KR950009124B1 - Digital relaying method of electronic switch-board for protecting load-grounding - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 디지탈 계전방법이 적용되는 전자식 배전반의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of an electronic switchgear to which the digital relay method of the present invention is applied.
제2도는 본 발명의 디지탈 계전방법을 보인 도면으로서,2 is a view showing a digital relay method of the present invention,
(a)는 메인루틴을 보인 신호흐름도.(a) is a signal flow diagram showing the main routine.
(b)는 인터럽트 루틴을 보인 신호흐름도.(b) is a signal flow diagram showing an interrupt routine.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 중앙처리장치 2 : 센서신호 출력부1: central processing unit 2: sensor signal output unit
3 : 멀티플렉서 4 : 아날로그 필터3: multiplexer 4: analog filter
5 : 아날로그/디지탈 변환기 6 : 키보드부5: analog / digital converter 6: keyboard portion
7 : 표시부 8 : 롬7: display unit 8: ROM
9 : 램 10 : 부하구동부9: ram 10: load driver
CB : 차단기 CT1-CT3 : 전류트랜스CB: Circuit Breaker CT1-CT3: Current Transformer
PT1-PT3 : 전압트랜스PT1-PT3: Voltage transformer
본 발명은 변압기 및 피더(FEEDER)등과 같은 각종 부하에 전원을 공급하는 전자식 배전반에 있어서, 부하로 공급되는 R, S 및 T상의 3상전원의 영상전압 및 영상전류의 위상차와 영상전류의 값을 이용하여 부하가 지락으로부터 손상되지 않도록 보호하는 전자식 배전반의 부하 지락보호를 위한 계전방법에 관한 것이다.The present invention provides an electronic switchgear for supplying power to various loads such as a transformer and a feeder, and the values of phase difference and image current of image voltage and image current of three-phase power of R, S, and T phases supplied to the load. The present invention relates to a relay method for load ground protection of an electronic switchgear which protects a load from damage from ground fault.
종래에는 부하를 지락사고로부터 보호하기 위하여 전력계통의 접지방식에 따라서 특성에 알맞는 계전기를 선택 사용하였으므로 설치운용상에 많은 어려움이 있었음은 물론 계전기를 잘못 선택하였을 경우에는 계전성능이 저하되어 지락사고의 발생시 계전기능을 발휘하지 못하게 되는 등의 문제점이 있었다.Conventionally, in order to protect the load from ground faults, a relay suitable for characteristics is selected according to the grounding method of the power system. Therefore, there are many difficulties in installation operation, and in the case of selecting the relay incorrectly, the relay performance decreases and the ground fault occurs. There was a problem such that the relay function can not be exhibited during the occurrence of.
따라서 본 발명의 목적은 계전성능이 저하됨이 없이 부하를 지락사고로부터 손상되지 않도록 효과적으로 보호하는 디지탈 계전방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a digital relay method that effectively protects a load from damage from a ground fault without deteriorating relay performance.
본 발명의 다른 목적은 부하의 종류, 용량 및 특성에 따라서 간단히 동작변수의 설정값을 변경하여 어떠한 부하라도 간단히 적용 사용할 수 있도록 하는 디지탈 계전방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a digital relay method that can be easily applied to any load by simply changing the set value of the operation variable according to the type, capacity and characteristics of the load.
본 발명의 또 다른 목적은 지락사고의 발생여부에 따라서 시간을 가산 및 감산 카운트하고, 카운트한 시간이 설정값 이상으로 될 경우에 전원을 차단함으로써 순간적인 지락사고로 인하여, 부하의 전원이 차단되지 않도록 하는 디지탈 계전방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to add and subtract the time according to whether a ground fault occurs, and to cut off the power supply when the counted time is equal to or greater than the set value. To provide a digital relay method to avoid.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 디지탈 계전방법은 부하에 공급되는 전원의 영상전류값과, 영상전류 및 영상전압의 위상차를 이용하는 것으로서 부하의 종류, 용량 및 특성등에 따라서 지락사고 발생시 영상 과전류비와, 설정값 이상의 영상전류 및 영상전압의 위상차에 따른 전원의 차단 지연시간을 부하에 손상을 주지 않는 범위내에서 실험을 통하여 미리 설정 및 룩업 테이블에 저장하여 둔다.The digital relay method of the present invention having such a purpose uses the image current value of the power supplied to the load, the phase difference between the image current and the image voltage, and sets the image overcurrent ratio when the ground fault occurs according to the type, capacity, and characteristics of the load. The power off delay time according to the phase difference between the image current and the image voltage above the value is stored in the preset and lookup table through experiments within the range that does not damage the load.
그리고 부하로 공급되는 전원의 영상전류 및 영상전압을 일정주기로 샘플링하여 저장하고, 샘플링한 영상전류와 영상전압의 위상차를 산출 및 기준 위상차와 비교함과 아울러 영상전류의 값과 기준 영상전류의 값으로 영상 과전류비를 산출 및 설정값과 비교하여 지락사고의 발생을 판별하고, 지락사고의 발생이 판별될 경우에는 차단 지연시간을 룩업 테이블에서 리드한후 리드한 차단 지연시간동안 지락사고가 지속될 경우에 전원을 차단하여 부하에 공급되지 않도록 한다.After sampling and storing the image current and the image voltage of the power supplied to the load at regular intervals, the phase difference between the sampled image current and the image voltage is calculated and compared with the reference phase difference, and the value of the image current and the reference image current. The occurrence of a ground fault is determined by comparing the image overcurrent ratio with the calculated value and the set value, and when the ground fault is detected, if the ground fault occurs after the lead time is Shut off the power so that it is not supplied to the load.
그러므로 본 발명의 디지탈 계전방법에 의하면, 부하의 종류, 용량 및 특성에 따라 간단히 기준 영상전류값과 영상전류 및 영상전압의 기준 위상차를 설정하여 지락사고의 발생을 판별하고, 지락사고 발생시 부하가 손상되지 않는 범위인 차단 지연시간내에서는 계속 전원을 공급하여 순간적인 지락사고로 인해서는 부하가 정지됨이 없이 계속 구동된다.Therefore, according to the digital relay method of the present invention, the ground fault is determined by simply setting the reference phase current value and the reference phase difference between the image current and the image voltage according to the type, capacity, and characteristics of the load, and the load is damaged when the ground fault occurs. Within the cutoff delay time, which is not within the range, power is supplied continuously and the drive continues without stopping due to a momentary ground fault.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 디지탈 계전방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the digital relay method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명의 디지탈 계전방법이 적용되는 전자식 배전반의 구성을 보인 회로도로서 이에 도시된 바와 같이, 전자식 배전반의 전체동작을 제어하는 중앙처리장치(1)와, 부하로 R, S 및 T상의 3상전원을 공급하는 차단기(CB)와, 부하로 공급되는 R-S, S-T 및 R-T상간의 전압을 검출하는 전압트랜스(PT1-PT3)와, 부하로 공급되는 각 상의 전류를 검출하는 전류트랜스(CT1-CT3)와, 상기 전압트랜스(PT1-PT3)의 검출전압 및 전류트랜스(CT1-CT3)의 검출전류를 출력하는 센서신호 출력부(2)와, 상기 센서신호 출력부(2)의 출력신호를 하나씩 순차적으로 선택출력하는 멀티플렉서(3)와, 상기 멀티플렉서(3)의 출력신호에서 잡음신호를 제거하는 아날로그 필터(4)와, 상기 아날로그 필터(4)의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하여 상기 중앙처리장치(1)로 입력시키는 아날로그/디지탈 변환기(5)와, 상기 중앙처리장치(1)에 동작명령 및 각종 설정값을 입력시키는 키보드부(6)와, 상기 중앙처리장치(1)의 제어에 따라 전자식 배전반의 동작상태 및 이상상태를 표시하는 표시부(7)와, 상기 중앙처리장치(1)의 동작프로그램 및 탈상에 대한 차단 지연시간의 룩업 테이블등을 저장하고 출력하는 롬(8)과, 부하의 제어에 필요한 데이터들을 저장 및 출력하는 램(9)과, 상기 중앙처리장치(1)의 제어에 따라 상기 차단기(CB)를 제어하여 부하의 전원공급을 제어하는 부하구동부(10)로 구성하였다.1 is a circuit diagram showing the configuration of an electronic switchgear to which the digital relay method of the present invention is applied. As shown therein, a central processing unit 1 for controlling the overall operation of an electronic switchgear and R, S and T phases as loads are shown. Circuit breaker (CB) for supplying three-phase power, voltage transformer (PT1-PT3) for detecting the voltage between the RS, ST, and RT phases supplied to the load, and current transformer (CT1) for detecting the current of each phase supplied to the load. CT3), a sensor signal output unit 2 for outputting the detected voltage of the voltage transformers PT1-PT3 and the detected current of the current transformers CT1-CT3, and an output signal of the sensor signal output unit 2; The multiplexer (3) for sequentially selecting and outputting each one, an analog filter (4) for removing a noise signal from the output signal of the multiplexer (3), and converts the output signal of the analog filter (4) to a digital signal to the Analog / D input to central processing unit (1) The de-transducer 5, the keyboard unit 6 for inputting operation commands and various setting values to the central processing unit 1, and the operation state and abnormal state of the electronic switchboard under the control of the central processing unit 1; And a display unit 7 for displaying and a ROM 8 for storing and outputting the operation program of the central processing unit 1 and a look-up table of the cutoff delay time for loss of phase, and the like. The RAM 9 to output and the load driver 10 for controlling the power supply of the load by controlling the circuit breaker (CB) under the control of the central processing unit (1).
이와 같이 구성된 전자식 배전반에 적용되는 본 발명의 디지탈 계전방법은 제2도의 (a)에 도시된 바와같이, 먼저 초기화 동작을 수행하고, 부하의 전원공급에 따른 각종 파라메타를 설정함과 아울러 기준 영상전류와, 영상전류 및 영상전압의 기준 위상차등의 각종 동작변수를 설정한 후 일정주기로 R, S 및 T상의 전류와, R-S, S-T 및 T-S상간의 전압을 샘플링 예를들면, 1.3msec의 주기로 전류데이터와 전압데이터를 샘플링한다.In the digital relay method of the present invention applied to the electronic switchboard configured as described above, as shown in FIG. 2 (a), an initializing operation is first performed, various parameters are set according to the power supply of the load, and the reference image current is also applied. After setting various operating variables such as the reference phase difference of the video current and the video voltage, sampling the currents of the R, S, and T phases and the voltages between the RS, ST, and TS phases at regular intervals, for example, the current data at a period of 1.3 msec. And voltage data is sampled.
즉, 차단기(CB)를 통해, 부하로 공급되는 R-S, S-T 및 T-S상간의 전압과 R, S 및 T상의 전류가 전압트랜스(PT1-PT3)와 전류트랜스(CT1-CT3)에서 각기 검출된 후 센서신호 출력부(2)에 입력되어 센서신호 출력부(2)는 R-S, S-T 및 R-T상간의 전압과 R, S 및 T상의 전류를 처리 및 출력하고, 출력한 전압 및 전류를 멀티플렉서(3)가 순차적으로 하나씩 선택출력하여 아날로그 필터(4)에서 필터링 및 잡음이 제거되고, 아날로그/디지탈 변환기(5)에서 디지탈 신호로 변환되어 출력되며, 아날로그/디지탈 변환기(5)가 출력되는 R-S, S-T 및 R-T상의 전압데이터와 R, S 및 T상의 전류데이터를 중앙처리장치(1)가 일정주기로 샘플링한다.That is, after the breaker CB detects the voltage between the RS, ST, and TS phases and the currents of the R, S, and T phases supplied to the load from the voltage transformers PT1-PT3 and current transformers CT1-CT3, respectively. The sensor signal output unit 2 is input to the sensor signal output unit 2, and the sensor signal output unit 2 processes and outputs the voltages between the RS, ST, and RT phases, and the currents of the R, S, and T phases, and outputs the output voltages and currents to the multiplexer 3. Are sequentially selected and output one by one, and filtering and noise are removed from the analog filter (4), and converted into a digital signal from the analog / digital converter (5) and output, and the analog, digital converter (5) outputs RS, ST and The central processing unit 1 samples voltage data on RT and current data on R, S, and T at regular intervals.
이와 같이 샘플링한 R-S, S-T 및 R-T상간의 전압데이터와 R, S 및 T상의 전류데이터를 중앙처리장치(1)는 디지탈 필터링하고, 직류성분과 고조파 성분을 제거한후 영상전류값 및 영상전압값을 산출하여 저장함과 아울러 영상전류와 영상전압의 위상차를 산출하여 저장하며, 키보드부(6)의 키신호가 입력되는지를 판별하여 입력될 경우에는 입력된 키신호에 해당되는 동작값을 표시부(7)에 표시 및 그에대한 기능을 수행하고, 키신호가 입력되지 않을 경우에는 바로전에 입력된 키신호에 해당되는 동작값을 표시부(3)에 표시 및 그에대한 기능을 수행한다.The CPU 1 digitally filters the voltage data between the RS, ST, and RT phases sampled and the current data of the R, S, and T phases, and removes the DC and harmonic components. And calculating and storing the phase difference between the image current and the image voltage, and determining whether or not the key signal of the keyboard unit 6 is input, and in case of input, displaying an operation value corresponding to the input key signal. If the key signal is not input, the operation value corresponding to the key signal input immediately before is displayed on the display unit 3 and the function thereof is performed.
이와 같이 하여 부하에 공급되는 전원의 영상전류값 및 영상전압값과, 영상전류와 영상전압의 위상차가 산출 및 저장되면, 제2도의 (b)에 도시된 바와같이 일정주기의 인터럽트 예를 들면, 50msec 주기의 인터럽트시마다 저장된 영상전류값과, 영상전류 및 영상전압의 위상차를 리드하고, 리드한 영상전류값은 설정된 기준 영상전류값으로 나누어 영상 과전류비를 산출한 후 영상전류 및 영상전압의 위상차와 산출한 영상과전류비를 설정한 기준 위상차 및 기준 영상 과전류비와 각기 비교하여 지락사고의 발생을 판단한다.In this way, when the video current value and the video voltage value of the power supplied to the load and the phase difference between the video current and the video voltage are calculated and stored, as shown in (b) of FIG. After each 50msec cycle, the stored image current value and the phase difference between the image current and the image voltage are read, and the read image current value is divided by the set reference image current value to calculate the image overcurrent ratio and then the phase difference between the image current and the image voltage. The occurrence of a ground fault is determined by comparing the calculated image overcurrent ratio with the reference phase difference and the reference image overcurrent ratio, respectively.
이때 산출한 위상차가 설정한 기준 위상차보다 크고, 또한 산출한 영상 과전류비가 설정한 영상 과전류비보다 클 경우에는 지락사고의 발생으로 룩업 테이블에서 차단 지연시간을 리드한 후 지락사고 발생 누적시간에 인터럽트의 주기시간을 가산 카운트하고, 산출한 위상차가 설정한 기준 위상차보다 작거나 또는 산출한 영상 과전류비가 설정한 영상 과전류비가 작을 경우에는 지락사고가 발생하지 않은 것으로 지락사고 발생 누적시간에서 인터럽트의 주기시간을 감산카운트하면서 지락사고 발생 누적시간이 설정된 차단 지연시간 이상으로 경과되는지를 판별하고, 지락사고 발생 누적시간이 차단 지연시간 이상으로 되면, 차단기(CB)를 차단시켜 부하로 전원이 공급되지 않도록 한다.At this time, if the calculated phase difference is larger than the set reference phase difference, and the calculated image overcurrent ratio is larger than the set image overcurrent ratio, the ground fault occurs. If the cycle time is added and the calculated phase difference is less than the reference phase difference set or the calculated image over current ratio is smaller than the set image over current ratio, the ground fault does not occur. While the count is counted down, it is determined whether the accumulated ground fault occurrence time has elapsed above the set interruption delay time, and when the accumulated ground fault occurrence time exceeds the interruption delay time, the breaker CB is cut off so that power is not supplied to the load.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 부하로 전원을 공급될 경우에 지락사고가 발생하면, 설정된 차단 지연시간후에 전원을 차단하여 지락사고로 인한 부하의 손상을 방지할 수 있고, 부하의 종류, 용량 및 특성에 따라 간단히 동작변수만을 변경시키면 되어 설치 운용이 간편함은 작업 소요시간이 단축되며, 부하에 손상을 주지 않는 범위내에서 순간적인 지락사고가 발생될 경우에는 부하로 계속 전원을 공급하여 부하를 정지됨이 없이 계속 동작시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, in the present invention, when a ground fault occurs when power is supplied to a load, the power is cut off after a set shutdown delay time to prevent damage to the load due to the ground fault. It is easy to install and operate by simply changing the operation variable according to the characteristics and characteristics, and the time required for work is shortened. In case of an instantaneous ground fault in the range that does not damage the load, the power is continuously supplied to the load. There is an effect that can continue to operate without stopping.
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