 C상 등 3개의 아날로그 상전압 신호 중 하나 이상을 생성하고, 생성한 아날로그 상전압 신호 중 하나를 선택하여 기준 전압 신호로 정할 수도 있다.

보호 기능 처리부(940)는 주파수 계측부(930)가 생성한 주파수계측 결과값을 내부 데이터 버스(960)를 통해 읽고, 이 주파수계측 결과값을 이용하여 주파수보호 기능을 수행하고, 주파수보호 기능을 수행한 결과로 트립 정보를 생성한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 보호 기능 처리부(940)는 주파수계측 결과값이 특정한 기준값 이상인가를 판단하여 트립 정보를 생성하는 과주파수보호 기능을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 보호 기능 처리부(940)는 주파수계측 결과값이 특정한 기준값 이하인가를 판단하여 트립 정보를 생성하는 저주파수보호 기능을 포함할 수 있다.

사용자 설정부(950)는 사용자 입력(970)을 수신하고 그에 따라 머징유닛(900)에 대한 설정 기능을 수행한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자 설정부(950)는 보호 기능 처리부(940)가 과주파수보호 기능을 수행하기 위해 필요로 하는 기준값을 사용자가 지정하도록 하는 기능을 포함한다. 이 때 사용자 입력(970)에는 과주파수보호 기준값이 포함된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 사용자 설정부(950)는 보호 기능 처리부(940)가 저주파수보호 기능을 수행하기 위해 필요로 하는 기준값을 사용자가 지정하도록 하는 기능을 포함한다. 이 때 사용자 입력(970)에는 저주파수보호 기준값이 포함된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자 설정부(950)는 주파수 계측부(930)가 사용하는 기준 전압 신호에 대한 설정 기능을 수행한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자 설정부(950)는, 사용자가 주파수 계측부(930)가 생성한 아날로그 선간전압 신호 중 하나를 기준 전압 신호로 선택할 수 있도록 하는 기능을 포함할 수 있다. 이 때 사용자 입력(970)에는 기준 전압 신호로 선택한 선간전압 신호에 대한 구분 정보가 포함된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 사용자 설정부(950)는, 사용자가 주파수 계측부(930)가 생성한 아날로그 상전압 신호 중 하나를 기준 전압 신호로 선택할 수 있도록 하는 기능을 포함할 수 있다. 이 때 사용자 입력(970)에는 기준 전압 신호로 선택한 상전압 신호에 대한 구분 정보가 포함된다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다

IED : Intelligent Electronic Device
SV : Sampled Value
GOOSE : Generic Object Oriented Substation Event

Claims

아날로그 전압 신호를 수신하여 디지털 전압 신호로 변환하는 A/D 변환부;
상기 디지털 전압 신호를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 SV를 구성하고, 상기 SV를 프로세스 버스로 전송하는 주통신 처리부;
상기 아날로그 전압 신호를 이용하여 기준 전압 신호를 생성하고, 상기 기준 전압 신호의 부호변환점을 두 개 이상 검출하고, 검출한 상기 부호변환점 간의 시간 간격을 측정하는 방식을 이용하여, 상기 기준 전압 신호의 주파수 값을 계산하여, 상기 주파수 값을 주파수계측 결과값으로 정하는 것을 특징으로 하는 주파수 계측부; 및
상기 주파수계측 결과값을 이용하여 주파수보호 기능을 수행하고, 상기 주파수보호 기능의 수행 결과에 따라 트립 정보를 생성하는 보호 기능 처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 머징유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 머징유닛은,
상기 트립 정보를 이용하여 IEC 61850 규격에 정의된 GOOSE를 구성하고, 상기 GOOSE를 스테이션 버스로 전송하는 부통신 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머징유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 머징유닛은,
상기 트립 정보를 디지털 접점을 이용하여 하드와이어로 전송하는 디지털 접점 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머징유닛.
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