KR930010686B1

KR930010686B1 - 급변 압력 릴레이 감시 장치

Info

Publication number: KR930010686B1
Application number: KR1019860001293A
Authority: KR
Inventors: 앨콘 엘모어 월터; 젠 리 훙
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀; 알.브이.가버트
Priority date: 1985-02-25
Filing date: 1986-02-25
Publication date: 1993-11-05
Also published as: CN1005600B; IN164902B; JPS61196719A; MX160393A; BR8601139A; KR860006853A; CN86101802A; US4903160A; ZA861044B; CA1249652A

Abstract

내용 없음.

Description

급변 압력 릴레이 감시 장치

제1도는 전력시스템 회로망에서 전력 변압기가 종래의 방식으로 차동 릴레이 유니트 및 급변압력 릴레이에 의하여 보호되는 것을 개략 도해한 블럭도.

제2도는 제1도에 도해된 전력 변압기를 보호하는데 있어서 차동 릴레이 유니트와 급변 압력 릴레이간의 논리적 상호 작용을 설명하는 릴레이 접점 논리 회로도.

제3도는 제1도와 유사하나 차동 릴레이 유니트의 동작 한계를 넘는 변압기의 큰 고장에 대해 급변압력 릴레이가 작동하지 않게 하는 과전류 릴레이를 포함하는 다른 공지의 전력 변압기의 회로도.

제4도는 급변 압력 릴레이의 동작시에 과전류 릴레이의 논리적 감시를 설명하는 릴레이 접점 논리 회로도.

제5도는 본 발명의 원리를 실시하기에 적합한 급변 압력 릴레이 감시 시스템의 블록 회로도.

제6도는 제5도에 도시된 감시 시스템의 논리 작용을 설명한 릴레이 접점 논리 회로도.

제7도는 제5도의 실시예에 사용하기에 적합한 차동 릴레이 유니트의 블록 회로도.

제8도는 제5도의 실시예에 사용하기에 적합한 급변 압력 릴레이 감시 유니트의 블록 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 전력 변압기 26, 28, 62 : 변압기 권선

42, 44, 46 : 차단기 36, 38, 68 : 변류기(전류 측정 수단)

70, 72, 74 : 차동 보호 릴레이 유니트

116, 118, 120 : 다이오드 브리지 180, 186, 188 : 레벨 검출기

184 : 타이머

본 발명은 일반적으로 전력시스템 회로망에서 전력 변압기의 보호에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 급변 압력 릴레이 시스템(sudden pressure relay system)을 지니는 변압기의 보호 및 그 감시용 장치에 관한 것이다.

전력 변압기를 전력시스템 회로망에 결선하는데 있어서 일반적인 순서는 입력단 및 출력단에 연결된 차단기를 순차로 폐쇄하는 것이다. 변압기가 먼저 폐쇄된 차단기를 통해 흐르는 전류에 의해 여기될 때, 이 차단기의 폐쇄시의 여기 전류의 초기 서어지(surge)는 전력 변압기의 정격 전류의 10배 정도로 대단히 높다. 이러한 상태에서, 변압기 주위에는 각 입력 및 출력 변류기에서 측정되는 바와 같이 차동 전류가 형성된다. 출력 차단기가 먼저 폐쇄될 때, 출력 변류기는 그와 관련된 돌입 전류를 측정하고 입력 차단기는 아직 폐쇄되지 않았기 때문에 입력 변류기는 0전류를 측정한다. 입력 및 출력 변류기 모두에 연결되는 이 차동 릴레이 유니트는 여기 돌입에 기인하는 과전류 상태를 문제시하지 않기 위하여 돌입 및 내부고장 전류를 구별하도록 설계된다.

그러나, 여기 돌입 과전류와 내부고장 과전류를 구별하는 이러한 성능을 얻기 위하여, 차동 릴레이의 릴레이 과전류 검출은 전력 변압기의 내부 권선 회권들 간의 고장 상태가 검출될 수 없을 정도까지 감도가 낮아진다. 결국, 종래의 차동 릴레이에 의해서는 전력 변압기의 단일 회권 단락이 구별되지 않는다. 따라서, 종래의 차동 릴레이 유니트는 전력 변압기를 그 전력시스템 회로망내에서 보호하기 위하여 완전히 신뢰될 수는 없는 것이다.

전력 변압기의 보호에 있어서 차동 릴레이를 보완하기 위하여, 보호기구에 급변 압력 릴레이(SPR)가 도입된다. SPR의 작동에는 전력 변압기가 밀봉된 탱크내에 수용될 필요가 있다. SPR은 밀봉된 탱크를 통해 배치되어 밀봉된 변압기 탱크 내측에서 가스압력의 변화율에 응답한다. 따라서, SPR은 회권간의 고장에 의해 야기되는 밀봉 탱크 내측의 압력 변화에 응답하도록 충분히 감도가 높다. SPR은 또한 외부고장에도 응답할 것이다. 고장 상태의 검출시에 SPR은 릴레이 코일 SPR을 여자한다.

릴레이 코일 DR 및 SPR의 접점들은 이전에도 록크 아웃(lockout) 릴레이 코일을 여자하도록 논리적으로 결합되는 것으로 알려져 있다. 논리적으로 결합된 보호장치의 한가지 결점은 혹심한 외부고장 상태가 SPR의 오동작을 야기시킬 수도 있어서 보호시스템의 안전도를 낮추게 된다는 것이다. SPR이 이같이 필요한 설비의 가장 중요하고 고가인 변압기의 고장 검출을 민감하게 하기 때문에, 상기 문제점의 해결책이 지상의 과제인 것이다.

상기 문제점의 한가지 해결책이 1977.2.24자 펜실바니아, 리딩에서의 펜실바니아 전기 협회 릴레이 위원회 회합에서 제출된 그림즈, 디. 이. 및 모지나, 시.제이.씨의 논문 ＂대형 EHV 변압기의 고장 압력 릴레이의 전류 감시＂에 기술되어 있다. 상기 제안은 변압기 차동 릴레이의 동작 한계 이상의 크기의 고장에 대하여 SPR을 동작하지 않게 하는 것이다. 출력 변류기와 직렬 회로로 배열되는 과전류 릴레이(OCR)는 외부 고장 상태를 검출하여 SPR이 동작하지 않게 하도록 SPR 동작을 감시하는데 사용된다.

전술한 해결책은 2권선 변압기에 대해서는 적당한듯 하나, 3개 이상의 권선의 변압기, 즉 복수권선 변압기의 경우에는 몇개의 OCR를 포함할 것인가 및 보호회로의 어느곳에 OCR를 배치할 것인가를 결정하는데 있어서 궁지에 처하게 된다. 예컨대, 3개의 권선의 변압기에 대해서, 외부 고장에 의한 상태의 모든 가능성을 대처하기 위해서는 최소한 2개의 OCR가 필요하게 될 것이다. 일반적으로, N개의 권선을 갖는 변압기에 대해 전력 시스템 회로망의 각 상에 N-1개의 OCR장치가 필요하게 될 것으로, 이것은 실시하기에 상당히 성가시고 비용이 많이 들게 되는 것이다.

상기 설명된 과전류 감시 기구의 또 한가지 결점은 OCR에 의해서는 내부 및 외부의 흑심한 과전류 고장상태를 분별하지 못한다는 것이다. 이에 의해 내부 고장의 바람직한 작동 상태에서 조차 SPR의 작동을 차단하게 된다. 결국, SPR 및 DR 접점들(제4도 참조)을 병렬로 연결하는 중복 특징이 제거된다.

본 발명의 주된 목적은 SPR 감시를 위한 과전류의 필요성을 제거하고 전력 변압기의 보호 안전을 손상시키지 않고 상기 결점들을 해소하는 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 감안하여, 본 발명은 최소한 1상의 전력시스템 회로망에서 전력 변압기를 보호하는 급변 압력 릴레이(SPR) 시스템의 감시를 위한 장치에 있는 것으로서, 상기 전력 변압기는 상기 전력시스템 위상과 관련되는 복수개의 권선을 포함하고 밀봉된 외함내에 배치되며 내부 및 외부 고장에 민감하고, 상기 SPR 시스템은 상기 전력 변압기의 고장 상태를 검출하여 그것을 나타내는 고장 신호를 발생하는 동작을 하며, 상기 SPR 시스템은 또한 상기 변압기 권선들 각각에 대해 차단기를 포함하고, 이 차단기는 상기 SPR에서 발생된 고장 신호에 응답하여 조건부로 동작하여 상기 전력 시스템 회로망으로 부터 상기 변압기 권선을 분리시키고, 상기 SPR 감시 장치는 각 변압기 권선에 대하여 그 전류를 나타내는 신호를 발생하는 수단과, 상기 발생된 전류 표시 신호로 부터 그에 따라 억제 신호를 발생하는 수단과, 최대 진폭을 갖는 발생된 억제 신호를 선정하는 수단과, 미리 설정된 레벨을 초과하는 선정된 억제 신호의 발생을 포함한 경우에 응답하여 상기 SPR 발생 고장 신호가 상기 차단기를 작동시키는 것을 저지하며 상기 선정된 억제 신호가 상기 미리 설정된 레벨 미만일 때는 상기 저지 상태를 해제하도록 동작하는 수단, 및 상기 선정된 억제 신호가 상기 미리 설정된 레벨 미만으로 되는 것을 포함하는 경우의 발생으로부터 미리 정해진 시간 동안 상기 저지 상태의 해제를 지연시키는 수단을 포함한다.

이하 본 발명은 첨부도면을 관련하여 이루어지는 다음 예시 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.

본 발명에 의하면, 최소한 1상의 전력 시스템 회로망의 전력 변압기를 보호하는 급변 압력 릴레이(SPR)의 감시를 위한 장치가 제공된다. 전력 시스템 위상과 관련된 복수개의 권선을 포함하는 전력 변압기는 밀봉된 외함내에 배치되며 내부 및 외부 고장에 대해 민감하다. 상기 SPR 시스템은 전력 변압기의 고장 상태를 검출하고 이를 나타내는 고장신호를 발생하는 동작을 한다. 변압기 권선들 각각에 대하여 차단기가 SPR에 의해 발생된 고장 신호에 조건부로 응답하여 전력시스템 회로망으로부터 변압기를 분리시킨다.

SPR 감시 장치는 변압기 권선들 각각과 관련된 발생 전류 표시 신호에 해당하는 억제 신호를 발생하고 최대 진폭을 갖는 발생된 억제 신호를 선정한다. 상기 감시 장치는 선정된 억제 신호가 미리 설정된 레벨을 초과할 때 SPR 발생 고장 신호가 차단기를 작동시키는 것을 저지하고 선정된 억제신호가 미리 설정된 레벨 미만일 때 저지 상태를 해제한다. 저지 상태로 부터의 해제는 선정된 억제 신호가 미리 설정된 레벨 미만으로 되는 때로부터 시작하여 미리 정해진 시간동안 지연된다.

또한 SPR 감시장치는 전력 변압기의 내부 고장상태를 검출하고 검출된 내부고장 상태중에는 SPR 발생 고장신호의 저지에 의해 차단기가 작동되는 것을 억제한다. 그외에도, 상기 감시장치는 또한 전력 변압기의 돌입 여기 상태를 검출하여 검출된 돌입 상태중에 OCR 발생 고장 신호가 차단기를 작동시키는 것을 억제 한다.

제1도를 보면, 전력 변압기(20)가 전력 시스템 회로망 내에서 선로부분들 (22,24)사이에 전력을 연결하기 위하여 선로부분들 사이에 제공된다. 제1도의 회로도는 전력시스템 회로망의 단지 1상만을 도시하고 있으나, 이 회로망은 예컨대 3상을 포함할 수도 있으며, 이 경우에 각 상에 대하여 추가 선로부분이 있을 것임을 이해할 것이다. 제1도의 간단한 예에서는 단지 2개의 권선들(26,28)을 지니는 변압기(20)롤 도시한 것이다.

종래의 차동 릴레이 유니트(30)는 전력 변압기(20)를 내부 고장으로부터 보호하기 위한 것이다. 선로부분들(22,24)을 통해서 변압기(20)로 들어오고 나가는 화살표(32,34)로 각기 표시된 전류는 선로부분들(22,24)을 각기 그 1차권선으로 사용하는, 변압기(20)의 양측에 배치되는 변류기(36,38)에 의하여 측정된다. 변류기 (36,38)는 차동 지역(40)을 형성한다. 변압기(20)의 양단의 대응하는 변류기(36 또는 38)와 변압기(20)의 사이에는 종래의 차단기 유니트(42 또는 44)가 있다. 일반적으로 차동 릴레이 유니트(30)는 전력 변압기(20)의 전류(32,34)를 변류기 (36,38)에 의하여 감시하고 이 정보로 부터 전력변압기(20)내에 내부고장이 있는지 여부를 결정한다. 내부고장이 검출되면, 유니트(30)는 부호(DR)로 표시된 릴레이 코일(46)을 여자시키고, 이것은 궁극적으로 차단기(42,44)가 전력 변압기(20)를 전력기스템 회로망으로부터 분리시키게 한다.

제2도에서 밀봉 탱크(48)내에 수용된 급변압력 릴레이(SPR)의 접점들과 릴레이(DR)의 접점들은 부호(Vu)로 표시된 상부 전위와 록크아웃 릴레이 코일의 상폐접점(LR)의 사이에 병렬로 연결된다. 록크아웃 릴레이 코일은 하부 전위(V_L)와 상폐접점(LR)의 타측의 사이에 연결된다. 따라서, 릴레이 코일(DR 또는 SPR)의 어느것이 여자될 때, 전류는 상부 및 하부 전위(V_u, V_L)사이의 릴레이 코일(LR)을 여자하도록 되어진다. 일단 여자되면, 록크아웃 릴레이는 차단기(42,44)를 개방하고 변압기(20)를 전력 시스템 회로망으로부터 분리시키는 동작을 한다. 그 다음에, 록크아웃 릴레이 코일은 예컨대 조작자에 의해 수동으로만 리셋트 된다. 그러나, 혹심한 외부 고장은 대량의 전류가 변압기를 통해 흐르게 하고 이것은 변압기 권선들로 부터 심한 기계적 진동을 일으켜서 밀봉 탱크내의 가스압의 충분한 변화율이 SPR을 작동시킨다. SPR은 직통의 또는 외부고장과 본격적인 내부고장에 의해 야기되는 압력의 변화율을 구분할 수 없으므로, SPR을 이용한 보호기구는 오동작을 일으키기 쉽다.

그림즈씨 및 모지나씨의 개념의 간단한 실시예가 제3도에 개략적 회로도로 도시되어 있다. 이것은 SPR 동작을 감시하기 위하여 과전류 릴레이(60)를 사용할 것을 제안한 것이다. 과전압 릴레이(60)의 목적은 외부 고장 상태를 검출하고 SPR(50)을 작동하지 않게 하는 것이다. 이를 위하여, 부호(OCR)로 표시된 과전류 릴레이(60)는 예컨대 변류기(38)와 직렬로 배열된다. 과전류 릴레이(60)는 변압기의 최대 또는 정격 부하전류 보다 높게 설정되어서, 만일 외부 또는 내부고장에 의해 대단히 큰 전류가 생성되면 OCR(60)가 상폐 접점을 개방시키도록 동작한다. 제4도의 릴레이 논리 회로도에 도시된 바와 같이 과전류 릴레이 접점(OC)이 릴레이 논리회로내에서, SPR접점과 직렬로 부가되어 있다. 이러한 장치에 있어서, OCR(60)가 작동될 때, 접점(OC)은 개방되고, 따라서 SPR 접점의 회로통로가 록크아웃 릴레이(LR)을 여자시키는 것을 저지한다. 이러한 과전류 감시 기구의 한가지 대단히 중요한 필요요건은 OCR(60)가 SPR(50)이 접점(SPR)을 반응시켜 폐쇄시키기 전에 과전류 상태를 검출하고 이에 대해 반응하는 것이다. 그 밖에, OCR(60)는 과전류 상태가 해제되는 시간 이상의 시간동안 여자되어 있어서 SPR가 안정되게 하고 SPR 접점을 개방시켜야 하는 것으로서, 이것은 2권선 변압기에 대해서는 제대로 작용하나 3개 이상의 권선 변압기에 대해서는 적절하지 않다.

이상 설명한 바와 같이, 복구 권선 변압기에 있어서 과전류 감시 보호 기구의 적용은 변압기의 전류가 흐르는 입력 및 출력 통로의 결합에서 발생하는 고장의 가능성에 의해 복합해진다. 이러한 부수적인 사고를 모두 대처하기 위하여, 복수 권선 변압기에 대해서는 한 셋트 이상의 입력 및 출력 전류통로가 감시되어야 하여서, 감시 과정이 비용이 많이 들고 복잡하게 된다.

본 발명은 복수권선 변압기에 대해 SPR의 과전류 감시와 관련된 난점을 해소하는 것이다. 최대 억제 신호 회로망의 이용으로 변압기 권선들 모두에서 고저 전류 레벨을 구분할 수 있으며, 이것은 위상마다 1개의 측정 유니트에서 이루어진다. 따라서 본 발명은 전력 변압기의 SPR을 감시하는 직접적이고 확실하며 한층 더 저렴한 수단을 제공한다. 이와 같은 한 실시예가 제5도의 개략적인 블럭도에 설명되어 있으며 그에 따른 릴레이 논리회로도가 제6도에 도시된다.

제5도에서, 전력 변압기(20)는 본 발명의 바람직한 실시예에서 복수권선 변압기를 설명할 목적으로 제3의 권선(62)으로 도해 하였다. 권선(62)은 라인부분(64)을 사용하여 종래의 차단기 유니트(66)을 통해서 전력시스템 회로망에 연결된다. 제3권선(62)과 관련된 전류를 측정하기 위해 제3변류기(68)가 마련된다. 제5도에 도시된 3권선 변압기는 전력시스템 회로망에서 복수권선 변압기를 나타낸다. 제5도는 전력시스템 회로망의, A상으로 표시된 한 상만을 도시하였으나, 종래와 같이 3상이 있는 것으로 이해해야 할 것이다.

따라서, 부호(B,C)로 표시된 다른 두 상들은 제5도의 위상 A에 도시된 것과 같은 유사한 변압기 회로를 가진다.

각기 권선들(26,28,62)에서의 전류를 나타내는 변류기들(36,38,68)에 의해 발생되는 신호들은 부호(DRU)로 표시된 대응하는 차동보호 릴레이 유니트(70)로 공급된다. 위상 A에 대해서 전류표시 신호는 유니트(70)로, 위상 B에 대해서는 유니트(72)로, 그리고 위상 C에 대해서는 유니트(74)로 공급된다.

DUR(70,72,74) 각각은 발생 전류 표시 신호들로부터 억제신호를 발생하고 최대 진폭을 갖는 억제신호를 선정하도록 작동한다. 선정된 억제신호는 DUR(70,72,74)로부터 신호 라인들(76,78,80)을 거쳐 SPR 감시 유니트(82)로 공급된다. 전형적인 PRU의 내부 동작의 상세 사항은 이하 더 구체적으로 설명한다. SPR 감시 유니트(82)는 선정된 억제신호(76,78,80)에 의하여 조절되어 부호(SPRB)로 표시된 SPR 차단 릴레이 코일(84)을 여자한다. 코일(84)의 상폐 릴레이 접점 SPRB는 미리 규정된 상태에서 SPR 접점의 폐쇄에 응답하여 LR 릴레이 코일의 동작을 지지하도록 제6도의 릴레이 논리 회로도에 도시된 바와 같이 SPR 접점과 직렬로 연결된다.

3권선 변압기 보호를 위한 대표적인 차동 릴레이 유니트가 제7도의 블록 회로도에 도해된다. 제7도에서, 변류기(68,38,36)와 관련된 전류표시 신호는 각각 그 대응신호 변압기(92,94,96)의 하나의 권선(86,88,90)에 각각 연결된다. 권선들(86,88,90)은 보호 신호 변압기(106,108)의 권선(102,104)을 통해 공통 전위(100)에 연결된 공통점(98)에 성상 결선된다. 변류기(68,38,36)의 전류 표시 신호는 권선들(86,88,90)의 양단에 대응하는 억제 신호를 나타내는 제1전위를 가져온다. 이들 제1전위는 변압기(92,94,96)의 다른 권선들(110,112,114)의 양단에 전자기적으로 제2전위를 유기한다. 이 제2전위는 각기 그들의 대응하는 제1전위에 비례한다.

다이오드 브리지 회로망(116,118,120)이 각기 권선들(110,112,114)에 연결되어 각 경우 그 출력 단자들 양단에 전파 전류된 제2전위 신호를 초래한다. 따라서, 브리지(116,118,120)의 양단에 나타나는 정류된 신호들은 항상 변류기(68,38,36)에 의해 측정되는 전류에 비례한다. 전류 통로들(122,124)은 다이오드 브리지(116,118,120)의 동일한 단자 출력들을 병렬로 결합하고, 여기서 전류 통로들(122,124)의 양단의 전위는 예컨대 신호라인들(76)를 거쳐서 감시 유니트(82)로 공급되는 선정된 억제 신호를 나타낸다. 더구나, 브리지들(116,118,120)은 병렬로 연결되므로, 선정된 억제 신호(76)는 브리지(116,118,120)에 의하여 나타나는 신호들중에 제일 높은 것이다.

동작에 있어서, 선로부분(64)에 외부고장이 발생하면, 변류기(68)는 전력 변압기(20)를 통하는 전체 외부 고장 전류를 검출한다. 이 전류는 2부분, 즉 전원(24)으로부터 공급되는 부분과 전원(22)으로 부터 공급되는 부분으로 구성된다. 선로부분(64)상의 고장전류가 상기 전류(24,22)의 합이므로, 변류기(68)를 통해 흐르는 전류가 변류기(68,38,36)를 흐르는 전류중에 제일 높은 전류이다. 즉, 최고 억제 신호는 브리지(116)에 의해 발생되어 신호 라인(76)상에 나타나서 이것이 외부 고장임을 나타낸다. 유사하게, 선로부분(24)상에서 외부고장이 발생하면 전력 변압기를 통한 전체 외부 고장 전류는 변류기(38)에 의해 검출될 것이다. 결국, 브리지(118)가 신호라인(76)상에 나타나게 될 최고 억제 신호를 발생할 것이다. 따라서, 신호(76)는 외부고장에 기인한 전력 변압기를 통한 전체 전류에 항상 비례한다.

신호 변압기(106)의 권선(102)양단에 나타나는 전위는 그 다른 권선(126)의 양단에 전압을 유기하는데 이 유기전압은 차동 릴레이 유니트의 동작 신호 측정을 나타낸다. 또 하나의 다이오드 브리지 회로망(128)이 권선(126)에 연결되어 그 양단에 나타나는 동작 신호 전압을 전파정류한다. 도체 통로(122,124)의 양단에 나타나는 선정된 억제신호 및 다이오드 브리지 회로망(128)으로부터 나타나는 동작전압은 각기 종래의 조절 회로들(130,132)에 공급된다. 선정된 억제신호 및 동작신호는 각기 신호 라인들(134,136)을 거쳐서 측정 변류기(68,38,36)에 의해 형성되는 차동 대역내에 내부고장상태의 존부를 결정하는 종래의 비교 유니트(138)로 도통된다. 비교 유니트(138)는 한 상태에서 신호(140)를 발생하여 내부 고장상태를 나타내고 다른 상태에서는 내부 고장 상태가 없음을 나타낸다. 상 B 및 C에 대한 차동 유니트도 유사하게 각기 신호 라인들(142,144)을 거쳐 내부 고장 표시 신호를 발생한다(제5도).

보조 신호 변압기(108)의 권선(104)의 양단에 나타나는 전압은(제7도) 병렬로 배열된 2개의 종래의 필터 회로망들(148,150)에 연결된 다른 권선(146)에 전자기적으로 결합된다. 본 실시예에 있어서, 필터 회로망(148)은 권선(146)의 양단에 유기되는 동작신호의 제2고조파 성분을 나타내는 신호(152)를 통과시키는 밴드패스 필터이다. 반대로, 필터 회로망(150)은 동 동작신호의 나머지 주파수 스펙트럼의 신호 성분을 나타내는 신호(154)를 통과시키기 위하여 그 동작신호의 제2고조파 성분을 소거하는 대역 소거 필터이다. 신호들(152,154)은 보통 고조파 억제 비교기라 칭하며 돌입 여기 상태의 존부를 결정하는 다른 종래의 비교 유니트(156)에서 비교된다. 비교기(156)는 돌입 상태가 있다고 결정되면 제1상태로 그리고 이같은 상태가 없다고 결정되면 제2상태로 신호(158)를 발생한다. 유사한 방식으로, 다른 차동릴레이 유니트(72,74)도 마찬가지로 각기 돌입 상태 신호(160,162)를 발생한다.

더욱이, 제5도의 회로도에 도시된 3상의 실시예에 있어서, 신호들 (158,160,162)중의 어느 하나라도 돌입 상태를 나타내는가를 검출하기 위하여 고조파 억제 검출기(164)가 포함된다. 돌입 상태가 결정되면, 검출기(164)는 제1상태에서 이를 나타내는 출력 신호(166)를 발생한다. 신호(166)는 3개의 AND 게이트들 (168,170,172)각각의 반전 입력단으로 공급된다. 신호들(140,142,144)은 제각기 AND 게이트들(168,170,172)의 다른 입력단에 연결되어 신호(166)가 돌입 상태를 나타내는 그 제1상태일 때, 내부고장 상태신호들(140,142,144)이 하부의 회로들로 통과하는 것을 저지한다. 신호(166)도 또한 감시 유니트(82)로 연결되는데, 이에 대해서는 이하 상세히 설명할 것이다.

그밖에도 또한, 제2상태에서 비돌입 상태를 나타내는 신호(166)가 발생될 때, AND 게이트들(168,170,172)이 인에이블되어 신호들(140,142,144)의 존재 상태를 하부의 OR게이트(174)로 통과시키고, 이 OR게이트는 그 입력 신호들중의 어느것이라도 그 제1상태에 있으면 그 출력 신호(176)가 제1상태로 되게 한다. 신호(176)가 제1상태에 있다는 것은 위상들중에 어느 하나에서라도 변압기(20)의 내부고장 상태를 나타낸다. 신호(176)는 DR 릴레이(46)를 여자하는데 사용될 수도 있으며, 또한 감시 유니트(82)에서 사용되도록 이것에 공급될 수도 있다.

제8도를 보면, 본 발명의 실시예에 따른 감시 유니트(82)가 입력이 선정된 억제신호(76)에 연결된 최소한 1레벨 검출기(180)를 포함하며 미리 정해진 전압 레벨로 미리 셋트될 수도 있다. 레벨 검출기(180)는 미리 정해진 레벨을 초과하는 전력시스템 위상 A와 관련된 선정된 억제신호(76)의 발생을 포함하는 경우에 대응하여 제1상태에서 SPRB 릴레이 코일(84)을 여자하는데 사용되는 그 출력신호(182)를 발생한다. 릴레이 코일(84)의 여자에 의하여 접점과 직렬 연결된 상폐 SPRB 접점이 개방되어 SPR 고장 신호가 제6도의 릴레이 논리 회로도에 도시된 바와 같이 록크아웃 릴레이 LR의 여자에 의해 차단기를 작동시키는 것을 저지한다. 선정된 억제 신호(76)가 검출기(180)의 미리 정해진 레벨 미만일 때, 신호(182)는 제2상태에서 SPRB 릴레이 코일(84)을 부세시키고(deenergize)상기 지지상태를 해제 한다.

또한, 감시 유니트(82)는 선정된 억제신호(76)가 레벨 검출기(180)의 미리 정해진 레벨 미만으로 되는 것을 포함한 경우의 발생으로 부터 미리 설정된 시간동안 상기 저지 상태로 부터의 해제를 지연시키는 타이머(184)를 포함할 수도 있다. 이러한 방식으로, 저지상태는 고장 상태가 해제된 후에 SPRB가 안정화되고 부세되기에 충분히 오랜동안 유지된다(제6도의 릴레이 논리회로 참조).

감시장치(82)는 전력시스템 회로망 및 변압기(20)의 위상들 B 및 C에 대해 대응하는 레벨 검출기들(186,188)을 포함한다. 그에 따라 위상 B 및 C와 관련된 선정된 억제 신호(78,80)는 그 대응하는 레벨 검출기들(186,188)의 입력단으로 공급된다. 레벨 검출기들(186,188)은 다시 그들의 출력 신호(190,192)를 위상 A와 관련된 출력 신호(182)와 함께 OR게이트(194)로 공급한다. 신호들(182,190 또는 192)중의 어느 하나라도 외부 고장을 나타내는 제1상태에서 발생한다면, OR게이트(194)는 이에 대응하여 제1상태에서 그 출력신호(196)를 발생하고, 그렇지 않으면 신호(196)는 제2상태로 된다.

동작에 있어서, 출력 신호(196)가 제2상태로부터 외부 고장상태를 나타내는 제1상태로 변경될 때, 타이머(184)는 그 신호를 지체없이 통과시켜서 릴레이 코일(84)을 여자시킨다. 이상 제5도, 7도 및 8도의 실시예들과 관련하여 설명한 바와 같이 외부 고장상태의 검출이 전자회로에 의하여 구현되므로, 신호가 개시되어 릴레이 코일(84)을 여자시키는 속도는 밀봉된 외함(48)내에서 가스 압력의 변화율에 응답하는 종래의 SPR의 전기 기계적 작용보다 당연히 훨씬 더 신속하게 될 것이다. 따라서, SPRB 상폐 접점은 SPR 접점이 폐쇄되어 SPR의 동작이 록크아웃 릴레이 LR을 여자시키는 것을 저지할 수 있기 전에 개발될 것이고, 이러한 효과는 궁극적으로 차단기들(42,44,66)의 개방을 저지하게 된다.

반대로, 외부 고장 상태가 해제될 때, 전자 회로는 그에 바로 응답하여 대응하는 신호들(182,190 또는 192)이 제1상태에서 제2상태로 변경되게 하도록 반응한다. 신호들(182,190,192)모두가 제1상태에서 제2상태로 변경될 때, OR게이트(194)는 그 출력 신호(196)가 제1상태에서 제2상태로 변하게 한다. 그러나, 신호 상태의 이러한 변화에 대하여, 타이머(184)는 릴레이 코일(84)의 부세를 미리 정해진 시간만큼 지연시킨다. 이 시간은 사용되는 SPR에 따라 변할 수 있다. 이 시간의 통상적인 범위는 SPR이 외부 고장 상태에서 해제될 때 응답하고 안정되기에 충분한 시간을 허용하도록 10-20초로 된다. 그 다음에, 타이머(184)는 릴레이 코일(184)을 부세시켜서 SPR 고장 신호 발생에 응답하는 차단기의 동작을 가능하게 하는 접점 SPRB를 폐쇄시킨다.

본 발명의 또 한가지 특징은 돌입 여기 상태 및 내부 고장 상태를 각기 나타내는 정보를 제공하는 신호들(166,176)에 관한 것이다. 신호들(166,176)은 OR 게이트(198)의 입력단으로 공급되고, 이 OR게이트의 출력은 타이머(184)의 동작을 조절하기 위하여 AND 게이트(200)의 반전 입력단으로 공급된다. 신호(196)는 AND 게이트(200)의 다른 입력단으로 공급될 수도 있다. 통상적으로, 신호들(166,176)양자는 OR게이트(198)가 AND게이트(200)를 이 인에이블되게하여 신호(196)에 응답하도록 하고 타이머(184)를 부세시키는 제2상태로 된다. 그러나, 신호(176)가 내부 고장상태를 나타내는 제1상태일 때, OR 게이트(198)는 그에 대응하여 그 출력 신호를 AND게이트(200)의 출력 신호가 타이머(184)를 여자시키는 것을 억제하는 제1상태로 변경시킨다(즉 AND 게이트(200)가 신호(196)에 응답하지 않는다). 유사하게, 신호(166)가 제1상태 일대, OR게이트(198)는 그에 대응하여 그 출력신호를 제1상태로 변경시켜서 다시 AND 게이트(200)의 출력이 릴레이 타이머(184)를 여자시키는 것을 억제시킨다. 이러한 방식으로, 내부 고장 상태의 검출(신호 176) 또는 돌입 상태의 검출(신호 166)이 SPR 고장 신호의 저지가 내부 고장 또는 돌입 상태의 지속중에 차단기를 작동시키는 것을 억제한다.

[표 1]

도면에 사용된 참조번호의 설명

Claims

전력시스템 회로망에서 상기 전력시스템 위상과 관련된 복수개의 권선들(26,28,62)을 포함하여 밀봉된 외함(48) 내에 배치되고 내부 및 외부 고장에 민감한 전력 변압기(20)를 보호하고, 상기 전력 변압기의 고장상태를 검출하며 이 고장 상태를 나타내는 고장신호를 발생하도록 동작하고, 상기 변압기 권선들 각각에 대하여 상기 발생된 고장신호에 조건부로 응답하여 상기 전력 변압기 권선들을 전력시스템 회로망으로부터 분리시키는 동작을 하는 차단기(42,44,66)를 포함하는 급변 압력 릴레이(SPR) 시스템의 감시를 위한, 최소한 1상(A,B,C)의 전력시스템 회로망 내의 장치에 있어서, 상기 SPR 감시장치가 각 변압기 권선에 대하여 그 전류를 나타내는 신호를 발생하는 수단(36,38,68)과; 상기 발생된 전류표시 신호로부터 억제신호(76,78,80)를 발생하는 수단(70,72,74)과; 최대 진폭을 갖는 발생된 억제신호(76)를 선정하는 수단(116,118,120)과; 블럭(SPRP,84)에 대해 미리 정해진 레벨을 초과하는 상기 선정된 억제신호의 발생을 포함하는 경우에 응답하여 상기 발생 고장신호가 상기 차단기를 작동시키는 것을 저지하며 상기 선정된 억제신호가 미리 정해진 레벨 미만일 때는 상기 저지상태를 해제시키도록 동작을 하는 수단(180,186,188)과; 상기 선정된 억제신호가 상기 미리 정해진 레벨 미만으로 되는 것을 포함하는 경우의 발생으로부터 미리 설정된 시간 동안 상기 저지상태로부터의 해제를 지연시키는 수단(184)을 포함한 것을 특징으로 하는 급변 압력 릴레이 감시장치.
제1항에 있어서, 상기 지연수단이 레벨 검출기의 출력에 연결되며 발생된 출력신호가 제1 및 제2상태간에서 변경되는 것으로부터 측정되는 미리 설정된 시간동안 저지상태의 해제를 지연시키는 동작을 하는 타이머(184)를 포함한 것을 특징으로 하는 급변 압력 릴레이 감시장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 전류표시 신호발생 수단이 변류기를 포함하고, 상기 각 억제신호 발생수단이 대응하는 변류기에 연결되어 양단에서 대응전류표시 신호를 나타내는 제1전압을 유기하는 한 권선(86,88,90)과, 전자기 결합에 의하여 상기 제1전압에 비례하는 제2전압을 유기하는 제2의 권선(110,112,114)을 갖는 신호변압기(92,94,96)와, 상기 제2권선에 연결되어 그 출력단자들의 양단에 전파 정류된 제2전압신호를 제공하는 다이오드 브리지(116,118,120)를 포함하며, 상기 선정수단이 상기 다이오드 브리지의 동일한 단자출력을 병렬로 연결하는 회로 통로(112,124)를 포함하고, 선정된 억제신호는 상기 회로통로의 양단에 나타나는 전압이며, 상기 저지수단이 입력(76)으로서 미리 정해진 레벨을 나타내는 미리 셋트된 전압과 비교하는 상기 회로통로의 양단에 나타나는 전압을 갖는 레벨 검출기(180)를 포함하고, 상기 레벨 검출기는 상기 입력전압이 상기 미리 셋트된 전압을 초과할 때는 제1상태의 출력신호를 발생하여 고장신호가 상기 차단기를 작동시키는 것을 저지하며 상기 입력전압이 상기 미리 셋트된 전압 미만일 때는 제2상태의 출력신호를 발생하여 상기 저지상태를 해제하는 것을 특징으로 하는 급변 압력 릴레이 감시장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전력 변압기의 내부 고장상태를 검출하고 SPR 발생 고장신호의 저지가 상기 검출된 내부 고장 상태중에 차단기를 작동시키는 것을 억제하는 수단(176)을 포함하는 것을 특징으로 하는 급변 압력 릴레이 감시장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전력 변압기의 돌입 여기상태를 검출하고 SPR 발생 고장신호의 저지가 상기 검출된 돌입 상태중에 차단기를 작동시키는 것을 억제하는 수단(166)을 포함한 것을 특징으로 하는 급변 압력 릴레이 감시장치.
밀봉된 외함(48)내에 배치되며 내부 및 외부 고장에 민감하고 회로망의 각 상에 복수개의 권선들(26,28,32)을 포함하는 최소한 하나의 전력 변압기(20)와; 각 상에 대하여 그 대응하는 권선에 전류를 표시하는 신호를 발생하기 위한 복수개의 전류 측정수단(36,38,68)과; 각 상에 대하여 각각 관련된 위상에 대응하는 발생전류 표시신호에 응답하여 대응하는 억제신호를 발생하고 상기 발생된 억제신호들로부터 최대 진폭을 갖는 신호를 설정하는 차동 보호 릴레이 유니트(DRU)(70,72,74)와; 상기 변압기의 고장상태를 검출하고 이를 나타내는 고장신호를 발생하는 동작을 하는 급변 압력 릴레이(SPR)와; 상기 SPR 발생 고장신호에 조건부로 응답하여 변압기를 전력시스템 회로망으로부터 분리하는 동작을 하는 차단기 수단(42,44,66)과; 급변 압력 릴레이 감시 유니트를 포함하는 3상 전력시스템 회로망에 있어서, 상기 급변 압력 릴레이 감시 유니트는, 상기 전력시스템 회로망의 3상에 대응하는 제1, 제2 및 제3수단(180,186,188)을 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3수단 각각이 미리 정해진 레벨을 초과하는 위상에 대응하는 선정된 억제신호의 발생을 포함한 경우에 독립적으로 응답하여 상기 SPR 발생 고장신호가 상기 차단기 수단을 작동시키는 것을 저지하는 위상 대응 저지상태를 개시시키며, 상기 제1, 제2 및 제3수단 각각이 위상에 대응하는 선정된 억제신호가 상기 미리 정해진 레벨 미만으로 될 때 오로지 개시된 저지상태를 해제시키는 동작을 하고; 상기 저지상태로부터 해제시키는 동작을 지연하는 수단(184)을 포함하며, 미리 정해진 시간동안에 상기 선정된 모든 억제신호가 그들에 대응하는 미리 정해진 레벨 이하를 포함한 경우에 발생하는 것을 특징으로 하는 3상 전력시스템 회로망.
제3항에 있어서, 상기 전력 변압기의 내부 고장상태를 검출하고 SPR 발생 고장신호의 저지가 상기 검출된 내부 고장상태중에 차단기를 작동시키는 것을 억제하는 수단(176)을 포함한 것을 특징으로 하는 급변 압력 릴레이 감시장치.
제3항에 있어서, 상기 전력 변압기의 돌입 여기상태를 검출하고 SPR 발생 고장신호의 저지가 상기 검출된 돌입상태중에 차단기를 작동시키는 것을 억제하는 수단(166)을 포함한 것을 특징으로 하는 급변 압력 릴레이 감시장치.
제4항에 있어서, 상기 전력 변압기의 돌입 여기상태를 검출하고 SPR 발생 고장신호의 저지가 상기 검출된 돌입상태중에 차단기를 작동시키는 것을 억제하는 수단(166)을 포함한 것을 특징으로 하는 급변 릴레이 감시장치.