KR940002918B1

KR940002918B1 - 가속장치를 갖는 트랜스 보호용 차동계전기

Info

Publication number: KR940002918B1
Application number: KR1019860010537A
Authority: KR
Inventors: 젠리 흥
Original assignee: 더블유. 오. 칼슨
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1994-04-07
Also published as: US4704653A; MX161503A; KR870006606A; ZA868753B; JPS62144535A; BR8606027A; CN86108204A; CA1267718A; CN1007309B

Abstract

내용 없음.

Description

가속장치를 갖는 트랜스 보호용 차동계전기

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스 보호용차동계전기의 계략적 구성도.

제2도는 제1도의 실시예에 사용하기에 적합한, 하나의 트랜스 위상에 대한 차동계전기 유니트의 개략적 구성도.

제3도는 제1도의 실시예에 사용하기에 적합한 가속회로의 개략적 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 전력트랜스 34,36,38 : 전류 트랜스

42,44,46 : 차단기 유니트 50,52,54 : 차동 계전기 유니트(DRU)

66,68,70 : 신호 트랜스 80,82 : 보조 신호 트랜스

90,92,94,102 : 다이오우드 브리지 회로망

104,106 : 조절 회로 110,136 : 비교회로

128,130 : 필터 회로망 144 : 고조파 억제 검출기

170,171,172 : 가속회로

본 발명의 트랜스 (transformer) 보호용 차동 계전기(이하, 트랜스 자동 계전기라 약칭함)에 관한 것으로, 특히 전력트랜스 내부 고장 상태 검출시 이 트랜스를 통과하는 전류를 차단하도록 차단기를 시동시킴에 있어서, 상기 전력트랜스 내부고장 상태의 검출속도를 가속하기 위한 장치를 포함하는 트랜스 차동 계전기에 관한 것이다.

현재의 트랜스 차동 계전기들은 전력시스템에 장치된 전력트랜스내의 내부전위 고장 상태를 검출하고, 내부고장상태 검출시 그 전력트랜스를 통과하는 전류를 차단하도록 차단기를 시동시키는 비율형(percentagetype)차동 측정유니트를 이용하고 있다. 트랜스가 처음 활성화될때나, 어떤 외부 고장이 소멸한 후에 강화 되었던 전압이 복귀될때 등과 같은 특정의 상황하에서는, 그 초기 또는 복귀 여자 유입전류 상태가 내부 고장 상태로서 차단기에 나타나고, 이로인해 차단기가 오동작하게 된다. 이에 대하여, 통상의 트랜스 차동 계전기들은 전력시스템 주파수중 선택된 고조파의 함량을 측정함으로써 유입전류 상태를 검출하고, 그 검출에 따라 차동 유니트를 이용하여 차단기 동작을 저지 또는 억제시키는 제2의 측정 유니트를 포함하고 있다. 현재의 전력트랜스 특성들로 인해 제2고조파의 함량이 기본신호의 15% 정도 풍부한 경우의 유입 전류파형은 심하게 왜곡되기 때문에, 유입전류 상태로부터 내부고장 전류 상태를 판별하는 것이 가능하다. 상기한 바와같은 2차 측정 유니트 통상 고조파 억제 유니트라고 한다.

유입전류 상태를 검출하려면, 상기 고조파 억제 유니트가 유입 전류파형의 라인 주파수 성분 대 제2고조파 성분의 비율을 결정하기에 충분한 차동전류 신호를 수집하여야 하는데, 일반적으로 이를 위해서는, 유입 전류 비율을 결정하는데 이용된 방법에는 상관없이 한 사이클(cycle) 정도의 전력 라인이나 그 이상의 신호 데이타가 필요하다. 따라서, 차단기가 시동되기 이전에 유입 전류상태가 존재하는지의 여부를 검출하는 처리 시간만큼 차동 계전기의 반응시간이 지연된다.

이러한 유입전류 상태가 없는 상태하에서는, 트랜스의 공통 전력 시스템위상의 전류를 나타내는 측정된 전류 신호들의 순간벡터합에만 의존하는 차동 보호를 통해 내부고장을 3-5㎳ 정도 트립(trip)시킬 수 있는 전자 차동 계전기의 실행이 가능하고, 이러한 경우에는 유입상태를 검출하기 위해 측정된 전류 신호들을 처리할 필요가 없으므로, 상기한 반응시간이 지연되지도 않는다. 그러나, 이러한 계전기도 유입 전류 상태하에서는 내부 고장을 오검출하게 되어 차단기를 오동작시키게 된다.

내부 고장의 오검출에 따른 차단기의 오동작을 유발하지 않고 차동 계전기의 동작을 가속시키는 것에 대하여, 미합중국 특허 제4,. 402, 028호의 계전기는 내부트랜스 고장이 유도된후 3-5㎳ 이내에 차동전류 유니트가 트립 결정을 하도록 전압감시에 의해 고조파 억제동작을 수행한다. 즉, 이 계전기는 유입 전류 상태에 따라 트랜스 영역내의 전압이 급격히 증가된다는 원리에 의해 동작한다. 다시 말해서, 트랜스 영역내의 전압증가에 따른 변화율이 소정 비율을 초과할때 고주파 억제기능이 수행된다. 트랜스 영역내의 전압이 감소하거나 변화하지 않는 상태에서는, 유도된 내부 트랜스 고장에 대해 상기에 언급한 반응시간으로 차단기를 시동시키도록 전압감시에 의해 고조파 억제 동작을 수행한다.

그런데, 이 계전기의 주 결점은 대다수의 전력시스템 트랜스 계전기들에 필요한 전압측정장치를 갖지 않고 있기 때문에, 그 응용 범위가 전압측정 및 기구 사용이 가능한 곳이나 트랜스에 전압 트랜스 및 권선 결합이 제공되어 있는 곳으로 제한된다는 것이다.

한편, 이러한 계전기에는 전류측정장치들이 제공되어 있고, 이러한 전류측정 장치들은 그 보호 계전기에 대해 권선 결합을 포함하고 있으므로, 초기 또는 복귀 유입 전류 상태와 같은 내부 고장 상태의 오검출로 인해 차단기를 오동작시키지 않고 트랜스 차동 계전기의 반응 시간을 가속하는 것에 대하여 전류 감시를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 반응 시간을 가속하기 위해 전류 감시를 갖는 트랜스 차동 계전기는 별도의 측정 장치나 보호되어야 할 트랜스에 대한 권선 결합을 필요로 하지 않고 보호되어야 할 트랜스 위치내의 전류 측정 장치를 활용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 3상 전력시스템 회로망내에 장치된 트랜스의 내부고장으로부터 이 트랜스를 보호하되, 상기 트랜스는 적어도 하나의 상기 전력시스템 회로망의 위상에 대해 다수의 권선(22,24,26)을 갖고, 이들 각 권선에는 각각의 권선을 통과하는 전류를 나타내는 신호들을 발생시키기 위한 전류 측정장치(30,36,38)가 결합되며, 한편 상기 전력시스템 회로망은 상기 트랜스를 통과하는 전류를 차단시키기 위한 차단기 수단(42,44,46)을 포함하도록한 트랜스 보호용 차동 계전기에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스 위상에 대한 전류측정 장치로부터 전류신호들을 수신하기 위한 수단과 ; 상기 하나의 위상에 대한 전류 신호들로부터 최고 억제신호를 추출하기 위한 수단과 ; 상기 하나의 위상에 대한 전류신호들로부터 동작신호를 추출하기 위한 수단과 ; 상기 동작 신호 및 최고 억제신호에 의해 상기 트랜스의 상기 하나의 위상에 대해 내부 전위고장 상태를 검출하고, 그 검출을 나타내는 제1신호를 발생시키기 위한 제1신호 발생 수단과 ; 상기 동작 신호에 의해 상기 트랜스의 상기 하나의 위상에 대해 유입전류 상태를 검출하고, 그 검출을 나타내는 제2신호를 발생시키며, 상기 검출처리의 완수를 위해 소정 지연시간을 갖도록 한 제2신호 발생수단과, 상기 제1신호를 상기 전류 유입상태의 상기 처리 시간에 상당하는 지연시간만큼 지연시키기 위한 수단과 ; 상기 지연된 제1신호에 의해 상기 차단기 수단을 동작시키기 위한 제3신호를 발생시키되, 이 제3신호의 발생은 상기 제2신호에 의해 금지되도록 한 제3신호 발생수단과 ; 상기 최고 억제신호, 동작 신호 및 제1신호에 의해 트랜스 내부고장 상태를 검출하고, 이 검출에 따라 상기 지연수단 및 상기 제3신호 발생수단과는 관계없이 상기 차단기 수단을 동작시키기 위한 제4신호를 발생시키되, 상기 제3신호 발생의 지연시간을 제거하고 트랜스 내부고장 상태하에서 차단기 수단을 동작시키기 위한 신호의 발생속도를 가속하도록 동작하는 제4신호 발생 수단을 구비하고 있는 트랜스 보호용 차동 계전기가 제공된다.

본 발명에 있어서, 트랜스의 각 권선에는 이들 각 권선을 통과하는 전류를 나타내는 신호를 발생시키기 위한 전류 측정 장치가 각각에 대응하도록 결합되어 있다. 본 발명의 차동 계전기는 상기 트랜스의 적어도 하나의 위상에 대한 전류측정 장치로부터 전류신호들을 수신하기 위한 회로를 포함하고 있다. 본 발명의 계전기는 또한 상기 하나의 위상에 대한 전류 신호들로부터 최고 억제신호와 동작 신호를 추출하기 위한 회로들을 포함한다. 상기 최고 억제신호 및 동작신호에 의해 동작하는 본 발명의 또 다른 회로는 상기 적어도 하나의 트랜스 위상내의 내부전위 고장상태를 검출하고, 이 검출을 나타내는 제1신호를 발생시키기 위한 것이다. 상기 동작신호에 의해 동작하는 본 발명의 또 하나의 회로는 상기 적어도 하나의 트랜스 위상내의 전류 유입상태를 검출하고, 그 검출을 나타내는 제2신호를 발생시키게 된다. 이 검출 과정을 완수하기 위해서는 소정 시간이 필요하다. 상기 제1신호는 전류 유입 검출 처리 시간에 상당하는 시간만큼 지연된다. 차단기 수단은 제2신호에 의해 금지되지 않으면 지연된 제1신호에 의해 트랜스를 통과하는 전류를 차단하도록 동작한다.

본 발명의 계전기의 또 다른 회로는 최고 억제 신호, 동작신호 및 제1신호에 의해 트랜스 내부고장 상태를 검출하고, 이 검출에 따라 거의 지연없이 차단기 수단을 동작시키기 위한 또 다른 신호를 발생시키도록 동작하되, 이 회로는 제1신호에 의해 차단기의 동작을 지연시키지 않고 트랜스 내부 고장 상태하에서 차단기를 동작시키기 위한 신호의 발생속도를 가속하도록 한다. 이 회로는 또한 고조파 억제 신호 및 제1신호에 의해 상기 적어도 하나의 트랜스 위상내의 복귀 유입 전류 상태를 검출하고, 지연되지 않은 차단기 동작 신호의 발생을 금지시키기 위해 상기 검출을 나타내는 신호를 발생시키도록 동작하는 부분을 포함하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하기로 한다.

제1도는 다수의 권선(22)(24) 및 (26)을 갖는 전력트랜스(20)가 전력 공급을 위한 전력시스템 회로망의 해당 라인부(28)(30) 및 (32)들에 결합되어 있는 것을 도시하고 있다. 제1도의 개략도에서는 전력시스템 회로망중 단지 하나의 위상 A에 대해서만 도시하고 있지만, 일반적으로 이러한 회로망은 3개의 위상, 예를들면, 위상 A, B 및 C을 포함하는 것으로 이해된다. 따라서, 제1도에서는 도시하지 않았으나, 전력트랜스(20)의 다른 위상 B 및 C에 대해서도 일련의 라인부와 트랜스 권선들이 부가된다. 각 라인부(28)(30) 및(32)에 결합되어 있는 전류트랜스(34)(36) 및 (38)들은 각 권선(22)(24) 및 (26)을 통과하는 전류를 차단하고, 전력트랜스(20)에 대해 차동 영역을 설정한다. 이 차동영역내는, 전력트랜스(20)의 각 경로(28), (30) 및 (32)를 통과하는 전류를 차단하여 이 전력트랜스(20)를 전력전력시스템 회로망으로부터 절연시키는 통상의 차단기 유니트(42), (44) 및 (46)들이 장치된다. 위상 B 및 C의 트랜스 권선들에 대해서도 각각 상기와 동일한 전류 트랜스 및 차단기 유니트 구성이 존재한다.

본 실시예에 있어서, 통상의 차동 계전기 유니트(DRU : differential relay unit) (50)는 각 전류 트랜스(34), (36) 및 (38)에 의해 발생된 전류 신호들을 감시하고, 이 정보로부터 위상 A에 대해 전력트랜스(20)내에 내부전위 고장이 존재하는지를 결정한다. 다른 두 개의 DRU(50) 및 (52)는 각각 전력트랜스(20)의 다른 두 위상, 즉 위상 B 및 C의 트랜스 권선들로부터의 전류신호들을 감시한다. 요컨대, 통상의 차동 계전기 유니트(DRU) (50), (52) 및 (54)들은 각각의 전류 트랜스들에 의해 발생된 전류 신호들을 감시하고, 이 정보로부터 전력전력시스템의 어느 위상에 대해 전력트랜스(20)내에 내부전위 고장이 존재하는지를 결정하는 것이다. 각 DRU(50), (52) 및 (54)는 발생된 전류신호들로부터 각각 댕응하는 억제신호들을 발생시키고, 그중에서 최대의 진폭을 갖는 억제 신호를 선택하도록 동작한다. 최대의 진폭을 갖는 억제신호를 통상최고 억제 신호라고 한다. 대표적인 DRU의 내부 동작에 대해서는 제2도에 도시된 실시예를 참조로하여 상술하기로 한다.

제2도를 참조로하면, 각 전류트랜스(34), (36) 및 (38)와 관련된 전류신호들은 일련의 대응 신호트랜스(66), (68) 및 (70)의 1차측 권선(60), (62) 및 (64)둘에 각각 공급된다. 이 1차측 권선(60), (62) 및 (64)들은 공통접점(72)에 스타(star) 결합 (또는 Y결합)되고, 이 공통접점(72)은 일련의 보조신호트랜스(80) 및 (82)의 1차측 권선(76) 및 (78)들을 거쳐 공통전위(74)에 결합된다. (34), (36) 및 (38)의 전류신호들에 의해 상기 1차측 권선(60), (62) 및 (64)들의 양단에는 해당 억제신호를 나타내는 1차전위가 발생하고, 이 1차전위들에 의해 각 신호트랜스(66), (68) 및 (70)의 2차측 권선(84), (86) 및 (88)들에 양단에는 2차 전위가 전자기적으로 유기된다. (66), (68) 및 (70)의 2차 전위들은 각각에 대응하는 (60), (62) 및 (64)의 1차전위들에 비례한다.

상기 2차측 권선(84), (86) 및 (88)들에는 각각 일련의 다이오우드 브리지 회로망(90), (92) 및 (94)이 결합되어 있는바, 각 다이오우드 브리지 회로망(90), (92) 및 (94)의 출력단자들의 양단에는 각각 전파 정류된 2차전위 신호가 발생된다 따라서, 각 브리지(90), (92) 및 (94)의 양단에 발생된 정류신호들은 각 전류트랜스(34), (36) 및 (38)에 의해 측정된 전류들로부터 유도된 억제신호들과 항상 비례한다. 회로 경로(96)과 (98)는 각 다이오우드 브리지 (90), (92) 및 (94)의 같은 출력단자들을 병렬 결합한 것으로서, 회로경로(96)과 (98) 사이의 전위는 신호트랜스(66), (68) 및 (70)들에 의해 발생된 최고 억제신호를 나타낸다.

보조신호트랜스(80)의 1차측 권선(76)을 통해 발생된 전류에 의해 그 2차측 권선(100)의 양단에는 차동트랜스 유니트의 측정동작 신호를 나타내는 전위가 유기된다. 상기 2차측 권선(100)에도 다이오우드 브리지회로망(102)이 결합되어 있어서, 이 2차측 권선(100)의 양단에 발생된 동작신호를 전파 정류하게 된다. 신호라인(96)과(98) 사이의 최고 억제신호 및 상기 다이오우드 브리지 회로망(102)으로부터의 동작전위는 통상의 조절회로(104) 및 (106)에 각각 공급된다. 조절된 최고 억제 신호 및 동작신호는 각각 신호라인(108) 및 (109)을 거쳐 통상의 비교유니트(110)에 공급된다. 이 비교유니트(110)는 측정 전류트랜스(34), (36) 및 (38)들에 의해 설정된 차동트랜스 영역내에 내부전위 고장이 존재하는지의 여부를 결정하는 것으로써, 내부 고장상태가 존재하는 경우를 제1상태로 하고 내부고장 상태가 존재하지 않는 경우를 제2상태로 규정한 내부고장 표시신호(112)를 발생시킨다. 한편, 제1도를 참조로 하면, 조절된 최고 억제 신호와 동작신호는 각각 신호 라인(108)과 (109)을 거쳐 DRU(50)의 외부로도 제공된다. 마찬가지로, DRU(52)는 각 신호라인(114), (116) 및 (118)을 통해 위상 B에 대한 최고 억제신호, 동작신호 및 내부고장 표시 신호를 발생시키고, DRU(54)는 각 신호라인(120위(122) 및 (124)을 통해 위상 C에 대한 최고 억제신호, 동작신호 및 내부 고장표시 신호를 발생시킨다.

다시 제2도를 참조로하면, 또하나의 보조신호 트랜스(82)의 1차측 권선(78)을 통해 발생된 전류는 그 2차측 권선(126)에 전자기적으로 결합된다. 이 2차측 권선(126)에는 병렬 구성된 두개의 통상의 필터 회로망 (128) 및 (130)이 결합되어 있다. 본 실시예의 경우, 필터 회로망(128)은 상기 2차측 권선(126)의 양단에 유기된 동작신호의 제2고조파 신호 성분을 나타내는 신호(132)를 통과시키는 대역통과 필터(bandpass filter)로 하고, 반면에 필터 회로망(130)은 상기 동작신호의 제2고조파 신호 성분은 제거하고 이 동작신호의 잔여 주파수 스펙트럼의 신호 성분을 나타내는 신호를 통과시키는 대역제거 필터(band reject filter)로 한다. (132) 및 (134)의 양신호는 각 필터(128) 및 (130)에서의 처리 시간 때문에 동작신호(126)로부터 한전력라인 사이클 만큼 지연된후, 통칭 고조파 억제 비교기라고 하는 통상의 비교 유니트(136)에서 비교된다. 이 비교유니트(136)는 전력트랜스(20)내에 유입 여기 상태가 존재하는지의 여부를 결정하는 것으로써, 유입 상태가 존재하는 경우를 제1상태로 하고 유입상태가 존재하지 않는 경우를 제2상태로 규정한 유입상태 신호(138)를 발생시킨다. 마찬가지로, 다른 DRU(52) 및 (54)들도 각각 유입상태 신호(140) 및 (142)를 발생시킨다.

한편, 제1도의 개략도에 도시된 3상의 실시예에 대하여, (138), (140) 및 (142)의 유입상태 신호들 중에서 어느 신호가 유입상태를 나타내는지를 결정하기 위한 고조파 억제검출기(144)가 포함되어 있다. 따라서, 이 검출기(144)는 유입상태를 제1상태로 하고 비유입상태를 제2상태로 규정한 출력신호(146)를 발생시킨다. 각 DRU(50), (52) 및 (54)에 의해 발생된 3개의 내부고장 표시 신호(112), (118) 및 (124)들은 각각 지연 유니트(148), (150) 및 (152)들에 의해 소정 지연 시간만큼 지연된다. 이 지연시간은 각 DRU(50), (52) 및 (54)내에 포함되어 전류 유입 검출을 위해 사용되는, 예를들면, (128) 및 (130)과 같은 필터 회로망의 처리 시간에 상당한다. 각 DRU(50), (52) 및 (54)로부터의 지연된 내부고장 신호(154), (156) 및 (158)들은 일련의 AND 게이트(160), (162) 및 (164)의 한쪽 입력으로 각각 제공된다. 각 AND게이트(160), (162) 및 (164)의 각 인버팅(inverting)에는 고조파 억제신호(146)가 공통으로 제공된다. 각 AND게이트(160), (162) 및 (164)의 출력들은 4입력 OR게이트(166)의 3입력으로 제공되고, 이 OR게이트(166)는, 예를 들면, (42), (44) 및 (46)과 같은 차단기 유니트들을 동작시키기 위한 신호(168)를 발생시키도록 작동한다.

상술한 동작을 요약하면, 전류트랜스(34), (36) 및 (38)들은 위상 A에 대해 전력트랜스(20)의 각 권선(22), (24) 및 (26)을 통과하는 전류를 측정하여, 그 전류 신호들을 DRU(50)에 제공한다. DRU(50)에 있어서, 이 전류 신호들은 각각은 신호트랜스(60), (68) 및 (70)에 의해 수신되고, 이 신호트랜스(66), (68) 및 (70)에 의해 수신되고, 이 신호트랜스(66), (68) 및 (70)들은 수신된 전류 신호들로부터 각각에 대응하는 억제 신호들을 유도해낸다. 다이오우드 브리지(90), (91) 및 (92)들을 이용하면, 유도된 억제신호들 중 최고 억제신호가 신호라인(96)과 (98)을 거쳐 조절회로(104)에 공급되고, 이 조절회로(104)는 신호라인(108)을 통해 조절된 최고 억제 신호를 발생시킨다. 수신된 전류신호들로부터는 또한 그들의 벡터 합에 의해 동작신호가 유도되고, 이 동작신호는 보조신호 트랜스(80)를 통해 결합된후 다이오우드 브리지(102)에 의해 전파 정류된다. 전파 정류된 동작신호는 조절회로에서 조절되고, 조절된 동작신호는 신호라인(109)를 통과한다. 비교회로(110)는 각각 신호라인(108) 및 (109)로부터의 최고 억제신호와 동작신호를 이용하여 전력트랜스(20)의 고장상태가 내부 고장인지, 외부고장인지를 판별한다. 비교유니트(110)는 신호라인(112)을 통해 내부전위 고장을 나타내는 제1상태의 신호를 발생시킨다.

한편, 수신된 전류 신호들의 벡터합은 보조신호트랜스(82)를 거쳐 전력트랜스(20)의 유입전류상태를 검출하기 위한 유니트(128)(130) 및 (136)들을 구비하고 있는 고조파 억제 회로망으로도 제공된다. 상기에 언급한 바와 같이, 유입전류 상태 검출과정에는 적어도 한 전력 라인 사이클이 필요하므로, 신호(138)는 적어도 한 전력라인 사이클만큼 지연된다.

제1도를 참조로하면, 고조파 억제신호(138), (140) 및 (142)들 중에서 어느 하나의 고조파 억제 신호라도 발생되면, 검출기 유니트(144)는 적어도 한 전력라인 사이클만큼 지연된 공통억제신호(146)를 발생시키도록 동작한다. 전류유입상태를 초래하는 위상의 DRU는 신호라인(112), (118) 또는 (124)를 거쳐 오검출내부고장 표시 신호를 각각의 AND게이트(160), (162) 또는 (164)에 대해 발생시키도록 동작한다. 그런데, 내부고장 표시 신호는 순간 전류유입 상태의 유도에 따라 3-5㎳내에 발생될 수 있다. 내부 고장 검출과 전류유입 검출사이에 반응 시간의 차이에 대한 보상이 없으면, 내부고장 표시 신호는 각 AND게이트를 그대로 통과하여, 고조파 억제 신호(146)에 의해 내부고장 표시신호가 각 AND게이트를 통과하는 것을 금지하기 전에 OR게이트(166) 및 신호(168)를 통해 차단기의 오동작을 유발하게 된다.

이를 방지하기 위해서, 본 발명의 실시예는 각 DRU(50), (52) 및 (54)의 내부고장 표시 신호 경로들내에 이 내부 고장 표시 신호를 전류 유입 검출처리의 지연보다 약간 길게 지연시키기 위한 지연 유니트(148), (150) 및 (152)들을 포함한다. 유입 상태가 존재하는 것으로 결정되면, 내부 고장 표시 신호가 각 AND게이트(160), (162) 및 (164)를 통과하는 것을 금지하기 전에 억제신호(146)가 각 AND게이트 (160), (162) 및 (164)에 도달한다. 여기에서의 결점은 물론, 유입 전류 상태가 존재하지 않고 실제 내부고장이 발생되면, 차단기 동작이 10㎳ 이상인 각 지연유니트(148), (150) 및 (152)의 대응 지연 시간만큼 지연된다는 것이다.

본 발명에 따르면, 차동 계전기 내에 가속회로(170), (171) 및 (172)들이 장치되고, 각 가속회로(170), (171) 및 (172)에는 DRU(50), (52) 및 (54)들이 각각 결합된다. 각 가속회로는 위상 A, B 및 C에 각각 대응하는 것으로서, 각 DRU에 의해 발생된 최고 억제 신호, 동작신호 및 내부고장 상태 신호에 의해 제어된다. 각 가속회로는 대응 위상에 관련된 트랜스 내부고장 상태를 검출하고, 이 검출에 따라 거의 지연없이 또한 차동 계전기의 다른 내부 고장 및 고조파 억제 회로망과는 무관하게 차단기 유니트를 동작시키기 위한 비지연 신호를 발생시키도록 동작한다.

본 실시예에 있어서, 각 가속유니트(170), (171) 및 (172)에 의해 발생된 비지연 신호들은 각각 경로 (174), (176) 및 (178)들을 거쳐 OR게이트(180)의 입력들로 제공되고, 이 OR게이트(180)의 출력은 OR게이트(166)의 제4입력으로 결합된다. 따라서, 어느 하나의 비지연 신호(174), (176) 또는 (178)가 발생되면, OR게이트(180)는 OR게이트(166) 및 신호라인(168)을 거쳐 차단기 유니트들의 동작을 제어한다. 그러므로, 차동 계전기내에 포함된 가속회로 (170), (171) 및 (172)들은 전류 유입 검출처리에 상당하는 지연시간을 필요로하지 않고 트랜스 내부 고장 상태하에서 차단기 유니트들을 동작시키기 위한 신호의 발생시간을 가속한다. 가속회로들의 반응시간은 전력트랜스(20)의 적어도 하나의 위상내의 내부고장의 발생으로부터 약 3-5㎳ 내에 차단기를 동작시킨다. 가속회로(170), (171) 및 (172)들 사이의 관계는 후술하는 바와같이 신호라인(182) 및 (184)을 거쳐 제공된다.

제3도의 개략도에는 가속회로(170), (171) 및 (172)이 양호한 실시예가 도시되어 있다. 통상, 각 유니트 (170), (171) 및 (172)는 유니트(200)와 AND게이트(202)를 포함한다. 이 유니트(200)는 해당 동작 신호 대 해당 치고 억제 신호의 비율을 갖도록 하고 이 비율을 '1'과 비교하도록 동작한다. 유니트(200)의 출력은 AND게이트(202)의 한 입력으로 제공되고 대응 내부고장 표시 신호는 상기 AND게이트(202)의 다른 입력으로 결합된다. 신호(204)는 상기 비율이 '1'보다 큰 경우를 제1상태로 하고, 그렇지 않은 경우를 제2상태로 한다. 상기비율이 '1'보다 크고 내부 고장 표시 신호가 존재하면, AND게이트(202)는 비지연된 차단기 동작을 유발하는 비지연 신호(174), (176) 또는 (178)을 발생시킨다.

초기 유입의 경우에 대하여, 대응 동작 신호와 최고 억제 신호의 비율은 '1'이하로 결정되고, 이 경우 AND게이트는 비지연 내부고장 표시 신호를 통과시키도록 디스에이블된다. 전류트랜스 포화가 없는 외부 고장에 대하여, 동작 신호는 거의 '0' 가깝고, 그 비율은 '1'이하로 되며, AND게이트(202)를 디스에이블시킨다. 심한 전류 트랜스 포화를 갖는 외부고장의 경우, 상기 비율은 '1'이상으로 된다. 그런데, 외부고장의 위상(들)에 대응하는 DRU는 이러한 상태를 검출하여 AND게이트(202)를 디스에이블시키는 고장표시 신호라인을 거쳐 적절한 신호를 발생시킨다. 나머지 복귀 전류 유입 상태만이 제3도에 도시된 실시예내의 나머지 기능 유니트들에 의해 취급된다.

제3도를 참조로하면, 최소한 3개의 최고 억제신호(108), (144) 및 (120)는 복귀 유입 검출 장치인 기능 블록(210)으로 제공된다.

더욱이, 3개의 내부 고장 표시 신호(112), (118) 및 (124)들은 OR게이트(212)로 제공된다. OR게이트(212)의 출력은 AND게이트(214)의 인버팅 입력에 결합된다. 기능 블록(210)의 출력은 제1타이머 유니트(216)를 거쳐 AND게이트(214)의 다른 입력에 결합된다. OR게이트(212)의 출력은 또한 AND게이트(218)의 한 입력과 다른 AND게이트(220)의 인버팅 입력으로 제공된다.

게이트(214)의 출력은 제2타이머 유니트(222)를 거쳐 AND게이트(218)의 다른 입력에 결합된다. AND게이트(218) 및 (220)의 출력들은 쌍안정 회로(224)의 세트(S) 및 리세트(R) 입력에 각각 결합된다. 이 쌍안정 회로(224)의 출력은 AND게이트(220)의 다른 입력으로 제공됨과 동시에 신호라인(182)와 (184)을 거쳐 가속회로(170), (171) 및 (172) 내의 AND게이트(202)의 각 인버팅 입력에 공통 결합된다.

상술한 복귀 유입 검출 회로는 편의상 어느 하나의 가속회로 (170), (171) 및 (172)의 출력이 제3도의 블록도에 도시된 바와 같은 신호 라인(182) 및 (184)을 거쳐 다른 두 회로에 공급되도록 구성할 수도 있다. 동작시, 기능 블록(210)는 신호라인(108), (114) 및 (120)들로부터 최대 진폭을 갖는 최고 억제 신호를 선택함으로써 트랜스 외부고장이나 내부 고장 전류 상태를 검출하고, 이 선택된 신호를, 예를 들면, 전력트랜스(20)의 한 위상의 최대 부하 전류로 세트된 소정 크기에 대해 비교한다. 선택된 최고 억제 신호가 소정 값보다 큰 경우, 타이머(216)에 대해 통과 고장 전류 상태를 표시하는 신호가 발생된다.

타이머(216)는 AND게이트(214)에 대해 발생된 신호의 통과를, 본 실시예의 경우 ㎳로 세트된 소정 지연 시간만 지연시키도록 동작한다. 그런데, 타이머(216)는 (210)으로부터 발생된 신호의 손실에 대해 즉시 반응한다. OR게이트(212)는 신호 라인(112), (118) 및 (124)의 내부 고장 표시 신호를 감시한다. 내부 고장 표시가 없으면, OR게이트(212)는 AND게이트(214)를 인에이블시켜서(210)으로부터 발생된 신호를 타이머(222)로 통과시킨다. 본 실시예의 경우, 타이머(222)는 AND게이트(212)를 인에이블 시키는데 지연이 없이 반응하도록 세트된다. OR게이트(212)가 복귀 유입상태를 나타내는 신호라인(112), (118) 또는 (124)을 거쳐 내부고장 표시를 검출하면, AND게이트(214) 및 (220)은 디스에이블 된다. 한편, 타이머(222)에 의해 발생된 인에이블 신호는 약 20㎳ 정도의 소정 시간만큼 유지되고, 내부 고장 표시 신호가 OR게이트(212)를 통과하도록 하여 AND게이트(218)를 거쳐 쌍안정(224)을 세트시키며, 복귀 유입 억제 신호(226)가 발생되도록 한다. 신호(226)는 각 가속회로(170), (171) 및 (172)내의 AND게이트(202)를 디스에이블시키고, 이 신호에 의해 차단기 동작이 제어되는 것을 금지한다. 복귀 유입 상태가 감쇄되면, OR게이트(212)는 이에 반응하여 AND게이트(218)를 인에이블 시킴과 동시에 AND게이트(214) 및 (220)를 디스에이블시킨다. AND게이트(220)가 인에이블되면, 신호(226)는 역공급되어, 쌍안정(224)을 리세트 시킴으로써 디스에이블 신호(226)의 발생을 종료하고, 가속회로(170), (171) 및 (172)상의 동작 억제를 감쇄시킨다.

요약하면, 가속회로(170), (171) 및 (172)들은 트랜스 차동 계전기의 차단기 동작에 있어서 시간 지연을 우회시키도록 동작하고, 3-5㎳정도의 반응 시간으로 검출된 내부 고장에 대해 차단기를 시동시키도록 동작한다. 한편, 가속회로들은 전련 트랜스(20)내의 초기 유입이나 복귀 유입 전류들에 의한 내부 전위 고장 상태에 대해서 반응하는 것을 금지한다. 더욱이, 가속회로들은 전류트랜스가 심하게 포화되더라도 외부 고장 상태하에서는 차단기 동작을 금지시킨다.

Claims

3상 전력시스템 회로망내에 장치된 트랜스의 내부고장으로부터 이 트랜스를 보호하되, 상기 트랜스는 적어도 하나의 상기 전력시스템 회로망의 위상에 대해 다수의 권선(22,24,26)을 갖고, 이들 각 권선에는 각각의 권선을 통과하는 전류를 나타내는 신호들을 발생시키기 위한 전류 측정장치(34,36,38)가 결합되며, 한편 상기 전력시스템 회로망은 상기 트랜스를 통과하는 전류를 차단시키기 위한 차단기 수단(42,44,46)을 포함하도록 한 트랜스 보호용 차동 계전기에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스 위상에 대한 전류 측정장치로부터 전류 신호들을 수신하기 위한 수단과 ; 상기 하나의 위상에 대한 전류신호들로부터 최고 억제신호를 추출하기 위한 수단과 ; 상기 하나의 위상에 대한 전류 신호들로부터 동작 신호를 추출하기 위한 수단과 ; 상기 동작신호 및 최고 억제신호에 의해 상기 트랜스의 상기 하나의 위상에 대해 내부전위 고장 상태를 검출하고, 그 검출을 나타내는 제1신호를 발생시키기 위한 제1신호 발생수단과 ; 상기 동작신호에 의해 상기 트랜스의 상기 하나의 위상에 대해 유입전류상태를 검출하고, 그 검출을 나타내는 제2신호를 발생시키며, 상기 검출처리의 완수를 위해 소정 지연 시간을 갖도록 한 제2신호 발생수단과 ; 상기 제1신호를 상기 전류 유입상태의 상기 처리 시간에 상당하는 지연시간만큼 지연시키기 위한 수단과 ; 상기 지연된 제1신호에 의해 상기 차단기 수단을 동작시키기 위한 제3신호를 발생시키되, 이 제3신호의 발생은 상기 제2신호에 의해 금지되도록 한 제3신호 발생수단과 ; 상기 최소 억제신호, 동작신호 및 제1신호에 의해 트랜스 내부고장 상태를 검출하고, 이 검출에 따라 상기 지연수단 및 상기 제3신호 발생수단과는 관계없이 상기 차단기 수단을 동작시키기 위한 제4신호를 발생시키되, 상기 제3신호 발생의 지연시간을 제거하고 트랜스 내부고장 상태하에서 차단기 수단을 동작시키기 위한 신호의 발생속도를 가속하도록 동작하는 제4신호 발생수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 트랜스 보호용 차동 계전기.
제1항에 있어서, 상기 제4신호 발생수단은 상기 동작신호에 상기 최고 억제 신호의 비율 및 상기 제1신호에 의해 제어되어 제4신호를 발생시키도록 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제2항에 있어서, 상기 제4신호 발생수단은 상기 동작신호 대 상기 최고 억제 신호의 비율이 '1'이상이 될때를 거의 순간적으로 결정하고, 이를 나타내는 제5신호를 발생시키기 위한 수단과, 상기 제1 및 제5신호에 의해 제어되어 제4신호를 발생시키도록 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4신호 발생수단은 상기 최고 억제 신호와 상기 제1신호에 의해 제어되어 트랜스의 한 위상내의 복귀 유입 전류 상태를 검출하고, 이 검출을 나태는 제6신호를 발생시키기 위한 수단과 ; 상기 제6신호에 제어되어 상기 제4신호의 발생을 금지시키기 위한 디스 에이블 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제4항에 있어서, 상기 제6신호 발생수단은 상기 최고 억제 신호에 의해 제어되어 트랜스의 한 위상내의 통과 전위 고정전류 상태를 검출하고, 상기 제1신호가 없을 때에만 상기 검출을 나타내는 통과 고장 신호를 발생시키기 위한 수단을 구비하되, 상기 고장 신호 발생수단은 제1신호의 발생시에는 유지시간 동안 통과 고장신호의 발생을 유지시키도록 동작하도록 하고, 또한 통과 고장신호의 유지시간 동안 제1신호의 발생에 따라 제6신호를 발생시키도록 동작함과 동시에 제1신호의 소멸에 따라 제6신호의 발생을 종료하도록 동작하는 쌍안정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제5항에 있어서, 상기 통과 고장전류 검출수단은 최고 억제신호의 크기가 소정 크기 이상일때 제1중간신호를 발생시키기 위한 수단과, 상기 제1중간신호가 발생되고 상기 제1신호는 없을때 제2중간신호를 발생시키도록 동작하는 논리수단과, 상기 제2중간 신호 발생시 고장통과 신호를 발생시키고 또한 상기 제2중간 신호의 발생 종료시 유지시간동안 통과 고장 신호의 발생을 유지시키도록 동작하는 타이머 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제4항에 있어서, 상기 최고억제신호 및 상기 제1신호에 의해 제어되어 트랜스의 한 위상내의 복귀 유입전류상태를 검출하고, 상기 검출을 나타내면서 상기 제4신호 발생을 금지시키는 제6신호를 발생시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제7항에 있어서, 상기 트랜스의 각 위상에 대한 차동 계전기 유니트를 구비하되, 각 계전기 유니트는 상기 전류유입 검출처리시간에 상당하는 지연시간만큼 상기 제1신호를 지연시키기 위한 수단을 포함하도록 하고, 상기 3개의 위상의 상기 지연된 신호들에 의해 제어되어 상기 차단기 수단을 동작시키기 위한 제3신호를 발생시키도록 동작하는 제1논리수단을 구비하되, 3개의 위상에 대응하는 상기 제2신호들중 어느 하나가 발생하면 상기 제3신호의 발생은 금지되도록 하며, 각 차동 계전기 유니트에 대한 가속회로 수단을 구비하되, 각 가속회로 수단은 대응 차동 계전기 유니트의 최고 억제신호, 동작신호 및 제1신호에 의해 제어되어 트랜스의 대응 위상내의 내부 고장상태를 검출하여, 이 검출에 따라 대응 제3신호 발생수단과는 무관하게 거의 지연이 없도록 상기 차단기 수단을 동작시키기 위한 제4신호로 발생시키도록 동작하고, 한편 상기 각 가속회로 수단은 제3신호의 발생시 대응 차동 계전기 유니트의 지연시간을 우회하여 트랜스 내부 고장상태하에서 차단기 수단을 동작시키기 위한 신호의 발생을 가속하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제8항에 있어서, 3개의 차동 계전기 유니트의 최고 억제 신호들 및 제1신호들에 의해 제어되어 트랜스의 어느 위상내에 복귀 유입 전류 상태가 존재하는지를 검출하는 수단과, 상기 제5신호에 의해 제어되어 3개의 가속회로에 의한 모든 제4신호의 발생을 금지시키기 위한 디스에이블 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제9항에 있어서, 상기 제5신호 발생수단은, 3개의 위상의 최고 억제 신호들에 의해 제어되어 트랜스의 어느 위상내에 통과 전위 고장전류 상태가 존재하는지를 검출하고, 3개의 제1신호들이 없는 경우에만 상기 검출을 나타내는 통과 고장신호를 발생시키기 위한 수단을 구비하되, 상기 고장신호 발생수단은 3개의 제1신호들중 어느 하나의 제1신호 발생시 유지시간만큼 통과 고장신호의 발생을 유지하도록 동작하고, 또한 통과 고장신호의 유지시간동안 3개의 제1신호들중 어느 하나의 발생에 따라 제5신호를 발생시킴과 동시에 모든 제1신호가 없는 경우에는 고장신호의 발생을 종료시키도록 동작하는 쌍안정회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제10항에 있어서, 상기 통과 고장 정류 검출수단은, 3개의 억제 신호들중 최대의 크기가 소정크기를 초과할때 제1중간신호를 발생시키기 위한 수단과, 제1중간신호가 발생되고 모든 제3신호가 발생되지 않을 때에만 제2중간 신호를 발생시키도록 동작하는 논리수단과, 상기 제2중간신호 발생시에는 통과 고장신호를 발생시키고, 상기 제2중간 신호의 발생 종료시에는 유지시간만큼 통과 고장신호의 발생을 유지시키도록 동작하는 타이머수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.