KR20130131109A

KR20130131109A - 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20130131109A
Application number: KR1020120054916A
Authority: KR
Inventors: 박정욱; 성병철
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-03
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: KR101382478B1

Abstract

전력 계통에 대하여 분산 전원의 연계 및 부하의 증감과 같은 상태 변화에 능동적으로 대응할 수 있는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법은 변경 전의 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 정정치를 결정하는 단계; 상기 전력 계통에 변경이 있는지 여부를 감지하는 단계; 변경된 상기 전력 계통에 대한 새로운 정정치 또는 정정 레버 값을 산출하는 단계; 상기 전력 계통에 사고가 발생하였는지 여부를 감지하는 단계; 및 상기 전력 계통에 사고 발생시 사고 전류 발생 위치를 파악하여 주보호 또는 후비보호 동작을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템 및 방법{Adaptive protection overcurrent control system and method for responding the change of power system}

본 발명은 적응 제어형 과전류 계전기의 보호 시스템 및 그 방법에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 전력 계통에 대하여 분산 전원의 연계 및 부하의 증감과 같은 상태 변화에 능동적으로 대응할 수 있는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템 및 방법에 대한 것이다.

사회가 발전함에 따라, 사회전반에 걸쳐 전기 에너지에 대한 의존도가 높아지고 정보화사회가 고도화됨에 따라 전력의 안정적 공급과 질적 향상에 대한 요구는 급증하고 있다. 또한, 전력 계통에는 수많은 발전 및 변전, 송배전 설비가 서로 복잡하게 연계되어 있기 때문에, 고장 발생시 신속하게 보호계전기가 고장구간을 계통으로부터 분리시키기 않으면 전력설비는 크게 손상될 뿐만 아니라 고장이 인접구간으로 파급되어 사고의 범위는 확대되어 간다. 따라서, 계통 보호 및 안정도 확보가 절대적으로 필요하며 보호계전기의 중요성은 더욱 증대되고 있다.

전력계통은 고장발생으로 인한 구간절체 및 복구, 기기나 설비의 점검 등으로 인해 종종 변경될 수 있으며, 특히 배전 계통은 계통 변경이 빈번하다. 이와 같은 계통 변경시 적절한 보호를 위하여 변화된 계통에 맞게 보호 계전기의 정정치을 바꾸어 줄 필요가 있다.

그러나, 정정업무는 상당히 어려운 작업 중의 하나이므로 현재는 정정전문가에 의하여 수작업으로 이루어지고 있어 빈번한 계통변화에 실시간으로 대응하기란 사실상 불가능한 문제점이 있었다.

과전류 계전기(Overcurrent relays, OCRs)의 일반적인 동작 임무는 부하 전류와 고장 전류를 판정하고 고장시에 주위 보호 계전기와 협조를 이루며 가능한 빨리 고장을 제거하는 것이다. 과전류 계전기에 의한 보호 방식은 송배전선의 보호 계전 방식 중에서도 가장 기본적인 방식이고 간단하며, 경제적인 이점을 가지고 있다. 현재 주보호로에서는 비교적 저압의 방사성 송배전선이나 변전소의 소내회로의 보호에 한하며 일반적으로 후비보호로서 사용되고 있다.

과전류 계전기의 기본 원리는 송배전선에 사고 발생시 상시 부하전류보다 큰 사고 전류가 흐르는 것을 검출해서 큰 사고 전류에 빨리 동작하도록 고전류에 반비례하는 시간에 차단 신호를 내도록 동작하는 것이다. 즉, 최대 부하전류보다 크고 최소 고장전류보다 작은 값을 보호계전기의 동작 임계값인 픽업전류로 설정하고 이 이상의 전류가 계통에 흐르면 사고로 판단하여 주위 보호 계전기와 시간 협조를 이루어 동작하는 것이다.

한편, 앞으로 스마트 그리드로의 변화와 분산 전원의 연계는 더욱 가속화될 전망이며, 이에 따라 양방향 전력 조류와 사고 전류의 흐름이 초래될 것으로 예상된다. 따라서 기존의 방사형 계통에서 이용되던 보호 시스템과는 다른 보호 시스템이 구축될 필요성이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 전력 계통에 대하여 분산 전원의 연계 및 부하의 증감과 같은 상태 변화에 능동적으로 대응할 수 있는 전력 계통 변화에 대응할 수 있는 제어형 과전류 계전기의 보호 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법의 일 태양은 변경 전의 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 정정치를 결정하는 단계; 상기 전력 계통에 변경이 있는지 여부를 감지하는 단계; 변경된 상기 전력 계통에 대한 새로운 정정치 또는 정정 레버 값을 산출하는 단계; 상기 전력 계통에 사고가 발생하였는지 여부를 감지하는 단계; 및 상기 전력 계통에 사고 발생시 사고 전류 발생 위치를 파악하여 주보호 또는 후비보호 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템의 일 태양은 전력 계통에 변경이 있는지 여부를 감지하는 전력 계통 변경 감지부; 변경 전 및 변경 후의 상기 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 정정치 또는 정정 레버 값을 결정하는 파라미터 산출부; 상기 전력 계통에 사고가 발생하였는지 여부를 감지하는 사고 감지부; 및 상기 전력 계통에 사고 발생시 사고 전류 발생 위치를 파악하여 주보호 또는 후비보호 동작을 제어하는 보호 동작 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템 및 방법에 따르면, 전력 계통에 대하여 분산 전원의 연계 및 부하의 증감과 같은 상태 변화에 능동적으로 대응할 수 있다.

더 나아가, 정정치 및 정정 레버 값과 같은 과전류 계전기의 작동 파라미터들을 계산하느데 필요한 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법의 순서도이다.
도 2는 방사형 분산 시스템에 과전류 계전기를 적용하는 모습을 보여주는 개략도이다.
도 3은 분산 전원 및 그로 인한 전력의 흐름에 따른 사고 전류 증가를 보여주는 개략도이다.
도 4는 분산 전원이 연결된 경우 주보호 및 후비보호 간 보호 협조 시간 간격을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템의 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법의 순서도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법은, 변경 전의 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 정정치를 결정하는 단계(S101), 전력 계통에 변경이 있는지 여부를 감지하는 단계(S103); 변경된 전력 계통에 대한 새로운 정정치 또는 정정 레버 값을 산출하는 단계(S105); 전력 계통에 사고가 발생하였는지 여부를 감지하는 단계(S107); 및 전력 계통에 사고 발생시 사고 전류 발생 위치를 파악하여 주보호 또는 후비보호 동작을 수행하는 단계(S109)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법을 설명하기 위해 먼저 방사형 분산 시스템 및 상기 시스템에 분산 전원이 연결되었을 경우의 영향 등에 대한 설명한다.

이미 설명한 바와 같이 최근 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서 분산 전원(distributed generation, DG)의 사용이 증가하고 있는데, 만약 고정된 파라미터를 설정하여 사용하고 있는 경우라면, 방사형 분산 계통에 변화가 생긴 경우에 적절한 동작을 보장할 수 없게 된다. 과전류 계전기 간의 사전 설정된 보호 협조가 분산 전원 때문에 증가한 사고 전류의 영향을 받기 때문이다.

본 발명의 실시예들에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 디지털 보호 계전기를 기반으로 하는 적응형 보호 방식이 사용되며, 이 디지털 보호 계전기는 마이크로 컨트롤러와 메모리가 장착되어 있어 실시간으로 사고에 대한 데이터를 저장하거나 프로그래밍할 수 있음을 전제로 한다. 더 나아가, 각 디지털 보호 계전기들 간에 및 상부 제어 및 데이터 획득(supervisory control and data acquisition, SCADA) 시스템과 같은 상부 계층의 시스템과도 서로 데이터나 작동 신호를 교환할 수 있어서 결국 분산 계통에서의 변화에 대응하여 작동 파라미터를 조정할 수 있음을 전제로 한다.

본 발명에서는 시스템이 조정하게 될 대표적인 파라미터로서 정정치(Ipick-up, pick-up current)와 정정 레버 값(TDS, time dial setting)이 있으며, 우선 이들 파라미터들에 관련된 설명을 한다.

과전류 계전기는 사고 전류의 크기를 감시하는데, 만약 사고 전류가 사전 설정된 정정치를 초과할 때 트립 신호를 전송하여 보호 동작 수행을 시작하게 된다. 역한시 전류 특성은 다음의 [식 1]과 [식 2]로 표현된다.

[식 1]

[식 2]

여기에서 T0는 작동 시간을 의미하고, I는 과전류 계전기에 의해 감지된 사고 전류이며, TDS는 이미 설명한 바와같이 정정 레버 값을 의미하는데, 이 TDS에 대해서는 이하에서 더 구체적으로 설명한다. M은 정정치에 대한 사고 전류의 비율을 의미하며, I/ Ipick-up 으로 표현된다. A, B, p는 각각 과전류 계전기의 여러 타입을 표시하는 값들로서 IEEE 규격에 이미 다 정해져 있는 상수값들이다.

식 (1) 및 식 (2)에서 볼 수 있듯, 트립 시간 t는 사고 전류 I에 대한 함수로서, 0부터 T0까지 적분되는데, 그 값이 1이 되는 순간 과전류 계전기의 작동이 시작된다.

도 2는 방사형 분산 시스템에 과전류 계전기를 적용하는 모습을 보여주는 개략도이다.

도 2에서 볼 수 있는 것처럼, 대부분의 경우 과전류 계전기는 방사형 분산 시스템에 설치가 된다. 전류는 서브스테이션(substation)으로부터 아래 방향으로 한 방향으로만 흐르기 때문에, 과전류 계전기는 관련 버스 바로 뒤의 방사형 선로에 연결되어 있다. 하나의 보호 영역에 하나의 과전류 계전기가 사용되지만, 만약 사고 전류의 양방향 흐름을 고려한다면 두 개의 다른 과전류 계전기가 필요할 수 있다. 한편, 아래 방향으로 흐르는 한 방향 사고 전류는 분산 선로와 과전류 계전기 사이에 위치한 CT(current transformer)를 통과하게 되는데, 이 CT에 의해 과전류가 측정되게 되고 이는 과전류 계전기에 전달되어 작동 시간을 결정하는데 사용된다.

도 2에서 OCR-1과 OCR-2에 대한 주보호 영역 및 후비 보호 영역이 표시되어 있다. 사고가 발생한 영역을 고립시키기 위해 사고가 발생한 위치를 토대로 보호 영역의 계전기들이 우선적으로 작동하게 되고, 만약 주보호를 담당하는 계전기들이 제대로 동작하지 못할 경우에만 관련 후비 보호 계전기들이 동작하게 된다. 예를 들어, 도 2에서 버스 2와 버스 3 사이의 어느 지점에서 사고가 발생한 경우라면, OCR-2가 누수 영역의 최소화를 위해 주보호 기능을 담당하기 위해 동작한다. 만약 OCR-2가 정상적으로 기능을 수행하지 못하는 경우에는 OCR-1이 사고 전류를 차단하기 위해 후비 보호로서 작동하게 된다. 더 나아가, 주보호와 후비 보호 사이에는 적절한 시간 간격을 유지하는 것이 필수적인데, 이를 협조 시간 간격(CTI, coordination time interval)이라고 하며, 통상적으로 약 0.2초 내지 0.5초 정도이다. 이러한 CTI는 분산 배전 계통에 있어서 계전기들 뿐만 아니라 리클로저나 퓨즈와 같은 모든 보호 기기에 적용될 필요가 있다. 이와 관련된 식은 아래와 같다.

[식 3]

여기에서, tprimary는 주보호 동작 시간을 의미하고, tback-up은 후비 보호의 동작 시간을 의미한다.

한편, 분산 전원이 전력 계통에 연결된 경우에는 사고 전류의 양이 증가될 수 있으며, 전력 흐름의 방향도 반대 방향이 될 수 있는데, 이에 대해 도 3을 통해 설명한다.

도 3은 분산 전원 및 그로 인한 전력의 흐름에 따른 사고 전류 증가를 보여주는 개략도이다.

도 3에서 버스 2에 분산 전원(DG)이 연결됨으로서 사고 전류 흐름이 바뀌었음을 볼 수 있다. 즉 사고 전류가 분산 전원이 위치한 지점으로부터 사고 발생 지점(F1)을 향해 역방향으로 흐르고, 이는 서브스테이션으로부터 흐르는 사고 전류에 더해진다. 이는 분산 전원이 없었을 경우와 비교한다면 사고 전류를 증가시키는 결과가 된다. 더 나아가, 만약 사고가 F2 지점에서 발생했을 경우라면, 비록 사고 전류의 역방향 흐름이 있지는 않지만 분산 전원으로 인해 사고 전류량이 증가하게 된다. 만약 사고 전류가 근접 피더상의 F3에서 발생한 경우라면, 분산 전원으로부터의 전류는 F3을 향해 역방향으로 흐르게 되기 때문에 OCR-n에 의해 감지된 전류의 크기 역시 더 커지게 된다. 따라서, 작동 파라미터가 적절히 바뀌지 않는다면 OCR-n은 제대로 기능할 수 없게 되는 것이다.

결국, 사고 전류의 증가는 분산 시스템에 있어서 계전기들의 작동에 부적절한 영향을 미친다. 식 (1) 및 식 (2)에서와 같이 계전기들은 역한시 전류(inverse-time current) 특성을 가지고 있기 때문에, 사고 전류가 증가한 정도에 따라 작동 시간은 감소된다. 다시 말해, 사고 전류가 클수록, 계전기의 작동은 빨라진다. 그러나, 계전기가 지나치게 빨리 작동하게 되면 불필요하게 시스템의 넓은 범위를 차단하게 될 수도 있다.

도 4는 분산 전원이 연결된 경우 주보호 및 후비보호 간 보호 협조 시간 간격을 보여주는 그래프이다.

보호 협조에 있어서, 사고 전류가 증가한 경우에는 주보호를 담당하는 계전기가 후비 보호를 담당하는 계전기와의 협조가 어려워질 수 있는데, 이는 필요한 협조 시간이 감소하기 때문이다. 만약 사고 전류가 주보호 담당 계전기의 지정치 이상으로 증가한다면, 후비 호보 담당 계전기와 협조할 수 없으며 이는 곧 오작동으로 이어진다. 따라서, 계전기들의 작동 파라미터들은 전류가 흐르게 될 방향에 대한 감지 능력을 가지고 다양한 사고 상황에 따라 적절하게 조정되어야 한다.

그러나, 여러 개의 분산 전원이 분산 시스템에 연결된 경우 보호 협조를 유지하면서 모든 보호 장치들의 작동 순서를 최적화하는 것은 쉽지 않은 일이다. 특히, 과전류 계전기의 개수가 증가함에 따라 그 작동 파라미터들을 결정하는데 필요한 계산 시간도 증가하게 마련이다. 따라서 본 발명에서는 계산에 들어가는 시간을 효율적으로 줄이기 위한 적응 보호 방법을 제공한다.

우선, 과전류 계전기의 정정치(Ipick-up)는 부하 전류로부터 주기적으로 계산된다. 정정치는 시스템의 구성이 바뀔 때마다 다른 값을 갖게 된다. 각 시간 구간에 대해, 시작 시점으로부터 고정된 시간 이후 계산된 부하 전류는 정정치를 계산하는데 사용된다. 분산 시스템을 안정화하기 위한 시간 지연은 분산 전원의 연결에 대응하여 안정된 부하 전류를 선택하는데 있어 필요하다. 정정치는 [식 4]와 같이, 부하 전류의 1.5배 정도로 설정되는데, 이는 안전 마진을 주기 위함이다.

[식 4]

여기에서 IL│N은 N번째 시간 구간의 시작 지점으로부터 고정 기간 이후 계산된 부하 전류를 의미한다. 따라서, 정정치는 부하 전류와 함께 얻어질 수 있으며, 이는 시스템의 상태를 반영한다. 한편, 시간 구간의 길이는 정정치를 너무 자주 계산하지 않게 하도록 적절하게 설정되어야 한다. 추가적인 시간 지연 이후에, 정정치는 과전류 계전기의 작동 파라미터를 결정하는데 사용된다. 이러한 시간 지연은 IL│N이 구해진 상황에서, 특정 지점에서 사고가 발생한 경우 이전에 결정된 파라미터들을 가지고 과전류 계전기가 동작하도록 하기 위해 필요하다. 다시 말해서, 이러한 사고 전류가 과전류 계전기의 정정치로서 사용된다면, 분산 시스템으로부터 사고 발생 영역을 적절히 분리시키기에는 너무 크기 때문이다. 더 나아가, 이러한 대기 기간은 이하에서 설명하게 될 새로운 정정 레버 값을 계산할 시간적 여유를 제공한다.

이미 설명한 바와 같이 과전류 계전기는 정정치(Ipick-up)와 정정 레버 값(TDS)이라는 두 가지 중요한 동작 파라미터들이 있다. 정정치가 [식 4]를 통해 우선적으로 계산된 다음, 시스템 상태 변경에 상관 없이 원래의 작동 시간 및 CTI를 유지하기 위해 새로운 정정 레버 값인 TDSnew가 [식 5]를 통해 계산된다. 다시 말해서, [식 2]에서의 과전류 계전기 특성에 따라 사전 결정된 작동 시간에 유사하게 과전류 계전기를 작동시키도록 하기 위해 새로운 정정 레버 값이 결정된다.

[식 5]

여기에서, A, B, p는 과전류 계전기의 관련 상수들이고, M’은 현재 시간 구간에 대한 I/ Ipick-up 이며, 상기 M’은 만약 정정치와 사고 전류가 시스템 상태에 따라 변화했다면 이전 시간 구간에서 결정된 M과는 다른 값이 된다. 이 두 값의 관계는 다음 [식 6]과 같다.

[식 6]

[식 5]에서, A, B 및 p는 시스템의 상태가 변경되어도 상수로 유지되는 값들이고, M은 과전류 계전기의 메모리에 저장되어 있는 사고 전류를 통해 알수 있다. 따라서, M’은 이를 통신 링크를 통해 과전류 계전기로 전송함으로써 쉽게 계산된다. 결국, [식 5]의 모든 값들을 이미 알고 있기 때문에 TDSnew를 신속하게 얻어내는 것이 가능해진다. 또한, TDS는 부하의 변경 및 과전류 계전기 특성의 변경이 있는 경우에 보다 쉽게 구해질 수 있다. 정리하면, 부하의 변경시, 사고 전류 데이터의 갱신은 불필요한데 이는 실제로 그 값의 변동이 없기 때문이다. 반면에, 정정치는 부하 전류의 변화에 따라 새로운 값으로 대체된다. 따라서, M만 M’으로 바뀌고, TDSnew는 [식 5]를 사용하여 얻어진다.

또한, 만약 과전류 계전기의 특성만이 변경된 경우에는, TDSnew는 [식 7]에 의해 계산된다. 이 경우, 이전 시간 간격에 대한 M은 현재 시간 간격에 대한 M’과 동일한 값인데, 이는 정정치와 사고 전류 둘 다 바뀌지 않기 때문이다.

[식 7]

여기에서 (A₁, B₁, p₁)과 (A₂, B₂, p₂)는 각각 이전 및 새롭게 선택된 특성들에 대한 상수들이다. 이렇게 정정치와 정정 레버 값이 새롭게 계산된 다음, 이들 작동 파라미터들이 바로 과전류 계전기에 적용된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 순서도로서 도 1을 보다 더 구체화한 것이다.

S110 단계에서는 변경 전의 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 초기 정정치를 결정한다. S111에서 볼 수 있듯, 이미 이전 구간에서의 정정치 및 정정 레버 값 그리고 사고 전류 데이터들이 디지털 보호 계전기의 메모리에 저장되어 있다. 이를 토대로 [식 4] 및 관련 부분에서 이미 설명한 바와 같이 초기 정정치를 결정한다(S113). 그리고 이를 일정 지연 시간 동안의 정정치로 유지한다(S115).

S130 단계에서 전력 계통에 변경이 있는지(S131), 변경이 있다면 그 변경의 종류는 무엇인지(S133 내지 S137)를 판단한다. 여기에서 전력 계통의 변경이란, 전력 계통 상의 부하가 변경되는 제1 변경(S133), 전력 계통 상으로 분산 전원의 추가 또는 상기 전력 계통 상으로부터 분산 전원의 제거 중 어느 하나를 포함하는 제2 변경(S135), 및 과전류 제어기 자체의 특성이 변경되는 제3 변경(S137)을 고려할 수 있다.

그리고 각 경우에 따라 약간씩 다른 식 내지 다른 과정을 거쳐 변경된 전력 계통에 대한 새로운 정정치 또는 새로운 정정 레버 값을 결정한다(S150).

부하가 변경된 경우에는(S133), [식 5]를 통해 주보호 및 후비 보호를 위한 각각의 새로운 정정 레버 값(TDSnew)을 계산하고(S161), 이를 토대로 얻어진 정정치와 TDSnew를 상기 지연 시간 이후에 적용한다(S163).

분산 전원이 연결 및 제거된 경우에는(S135), 변경된 사고 전류를 분석하고(S151), 그 결과를 과전류 제어기로 전송해 준다(S153). 이후 마찬가지로 주보호 및 후비 보호를 위한 각각의 새로운 정정 레버 값(TDSnew) 및 정정치(Ipick-up)를 구해 이 파라미터들을 지연 시간 이후에 적용한다(S163).

과전류 계전기의 특성이 변경된 경우에는(S155), 변경된 여러 특성들에 대한 상수값들을 디지털 보호 계전기로 전송 및 저정하고(S155), [식 7]을 사용하여 주보호 및 후비 보호를 위한 각각의 새로운 정정 레버 값(TDSnew)을 계산하며(S157), 이를 토대로 얻어진 정정치와 TDSnew를 상기 지연 시간 이후에 적용한다(S163).

만약 전력 시스템에 변경이 없는 것으로 감지된 경우에는(S131의 No), 시간 구간이 첫번째인 경우(S159의 Yes) 주보호 및 후비 보호를 위한 각각의 새로운 정정 레버 값(TDSnew) 및 정정치(Ipick-up)를 구해 이 파라미터들을 지연 시간 이후에 적용하고(S163), 그렇지 않은 경우(S159의 No) 동작 파라미터들을 이전 시간 구간의 파라미터들과 동일하게 유지한다(S165).

다음으로, S170 단계 및 S190 단계에서는, 전력 계통에서 사고가 발생했는지 여부를 감지하여 보호 동작을 수행하는데, 만약 사고가 발생한 경우에는(S171의 Yes) 사고 지점을 확인하여(S191) 동작 모드를 주보호 동작 모드로 할 것인지 아니면 후비 보호 동작 모드로 할 것인지를 결정한다(S193, S195, S197). 만약 사고가 발생하지 않은 경우에는(S171의 No) 다음 구간으로 넘어간다(S199).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템의 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템은 전력 계통 변경 감지부(610), 파라미터 산출부(620), 사고 감지부(630), 및 보호 동작 제어부(S640)를 포함한다.

파라미터 산출부(620)는 변경 전 및 변경 후의 상기 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 정정치 또는 정정 레버 값을 결정한다. 도 1에서 설명한 과정에서는 S110 및 S150 단계에 관여한다.

파라미터 산출부(620)는 전력 계통에 변경이 있는지 여부를 감지하는 역할을 수행하며, 사고 감지부(630)는 전력 계통에 사고가 발생하였는지 여부를 감지한다.

보호 동작 제어부(S640)는 전력 계통에 사고 발생시 사고 전류 발생 위치를 파악하여 파라미터 산출부(620)에 의해 결정된 파라미터들을 적용하여 주보호 또는 후비보호 동작을 제어한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템을 구성하는 각 구성요소들의 기능에 대해서는 도 1 내지 도 5 및 해당 설명 부분을 통해 이해할 수 있으며, 여기에서는 반복을 피하기 위해 구체적인 설명을 생략한다.

지금까지 도 6의 각 구성요소는 소프트웨어(software) 또는, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)를 의미할 수 있다. 그렇지만 상기 구성요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(addressing)할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분화된 구성요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성요소로 구현할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

610: 전력 계통 변경 감지부
620: 파라미터 산출부
630: 사고 감지부
640: 보호 동작 제어부

Claims

변경 전의 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 정정치를 결정하는 단계;
상기 전력 계통에 변경이 있는지 여부를 감지하는 단계;
변경된 상기 전력 계통에 대한 새로운 정정치 또는 정정 레버 값을 산출하는 단계;
상기 전력 계통에 사고가 발생하였는지 여부를 감지하는 단계; 및
상기 전력 계통에 사고 발생시 사고 전류 발생 위치를 파악하여 주보호 또는 후비보호 동작을 수행하는 단계를 포함하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 전력 계통의 변경은,
상기 전력 계통 상의 부하가 변경되는 제1 변경, 상기 전력 계통 상으로 분산 전원의 추가 또는 상기 전력 계통 상으로부터 분산 전원의 제거 중 어느 하나를 포함하는 제2 변경, 및 과전류 제어기 자체의 특성이 변경되는 제3 변경 중 적어도 하나를 포함하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 변경 및 상기 제2 변경의 경우에만 상기 정정치를 변경하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 제2 변경의 경우에만 사고 전류 데이터를 갱신하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 정정 레버 값은 상기 주보호를 위한 정정 레버 값과 상기 후비 보호를 위한 정정 레버 값을 포함하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 방법.
전력 계통에 변경이 있는지 여부를 감지하는 전력 계통 변경 감지부;
변경 전 및 변경 후의 상기 전력 계통의 사고 전류에 대한 데이터를 토대로 시간 구간 별 부하 전류에 따른 정정치 또는 정정 레버 값을 결정하는 파라미터 산출부;
상기 전력 계통에 사고가 발생하였는지 여부를 감지하는 사고 감지부; 및
상기 전력 계통에 사고 발생시 사고 전류 발생 위치를 파악하여 주보호 또는 후비보호 동작을 제어하는 보호 동작 제어부를 포함하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전력 계통의 변경은,
상기 전력 계통 상의 부하가 변경되는 제1 변경, 상기 전력 계통 상으로 분산 전원의 추가 또는 상기 전력 계통 상으로부터 분산 전원의 제거 중 어느 하나를 포함하는 제2 변경, 및 과전류 제어기 자체의 특성이 변경되는 제3 변경 중 적어도 하나를 포함하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 변경 및 상기 제2 변경의 경우에만 상기 정정치를 변경하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제2 변경의 경우에만 사고 전류 데이터를 갱신하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템.
제6항에 있어서,
상기 정정 레버 값은 상기 주보호를 위한 정정 레버 값과 상기 후비 보호를 위한 정정 레버 값을 포함하는 전력 계통 변화에 대응하는 적응 보호 과전류 제어 시스템.