KR200318656Y1 - Power Condensor Diagnostic System Using Neutral Current - Google Patents
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Abstract
본 고안은 역률을 보상하여 계통전압을 안정화시키는데 이용되고 있는 전력용 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화유무를 성형결선의 중성점(15)에 흐르는 중성점전류(20)만으로 콘덴서뱅크(도 1)의 열화를 진단하는 장치에 관한 것이다.The present invention deteriorates the capacitor bank (FIG. 1) only by the neutral point current 20 flowing through the neutral point 15 of the molded connection in the presence or absence of deterioration of the power capacitor bank (FIG. 1) used to compensate the power factor and stabilize the grid voltage. It relates to a device for diagnosing the problem.
기존의 콘덴서 뱅크(도 1)의 제어와 보호는 각상의 전압을 변성기(8,9,10)에 의해서 얻고, 콘덴서(5,6,7)에 흐르는 각상의 전류는 변류기(4)에 의해 변환하여 계전기(14)에 의해 보호되는 것이 보통이다. 기존에 제작된 열화진단장치가 있으나 이 또한 각상의 전압과 전류를 이용하고 있어 구조가 복잡하고 고가이며 추가공사의 개념을 도입하게 된다.The control and protection of the existing capacitor bank (FIG. 1) obtains the voltage of each phase by the transformers 8, 9 and 10, and the current of each phase flowing through the capacitors 5, 6 and 7 is converted by the current transformer 4. It is usually protected by the relay 14. There is a deterioration diagnosis device that has been manufactured previously, but it also uses the voltage and current of each phase, which makes the structure complicated, expensive, and introduces the concept of additional construction.
본 고안에서는 중성점(15)에 흐르는 전류정보만으로 콘덴서 뱅크를 진단함으로서 구조가 간단하고 편리하게 취부할 수 있다는 장점을 갖는다. 중성점 전류(20)에는 상용 주파수인 60Hz의 3상 불평형 전류, 고조파 전류, 부분방전전류, 차단기 투입시간차, 과전류정보등의 정보가 포함되어 있어 이 정보만으로 충분히 콘덴서 뱅크(도 1)의 진단이 가능해 진다.In the present invention, the structure of the capacitor bank can be easily and conveniently installed by diagnosing the capacitor bank only with the current information flowing through the neutral point 15. The neutral point current 20 contains information such as three-phase unbalance current, harmonic current, partial discharge current, breaker closing time difference, and overcurrent information of 60 Hz, which are commercial frequencies, so that the capacitor bank (Fig. 1) can be sufficiently diagnosed with this information alone. Lose.
본 고안의 장치는 중성점 정보만으로 콘덴서 뱅크(도 1)를 진단함으로 구조가 간단하고, 가격이 저렴하게 설계, 제작할 수 있고, 접지(17)점에 취부 하므로 절연의 대책을 하지 않아도 되는 장점을 갖는다.The device of the present invention has the advantage that the structure of the capacitor bank (FIG. 1) is diagnosed with only the neutral point information, so that the structure is simple, the design can be made inexpensively, and the cost is low. .
Description
본 고안은 전력계통에서 전압변동을 최소화하여 양질의 전력을 공급하기 위한 전압조정장치의 일종인 전력용 콘덴서 뱅크(도 1)에서 중성점 전류(20) 정보만을 취득하여 콘덴서 뱅크(도 1)를 진단하므로 전력사고를 미연에 방지하는데 그 목적이 있다.The present invention diagnoses a capacitor bank (FIG. 1) by acquiring only neutral point current (20) information from a power capacitor bank (FIG. 1), which is a type of voltage regulator for supplying high-quality power by minimizing voltage fluctuations in a power system. Therefore, the purpose is to prevent the accident in advance.
기존의 콘덴서 뱅크(도 1)의 제어와 보호에서 콘덴서 뱅크(도 1)의 전류는 변류기(4)에 의해 전류정보가 계전기(14)로 전달되고, 콘덴서의 전압은 방전코일(8, 9, 10)이라고 명명된 변성기에 의해서 콘덴서(5,6,7) 전압의 차이만큼을 계전기(14)로 전달한다. 이렇게 전달된 전압정보와 전류정보에 의해 큰 고장과 완전한 고장이 발생했을 때, 계전기(14)가 동작하므로 차단기(3)를 동작시켜 콘덴서 뱅크(도 1)를 전력계통 모선(1)으로부터 분리하게 한다. 이러한 계전기(14)에 의한 콘덴서 뱅크(도 1)의 보호는 큰 고장을 찾아내는데 주목적이 있다. 또한, 전압, 전류에 이상이 생겨 계전기(14)가 동작하는 경우는 고장이 심각하거나 사고에 이른 경우에 해당한다. 이것은 사고의 예방이 아니라 사고의 파급을 막는 조치에 불과하다. 최근에 개발이 진행되고 있는 콘덴서 뱅크 진단장치는 위에서 언급한 계전기(14)에 의한 보호와 동일하게 3상의 전압과 3상전류를 변류기(4)를 통해 받아 진단을 수행한다. 이때 처리해야하는 요소가 전압 3가지, 전류 3가지로 6개의 처리요소가 있어 장치가 복잡하고 고가일 수밖에 없다. 또한 별도의 공사를 수반한다는 단점이 존재한다.In the control and protection of the conventional capacitor bank (FIG. 1), the current of the capacitor bank (FIG. 1) is transmitted by the current transformer 4 to the relay 14, and the voltage of the capacitor is discharge coils 8, 9, The transformer named 10) transfers the relay 14 to the relay 14 by the difference in the voltages of the capacitors 5, 6 and 7. When a large fault and a complete fault occur due to the voltage information and current information transmitted in this way, the relay 14 operates so that the breaker 3 is operated to separate the capacitor bank (FIG. 1) from the power system bus line 1. do. The protection of the capacitor bank (FIG. 1) by such a relay 14 is mainly for finding a big failure. In addition, when the relay 14 operates due to an abnormality in voltage and current, the failure corresponds to a serious failure or an accident. This is not an prevention of accidents but merely measures to prevent the spread of accidents. The condenser bank diagnostic apparatus, which is being developed recently, receives the three-phase voltage and the three-phase current through the current transformer 4 and performs diagnosis in the same manner as the protection by the relay 14 mentioned above. At this time, there are six processing elements: three kinds of voltage and three kinds of current, so the device is complicated and expensive. In addition, there is a disadvantage that it involves a separate construction.
본 고안에서는 이러한 단점을 완전히 없애고 구조가 간단한 중성점 전류(20)만으로 콘덴서 뱅크를 진단하여 사고를 미연에 방지하고자 한다.The present invention completely eliminates these disadvantages and attempts to prevent an accident by diagnosing a capacitor bank with only a neutral point current 20 having a simple structure.
기존의 콘덴서 보호방식이나 진단방식과는 달리 본 고안의 콘덴서 뱅크 진단장치는 중성점 전류(20)만을 사용하여 콘덴서 뱅크(도 1)를 진단함으로서 구조가 간단하고 별도의 공사가 수반되는 일이 없다.Unlike the conventional capacitor protection method or diagnostic method, the capacitor bank diagnostic apparatus of the present invention uses only the neutral current 20 to diagnose the capacitor bank (FIG. 1), which is simple in structure and does not involve separate construction.
본 고안에 따른 콘덴서 뱅크(도 1)의 중성점 전류(20)에 포함된 정보는 다음과 같다.Information included in the neutral current 20 of the capacitor bank (FIG. 1) according to the present invention is as follows.
첫째, 중성점(15)으로 흐르는 기본파(60Hz) 전류는 콘덴서 뱅크(도 1)의 3상이 평형인 상태에서 3상 벡터 합이 '0'(zero)이 된다. 하지만, 각상을 구성하고 있는 콘덴서(5,6,7)나 리액터(11,12,13)의 값이 어떠한 원인에 의해서 변화하면 3상전류의 평형상태는 유지되지 않으므로 중성점에 흐르는 60Hz의 전류는 증가하게 된다. 여기서 60Hz의 중성점 전류가 변화한다는 것은 콘덴서 뱅크(도 1)를 구성하고 있는 콘덴서(5,6,7) 값이나 리액터(11,12,13) 값이 변화한 것으로 판단가능하다. 이러한 중성점 전류(20) 중 60Hz전류 정보는 콘덴서 뱅크를 진단하는데 유용하게 사용될 수 있다.First, the fundamental wave (60 Hz) current flowing to the neutral point 15 has a three-phase vector sum of '0' (zero) while the three phases of the capacitor bank (FIG. 1) are balanced. However, if the values of the capacitors 5, 6, 7 and reactors 11, 12, 13 constituting each phase change for some reason, the equilibrium state of the three-phase current is not maintained, so the current of 60 Hz flowing through the neutral point increases. Done. The change in the neutral point current of 60 Hz can be judged by the change in the values of the capacitors 5, 6, 7 and the reactors 11, 12, 13 constituting the capacitor bank (Fig. 1). The 60 Hz current information of the neutral current 20 can be usefully used to diagnose the capacitor bank.
둘째, 중성점(15)에 흐르는 3고조파 전류성분을 관측할 때, 콘덴서 뱅크(도 1)의 중성점(15)으로 흐르는 3고조파(180Hz) 전류는 3상평형에서 대수합의 성질을 가진다. 즉, 각각의 A,B,C상에서 중성점(15)으로 흐르는 3고조파 전류는 가산되는 성질이 있다는 것이다 수식으로 서술해 보면Second, when observing the three harmonic currents flowing in the neutral point 15, the three harmonics (180 Hz) current flowing to the neutral point 15 of the capacitor bank (Fig. 1) has the property of logarithmic sum in three phase equilibrium. That is, the three harmonic currents flowing to the neutral point 15 on each of A, B, and C have a property of being added.
여기서 다음 식을 이용한다Where we use
여기서 중요한 3고조파(180Hz) 전류 성질이 나타난다. 그것은 3상평형에서 각 상의 3고조파 전류는 동상이 된다는 점이다. 그러므로 3상평형에서 3고조파의 벡터 합은 대수합이 되어 평상시 한상의 3고조파 전류의 3배가 된다. 실제로 콘덴서 뱅크의 중성점 전류(도 8, 80)를 분석(도8, 81)하면 3고조파의 전류성분이 가장 크게 측정된다. 실측된 data와 비교하여 설명하면 실측된 data에서도 중성점의 전류는 기본파인 60Hz의 성분보다 180Hz인 3고조파 성분이 평상시의 운전 시에도 더 많이 관측되고 있다.An important three harmonic (180 Hz) current characteristic is shown here. That is, in three phase equilibrium, the three harmonic currents of each phase are in phase. Therefore, in three phase equilibrium, the vector sum of three harmonics is logarithmic, which is three times the normal three harmonic currents of one phase. In fact, when the neutral currents (Figs. 8 and 80) of the capacitor banks are analyzed (Figs. 8 and 81), the current components of the three harmonics are measured the largest. In comparison with the measured data, in the measured data, the current of the neutral point is more observed at the time of normal operation with three harmonic components of 180 Hz than the components of the 60 Hz fundamental wave.
현재 정상적으로 운전되고 있는 콘덴서 뱅크의 공진주파수는 도 5에 도시된 바와 같이 fc(54)로 4고조파 부근이고 3고조파인 180Hz에서의 임피던스 크기는 z_fc(50)이다. 이 콘덴서 뱅크(도 1)에서 공진주파수를 결정하는 요소인 리액터(11,12,13)와 콘덴서(5,6,7)의 값이 변화하여 공진주파수가 fc2(56)으로 증가 변화하면 3고조파에 해당하는 180Hz에서의 임피던스 크기는 z_fc2(57)로 증가하므로 임피던스변화(52)가 z_fc2(57)-z_fc(50)만큼 증가하게 되므로 중성점에서 측정되는 3고조파 전류는 감소하게 된다. 반대로 공진주파수가 fc1(55)으로 감소하게 되면 3고조파에서의 임피던스는 z_fc1(51)이 되고 이때도 임피던스 변화(53)가 생기게 된다. 임피던스가 감소하므로 중성점 전류 중 3고조파(180Hz)전류는 초기 정상상태에 비해 증가하게 된다.As shown in FIG. 5, the resonance frequency of the capacitor bank normally operating is fc (54), and the impedance at 180 Hz, which is near 3 harmonics, is z_fc (50). In the capacitor bank (FIG. 1), if the values of the reactors 11, 12, 13 and the capacitors 5, 6, 7, which determine the resonance frequency, change and the resonance frequency increases to fc2 (56), 3 harmonics Since the magnitude of the impedance at 180 Hz corresponding to increases with z_fc2 (57), the impedance change 52 is increased by z_fc2 (57) -z_fc (50), so that the 3rd harmonic current measured at the neutral point is reduced. On the contrary, when the resonant frequency is reduced to fc1 55, the impedance at the 3rd harmonic becomes z_fc1 51, and at this time, the impedance change 53 occurs. As the impedance decreases, the 3rd harmonic (180Hz) current among the neutral point currents increases compared to the initial steady state.
결국, 중성점 전류 중 3고조파 전류를 감시하는 것은 콘덴서 뱅크(도 1)의 공진주파수의 변화를 감시하는 것이 된다. 그러므로 콘덴서 뱅크(도 1)의 진단이 가능해 진다.As a result, monitoring the three harmonic currents among the neutral point currents monitors the change in the resonance frequency of the capacitor bank (Fig. 1). Therefore, the capacitor bank (Fig. 1) can be diagnosed.
셋째, 중성점 전류에서 도 11에 도시된 바와 같은 방전 파형(111)이 검출된다. 콘덴서 뱅크는 초고압의 모선(1)에 연결되어 있는 관계로 절연의 중요성이 강조된다. 콘덴서 뱅크(도 1)를 이루고 있는 콘덴서(5,6,7), 리액터(11,12,13), 방전코일(8,9,10) 등은 경련열화와 서지 등의 투입으로 절연이 파괴될 수 있다. 절연이 불량하게 되면 방전현상(111)이 발생한다. 이러한 방전현상(111)의 특징은 상당히 높은 MHz 이상의 고주파 성분이 포함되어 있다는 것이다. 또 하나의 특징은 주기적인 현상이라는 것이다(도 11). 부분방전(111)이 발생하면서 발생하는 전류는 중성점 전류(20)에 나타난다. 결국 중성점 전류(20)의 고주파를 측정하고, 측정된 신호가 주기적인가를 판단하면 콘덴서 뱅크(도 1)의 부분방전현상(111)을 포착할 수 있고, 결국 절연파괴로 의해 사고로 이어지기 전에 사고를 방지할 수 있게 된다.Third, the discharge waveform 111 as shown in FIG. 11 is detected at the neutral point current. Since the capacitor bank is connected to the ultra-high voltage busbar 1, the importance of insulation is emphasized. The capacitors (5, 6, 7), reactors (11, 12, 13), discharge coils (8, 9, 10), and the like forming the capacitor bank (FIG. 1) may be damaged due to convulsion deterioration and surges. Can be. If insulation is poor, a discharge phenomenon 111 occurs. The characteristic of this discharge phenomenon 111 is that it contains a high frequency component of significantly higher MHz. Another feature is that it is a periodic phenomenon (Fig. 11). The current generated while the partial discharge 111 is generated appears in the neutral point current 20. Eventually, by measuring the high frequency of the neutral point current 20 and judging whether the measured signal is periodic, it is possible to capture the partial discharge phenomenon 111 of the capacitor bank (FIG. 1), before eventually leading to an accident due to insulation breakdown. Prevent accidents.
넷째, 차단기의 투입시간차와 투입시의 과전류를 측정할 수 있다.Fourth, it is possible to measure the closing time difference of the breaker and the overcurrent at the closing time.
차단기(3) 투입시와 차단시에도 전력용 콘덴서 뱅크(도 1) 진단정보를 중성점(15)에서 얻을 수 있다.Even when the breaker 3 is turned on and off, diagnostic information of the power capacitor bank (FIG. 1) can be obtained at the neutral point 15.
차단기 투입시 중성점(15)에 투입된 전류를 측정하므로 차단기 투입 전류시간차, 혹은 차단기 개리차를 측정할 수 있다. 여기서, 차단기 투입시 개리차는 중성점 투입전류 파형 시간차, 즉 도 9에 도시된 ts-CBon(92)와 te-CBon(93) 차의 1/2를 하여 구해질 수 있다.Since the current input to the neutral point 15 is measured when the circuit breaker is input, the circuit breaker input current time difference or the circuit breaker open difference can be measured. Here, the opening difference at the time of circuit breaker input may be obtained by performing half of the difference between the neutral input current waveform time, that is, the difference between ts-CBon 92 and te-CBon 93 shown in FIG. 9.
차단기 투입시와 차단시에 중성점 최대 전류값, 즉, ip-CBon(91), ip-CBoff(103) 을 구하므로 투입시와 차단시의 중성점 저항기(16)의 절연 레벨의 변화 및 차단기 개리차의 변화에 대해 알 수 있다. 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 차단기 투입시와 차단시의 중성점 최대 전류값(91,103)이 클수록 중성점 저항기(16)가 열화 되었거나, 차단기 개리차가 길어지게 되었다는 것으로 판단 할 수 있다.Since the maximum current value of neutral point, i.e., ip-CBon (91) and ip-CBoff (103), is obtained when the breaker is turned on and off, the insulation level change of the neutral point resistor 16 and the breaker opening difference between the breaker and the breaker are obtained. You can find out about the change. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, it may be determined that the neutral point resistor 16 is deteriorated as the neutral maximum current values 91 and 103 when the breaker is turned on and off, and the breaker opening difference becomes longer.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 중성점 전류 재단 현상(70) 발생시 중성점 저항기(16)내에서 아크방전 현상으로 인한 저항 값의 변화를 알 수 있고 이에 대한 대책을 세울 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, when the neutral current cutting phenomenon 70 occurs, the resistance value due to the arc discharge phenomenon in the neutral point resistor 16 may be known and countermeasures may be taken.
도 1은 전력용 콘덴서 뱅크 회로도1 is a circuit diagram of a capacitor bank for power
도 2는 본 고안으로 설계된 중성점 정보에 의한 전력용 콘덴서 뱅크 진단장치적용도.Figure 2 is a condenser bank diagnostic apparatus application for power by the neutral point information designed by the present invention.
도 3은 중성점 정보에 의한 콘덴서 뱅크 진단 장치 입력부 개략도3 is a schematic diagram of a capacitor bank diagnostic device input unit using neutral point information;
도 4는 중성점 정보에 의한 콘덴서 뱅크 진단 장치 열화판정시스템 개략도4 is a schematic diagram of a capacitor bank diagnosis apparatus deterioration determination system based on the neutral point information;
도 5는 콘덴서 뱅크에서 작용하는 공진주파수 변화에 따른 임피던스 변화곡선5 is an impedance change curve according to a change in resonance frequency acting on a capacitor bank.
도 6은 콘덴서 뱅크 이상유무 진단 방법 및 FFT 개념도6 is a diagram illustrating a method of diagnosing a capacitor bank abnormality and an FFT concept
도 7은 중성점 전류 재단 현상 파형7 is a neutral current cutting phenomenon waveform
도 8은 정상상태 전류 파형 및 주파수 분석8 is a steady-state current waveform and frequency analysis
도 9는 차단기 투입시 중성점 전류 파형9 is a neutral current waveform when the breaker is turned on
도 10은 차단기 차단시 중성점 전류 파형10 is a neutral current waveform at breaker break
도 11은 정상상태 인가시 방전현상에 의한 콘덴서 뱅크 중성점 전류파형11 is a diagram of a capacitor bank neutral current waveform due to a discharge phenomenon when a steady state is applied;
도 12는 표시기능장치12 is a display function device
[도면의 주요부분에 대한 부호 설명][Description of symbols on the main parts of the drawings]
1. 모선1. Mothership
전력을 공급하는 전력선으로 3상 교류가 각각 3개의 선로를 통해 흐르고 있다. 각각을 A상, B상, C상이라 하는데 3상은 주파수가 동일하고 위상이 2π/3[rad]만큼씩 다른 3개의 파형이다.Three-phase alternating current flows through three lines, respectively. Each of them is called A phase, B phase, or C phase, and the three phases are three waveforms with the same frequency and different phases of 2π / 3 [rad].
2. 단로기(DS: Disconnecting Switch)2. Disconnecting Switch (DS)
물리적인 개폐장치로 차단기(3)와 함께 사용Use with breaker (3) as physical switchgear
3. 차단기(Circuit Breaker)3. Circuit Breaker
전로에 고장이 없을 때 정상전류의 개폐는 물론, 단락 등의 고장으로 인해 비정상으로 큰 전류가 흐를 경우에도 개폐할 수 있는 장치Device that can open and close the normal current when there is no fault in the converter, even when abnormally large current flows due to a fault such as a short circuit.
4. 변류기(CT: Current Transformer)4. Current Transformer (CT)
콘덴서 뱅크(도 1)에 흐르는 전압 전류의 정보를 받아서 계전기(14)로 제공하는 장치A device for receiving information of the voltage current flowing through the capacitor bank (FIG. 1) and providing it to the relay 14
5. 6. 7. 콘덴서(Power Condensor)5. 6. 7. Condenser
콘덴서 뱅크(도 1)의 가장 주된 역할로서 역률을 보상하고 계통전압을 안정화시키는 역할. 각각은 A상, B상, C상에 설치되어 있다.The main role of the capacitor bank (Fig. 1) to compensate for the power factor and stabilize the grid voltage. Each is provided on A phase, B phase, and C phase.
8. 9. 10. 방전코일8. 9. 10. Discharge coil
차단시 콘덴서(5,6,7)에 충전된 전압을 방전시키는 역할을 수행하도록 설치, 그리고 그와 동시에 직렬, 병렬로 연결된 콘덴서(5,6,7)간의 전압차이를 계전기(14)로 제공한다. 각각은 A상, B상, C상에 설치되어 있다.It is installed so as to discharge the voltage charged in the capacitors 5, 6, and 7 at the time of shutdown, and at the same time provides the voltage difference between the capacitors 5, 6, and 7 connected in series and parallel to the relay 14. do. Each is provided on A phase, B phase, and C phase.
11. 12. 13. 리액터(Reactor)11. 12. 13. Reactor
콘덴서(5, 6, 7)가 고주파에 대해 취약한 점을 보완하고 3,5고조파를 거르는 필터의 역할을 수행하도록 하는 목적으로 설치되어 있다. A상, B상, C상에 각각 설치되어 있다.The capacitors (5, 6, 7) are installed for the purpose of supplementing the weak point to the high frequency and performing the role of the filter to filter out the 3,5 harmonics. It is provided in A phase, B phase, and C phase, respectively.
14. 계전기14. Relay
일반적으로 전기회로를 개폐하는 조작을 다른 전기회로의 전기적인 세력의 변화에 의하여 행하는 장치로 변류기(CT: Current Transformer)(4)와 방전코일(8,9,10)에서 제공되는 정보를 받아서 콘덴서 뱅크(도 1)의 개폐를 결정In general, the operation of opening and closing the electric circuit by changing the electrical forces of the other electric circuit is a device that receives the information provided by the current transformer (CT) (4) and the discharge coil (8, 9, 10) We decide opening and shutting of bank (Figure 1)
15. 성형결선 중성점15. Forming connection neutral point
3상의 하부로 내려오는 3상선을 물리적으로 연결한 부분Physically connected part of three-phase line descending to the lower part of three-phase
16. 콘덴서 뱅크 중성점 저항기16. Capacitor Bank Neutral Resistors
3상의 중성점과 접지사이에 설치된 저항기Resistor Installed Between the Neutral Point and Ground on Three Phases
17. 접지17. Grounding
20. 3상 불평형 중성점 전류20. Three-Phase Unbalanced Neutral Current
21. 변류기(CT: Current Transformer)21. Current Transformer
22. 중성점 전류에 의한 전력용 콘덴서 뱅크 진단장치22. Capacitor bank diagnostic device for power by neutral current
23. 중성점 정보에 의한 콘덴서뱅크 진단 장치23. Capacitor bank diagnostic device based on neutral point information
30. 변류기(21)의 2차측으로 출력되는 전류30. Current output to secondary side of current transformer 21
31. 변류기에서 나온 2차측 전류(30)를 전압으로 변환하는 전류-전압 변화회로31. Current-voltage change circuit for converting secondary current 30 from the current transformer into voltage
32. 밧데리를 자동 충천 할 수 있도록 하는 밧데리 충전회로32. Battery charging circuit to automatically charge the battery
33. 본 고안으로 제작된 장치의 공급전원용 밧데리33. Battery for power supply of the device manufactured by the present invention
34. DC제거 및 불필요한 고주파를 제거하는 아날로그 필터회로34. Analog filter circuit to remove DC and remove unnecessary high frequency
35. 열화 판정 시스템35. Degradation Judgment System
36. 표시장치36. Display
37. 대지의 접지망과 연결되어 있는 선37. Wires connected to earth ground
40. 중성점 전류를 입력 받아 열화판정 시스템의 전류정보로 제공하는 입력부40. Input unit that receives neutral point current and provides it as current information of degradation determination system
41. DFT(Discrete Fourier Transform)부 : 이산 푸리에 변환부41.Discrete Fourier Transform (DFT): Discrete Fourier Transform
연속적인 아날로그 신호를 불연속적인 이산화신호로 나타내는 푸리에 변환Fourier Transform for representing continuous analog signals as discrete discrete signals
42. FFT(Fast Fourier Transform)부 : 고속 푸리에 변환부42.FFT (Fast Fourier Transform) part: fast Fourier transform part
DFT부에서 변환된 불연속적인 이산화 신호를 주파수영역으로 변환하는 푸리에 변환Fourier Transform for Converting Discrete Discrete Signals Converted in DFT to Frequency Domain
43. FFT부에 의해 분석된 주파수를 연산하는 연산부43. Arithmetic unit for calculating the frequency analyzed by the FFT unit
44. 콘덴서 뱅크 이상유무를 진단하는 이상유무 판정부44. Abnormality judgment unit for diagnosing abnormality of capacitor bank
45. 콘덴서 뱅크 이상유무 발생시 Relay 구동제어신호를 출력하는 제어신호 출력부45. Control signal output unit to output relay drive control signal when capacitor bank is abnormal
46. Relay(계전기)46.Relay
배전반에 취부하여 콘덴서 뱅크의 이상유무를 상시로 감시하며, 콘덴서 뱅크이상유무 발생시 접점에 의해 제어 동작한다.It is attached to the switchboard and always monitors the abnormality of the capacitor bank, and when the capacitor bank is abnormal, it operates by the contact.
50. 공진주파수에서 180Hz일때의 임피던스 크기 z_fc50. Impedance magnitude z_fc at 180 Hz at resonant frequency
51. 공진주파수가 감소된 상태에서의 임피던스 크기 변화량 z_fc151. Amount of impedance change z_fc1 with reduced resonance frequency
52. 정상적인 공진주파수에서 증가된 공진주파수만큼의 임피던스 변화52. Change in impedance by increased resonance frequency at normal resonance frequency
53. 정상적인 공진주파수에서 감소된 공진주파수만큼의 임피던스 변화53. Change in impedance by reduced resonance frequency at normal resonance frequency
54. 정상적인 공진주파수54. Normal Resonance Frequency
55. 리액터와 콘덴서 값이 변해 증가된 공진주파수55. Increased resonance frequency due to change of reactor and capacitor values
56. 리액터와 콘덴서 값이 변해 감소된 공진주파수56. Reduced resonance frequency due to change in reactor and capacitor values
57. 공진주파수가 증가된 상태에서의 임피던스 크기 변화량 z_fc257. Change in impedance magnitude z_fc2 with increased resonance frequency
60. 열화 판정 시스템에 적용된 이상유무 판단 방법60. Determination method of abnormality applied to deterioration determination system
61. 연속적인 Analog 중성점 전류 신호 입력 단계61. Continuous Analog Neutral Current Signal Input Step
62. 불연속적인 Digital 신호로 바꾸어 처리되는 DFT 단계62. DFT step processed into discontinuous digital signal
63. FFT 단계63.FFT Steps
64. FFT 분석된 주파수 연산 단계64. FFT Analyzed Frequency Operations
65. 이상유무 판정 단계65. Determination of Abnormality
66. 연속적인 아날로그 신호66. Continuous analog signal
67. DFT에 의해 이산화된 디지탈 신호67. Digital Signal Discretized by DFT
68. FFT분석에 의해 분석된 고조파 파형68. Harmonic Waveforms Analyzed by FFT Analysis
70. 실측된 중성점 전류 재단 현상70. Measured neutral current cutting phenomenon
80. 실측된 정상상태 중성점 전류 파형80. Measured steady state neutral current waveform
81. 실측된 정상상태 중성점 전류 주파수 분석 파형81. Measured steady-state neutral current frequency analysis waveform
90. 실측된 차단기 투입시 중성점 전류 파형.90. Neutral current waveform at measured breaker input.
91. ip-CBon : 차단기(3) 투입시 최대 중성점 전류값.91. ip-CBon: Maximum neutral point current value when circuit breaker (3) is input.
92. ts-CBon : 차단기(3) 투입시 불평형 전류 시작점.92. ts-CBon: Starting point of unbalanced current when circuit breaker (3) is input.
93. te-CBon : 차단기(3) 투입시 불평형 전류 끝점.93. te-CBon: Unbalanced current endpoint when the breaker (3) is inserted.
100. 실측된 차단기 차단시 중성점 전류 파형100. Neutral Current Waveform at Disconnected Breaker
101. ts-CBoff : 차단기(3) 차단시 불평형 전류 시작점.101. ts-CBoff: Starting point of unbalanced current when breaking circuit breaker (3).
102. te-CBoff : 차단기(3) 차단시 불평형 전류 끝점.102. te-CBoff: Unbalanced current endpoint at breaker (3).
103. ip-CBoff : 차단기(3) 차단시 최대 중성점 전류값.103. ip-CBoff: Maximum neutral current value when breaking circuit breaker (3).
110. 정상상태시 중성점전류에 의해 포착된 임의의 리액터(11,12,13) 방전현상 파형110. Any reactor (11, 12, 13) discharge phenomenon waveform captured by the neutral point current in steady state
111. 콘덴서 뱅크 리액터(11,12,13) 방전현상111. Discharge of Capacitor Bank Reactor (11, 12, 13)
112. 기본파(60Hz)와 기본파의 3고조파(180Hz),기본파의 5고조파(300Hz)성분을 제거한 후의 방전현상 파형.112. Discharge phenomena after removing the fundamental (60 Hz), three harmonics (180 Hz) and five harmonics (300 Hz) of the fundamental wave.
120. 전력용 콘덴서 뱅크의 불량 LED 표시120. Defective LED indication of power capacitor bank
121. 전력용 콘덴서 뱅크의 정상 LED 표시121. Normal LED indication of power capacitor bank
122. 60Hz중성점 전류값 숫자 표시 LCD122. 60Hz neutral current value numeric display LCD
123. 3고조파(180Hz) 중성점 전류값 숫자 표시 LCD123. 3 harmonics (180 Hz) neutral current value numeric display LCD
124. 5고조파(300Hz) 중성점 전류값 숫자 표시 LCD124. 5 Harmonics (300 Hz) Neutral Current Value Numeric Display LCD
125. 중성점 써지 전류 포착 횟수125. Number of Neutral Surge Current Captures
126. 시스템 초기화를 위한 reset SW126. reset SW for system initialization
127. 전원 SW127. Power SW
본 고안은 크게 다섯가지로 구성되며, 이에 따른 작용은 다음과 같다.The present invention is composed of five major, the operation is as follows.
첫째, 전력용 콘덴서 뱅크의 중성점(15)과 접지(17)사이에 설치된 중성점 저항기(16)에 변류기(21)를 취부하여 2차측에서 취득되는 전류(30)를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환회로(31)이다.First, a current-to-voltage conversion in which a current transformer 21 is attached to a neutral point resistor 16 provided between a neutral point 15 and a ground 17 of a power capacitor bank to convert a current 30 acquired from a secondary side into a voltage. Circuit 31.
둘째, 중성점 저항기(16)로 유입되는 전류(20)를 변류기(21)를 통해 입력받아 불필요한 DC 성분과 noise를 제거하여 취득한 전류 정보를 열화판정시스템(35)에 제공하는 아날로그 필터회로(34).Second, the analog filter circuit 34 which receives the current 20 flowing into the neutral point resistor 16 through the current transformer 21 and removes unnecessary DC components and noise and provides the current information obtained to the deterioration determination system 35. .
위의 작용은 중성점 전류(20)에 포함되어 있는 기본파의 n배 되는 고조파에서 분석에 필요한 3,5고조파를 제외하고 불필요한 고조파와 주의의 noise에 의해 발생된 고주파를 제거 할 필요가 있다. 이는 콘덴서 뱅크 분석함에 있어서 신뢰성과 정확성을 높이기 위함이다.The above action needs to remove high frequency caused by unnecessary harmonics and caution noise, except for 3 and 5 harmonics, which are necessary for analysis, from harmonics that are n times the fundamental waves included in the neutral current 20. This is to increase reliability and accuracy in analyzing capacitor banks.
셋째, 아날로그 필터회로(34)를 통해 들어온 중성점 전류(20)의 정보를 처리하는 열화판정시스템(35)이 있다.Third, there is a deterioration determination system 35 for processing information of the neutral point current 20 introduced through the analog filter circuit 34.
상기 열화판정시스템(35)은 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화 판정을 위해 사용되고, 실제 콘덴서 뱅크(도 1)의 중성점(15)으로 흐르는 중성점전류(20)를 입력으로 받아(61) 이산 푸리에 변환(DFT: Discrete Fourier Transform)(62)을 통해 전류 아날로그 정보(66)를 불연속적인 이산화 정보(67)로 바꾼 후, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transformer)(63)을 이용하여 시간의 영역 함수를 주파수 영역으로 바꾸어 고조파 분석(68)에 사용하고, 분석된 주파수별 전류 값을 연산부(64)에서 연산한 후, 이상유무 판정 단계(65)에서 콘덴서 뱅크의 이상유무를 진단한다.상기 열화판정시스템(35)은 상기 아날로그 필터회로(34)로부터 연속적인 아날로그 중성점 전류(20)를 입력받아 이산 푸리에 변환(DFT)하여 불연속적인 이산화 전류신호로 변환하는 DFT부(41)와; 상기 DFT부(41)로부터 출력되는 불연속적인 이산화 전류신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 주파수영역별로 분석하는 FFT부(42); 상기 FFT부(42)에 의해 분석된 주파수별 전류 값을 연산하는 연산부(43); 및 상기 연산부(43)에 의해 연산된 중성점 전류(20)의 기본파(60Hz) 전류 값이 초기 설정값보다 커지면 콘덴서 뱅크에 3상 불평형이 커지는 이상이 발생한 것으로 판단하고, 중성점 전류(20)의 기본파(60Hz)의 3고조파(180Hz) 전류 값이 한 상의 3배의 값보다 증가하거나 감소하면 콘덴서 뱅크에 콘덴서(5,6,7)나 리액터(11,12,13)의 값이 변하는 이상이 발생한 것으로 판단하여 제어신호 출력부(45)를 통해 릴레이 구동제어신호를 출력하는 이상유무 판정부(44)로 구성된다.상기 이상유무 판정부(44)는 상기 FFT부(42)에 의해 주파수영역별로 분석된 중성점 전류(20)의 기본파(60Hz) 전류와 기본파의 3고조파(180Hz) 전류 및 기본파의 5고조파(300Hz) 전류를 제거하여 상기 기본파(60Hz) 전류에 주기적으로 포함되는 방전전류(111)를 추출하고 A/D변환한 다음, 입력된 시간을 기억하고 있다가 현재 기억된 시간을 다음 방전전류(111)가 들어오는 시간에서 빼주어 계산한 주기가 상기 기본파(60Hz)와 같을 때 콘덴서 뱅크에 리액터(11,12,13)의 부분방전 현상을 초래하는 이상이 발생한 것으로 판단하여 릴레이 구동제어신호를 출력한다.상기 이상유무 판정부(44)는 상기 아날로그 필터회로(34)로부터 연속적인 아날로그 중성점 전류(20)를 입력받아 시간축 상에서 중성점 전류(20)가 급격히 하강 또는 상승하다가 '0' 으로 수렴되는 구간 중에서 처음 급격한 하강 또는 상승 구간의 기울기가일 때의 시간과 이후로 전류가 '0' 이고 기울기가이 될 때의 시간의 차로 구한 중성점 투입 전류(20)의 개리차가 이전 측정치에 비해 점점 증가하는 것으로 판별되면 콘덴서 뱅크에 3상 투입 시 차단기(3)의 개리차가 길어지거나 중성점 저항기(16)가 열화 또는 단선되는 이상이 발생한 것으로 판단하여 릴레이 구동제어신호를 출력한다.The deterioration determination system 35 is used to determine the deterioration of the capacitor bank (FIG. 1), and receives a neutral point current 20 flowing to the neutral point 15 of the actual capacitor bank (FIG. 1) as an input (61). (DFT: Discrete Fourier Transform) 62 converts the current analog information 66 into discrete discretized information 67, and then uses the Fast Fourier Transformer (FFT) to function the domain of time. Is converted into a frequency domain and used for harmonic analysis 68, the calculated current value for each frequency is calculated by the calculation unit 64, and the abnormality determination step 65 diagnoses the abnormality of the capacitor bank. The system 35 includes: a DFT unit 41 for receiving a continuous analog neutral current 20 from the analog filter circuit 34 and performing discrete Fourier transform (DFT) to convert the discrete discrete current signal; An FFT unit 42 for analyzing the discrete discrete current signals outputted from the DFT unit 41 by a fast Fourier transform (FFT) for each frequency domain; An operation unit 43 for calculating a current value for each frequency analyzed by the FFT unit 42; And when the fundamental wave (60 Hz) current value of the neutral point current 20 calculated by the calculation unit 43 is larger than the initial setting value, it is determined that an abnormality in the three-phase unbalance occurs in the capacitor bank, and that the neutral point current 20 When the value of the 3rd harmonic (180Hz) current of the fundamental wave (60Hz) increases or decreases more than 3 times of one phase, the value of the capacitor (5, 6, 7) or the reactor (11, 12, 13) changes in the capacitor bank. Is determined by the control signal output section 45 and outputs a relay drive control signal through the abnormality determination unit 44. The abnormality determination unit 44 is a frequency by the FFT unit 42 It is periodically included in the fundamental wave (60Hz) current by removing the fundamental wave (60Hz) current of the neutral point current 20 analyzed by region, three harmonic (180Hz) currents of the fundamental wave, and five harmonic (300Hz) currents of the fundamental wave. Extract the discharge current 111 and A / D conversion, and then store the input time When the period stored by subtracting the presently stored time from the next discharge current 111 is equal to the fundamental wave (60 Hz), a partial discharge phenomenon of the reactors 11, 12, 13 occurs in the capacitor bank. The abnormality determination unit 44 receives a continuous analog neutral current 20 from the analog filter circuit 34 to rapidly generate the neutral current 20 on the time axis. The slope of the first sharp falling or rising section among the sections falling or rising and converged to '0' end The time when and since the current is '0' and the slope end If it is determined that the difference in opening of the neutral input current 20 determined by the time difference becomes gradually larger than the previous measurement, the opening difference of the circuit breaker 3 becomes long or the neutral point resistor 16 deteriorates when the three-phase input into the capacitor bank is performed. Or, it is determined that the disconnection has occurred and outputs a relay drive control signal.
여기서, 본 고안에 따른 이상유무 판정 작용은 4가지 중요한 작용으로 이루어진다.Here, the abnormality determination action according to the present invention consists of four important actions.
1. 중성점 전류(20)의 60Hz크기를 감시하는 것이다. 중성점 전류(20)의 60Hz가 초기 설정값보다 커지는 경우 콘덴서 뱅크(도 1)의 3상 불평형이 커지는 것으로 판단하고 있다.1. The 60 Hz magnitude of the neutral current 20 is monitored. When 60 Hz of the neutral point current 20 becomes larger than an initial set value, it is judged that the three-phase unbalance of a capacitor bank (FIG. 1) becomes large.
즉, 3상중 어느 한 상의 60Hz 임피던스 크기나 위상이 다른 상과 크게 차이가 발생될 경우, 3상의 중성점에서 3상 벡터 합된 값이 크게 나타나게 된다.That is, if a significant difference occurs between the phase of 60 Hz impedance of one of the three phases or the phase of the other phase, the sum of the three-phase vectors is large at the neutral point of the three phases.
2. 중성점(15)으로 유입된 전류의 3고조파 값을 구하므로 콘덴서 뱅크(도 1)에서 작용하고 있는 공진주파수의 변화를 알 수 있다.2. Since three harmonic values of the current flowing into the neutral point 15 are obtained, it is possible to know the change of the resonance frequency acting on the capacitor bank (FIG. 1).
콘덴서 뱅크(도 1)의 중성점 전류(20) 성분 중 3고조파 성분 전류는 벡터합이 대수합이 된다.Three harmonic component currents among the neutral point current 20 components of the capacitor bank (Fig. 1) are logarithms of vector sum.
즉, 중성점 3고조파 전류는 한 상의 3배의 값으로 나타나며, 3고조파 전류가 증가 또는 감소 한다는 것은 각 상당 작용하고 있는 임피던스가 변화하며 공진주파수가 변화했다는 것을 알 수 있다.That is, the neutral harmonic current is represented by three times the value of one phase, and the increase or decrease of the three harmonic currents indicates that the impedances corresponding to each of the three harmonic currents change and the resonance frequency changes.
또한, 공진주파수는로 구해지며, 공진주파수가 변화했다는 것은 리액터(L)나 콘덴서(C) 값이 변화 했다는 것을 알 수 있다.Also, the resonant frequency It can be seen that the change in the resonant frequency indicates that the value of reactor (L) or capacitor (C) has changed.
3. 리액터(11,12,13)의 부분방전 현상에 의해 중성점(15)에서 발생되고 있는 방전전류(111)의 감시이다. 방전전류(111)는 중성점(15)으로 유입된 60Hz성분 전류에 주기적으로 포함되어 있다. 이러한 방전전류(111)를 검출하기 위해서는 중성점(15)에서 작용하고 있는 방전전류(111) 이외의 전류세력을 제거해야 한다. 즉, 중성점에는 기본파(60Hz)전류와 기본파의 3고조파(180Hz)성분 전류와 기본파의 5고조파(300Hz)성분 전류의 세력이 크게 작용하므로 60Hz,180Hz,300Hz 전류를 제거 하여 방전전류(112)만 추출하므로 주기적이고 첨예한 파형의 유무를 감시한다.3. The discharge current 111 generated at the neutral point 15 by the partial discharge phenomenon of the reactors 11, 12, 13 is monitored. The discharge current 111 is periodically included in the 60 Hz component current flowing into the neutral point 15. In order to detect such a discharge current 111, it is necessary to remove current forces other than the discharge current 111 acting at the neutral point 15. That is, since the forces of the fundamental wave (60 Hz) current, the three harmonic (180 Hz) component currents of the fundamental wave, and the five harmonic (300 Hz) component currents of the fundamental wave are largely acted on the neutral point, the discharge current ( Since only 112 is extracted, it monitors the presence of periodic and sharp waveforms.
주기적으로 발생하는 방전전류(112)를 A/D 변환하여 processor 로 입력된 시간을 기억하고 있다가 다음 방전전류(111)가 들어오는 시간에서 빼면 주기를 계산 할 수 있다.The period can be calculated by storing the time input to the processor by A / D conversion of the discharge current 112 that occurs periodically and subtracting from the time when the next discharge current 111 enters.
이 주기가 60Hz와 같을 때, 이를 방전전류(111)로 판단한다.When this period is equal to 60 Hz, it is determined as the discharge current 111.
4. 차단기 투입시 개리차를 감시하여 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화를 진단하고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 실측된 차단기 투입시 중성점 전류(90)의 시간축을 보면, 중성점 전류가 급격히 하강, 또는 상승하다가 '0' 으로 수렴하는 것을 알 수 있다.4. When the breaker is turned on, the gap is monitored to diagnose deterioration of the capacitor bank (FIG. 1). As shown in FIG. 9, when the measured circuit breaker is turned on, the time axis of the neutral point current 90 shows that the neutral point current rapidly drops or rises and then converges to '0'.
여기서 기울기는이며, 처음 급격한 구간이 발생하여일 때의 시간을 ts-CBon(92)으로 하고 이후로 전류가 '0' 이고이 될 때의 시간을 te-CBon(93)으로 하여 ts-CBon(92)와 te-CBon(93)의 시간차를 구할 수 있다.Where the slope is , The first sudden interval occurs Is the time when ts-CBon (92) and the current is '0' The time difference between the ts-CBon 92 and the te-CBon 93 can be obtained by setting the time at this time as te-CBon 93.
또한, 투입시 중성점 최대전류를 감시하므로 투입시 중성점 최대전류(91)가 증가 할수록 차단기의 3상 투입개리차가 커졌다고 판단 할 수 있다.In addition, since the neutral point maximum current is monitored during closing, it may be determined that the difference in the three-phase closing opening of the circuit breaker increases as the maximum neutral current 91 is increased.
현장에서 실측되고 있는 콘덴서 뱅크(도 1)의 차단기 투입 개리차는 ts-CBon(92)와 te-CBon(93)의 시간차의 1/2로 구해 질 수 있으므로, 만일 중성점 투입 전류의 개리차가 증가했다는 것은 차단기(3)가 3상 투입시 개리차가 길어 졌다고 판단 할 수 있다.Since the circuit breaker input difference of the capacitor bank (FIG. 1) measured in the field can be obtained by 1/2 of the time difference between ts-CBon 92 and te-CBon (93), the increase in the difference in the neutral input current increased. The breaker (3) can be judged that the Gari car is longer when the three-phase input.
또한, 중성점 저항기(16)가 열화 되었거나 단선 되었을 경우, 중성점 투입전류가 길어지거나 전류가 흐르지 않게 되므로 중성점 저항기(16)의 이상유무도 알 수 있다.In addition, when the neutral point resistor 16 is deteriorated or disconnected, since the neutral point input current becomes long or no current flows, the abnormality of the neutral point resistor 16 can be known.
위에서 상술한 바와 같이 위의 4가지 이상유무판정 작용에서 콘덴서 뱅크(도 1)의 이상유무를 진단하여 정상 또는 불량 판정을 한다.As described above, in the above four abnormality determination actions, the abnormality of the capacitor bank (FIG. 1) is diagnosed to make a normal or bad determination.
넷째, 본 고안의 진단기를 사용하는 사용자에게 정확한 중성점 저항기(16)의 상태와 전력용 콘덴서 뱅크의 상태를 현장에서 알려주는 표시장치(36)의 기능이 있다.Fourth, there is a function of the display device 36 for informing the user of the diagnostic apparatus of the present invention the state of the correct neutral point resistor 16 and the state of the power capacitor bank in the field.
위의 작용은 콘덴서 뱅크의 중성점에 유입된 전류의 기본파와 고조파 값, 그리고 중성점 투입 서지 전류 횟수를 보여주는 기능이다. 즉, 콘덴서 뱅크 진단 분석에 필요한 기본파(60Hz)값(122)과 기본파의 3배인 3고조파(180Hz) 값(123), 기본파의 5배인 5고조파(300Hz)의 값(124)을 보여주며, 차단기 투입시 및 차단시 중성점에 흐르는 써지 전류를 포착하여 써지 횟수(125)를 보여주는 기능을 가지고 있으며, 현장에서는 햇빛의 노출에 의해 잘 보이지 않는 LED용 segment식이 아닌 햇빛의 노출에도 잘 보이는 숫자LCD (122 ,123,124,125)를 사용하여 현재의 값을 판독하는데 어려움이 없도록 한다.The above action shows the fundamental and harmonic values of the current flowing into the neutral point of the capacitor bank, and the number of neutral input surge currents. That is, the fundamental wave (60 Hz) value 122 required for the capacitor bank diagnostic analysis, the 3rd harmonic (180Hz) value 123 which is three times the fundamental wave, and the 5th harmonic (300Hz) value 124 which is five times the fundamental wave, are shown. It has the function of capturing the surge current flowing through the neutral point when the breaker is turned on and off, and shows the number of surges (125). LCDs 122, 123, 124, and 125 are used to make it difficult to read the current value.
또한, 현재 콘덴서 뱅크의 열화유무를 현장에서 알 수 있도록 정상LED(120)와 불량 LED(121)로 표시하여 준다.In addition, the normal LED 120 and the bad LED 121 is displayed so as to know whether the current deterioration of the capacitor bank in the field.
다섯째, 중성점 저항기내 취부된 변류기(21)의 2차측 전류(30)에 의해 장치가 자동충전 될 수 있도록 하는 밧데리 충전회로(32)로 구성된다.Fifth, the battery charging circuit 32 is configured to automatically charge the device by the secondary current 30 of the current transformer 21 mounted in the neutral point resistor.
위의 작용은 장치가 상용전원(60Hz, 220V용)을 사용할 경우 상용전원을 공급해 주어야 하는 불편한점을 해소하기 위해, 상시로 중성점으로 흐르는 전류 (20)를 이용하여 장치내 부착된 전원공급 밧데리(33)에 충전을 시켜주는 기능이다.In order to solve the inconvenience of supplying commercial power when the device uses commercial power (for 60Hz and 220V), the power supply battery attached to the device using the current 20 flowing to the neutral point at all times It is a function to charge 33).
이상 상술한 바와 같이, 본 고안의 방법에 따라 콘덴서 뱅크(도 1)에서 성형결선의 중성점 전류(20)만으로 콘덴서 뱅크(도 1)의 진단이 가능하게 된다. 이러한 고안의 효과는 다음의 다섯 가지로 대별된다.As described above, the capacitor bank (FIG. 1) can be diagnosed only by the neutral current 20 of the molded connection in the capacitor bank (FIG. 1) according to the method of the present invention. The effects of this design can be divided into five categories.
첫째, 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화를 진단함에 있어 구조가 간단하다는 것이다. 기존의 방법은 전압을 변성기(8,9,10)에서 그리고 각상의 전류를 변류기(4)에서 받아 진단기를 구성하는 것이 보통이다. 이때 전압요소와 전류요소를 입력하는데 공사를 수반하게 된다. 그러나 중성점 전류(20)만을 이용한 측정 장치는 과전압의 문제가 되지 않는 중성점 저항기(16)하부에 변류기(21)만을 설치하고 전류를 센싱하여 콘덴서 뱅크(도 1)를 진단하므로 구조적으로 혹은 설치조건에서 간단하다는 효과가 있다.First, the structure is simple in diagnosing deterioration of the capacitor bank (Fig. 1). In the conventional method, it is common to construct a diagnostic apparatus by receiving a voltage from the transformers 8, 9 and 10 and a current of each phase from the current transformer 4. At this time, construction is involved in inputting the voltage element and the current element. However, the measuring device using the neutral point current 20 only installs the current transformer 21 under the neutral point resistor 16, which does not become a problem of overvoltage, and senses the current to diagnose the capacitor bank (FIG. 1). The effect is simple.
둘째, 본 고안의 경우 구조가 간단하면서도 중성점 전류(20)에 포함되는 정보는 많다는 것이다. 이러한 정보 중에서 상용주파수인 60Hz의 전류는 일반적으로 콘덴서 뱅크(도 1)가 3상 성형 결선되어 있으므로 이미 3상이 벡터적으로 합산된 전류(20)만 중성점(15)으로 흐른다는 것이다. 만일 어느 상의 콘덴서(5,6,7) 값과리액터(11,12,13) 값이 변화하였다면 3상의 전류가 불평형이 되어 중성점(15)에 큰 전류가 흐르게 된다. 이러한 방식으로 중성점(15)의 60Hz 전류를 감시함으로서 어느 상의 콘덴서(5,6,7)나 리액터(11,12,13)가 열화되고 있다는 것을 알 수 있다.Second, in the case of the present invention, the structure is simple, but the information included in the neutral current 20 is much. In this information, a current of 60 Hz, which is a commercial frequency, is generally a three-phase molded connection of a capacitor bank (FIG. 1), so that only the current 20 in which the three phases are vectored together flows to the neutral point 15. If the values of the capacitors 5, 6, and 7 and the reactors 11, 12, and 13 are changed, the current of the three phases becomes unbalanced, and a large current flows through the neutral point 15. By monitoring the 60 Hz current of the neutral point 15 in this manner, it can be seen that the capacitors 5, 6, 7 and the reactors 11, 12, 13 of any phase are deteriorated.
셋째, 공진주파수의 변화가 측정된다. 콘덴서 뱅크(도 1)의 중성점 전류(20)에서 60Hz를 기준으로 3고조파는 벡터 합이 영이 아니고 대수합이 된다. 그러므로 중성점 전류(20) 중 3고조파 전류는 평상시 한상의 3고조파 전류의 3배 해당하는 크기의 전류가 흐르게 된다. 정상적인 콘덴서뱅크(도 1)의 중성점 전류(20)를 측정하면 대부분 3고조파 성분의 전류가 가장 크게 측정된다. 이러한 중성점 전류(20) 중 3고조파 성분의 전류는 콘덴서 뱅크(도 1)의 콘덴서(5,6,7) 값과 리액터(11,12,13) 값에 의해서 결정되는 공진주파수가 변화하면 3고조파 성분의 임피던스 값이 변화하게 된다. 결국, 중성점(15)의 3고조파 전류를 관측하면 공진주파수의 변화를 알 수 있다. 그러므로 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화를 진단함에 있어 간단한 구조의 열화방법으로 중성점(15)의 3고조파 전류를 관측하면 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화를 진단하는 한 가지 수단인 공진주파수를 감시할 수 있다는 것이다.Third, the change in the resonance frequency is measured. In the neutral current 20 of the capacitor bank (FIG. 1), the three harmonics are logarithms of the vector sum, not zero, based on 60 Hz. Therefore, the three harmonic currents of the neutral point current 20 is a current of a magnitude corresponding to three times the three harmonic currents of the normal phase flows. When the neutral current 20 of the normal capacitor bank (FIG. 1) is measured, the current of most three harmonic components is measured the largest. Among the neutral currents 20, the current of the three harmonic components is changed to three harmonics when the resonance frequency determined by the values of the capacitors 5, 6, 7 and the reactors 11, 12, 13 of the capacitor bank (Fig. 1) changes. The impedance value of the component changes. As a result, when the three harmonic currents of the neutral point 15 are observed, a change in the resonance frequency can be seen. Therefore, in diagnosing the deterioration of the capacitor bank (FIG. 1), when the three harmonic currents of the neutral point 15 are observed by the deterioration method of the capacitor bank (FIG. 1), one means of diagnosing the deterioration of the capacitor bank (FIG. 1) can be monitored. Can be.
넷째, 콘덴서 뱅크(도 1)의 절연열화에 의한 부분 방전전류(111)을 검출 할 수 있다. 콘덴서 뱅크(도 1)는 계통전압, 즉 초고압의 전압이 인가된 상태로 운전되므로 절연의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 절연의 문제에 의해 발생된 과전압을 잘 견디도록 하기 위해서 콘덴서(5,6,7)는 여러 단으로 쌓아서 사용하게 된다. 콘덴서뱅크(도 1)를 구성하고 있는 콘덴서(5,6,7), 리액터(11, 12,13), 방전코일(8,9,10), 저항기(16) 등의 전력기기는 열화가 진행되거나 절연레벨이 낮아지면 부분방전현상을 수반할 수 있다. 이러한 부분방전현상으로 인한 부분방전전류(111)는 급증한 파형의 전류를 동반하면서 중성점 전류(20)에 포함되게 된다. 또한, 부분방전전류(111)의 특징은 주기적이고 상용주파수(60Hz)를 기준으로 보면 상당히 높은 MHz 단위의 전류파형이다. 전력용 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화를 진단함에 있어 중성점 전류(20)에 포함된 방전전류(111)를 관측함으로서, 부분방전 전류(111)를 검출하고 부분방전의 진전에 의해 절연이 파괴되어 발생되는 콘덴서 뱅크의 고장을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.Fourth, the partial discharge current 111 due to the insulation deterioration of the capacitor bank (FIG. 1) can be detected. Since the capacitor bank (FIG. 1) is operated in a state where a system voltage, that is, an ultra high voltage, is applied, a problem of insulation may occur. In order to withstand the overvoltage caused by the problem of insulation, the capacitors 5, 6, and 7 are stacked in multiple stages. Deterioration of power equipment such as capacitors 5, 6, 7, reactors 11, 12, 13, discharge coils 8, 9, 10, and resistors 16, which constitute the capacitor bank (FIG. 1) Or low insulation levels may involve partial discharge. The partial discharge current 111 due to the partial discharge phenomenon is included in the neutral point current 20 while accompanied by the current of the rapidly increasing waveform. In addition, the characteristic of the partial discharge current 111 is periodic and the current waveform in the unit of a fairly high MHz based on the commercial frequency (60 Hz). In diagnosing the deterioration of the power capacitor bank (FIG. 1), by observing the discharge current 111 included in the neutral current 20, the partial discharge current 111 is detected and insulation is destroyed by the progress of the partial discharge. There is an effect that can prevent the failure of the capacitor bank generated in advance.
다섯째, 콘덴서 뱅크(도 1)의 차단기(3)의 투입시간차의 관리가 가능하다. 콘덴서 뱅크(도 1)를 전력계통에 병입하는 장치로 차단기(3)가 사용된다. 차단기(3)는 이론적으로 혹은 이상적으로 3상이 동시에 투입되는 것으로 되어 있으나 기계적인 구조 혹은 전기적 특성에 의해 3상이 동시에 투입되지는 않는다. 이러한 3상의 투입시간차를 개리차라하고 이를 수 msec가 넘지 않도록 관리하고 있다. 이러한 차단기(3)의 투입시간차를 관리하는 이유는 투입시간차 동안 과도현상이 발생하고, 과도현상동안은 과전압 및 과전류가 발생하여 콘덴서 뱅크(도 1)의 열화 원인이 된다. 여기서는 중성점 전류(20)만을 가지고 차단기(3)의 투입시간과 과전류를 측정할 수 있어 간접적으로 차단기(3)의 상태를 점검할 수 있다는 장점이 있다.Fifth, it is possible to manage the closing time difference of the breaker 3 in the capacitor bank (Fig. 1). The circuit breaker 3 is used as a device for feeding the capacitor bank (Fig. 1) into the power system. The circuit breaker 3 is theoretically or ideally inputted with three phases simultaneously, but the three phases are not simultaneously introduced due to mechanical structure or electrical characteristics. The input time difference of the three phases is called Gari-cha and is managed not to exceed several msec. The reason for managing the closing time difference of the circuit breaker 3 is that a transient phenomenon occurs during the closing time difference, and an overvoltage and an overcurrent occur during the transient time, causing deterioration of the capacitor bank (FIG. 1). In this case, since the input time and the overcurrent of the circuit breaker 3 can be measured using only the neutral point current 20, the state of the circuit breaker 3 can be checked indirectly.
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