KR19980073416A - 송전 계통에 사용되는 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

송전 계통에 사용되는 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력계통에 사용되는 디지털식 보호계전기의 송전 계통 모의 테스트 방법 및 장치에 관한 것이다.
모의 테스트 장치(10)는 접속 케이블(111)을 경유하여 송전 계통 모의 테스트 접속 장치(109)를 통해 154KV 디지털식 보호계전기(108)에 접속된다. 모의 테스트 장치(10)는 설정 계통에 필요한 설정 매개변수를 입력하는 키입력부(100), 그래픽 디스플레이를 위한 LCD(101), OS를 탑재한 마이크로 프로세서(104) 및 메모리부(106)를 포함한다. 마이크로 프로세서(104)는 운영시스템(OS)을 탑재하고 있으므로, 계통 응용 프로그램(EMTP)을 자체적으로 실행하여 실 계통에서 적용할 수 있다.

Description

송전 계통에 사용되는 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 전력계통에 사용되는 디지털식 보호계전기에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면, 그러한 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
한 국가에서 전력이 차지하는 비중은 실로 막중하다 할 수 있다. 따라서 안정된 전력을 공급하는 것은 전력 회사의 가장 중요한 역할중의 하나라고 할 수 있다. 이와 같이 안정된 전력을 공급하는 과정에 있어서 중요한 설비중의 하나로서 계통 보호 장치, 즉 보호계전기를 들 수 있다.
보호계전기는 전력계통(예를 들면, 154KV 또는 345KV의 송전 선로)에 단락(短絡) 또는 지락사고(地絡事故)가 발생하였을 경우, 또는 파괴의 원인이나 계통의 잔여부분에 악영향을 주는 이상운전을 하고 있을 때, 이와 같은 이상상태를 검출하여, 그 부분을 신속히 계통에서 분리시키는 지령을 출력하는 기능을 갖고 있다. 이러한 기능은 단일 계전기로 수행되기도 하며 혹은 다수의 계전기를 결합하여 수행하기도 한다.
이러한 보호계전기는 그 기능을 수행하기 위하여 다음과 같은 구비조건을 갖는다.
(1) 선택성: 차단구간이 최소로 제어되도록 사고구간을 차단하고, 불필요한 차단을 피하는 능력,
(2) 신뢰성: 오작동과 부작동을 극력 피하여야 하고, 만약 이와 같은 상태가 발생할지라도 중대한 결과를 초래하지 않도록 하는 대책,
(3) 감도 : 계통의 운전상황 등에 따라 변하는 고장전류의 어떤 상태에도 보호 성능에 영향을 받지 않는 감도, 및
(4) 속도 : 안정도의 유지, 기기 파손의 경감 및 사고확대의 방지에 필요한 최소한의 속도.
국내의 경우, 전력 사고는 그 빈도가 많지는 않으나, 한 번 발생하면 송전 계통 사고 연계로 인한 피해는 산업 및 가계에 미치는 영향이 실로 크다. 이러한 전력 계통 사고를 감지하여 송전 선로 계통에서의 사고 확산을 방지하는 송전 선로 보호계전기는 전력 사고가 없는 평상시에도 정상적인 동작을 하고 있는지를 수시로 점검할 필요가 있다. 게다가, 전력 계통 보호계전기를 생산할 때에도 이러한 검사 장비는 반드시 필요하다.
특히, 전력 공급에 있어서 송전 계통의 중요도가 높아지고, 시설은 확대되고 있지만 송전 계통에 설치되어 있는 보호계전기의 정상 동작의 판단 및 계통에 관련된 사고를 모의 테스트할 수 없기 때문에, 실제 계통에서 발생되는 사고에 대한 보호계전기의 대처 유무는 알 수 없다.
또한, 상술된 보호계전기의 구비조건에서와 같이, 이러한 보호계전기는 모든 발전소 및 변전소에 설치되어 연중 무휴로 동작하여야 하는 특성을 갖고 있다.
보호계전기가 상술된 구비조건을 만족하느냐 안하느냐의 여부는 피보호계통의 상태에 따라 결정된다. 어떤 계전장치를 써서도 완전한 선택성, 충분한 감도 또는 안정성유지에 필요한 계통이 있고, 혹은 피보호계통을 조금 개선하여 상기 조건을 용이하게 만족시키는 경우도 있다. 보호계전기의 구비조건에 대한 만족여부와 계통구성과는 불가분의 관계에 있으므로, 보호계전기가 전력계통을 보호한다는 것보다도 전력계통이 보호계전기의 힘을 빌어서 자신을 보호한다는 것이 더 타당한 견해이다. 전력계통의 다른 요소를 모두 결정한 다음에 보호계전기를 검토하면 적절한 보호를 하기가 곤란할 때가 있을 뿐 아니라, 비경제적인 계통구성을 할 우려가 있다.
또한, 보호계전기는 종류가 다양하며, 제조 사에 따라 계전기 특성이 상이하므로, 계전기의 특성과 전력 계통의 유형에 따라 보호계전기를 적절히 테스트하기가 곤란하다. 뿐만 아니라, 현재 사용되고 있는 디지털식 보호계전기의 테스트 장비는 송전 계통에서 발생하는 사고 데이터 및 특정 연계된 전압, 전류의 데이터를 발생시키지 못한다.
실제 전력계통에서 발생되는 사고에 대처하기 위하여, 송전 계통에 설치되어 있는 보호계전기의 정상 동작의 판단 및 계통에 관련된 사고를 모의 테스트하기 위한 종래 모의 테스트 장치는 정적인 전압/전류만 발생시킬 수 있으므로, 계통에 필요한 사고 상황 및 특정 테스트를 할 수 없었다.
상술된 종래 모의 테스트 장치의 문제점을 해결하기 위하여 RTDS라 불리는 모의 테스트 장치가 제안된바 있으나, 이는 시스템 구조상의 문제로 현장 이동이 어려워 적용할 수 없었다.
송전 선로 디지털 보호계전기에 사용되는 모의 테스트 장비는 현장 적용이 용이해야 하고, 기구적인 문제가 고려되어야 하며, 기능 및 조작이 쉬워야 한다. 또한, 송전 선로 계통에서 임의의 계통 모의 테스트를 할 수 있어야 한다. 유지 보수 차원에서도 위와 같은 사항이 충분히 고려되어야 신뢰성 있는 송전 계통이 이루어 질 것이다.
그리고, 송전 계통 상황과 같이 발생되는 데이터의 연계 출력이 필수적으로 지원이 되어야 하며 실 계통 상황과 같은 사고 유무 및 기능을 모의할 수 있어야 한다. 이와 같이 각기 다른 계통 상황을 모의 테스트하기 위해서는 종래의 테스트 장치를 이용해서는 적합하지 않고, 계통 및 현장 상황에 맞게 계통 모의 데이터를 자체적으로 생성하여 계통 모의 테스트를 실시하여야 한다.
종래 실 계통 모의 테스트 장비는 정적인 신호의 변환만 이용하여 송전 계통 모의 테스트 장비로 사용하고 있고, 전술된 바와 같이, 여러 가지 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 문제점을 해결하고 송전 선로 디지털식 보호계전기에 사용이 가능하며, 현장 및 실 계통에 적합한 디지털식 보호계전기 모의 테스트 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치의 구성을 예시하는 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치의 사시도.
도 3a 및 도 3b은 송전 계통 모의 프로그램에서 발생된 정상 및 사고 신호 파형이 LCD에 디스플레이되는 상태를 나타내는 도면.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10 : 모의 테스트 장치100 : 키입력부
101 : LCD 102 : RS232C 통신 유닛
103 : 디지털 출력부104 : 마이크로 프로세서
105 : 디지털 입력부106 : 데이터 메모리부
107 : 디지털/아날로그 변환기108 : 디지털 보호계전기
109 : 접속 유닛110 : 계전기 상태 출력 LED
111 : 접속 케이블112 : 아날로그 입력 유닛
상술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 양태에 따르면, 송전 계통에서 사용되는 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 방법에 있어서, 송전 계통과 동일한 패러미터를 설정하는 단계; 상기 패러미터를 입력하는 단계; 상기 입력된 패러미터를 송전 계통 모의 테스트에 필요한 데이터로 전환시키는 단계; 상기 변환된 데이터를 메모리부에 저장하는 단계; 상기 저장된 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 단계; 상기 전송 단계로부터 변환된 신호를 보호계전기에 입력하는 단계; 및 입력된 데이터가 사고 데이터 일 경우, 모의 테스트 장치에 전달되는 단계를 포함하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 전환 단계는 계통 응용 프로그램을 실행시키는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 전송 단계는 계통 모의 프로그램을 실행시킬 수 있는 마이크로 프로세서에 의하여 수행된다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 송전 계통에서 사용되는 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 장치에 있어서, 설정된 패러미터를 입력하기 위한 입력부; 입력된 패러미터를 저장하기 위한 메모리부; 상기 패러미터를 실시간으로 샘플링하기 위한 운영시스템(Operating System ; OS)을 탑재한 마이크로 프로세서; 상기 데이터를 아날로그로 변환시키기 위한 디지털/아날로그 변환기; 상기 보호계전기에 입력된 데이터가 사고 데이터이며, 각각의 차단기 접점을 수신할 수 있는 디지털 입력부; 및 임의의 출력을 전달하기 위한 디지털 출력부를 포함하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 모의 테스트 장치는 계통 모의 테스트에 사용될 데이터를 나타내기 위한 디스플레이를 또한 포함하며, 상기 디스플레이는 그래픽 디스플레이용 LCD 및 시스템 출력 LED를 구비한다.
본 발명의 특징은 기능 및 사용상에 범용성을 위하여 상용화되어 있는 범용성 있는 OS 기술을 이용하며 계통 모의 데이터도 일반 컴퓨터에서 사용되고 있는 계통 모의 프로그램(EMTP)을 사용한다. 이와 같이 계통에 필요한 연계 데이터를 발생하여 사용할 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 현장에서 발생할 수 있는 많은 사고의 유형 및 기능이 종래 테스트 장비에서는 발생할 수 없었던 기능이 본 발명에서는 계통 모의 프로그램을 이용하여 임의의 계통 상황을 자연스럽게 발생시킬 수 있다. 또한, 화면 출력 장치를 이용하여 사고 파형을 그래픽 화면으로 확인할 수 있는 장점을 갖는다. 그리고 마이크로 프로세서를 이용하여 실시간 데이터 처리가 되므로 종래 불가능하였던 송전선로 계통 모의 테스트에 새로운 전기가 될 것으로 본 발명자는 확신한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 도 1에는 본 발명에 따른 송전 계통 모의 테스트 장치(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 모의 테스트 장치(10)는 접속 케이블(111)을 경유하여 송전 계통 모의 테스트 접속 장치(109)를 통해 154KV 디지털식 보호계전기(108)에 접속되어 있다.
모의 테스트 장치(10)는 설정 계통에 필요한 설정 매개변수를 입력하는 키입력부(100), LCD 그래픽 디스플레이(101), OS를 탑재한 마이크로 프로세서(104) 및 메모리부(106)를 포함한다. 상기 마이크로 프로세서(104)는 OS를 탑재하고 있으므로, 계통 응용 프로그램(EMTP)을 자체적으로 실행하여 실 계통에서 적용할 수 있다. 계통 모의 프로그램을 이용하여 발생된 데이터는 메모리부(106)에 저장된다.
또한, 본 발명에 따른 모의 테스트 장치(10)는 외부 입력에 의해서도 계통 모의 테스트가 가능하도록 RS232C와 같은 비동기 시리얼 통신유닛(102), 보호계전기(108)에서 사고 검지를 하면 각각의 차단기 접점을 받을 수 있는 디지털 입력부(105) 및 임의의 출력을 전달하기 위한 디지털 출력부(103)를 포함한다. 그리고, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 디지털식 보호계전기(108)에 송전 계통과 같은 데이터를 발생시키기 위하여 디지털/아날로그 변환기(107)가 제공된다.
상술된 모의 테스트 장치에 의하면, 송전 계통에 필요한 매개변수(예를 들면, 계통의 선로 정수, 발전기 정수, 변압기 정보, 부하 상태, 차단기 정보 등)를 키입력부(100)로 입력하여 계통 모의 프로그램을 실행하면, 송전 계통 모의 테스트에 필요한 데이터가 생성된다. 이러한 데이터는 데이터 메모리부(106)에 저장된다. 계통 모의 조작에 의해 저장되어 있는 송전 계통 모의 데이터를 마이크로 프로세서(104)에서 실시간으로, 예를 들면 1주기당(16.67msec) 120 샘플링된 데이터를 출력한다. 상기 데이터는 디지털/아날로그 변환기(107)를 거쳐 신호를 디지털식 보호계전기(108)의 외부 접속기에 전달하면, 송전 계통에서 동작하는 상태와 동일한 계통 모의 테스트를 할 수 있다.
상술된 본 발명에 따른 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치의 작동에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
우선, 송전 계통에 적용하기 위하여 송전 계통과 같은 환경 변수 및 동작 조건을 현장 상황과 같이 설정한다. 환경 변수와 동작 조건이 설정되면, 그래픽 디스플레이(101)를 보면서 키입력부(100)로 각각의 변수를 입력한다.
계통 응용 프로그램을 실행시키면, 송전 계통 모의 테스트에 필요한 데이터가 생성된다. 발생된 데이터는 데이터 메모리부(106)에 저장된다. 모의 테스트가 시작되면, 마이크로 프로세서(104)는 데이터 메모리부(106)에 저장된 데이터를 실시간 타이머를 이용하여 디지털/아날로그 유닛(107)에 전송한다. 상기 디지털/아날로그 변환기(107)에서 변환된 신호는 접속유닛(109)을 통해 디지털식 보호계전기(108)에 입력된다. 입력된 데이터가 정상 데이터가 아닌 사고 데이터일 경우에 디지털 보호계전기가 사고를 검지한다. 계통 모의 프로그램에서 발생된 정상 신호와 사고 신호의 예가 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다.
사고가 검지되면, 사고와 관련된 접점 상태가 접속 케이블(111)을 통해 계통 모의 테스트 장치에 전달된다. 감지된 데이터는 디지털 입력부(105)로부터 신호를 입력받아 그래픽 디스플레이(101) 및 계전기 상태 출력 LED(110)에 계전기 상태가 출력된다.
상술된 바에 의하면, 본 발명은 종래 보호계전기가 해결할 수 없는 계통 모의 테스트가 편리해지고 구조적으로 현장에서 사용이 편리한 장점을 갖는다. 따라서, 본 발명은 기능 및 구조적으로 현장 적용에 유연성을 지니고 있으며 어떠한 조건의 실 계통 상황에서도 계통 모의 테스트를 할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 종래 현장에 설치되어 있는 송전 선로 디지털식 보호계전기의 동작 유무를 확인할 수 없었던 문제점을 해결할 수 있으며, 이로 인하여 계통 전력 공급이 안정적으로 공급될 수 있으므로, 보호계전기의 구비조건중 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 송전 계통에서 사용되는 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 방법에 있어서,
    송전 계통과 동일한 패러미터를 설정하는 단계;
    상기 패러미터를 입력하는 단계;
    상기 입력된 패러미터를 송전 계통 모의 테스트에 필요한 데이터로 전환시키는 단계;
    상기 변환된 데이터를 메모리부에 저장하는 단계;
    상기 저장된 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 단계;
    상기 전송 단계로부터 변환된 신호를 보호계전기에 입력하는 단계; 및
    입력된 데이터가 사고 데이터 일 경우, 모의 테스트 장치에 전달되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전환 단계는 계통 응용 프로그램을 실행시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전송 단계는 마이크로 프로세서에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 방법.
  4. 송전 계통에서 사용되는 디지털식 보호계전기를 모의 테스트하기 위한 장치에 있어서,
    설정된 패러미터를 입력하기 위한 입력부;
    입력된 패러미터를 저장하기 위한 메모리부;
    상기 패러미터를 실시간으로 샘플링하기 위한 OS를 탑재한 마이크로 프로세서;
    상기 데이터를 아날로그로 변환시키기 위한 디지털/아날로그 변환기;
    상기 보호계전기에 입력된 데이터가 사고 데이터이며, 각각의 차단기 접점을 수신할 수 있는 디지털 입력부; 및
    임의의 출력을 전달하기 위한 디지털 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 계통 모의 테스트에 사용될 데이터를 나타내기 위한 디스플레이를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 디스플레이는 그래픽 디스플레이용 LCD 및 대상 시스템 출력 LED를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 비동기 시리얼 통신 유닛을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털식 보호계전기의 모의 테스트 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030017842A (ko) * 2001-08-23 2003-03-04 주식회사 젤파워 전력계통의 고장분석 시스템
KR100926787B1 (ko) * 2007-10-24 2009-11-13 한전케이디엔주식회사 배전자동화용 단말장치 및 그의 고장전류 보호협조 방법.
KR20190019377A (ko) * 2017-08-17 2019-02-27 한국전력공사 보호계전기의 고장 시험 장치 및 방법

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