KR940010663B1 - 고저항 지락사고 검출장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고저항 지락사고 검출장치 및 그 방법

제 1 도는 본 발명에 따른 고저항 지락사고 검출장치의 회로도.

제 2 도는 제 1 도에서의 중앙처리장치가 전체 기능을 제어하는 수순을 나타내는 순서도.

제 3 도는 제 2 도에서의 고장검출 연산루틴의 상세 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 입력변환수단 20 : 대역통과필터

30 : 멀티플렉서 40 : 샘플링 홀더

50 : A/D변환수단 60 : DMA 요청신호 발생수단

70 : 타이밍펄스 발생기 80 : 버퍼

90 : DMA제어기 100 : 기억장치

110 : 중앙처리 장치 120 : 입출력 장치

본 발명은 다중접지 또는 직접접지 방식의 배전선로의 고저항 지락사고를 안정적으로 검출하기 위한 고저항 지락사고 검출장치 및 그 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명의 고저항 지락사고 검출장치 및 방법은 다중접지 또는 직접접지 방식의 배전선로에서 부하의 불균형 때문에 생기는 영상전류(O-Sequence Current)와 고저항 지락사고시의 전류간의 구분이 곤란하기 때문에 검출이 매우 어려운 고저항 지락사고를 안정적으로 그리고 높은 신뢰도로 검출할 수 있는 장치 및 그 방법이다.

또한, 본 발명의 고저항 지락사고 검출장치는 마이크로 프로세서를 이용한 디지탈 보호계전 장치로 구현되어 있어, 고저항 지락사고시 발생되는 아-크 전류의 파형을 샘플링(Sampling)한 후 주파수 해석을 수행하여 우수 고조파 파워와, 기수 고조파 파워에 대한 우수 고조파 파워의 비 및, 연속되는 아-크 파형의 두 주기 각각의 우수 고조파 파워의 기수 고조파 파워에 대한 비율의 변화량이 소정의 설정치를 넘으면 고저항 지락사고로 판정하여 고장트립 신호를 차단장치 (Circuit Breaker system or Reclosing system)에 전해주는 장치이다.

일반적으로, 전력을 공급하는 배전선로의 전력공급 방식중에서, 3상 4선식 배전방식(three-phase-four wire distribution system)과 3상 4선식(three-phase-three wire) 직접접지 방식일 때의 보호계전 방식은 배전선로의 단락에 의한 사고를 감지하는 기능을 갖는 과전류 계전기, 배전선로의 지락에 의한 사고를 감지하는 기능을 갖는 과전류 지락계전기를 사용하고 있다.

따라서, 상기의 사고들이 발생될 때 상기의 계전기들은 전력선 또는 기타 전력설비에 전력공급을 차단하여 감전사고 또는 화재사고를 예방할 뿐 아니라 기타 건전한 설비에 사고를 파급시킬 우려를 배제하고 불필요한 누설전력을 방지하는데 이용되어 왔다.

구체적으로, 상기의 과전류 계전방식은 전력공급중에 단락사고에 의해 발생하는 사고전류와 부하전류의 1.5배∼2배 정도로 세팅된 소정의 세팅전류의 차이를 비교하고, 그리고 상기 사고전류가 상기 세팅전류보다 클 때 단락사고의 발생을 판정하며, 이로써 전력공급을 차단하는 방식이다.

또한, 지락과 전류 계전방식은 전력공급중에 지락사고로 인해 발생하는 사고전류가 귀환될 때 불평형 되어 나타나는 영상전류의 크기를 감지하는 것에 의해 지락사고를 판정하는 방식이다.

이러한 계전방식을 이용하는 3상 3선식, 또는 3상 4선식 직접접지 배전 방식(directly-grounded distribution system)에 있어서, 평상시에도 전력부하의 변동이 자주 발생되기 때문에 각 상에 나타나는 전류의 평형이 이루어지 지지 않게 되고, 이로써 영상 전류선 즉 중성선(N상)에 잔류전류가 발생된다.

이때의 영상 전류선(중성선)의 잔류전류 IN은 다음의 식으로 나타난다.

IN=IA+IB+IC=3Io (여기서, IA, IB, IC및 Io는 A상, B상, C상 및 N상 전류(N-Phase current)를 각각 나타낸다) .

이때, 정상상태의 영상전류 IN의 크기가 지락사고시에 동작하는 과전류 지락계전기의 동작탭(Settingtap-value)보다 클 경우 오동작이 일어나게 되기 때문에 상기 동작탭을 적당한 크기만큼 상향 조정하여 운전하게 된다.

이와 같은 상태에서, 배전선로 상에서 고저항 지락사고가 발생할 경우 즉 배전선로가 단선되어 지면에 접촉될 때에는, 아-크에 의한 큰 저항성분이 존재하게 되거나 저항성분이 큰 물질(모래, 아스팔트 등)에 접촉될 때에는 사고전류가 커지지 않고 부하 전류 정도로 유지하므로 선로사고를 상기와 같은 계전기가 검출하지 못하게 되고 계속 불완전한 전력을 공급하게 된다.

즉, 이러한 고저항 지락사고는 전력선이 단선되어 전선의 접촉면이 수목(나무, 자갈, 모래, 아스팔트 등에 불완전하게 접지될 때 발생되는 것이기 때문에 종래의 과전류 계전기를 비롯한 어떠한 보호 계전기로도 상기한 지락사고의 검출이 불가능하였다.

따라서, 상기의 지락사고에 의하여 뜻하지 않은 감전사고, 화재사고, 설비사고의 파급등을 초래하므로써 경제적 손실을 가져왔던 것이다. 또한, 최근에는 배전선로에 절연 피복전선의 사용이 점차 증가하고 있기때문에, 절연 피복전선이 단선되어 지락사고가 발생하는 경우 거의 대부분이 전선 피복으로 인하여 불완전하게 접지되어 상기한 고저항 지락사고의 발생율이 더욱 높아지고, 그리하여 인명 및 경제적 손실의 발생율이 높아지고 있는 실정이다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해서, 본 발명자들외 다수에 의해 창안된 기술이 특허 공고 89-4955 호에 개시되어 있다.

이 기술에 따르면, 아-크 전류 파형을 샘플링한 후 주파수 해석을 수행하여 아-크 전류 파형의 한 주기내의 비대칭성에 기인되는 우수 고조파 성분을 추출하고, 그 변화량이 소정의 설정치를 넘으면, 고저항 지락사고를 판정하는 것에 의해, 배절선로의 고저항 지락사고를 보다 안정적으로 검출할 수 있게 된다.

그러나, 이 방식은 종래에 비해 대단히 훌륭한 장점들을 가짐에도 불구하고, 다음과 같은 단점들을 갖고있다.

첫째, 우수파 파워량에 의해서만 지락사고를 검출하기 때문에, 선로에 연결된 부하들 중에서 우수파를 발생하는 부하가 존재하는 경우, 이 부하로 인해 발생되는 우수파 성분에 의해 장치가 오동작될 가능성이 높아져, 여전히 검출기능의 신뢰성이 낮다.

둘째, 이 방식에 의하면, A, B, C상 전압부, 입력변환수단 등을 필요로 하기 때문에 장치의 구조가 복잡할 뿐만 아니라 제작비가 많이 든다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 장치의 구조를 간단히 하고, 사고 검출기능의 신뢰도를 높여서 보다 안정적으로 사고를 검출할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 장치는 고저항 지락사고시 발생되는 아-크 전류 파형을 샘플링하여 디지탈 신호로 변환한 다음 이 변환신호의 주파수 해석을 수행하여, 아-크 전류파형의 한 주기내의 비대칭성에 기인하는 우수 고조파 성분(even order Harmonics)을 추출하여, 상기한 우수 고조파와 관련된 정보가 소정의 설정값을 초과하면 고저항 지락사고를 판정하여, 보호계전기를 제어하는 신호를 출력하는 구성을 갖는다.

더 구체적으로, 본 발명의 장치는 마이크로프로세서를 이용한 디지탈 보호 계전 장치를 구비하여, 배전선으로부터 제공되는 각 상의 전류신호를 샘플링하여 디지탈 신호로 변환한 다음 이 디지탈 신호를 이용하여 우수파 파워량, 기수파 파워량에 대한 우수파 파워량의 비율 및, 연속되는 두 주기들 사이에서의 기수파 파워량에 대한 우수파 파워량의 비율들의 변화량을 계산하고, 이와 같이 각각 계산된 값들을 미리 설정된 값들과 비교하여 다중접지 및 직접접지 방식의 배전선로에서 발생되는 고저항 지락사고를 안정적으로 그리고 높은 신뢰도로 검출한다.

선로의 지락사고시에 전력선의 에너지는 특고압으로 분포되기 때문에 전력선의 요동현상이 일어나는데, 이때 각 주기의 우수 고조파 성분의 양이 불규칙하게(randormly)분포되어 연속되는 두 주기 각각의 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비들의 편차가 크게 발생되므로 이 변차량(두 주기 각각의 비율들간의 변화량)의 크기로 사고를 검출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에서는, 아-크 전류 파형의 한 주기 내에서 우수파 고조파 성분의 변화량과 소정의 설정치를 비교하여 사고를 검출하는 기존의 우수파 파워에 의한 검출 방식에, 우수파 파워와 기수파 파워의 비율에 의한 비율 검출 방식과, 연속되는 두 주기 각각의 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비율들간의 편차를 이용하는 비율 편차 검출 방식을 추가하고, 카운터들에 의해 사고 검출주기의 수를 계수하고, 계수된 주기의 수가 설정된 값을 초과할 때 사고 발생으로 판정한다. 이로써, 검출기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

실시예에 있어서 ; 본 발명의 장치는 계수기능을 수행하는 제 1 내지 제 4 카운터 수단과 ; 수집된 데이터로부터 우수파 파워와 함께 기수파 파워를 계산하고, 계산된 상기 우수파 파워 및 상기 기수파 파워로부터 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율을 계산한 후, 연속되는 두 주기 각각에서의 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율들간의 변화량을 계산하며, 상기 우수파 파워와 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율 및 상기 비율의 변화량을 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값과 제 2 설정값 및 제 3 설정값과 각각 비교하여 상기 제 1 내지 제 3 설정값보다 상기 비교값들이 클때 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 각각의 계수값을 1씩 증가시키며, 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 중 적어도 어느 하나가 1증가되었을 때 상기 제 4 카운터 수단의 계수값을 1씩 증가시킨 후, 상기 제 4 카운터수단의 계수값과 소정의 제 4 설정값과 비교하여 상기 제 4 카운터수단의 상기 계수값이 클때 상기 제 1 내지 제 4 카운터수단의 상기 계수값들을 분석하여 상기 배전선로상외 고장발생여부를 진단하는 제어연산수단을 포함한다.

실시예에 있어서 ; 본 발명의 방법은 입력신호의 한 주기에 해당하는 상기 데이터를 반주기로 나누고, 나뉘어진 데이터 중 앞의 반주기에 해당하는 데이터의 시작점에서부터 뒤의 반주기에 해당하는 각각의 위치에 대응된 데이터를 더하여 우수파 파워를 얻고 그리고 앞의 반주기에 해당하는 데이터에서 뒤의 반주기에 대응되는 데이터를 빼서 기수파 파워를 얻는 스텝과 ; 상기의 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율을 계산하는 스텝과 ; 연속되는 두 주기에 있어서 앞 주기의 상기 비율과 그 다음 주기의 비율 사이의 비율 변화량을 계산하는 스텝과 ; 상기 우수파 파워와 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값을 비교하여, 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크면 제 1 카운터의 계수값을 1 증가시키고, 상기 제 1 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크지 않으면 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율과 소정의 제 2 설정값을 비교하는 스텝과 ; 상기 비율이 상기 제 2 설정값보다 크면 제 2 카운터의 계수값을 1 증가시키고 ; 상기 제 2 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 비율이 상기 제 2 설정값 보다 크지 않으면 상기 비율 변화량과 소정의 제 3 설정값을 비교하는 스텝과 ; 상기 비율 변화량이 상기 제 3 설정값 보다 크면 제 3 카운터의 계수값을 1증가시키고, 상기 제 3 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 비율 변화량이 상기 제 3 설정값 보다 크지 않으면서 상기 제1 내지 제 3 카운터 중 적어도 하나의 계수값이 1 증가했을 때 입력신호의 사고발생주기를 계수하기 위한 제 4 카운터의 계수값을 1 증가시키는 스텝과 ; 상기 제 4 카운터의 상기 계수값과 고장검출을 위한 소정의 주기값인 제 4 설정값을 비교하여, 상기 제 4 카운터의 상기 계수값이 상기 제 4 설정값보다 크지 않으면 각 입력신호들의 다음 주기에 대한 상기의 단계들을 반복적으로 수행하고, 상기 제 4 카운터의 상기 계수값이 상기 제 4 설정값보다 크면 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들과 고장검출판단을 위한 소정의 설정값들을 비교하고, 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들이 상기 소정의 설정값들보다 크면 상기 배전선로 상에 고저항 지락사고가 발생된 것으로 판단하는 스텝을 포함한다.

이하 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 고저항 지락사고의 검출장치의 회로도로서, 본 발명은 배전선로로부터 제공되는 아날로그 신호인 각 상의 전류를 각각 디지탈 신호로 변환하여 수집하는 데이터 수집부와, 수집된 데이터를 고장검출 알고리즘에 의해 처리하여 배전선로에 고저항 지락사고가 발생하였다는 것을 검출하는 사고신호 검출부로 구성되어 있다.

상기의 데이터 수집부는 배전선로의 A, B, C, N상의 전류를 적정한 레벨의 전압신호로 변환하는 입력변환수단(10)과, 이 입력변환수단(10)으로부터 제공되는 각 신호를 필터링하여 필요한 우수파 파워 성분을 용이하게 검출하기 위하여 소정 대역의 신호만을 출력하는 대역 통과 필터(20)와, 각 상의 전류신호에 대한 상기의 대역신호를 차례로 선택하여 출력하는 아날로그 멀티플렉서(30)와, 이 멀티플렉서(30)의 출력을 일시적으로 홀딩(holding)하여 추후 설명될 타이밍 펄스 발생기의 출력펄스에 의해 소정레벨의 신호를 출력하게 하는 샘플링 홀더(sample and hold circuit) (40)와, 이 샘플링 홀더(40)의 출력을 매 주기당 64포인트씩 샘플링하여 12비트의 디지탈 신호로 변환하는 아날로그-디지탈 변환수단(50)과, 상기 변환수단(50)의 변환동작이 완료하게 될 때 상기 변환수단(50)으로부터 출럭되는 변환 종료 신호에 의해 DMA (Direct Memory Access)요청신호 DMAREQ를 출력하는 DMA 요청신호 발생 수단(50) 및 상기한 멀티플렉서(30)와 샘플링 홀더(40) 및 변환수단(50)에 출력펄스를 제공하는 타이밍 펄스 발생기(70)로 구성되어 있다.

상기의 사고신호 검출부는 상기한 아날로그-디지탈 변환수단(50)의 출력을 일시적으로 저장하는 버퍼(80)와, 상기한 DMA요청신호(DMAREQ)가 입력됨에 따라 DMA 인식신호(DMAACK)를 발생하고 아울러 상기 버퍼(80)로부터 데이터가 직접 기억장치로 제공되도록 데이터 전송을 제어하는 DMA제어기(90)와, 상기 버퍼(80)의 출력데이터와 연산처리의 결과인 데이터 및 고장검출 알고리즘을 저장하는 기억장치(100)와, 상기 데이터 수집부 및 상기 사고신호 검출부의 제반 기능을 제어하고 아울러 고장검출 알고리즘을 수행하기 위한 제어연산수단인 중앙처리장치(Central Processing Unit) (110) 및, 디지탈 릴레이의 상태표시기능, 키보드를 통한 데이터의 입출력 기능을 수행하는 디스플레이 키보드 및 외부 시스템을 사용하는 조작자가 본 발명의 장치를 체크할 수 있도록 데이터를 공용통신 포트를 통해 출력하거나 아울러 원거리에서 공용통신 포트를 통해 데이터를 입출력 하는 입출력 수단(120)으로 구성되어 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 검출장치의 동작에 대해 제 2 도의 플로우 차트를 참조하면서 상세히 설명한다.

상기한 입력변환수단(10)은 배전선로의 2차측에 있는 A, B, C, N 상의 전류 Ia, Ib, Ic 및 In을 입력하여 소정 레벨의 전압 신호로 변환하는 전류신호 변환기(Current transducer)로 구성되어 있다.

상기한 입력변환수단(10)으로부터 제공되는 4 라인의 신호(스텝 200)는 이 신호수에 상응하는 수의 필터들을 구비하는 대역통과필터(20)에 의해 각각 필터링되어서 필요한 우수 고조파 성분(360Hz∼1920Hz)을 용이하게 검출하기 위한 소정 대역통과의 신호로 변환된다(스텝 210).

상기한 4라인 대역통과 신호들은 멀티플렉서(30)로 인가되어 차례로 선택된다(스텝 220). 상기 멀티플렉서 (30)에서 출력되는 신호는 샘플링 홀더(40)를 통하여 아날로그-디지탈 변환수단(50)으로 제공된다.

상기한 샘플링 홀더(40)는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그-디지탈 변환수단(50)의 데이터 변환 동작중에 새로운 아날로그 신호가 상기의 변환수단(50)으로 입력될 때 큰 오차가 생기는 것을 방지하기 위하여, 멀티플렉서(30)의 출력신호를 앞선 아탈로그 신호가 변환이 완료될 때까지 일시적으로 유지하는 기능을 갖는 회로이다.

상기한 샘플링 홀더(40)의 출력신호는 아날로그-디지탈 변환수단(50)에 의해서 디지탈 신호로 변환되고(스텝 230), 변환된 디지탈 신호는 데이터 버스 등에 접속된 버퍼(80)에 저장된다.

상기한 변환수단(50)은 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 기능을 갖는 아날로그-디지탈 변환기(analog to digital converter)와 변환된 디지탈 신호를 필터링 하여 노이즈를 제거하는 기능을 갖는 디지탈 필터(digital filter)를 포함하여 구성되고, 상기한 아날로그-디지탈 변환기는 우수파 파워 성분을 갖는 아날로그 전류파형을 매 주기당 64포인트로 샘플링하여 디지탈 신호로 변환한다.

상기한 디지탈 필터는 포토커플러(photo coupler)를 포함한다. 한편, 상기한 변환수단(50)에서의 변환동작이 완료될 때 이 변환수단(50)으로부터 변환종료신호(STS)가 출력되어서 DMA요청신호 발생수단(60)으로 제공된다.

이때, DMA요청신호 발생수단(60)에서는 DMA요청신호(DMAREQ)를 출력하여 DMA제어기(90)로 제공한다(스텝 240).

상기한 DMA제어기(90)는 상기 신호 DMAREQ가 입력되자 마자 DMA 인식신호(DMAACK)를 출력하여 상기의 버퍼(80)의 출력제어단자(OE)로 제공한다. 이로써, 인에이블(enable)된 상기의 버퍼(80)로부터 일시 저장된 데이터가 출력되어 버스를 통해서 기억장치(100)에 저장된다(스텝 250).

상기한 기억장치(100)에 저장된 데이터는 A, B, C 및 N상의 각 전류신호로부터 얻어진 우수 고조파 성분을 함유한 디지탈 신호인 것이다.

상기한 기억장치(100)는 상기한 버퍼(80)에 저장된 데이터를 그리고 중앙처리장치(110)의 데이터 처리 과정에셔 산출된 데이터를 각각 저장하는 램(Random access memory)과, 전체 회로의 동작을 제어하기 위한 중앙처리장치(110)의 기능제어 알고리즘 및 고장 검출 알고리즘을 저장하고 있는 롬(read only memory)으로 구성된다.

이와 같이, 상기한 데이터 수집부에서는 아날로그 신호인 전류신호를 디지탈 데이터로 변환하는 기능을 수행 한다.

다음은, 사고신호 검출부의 기억장치(100)에 차례로 기억되어 있는 상기한 디지탈 신호로부터 사고신호검출부 내의 중앙처리장치(110)가 지락사고의 발생을 검출하는 기능을 수행하는 과정에 대해서 제 3 도에 도시된 플로우 차트를 참고하여 상세히 설명한다.

제 1 도로 돌아가서, DMA제어기(90)는, 앞서 상술한 바와 같이 데이터 전송을 제어하는 기능을 수행하되 중앙처리장치(110)를 거치지 않고 직접 버퍼(80)에서 기억장치(100)로 또는 기억장치(100)에서 직접 외부 시스템으로 전송하도록 제어한다.

사고신호 검출부는 중앙처리장치(110)에서 수행되는 고장검출 알고리즘에 의하여 기억장치(100)에 저장된 데이터를 분석하고 고저항 지락사고를 검출하여(제 2 도의 스텝 270), 차단신호를 차단기 등으로 전송하는 기능을 수행한다(스텝 280).

상기한 지락사고를 검출하는 수단은 중앙처리장치 (110)에 의해서 수행되는 고장검출 알고리즘인 고장검출 연산루틴을 포함한다.

이 고장검출 연산루틴은 기억장치(100)의 롬에 저장된 것으로서, 상기 데이터를 분석하여 우수파 파워와 기수파 파워를 계산하고, 이 파워들로부터 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비(Pratio)를 계산하고 아울러 연속된 다음 주기들에 있어서 기수파 파워량에 대한 우수파 파워량의 비율들의 편차를 계산하며, 각 계산된 데이터를 이미 설정된 데이터 즉, 지락사고 검출용 설정값과 비교하여 지락사고를 판정하는 수단인 것이다.

한편, 중앙처리장치(110)가 DMA제어기(90)에 의해 지정된 어드레스에 저장된 데이터를 호출하여 우수파 파워와 기수파 파워를 계산하는 과정을 설명한다.

배전선로에 흐르는 각 상의 전류는 50Hz또는60Hz주파수를 갖고 계속해서 디지탈 신호로 변환되어 기억장치 (100)에 저장된다.

상기 중앙처리장치(110)는 이 저장된 데이터를 순차적으로 호출하여 한 주기에 해당하는 데이터를 반주기로 나누고, 나뉘어진 데이터 중 앞의 반주기에 해당하는 데이터의 시작점에서부터 뒤의 반주기에 해당하는 각각의 위치에 대응된 데이터 즉, 앞의 반주기와 그 다음 반주기의 시간차가 나는 대응된 데이터를 더하여 우수한 파워를 얻고 그리고 앞의 반주기에 해당하는 데이터에서 뒤의 반주기에 대응되는 데이터를 빼서 기수파 파워를 얻는다.

즉, 이러한 파워를 계산하는 것을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

여기서, i는 한 주기를 64포인트로 샘플링한 데이터의 앞의 반주기의 순차적 번호이며, (i+31)은 뒤의 반주기의 순차적 번호이다.

제 3 도의 스텝 270a에서 DMA제어기(90)가 초기화되어서 하기의 카운터를 "0"으로 클리어함과 동시에 기억장치 (100)에 순차적으로 저장된 정보들을 호출할 준비를 한다.

스텝 271에서는 상기의 기억장치(100)로부터 1주기에 대응하는 정보를 호출한 다음 스텝 272으로 진행한다. 스텝 272에서는 상기한 바와 같이 우수파 파워(Peven)의 기수파 파워(Podd)를 계산하여 그 계산결과를 상기 기억장치(100)의 소정영역에 저장한 다음 스텝 273으로 진행한다.

스텝 273에서는 상기의 기수파 파워(Podd)에 대한 우수파 파워(Peven)의 비 즉,를 계산한 다음 스텝 274로 진행한다.

스텝 274에서는 앞 주기의 우수파 파워의 기수파 파워에 대한 비율(Pratio)과 연속되는 다음 주기의 Pratio와의 편차량(Pvar)을 계산한 다음 스텝 275a로 진행한다. 스텝 575a에서는 우수파 파워가 고장검출의 우수파 파워에 대한 제 1 설정값과 비교한다.

만일, 상기한 우수파 파워가 상기의 제 1 설정값보다 클 때에는 스텝 275b로 진행되거나 카운터 CNT1을 1 증가시킨 후 스텝 276a로 진행하고, 상기의 우수파 파워가 상기의 제 1 설정값보다 작을 때에는 직접 스텝 276a로 진행한다. 스텝 276a에서는 상기의 스텝 273에서 계산된 기수파 파워에 대한 우수파 파워의 비 Pratio와 제 2 설정값과 비교한다.

상기 제 2 설정값은 고장의 검출을 위해서 Pref로 설정된다. 만일, Pratio가 제 2 설정값(Pref)보다 크면 스텝 276b로 진행되어서 카운터 CNT2를 1증가시킨 후 스텝 277a로 진행하고, 상기의 Pratio가 제 2 설정값(Pref)보다 작을 때에는 직접 스텝 277a로 진행한다.

스텝 277a에서는, 상기의 스텝 274에서 계산된 연속주기의 우수파 파워의 기수파 파워에 대한 비율 변화량(Pvar)이 고장검출의 기준값인 제 3 설정값(Pvref)보다 크면 스텝 277b로 진행되어서 카운터 CNT3를 1증가시킨 다음 스텝 278로 진행하고, 이와 반대일 경우에는 직접 스텝 278로 진행한다. 상기의 스텝 278에서는 상술한 3가지의 고장검출방식들 중 적어도 하나에 의해 검출될 때마다 카운터 CNT4가 1증가되어 다시 저장된 다음 스텝 279로 진행한다.

상기의 카운터 CNT4의 1증가는 상기의 카운터 CNT1-CNT3중에서 어느 하나 또는 하나 이상의 카운터가 1증가되어서 고저항 지락사고와 관련된 우수파 성분이 검출되었다는 것을 의미한다.

즉, 카운터 CNT4가 초기에 1증가되면 전류입력 신호로부터 상기의 우수파 성분이 처음 검출되었다는 것을 나타낸다. 따라서, 상기의 카운터 CNT1 - CNT3 중 어느 하나가 계수될 때마다 상기의 카운터 CNT4는 설정 주기에 대한 계수값까지 계수된다.

그리고 카운터 CNT4는 입력된 전류신호의 소정주기가 지나면 다시 클리어되고, 새로운 전류신호의 주기로부터 일정주기 까지의 우수파 성분에 대한 정보가 검출될 때마다 계수된다.

따라서, 전류신호의 1주기에 해당하는 정보가 분석되면서 고저항 지락사고와 관련된 우수파 성분에 대한정보가 검출될 때마다 상기의 카운터 CNT4에서는 1씩 증가되는 것이다. 한편, 스텝 279에서는 카운터 CNT4의 계수값이 고저항 지락사고 검출의 판정에 필요한 소정의 주기를 설정한 제 4 설정값보다 클 경우에는 스텝 279a로 진행되어서 트립루틴을 수행하고, 이와 반대로 카운터 CNT4의 계수값이 상기 제 4 설정값보다 작을 때에는 스텝 270a으로 점프한다.

예를들어, 상기의 제 4 설정값이 30일 경우에는 카운터 CNT4가 30이상일 경우에 한하며 스텝 279a으로 진행한다.

상기의 트립루틴(스텝 279a)에서는 카운터 CNT1 - CNT4의 내용을 분석하여 고저항 지락사고에 대한 고장검출을 판단한다. 즉, 트립루틴에서는 상기의 예에서와 같이 30주기의 전류신호를 분석하여 카운터 CNT1 - CNT3 각각의 계수값을 분석하여 고장검출이라고 판단되는 설정값과 비교하는 과정과, 각 카운터의 계수값들이 상기의 설정값들보다 클 때 배전선로상에 고저항 지락사고가 발생되었다는 것으로 판단하는 과정을 통해서 차단기 또는 리크로저(recloser)를 제어하는 신호를 입출력 장치를 통해 전송하고, 이와 반대로 각 카운터의 계수값이 상기의 설정값보다 작을 때에는 고저항 지락사고를 검출하기 위하여 스텝 270으로 점프된다. 이와 같이 상기의 실시예에서는 중앙처리장치(110)에서 고장검출 알고리즘을 수행하는 것을 설명 하였다.

그러나, 본 발명에서는 상기의 고장검출 알고리즘의 수행능력을 증가하기 위해서는 곱셈연산을 바르게 처리할 수 있는 신호처리용 프로세서를 부가할 수 있고, 이때 기억장치(100)는 중앙처리장치(110)와 상기의 신호처리용 프로세서가 공유하도록 함과 아울러 상기 공유기억 장치에서 동일한 데이터를 호출할 때 실시간으로 처리되어서 동시에 동일한 데이터를 호출하지 않도록 구성한다.

본 발명에서는 상기의 카운터 CNT1 ∼ CNT4를 하드웨어적으로 구성할 수 있지만, 바람직하게는 기억장치(100)의 일정 영역을 버퍼로 할당하여 상기의 카운터의 기능을 수행하도록 하는 소프트 웨어적으로 구성한다.

즉, 신호처리용 프로세서는 사고검출 연산과정에서 많은 계산 시간이 요구되는 곱하기 연산을 여러번 수행해야 하기 때문에 이러한 연산처리를 신속히 처리하여 실시간 수행이 가능하도록 하기 위해 곱하기 연산만을 수행하는 장치로서, 연산프로그램을 저장하고 있는 롬(ROM)과 연산을 위한 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장용 램(RAM) 및 연산처리 중에 발생되는 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 계산결과 저장용램을 포함한다.

상기한 신호처리용 프로세서를 제어하는 신호들은 중앙처리장치(110)에서 제공되고, 곱셈연산 수행을 위한 데이터들은 기억장치(100)의 램에서 신호처리용 프로세서의 데이티 저장용 렘으로 제공되어 기억되며, 이 데이터 저장용 램에 저장된 데이터는 곱셈 연산프로그램을 수행하는 상기의 신호처리용 프로세서에 의하여 고속으로 처리된다.

상기의 프로세서에서 계산된 결과의 데이터는 계산결과 저장용 램에 저장되고 아울러 중앙처리장치(110)는 이 저장용 램으로부터 상기 데이터를 제공받아 고저항 지락사고의 사고검출 연산을 실시간으로 수행하여, 지락사고의 발생을 검출하는 것이다.

본 발명은 상기의 설명에서와 같이 3상 4선식 배전방식에 한정되는 것이 아니라, 입력변환기의 입력전류신호의 수를 변경함에 따라 3상 3선식 배전방식에도 적용될 수 있는 것임은 당기술에 종사하는 사람에게는 자명할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입력 데이터를 DMA제어기에 의하여 직접 메모리로 전송되게 하므로써 중앙처리장치에서의 연산처리와 데이터 수집을 동시에 수행한 수 있고, 또한 신호처리용 프로세서를 이용하여 고속 계산을 수행할 수 있기 때문에 사고검출 연산을 실시간으로 처리할 수 있다.

또한, 선로가 불완전하게 접지되는 고저항 지락사고의 경우에도 사고를 안정되게 검출할 수 있어서 배전선로의 고저항 지락에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있다.

선로에 연결된 부하들 중에서 우수파를 발생하는 부하가 존재하더라도 그 부하에 의해 발생된 우수파 성분으로 인해 장비가 오동작됨으로써 사고 검출의 정확도가 떨어지는 것을 방지할 수 있어서 높은 신뢰도의 사고검출이 가능하게 된다.

또, 종래의 장치에서, A, B, C, N상 전압입력수단, 입력변환수단 등의 회로 일부를 생략할 수 있고,이로써 멀티플렉서, 샘플링홀드, A/D변환기의 채널을 절반으로 줄일 수 있어 제작원가를 절감할 수 있게된다.

아울러, 입출력장치를 통해 지락사고 검출 뿐만 아니라 제어신호를 차단기 또는 리클로저(recloser)시스템으로 출력하게 하므로써 사고 및 제어에 대한 종합적인 보호 계전 시스템을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 배전선로로부터 제공되는 A, B, C, N상의 전류를 각각 분석하여 고저항 지락사고를 판정하기 때문에 다른 피더(feeder)의 고장을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 각 상(phase)의 선로 중 어떤 선로가 지락되었는지를 정확하게 판단할 수 있다.

Claims (2)

1. 배전선로로부터 제공되는 A, B, C, N상의 아날로그 전류신호들을 각각 디지탈 신호들로 변환하여 수집하는 데이터 수집수단과, 한 주기에 상응하는 상기 수집된 데이터로부터 우수파 파워를 계산하여 소정의 설정값과 비교하는 것에 의해 상기 배전선로에서의 지락사고를 검출하는 사고신호 검출수단을 포함하는 고저항 지락사고 검출장치에 있어서 ; 상기 사고신호 검출수단은 계수기능을 수행하는 제 1 내지 제 4 카운터수단과 ; 상기 수집된 데이터로부터 상기 우수파 파워와 함께 기수파 파워를 계산하고, 계산된 상기 우수파 파워 및 상기 기수파 파워로부터 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율을 계산한 후, 연속되는 두 주기 각각에서의 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 비율들간의 변화량을 계산하며, 상기 우수파 파워와 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율 및 상기 비율의 변화량을 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값과 제 2 설정값 및 제 3 설정값과 각각 비교하여 상기 제 1 내지 제 3 설정값보다 상기 비교값들이 클 때 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 각각의 계수값을 1씩 증가시키며, 상기 제 1 내지 제 3 카운터수단 중 적어도 하나가 1 증가되었을 때 상기 제 4 카운터수단의 계수값을 1씩 증가시킨 후, 상기 제 4 카운터수단의 계수값과 소정의 제 4 설정값과 비교하여 상기 제 4 카운터수단의 상기 계수값이 클 때 상기 제 1 내지 제 4 카운터수단의 상기 계수값들을 분석하여 상기 배전선로상의 고장발생 여부를 판단하는 제어연산수단(110)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락사고 검출장치.
2. 배전선로로부터 제공되는 A, B, C, N상의 아날로그 전류신호들을 각각 디지탈 데이터 신호들로 변환하여 얻어지는 데이터 중 한 주기에 상응하는 데이터로부터 우수파 파워를 계산하여 소정의 설정치와 비교하는 것에 의해 상기 배전선로에서의 지락사고를 검출하는 방법에 있어서 ; 상기 한 주기에 해당하는 상기 데이터를 반주기로 나누고, 나뉘어진 데이터 중 앞의 반주기에 해당하는 데이터의 시작점에서부터 뒤의 반주기에 해당하는 각각의 위치에 대응된 데이터를 더하여 우수파 파워(Peven)를 얻고 그리고 앞의 반주기에 해당하는 데이터에서 뒤의 반주기에 대응되는 데이터를 빼서 기수파 파워(Podd)를 얻는 단계(272)와 ; 상기의 기수파 파워(Pddd)에 대한 상기 우수파 파워(Peven)의 비율(Pratio)를 계산하는 단계(723)와 ; 연속되는 두 주기에 있어서 앞 주기의 상기 비율(Pratio)과 그 다음 주기의 비율(Pratio)사이의 비율 변화량(Pvar)을 계산하는 단계(274)와 ; 상기 우수파 파워(Peven)와 고장검출을 위한 소정의 제 1 설정값을 비교하여(275a), 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크면 제 1 카운터의 계수값(CNT1)을 1 증가시키고(275b), 상기 제 1 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 우수파 파워가 상기 제 1 설정값보다 크지않으면 상기 기수파 파워에 대한 상기 우수파 파워의 상기 비율(Pratio)과 소정의 제 2 설정값을 비교하는 단계(276a)와 ; 상기 비율(Pratio)이 상기 제 2 설정값보다 크면 제 2 카운터의 계수값(CNT2)를 1 증가시키고(276b), 상기 제 2 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는, 상기 비율 (Pratio)이 상기 제 2설정값보다 크지 않으면 상기 비율 변화량(Pvar)과 소정의 제 3 설정값을 비교하는 단계(277a)와 ; 상기 비율 변화량(Pvar)이 상기 제 3 설정값보다 크면 제 3 카운터의 계수값(CNT3)을 1 증가시키고(277b), 상기 제 3 카운터의 계수값 증가가 완료된 후 또는 상기 비율 변화량(Pvar)이 상기 제 3 설정값보다 크지 않으면서 상기 제 1 내지 제 3 카운터 중 적어도 하나의 계수값이 1 증가했을 때 입력신호의 고장발생 주기수를 계수하기 위한 제 4 카운터의 계수값(CNT4)을 1증가시키는 단계(278)와 ; 상기 제 4 카운터의 상기 계수값(CNT4)과 고장검출을 위한 소정의 주기값인 제 4 설정값을 비교하여(279), 상기 계수값(CNT4)이 상기 제 4 설정값보다 크지 않으면 입력신호의 다음 주기에 대한 상기의 단계들을 반복적으로 수행하고, 상기 계수값(CNT4)이 상기 제 4 설정값보다 크면 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들(CNT1∼CNT4)과 고장검출판단을 위한 소정의 설정값들을 비교하고, 상기 제 1 내지 제 4 카운터의 상기 계수값들이 상기 소정의 설정값들 보다 크면 상기 배전선로 상에 고저항 지락사고가 발생된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징을 하는 고저항 지락사고 검출방법.