모선보호 계전기는 보호영역 구분이 명확하고 빠른 동작시간, 민감한 감도가 필요하기 때문에 전류차동 알고리즘이 모선보호 계전기에 사용될 수 있다. 그런데, 전류차동 알고리즘은 변류기의 오차나 변류기 특성의 불일치 등으로 모선보호 계전기가 오동작할 수 있어 실제로는 비율전류차동 알고리즘이 주로 사용된다. 비율전류차동 알고리즘은 모선에 흐르는 전류의 크기인 억제전류와 고장전류의 크기인 차동전류의 비율을 가지고 사고를 판단하는 방식이다. 비율전류차동 알고리즘을 사용하더라도 변류기가 포화되면 모선보호 계전기가 오동작할 수 있는데, 모선은 사고가 발생하면 변류기가 포화될 가능성이 매우 크기 때문에 모선보호 계전기는 변류기 포화 시 오동작하지 않도록 별도의 대책을 가지고 있다. 변류기 포화 시 계전기가 오동작하지 않도록 하기 위해 먼저 변류기의 포화를 판단해야 한다. 변류기 포화 판단 방법에는 변류기 2차 전류의 파형 변화를 이용하는 방법, 억제전류 또는 차동전류의 파형 변화나 증가량을 이용하는 방법, 전류에 포함된 ...
모선보호 계전기는 보호영역 구분이 명확하고 빠른 동작시간, 민감한 감도가 필요하기 때문에 전류차동 알고리즘이 모선보호 계전기에 사용될 수 있다. 그런데, 전류차동 알고리즘은 변류기의 오차나 변류기 특성의 불일치 등으로 모선보호 계전기가 오동작할 수 있어 실제로는 비율전류차동 알고리즘이 주로 사용된다. 비율전류차동 알고리즘은 모선에 흐르는 전류의 크기인 억제전류와 고장전류의 크기인 차동전류의 비율을 가지고 사고를 판단하는 방식이다. 비율전류차동 알고리즘을 사용하더라도 변류기가 포화되면 모선보호 계전기가 오동작할 수 있는데, 모선은 사고가 발생하면 변류기가 포화될 가능성이 매우 크기 때문에 모선보호 계전기는 변류기 포화 시 오동작하지 않도록 별도의 대책을 가지고 있다. 변류기 포화 시 계전기가 오동작하지 않도록 하기 위해 먼저 변류기의 포화를 판단해야 한다. 변류기 포화 판단 방법에는 변류기 2차 전류의 파형 변화를 이용하는 방법, 억제전류 또는 차동전류의 파형 변화나 증가량을 이용하는 방법, 전류에 포함된 고조파를 이용하는 방법, 전류 또는 전력이 흐르는 방향을 비교하는 방법 등이 사용된다. 계전기가 변류기 포화를 판단하면 차단기 동작신호 출력을 지연시키거나 비율전류차동 알고리즘의 감도를 둔하게 만드는 방법으로 오동작을 억제한다. 이러한 변류기 포화에 대한 대책 때문에 모선 사고 경우, 계전기의 동작이 지연될 수 있으며, 계전기 동작 영역이 축소되어 사고에 둔감해지는 결과를 가져온다. 변류기 포화는 변류기에 사용되는 철심의 비선형 특성 때문에 발생되며, 철심의 자속이 포화점 이상으로 증가하게 되면 자화전류가 급격히 증가하여 발생된다. 이러한 원리에서 변류기가 포화되어 2차 전류가 왜곡되었을 때 왜곡된 2차 전류를 보상하는 철심변류기 2차 전류 보상알고리즘이 제안되었다. 보상알고리즘은 변류기 2차 전류와 변류기의 자화곡선과 저항을 이용하여 철심 자속을 계산하고 자화전류를 추정한 후에, 추정된 자화전류와 측정된 2차 전류를 더하여 보상된 2차 전류를 구한다. 본 논문에서는 철심변류기 2차 전류 보상알고리즘과 비율전류차동 알고리즘을 결합하여 변류기 포화의 영향을 받지 않는 모선보호용 계전기를 제안한다. 제안한 계전기는 포화되어 왜곡된 변류기 2차 전류를 보상하여 포화되지 않은 2차 전류로 만든 후 비율전류차동 알고리즘에서 사고를 판단하는 계전기이다. 비율전류차동 알고리즘에서 사용하는 전류는 변류기 포화의 영향을 받지 않기 때문에 변류기 포화에 대한 대책으로 사용하는 보호영역의 축소나 계전기 동작의 지연과 같은 방법이 필요 없게 된다. 모선보호 계전기의 기본적인 요구사항인 정확한 사고 판단과 빠른 동작시간을 동시에 개선할 수 있게 된다. 또한, 변류기가 포화되지 않도록 포화점을 높인 보호용 계전기를 사용하여 계전기를 구성하는데, 변류기 포화에 영향을 받지 않기 때문에 보호용 변류기 대신 포화점이 낮은 측정용 변류기를 이용하여 계전기를 구성할 수 있다. 사례 연구에서 이중모선의 모의 계통을 선정하여 내부사고, 외부사고, 진전사고의 사고 조건과 변류기 포화에 영향을 주는 잔류자속을 변화시키며 시험하였다. 사례 연구를 통하여 변류기가 포화되어도 제안한 계전기는 내부사고와 외부사고를 정확하게 구별하며 동작하는 것을 확인하였다. 특히, 보호용 변류기보다 포화점이 낮은 측정용 변류기를 이용하여도 정확하게 동작하였다. 또한, 실시간 시험시스템을 구축하여 제안한 계전기의 성능을 시험하여 정확하게 동작하는 것을 확인하였다. 제안한 계전기는 다음과 같은 특징을 가지고 있다. - 변류기 포화를 수반한 외부사고의 경우에 오동작하지 않는다. - 넓은 보호영역을 사용할 수 있어서 계전기의 감도를 민감하게 유지할 수 있다. - 변류기 포화를 수반한 내부사고의 경우에도 계전기의 동작이 지연되지 않는다. - 포화점이 낮은 측정용 변류기를 이용하여 모선보호 계전기를 구성할 수 있다. - 보상알고리즘은 많은 연산량이 필요하지 않아 모선보호 계전기의 연산량을 크게 증가시키지 않는다.
모선보호 계전기는 보호영역 구분이 명확하고 빠른 동작시간, 민감한 감도가 필요하기 때문에 전류차동 알고리즘이 모선보호 계전기에 사용될 수 있다. 그런데, 전류차동 알고리즘은 변류기의 오차나 변류기 특성의 불일치 등으로 모선보호 계전기가 오동작할 수 있어 실제로는 비율전류차동 알고리즘이 주로 사용된다. 비율전류차동 알고리즘은 모선에 흐르는 전류의 크기인 억제전류와 고장전류의 크기인 차동전류의 비율을 가지고 사고를 판단하는 방식이다. 비율전류차동 알고리즘을 사용하더라도 변류기가 포화되면 모선보호 계전기가 오동작할 수 있는데, 모선은 사고가 발생하면 변류기가 포화될 가능성이 매우 크기 때문에 모선보호 계전기는 변류기 포화 시 오동작하지 않도록 별도의 대책을 가지고 있다. 변류기 포화 시 계전기가 오동작하지 않도록 하기 위해 먼저 변류기의 포화를 판단해야 한다. 변류기 포화 판단 방법에는 변류기 2차 전류의 파형 변화를 이용하는 방법, 억제전류 또는 차동전류의 파형 변화나 증가량을 이용하는 방법, 전류에 포함된 고조파를 이용하는 방법, 전류 또는 전력이 흐르는 방향을 비교하는 방법 등이 사용된다. 계전기가 변류기 포화를 판단하면 차단기 동작신호 출력을 지연시키거나 비율전류차동 알고리즘의 감도를 둔하게 만드는 방법으로 오동작을 억제한다. 이러한 변류기 포화에 대한 대책 때문에 모선 사고 경우, 계전기의 동작이 지연될 수 있으며, 계전기 동작 영역이 축소되어 사고에 둔감해지는 결과를 가져온다. 변류기 포화는 변류기에 사용되는 철심의 비선형 특성 때문에 발생되며, 철심의 자속이 포화점 이상으로 증가하게 되면 자화전류가 급격히 증가하여 발생된다. 이러한 원리에서 변류기가 포화되어 2차 전류가 왜곡되었을 때 왜곡된 2차 전류를 보상하는 철심변류기 2차 전류 보상알고리즘이 제안되었다. 보상알고리즘은 변류기 2차 전류와 변류기의 자화곡선과 저항을 이용하여 철심 자속을 계산하고 자화전류를 추정한 후에, 추정된 자화전류와 측정된 2차 전류를 더하여 보상된 2차 전류를 구한다. 본 논문에서는 철심변류기 2차 전류 보상알고리즘과 비율전류차동 알고리즘을 결합하여 변류기 포화의 영향을 받지 않는 모선보호용 계전기를 제안한다. 제안한 계전기는 포화되어 왜곡된 변류기 2차 전류를 보상하여 포화되지 않은 2차 전류로 만든 후 비율전류차동 알고리즘에서 사고를 판단하는 계전기이다. 비율전류차동 알고리즘에서 사용하는 전류는 변류기 포화의 영향을 받지 않기 때문에 변류기 포화에 대한 대책으로 사용하는 보호영역의 축소나 계전기 동작의 지연과 같은 방법이 필요 없게 된다. 모선보호 계전기의 기본적인 요구사항인 정확한 사고 판단과 빠른 동작시간을 동시에 개선할 수 있게 된다. 또한, 변류기가 포화되지 않도록 포화점을 높인 보호용 계전기를 사용하여 계전기를 구성하는데, 변류기 포화에 영향을 받지 않기 때문에 보호용 변류기 대신 포화점이 낮은 측정용 변류기를 이용하여 계전기를 구성할 수 있다. 사례 연구에서 이중모선의 모의 계통을 선정하여 내부사고, 외부사고, 진전사고의 사고 조건과 변류기 포화에 영향을 주는 잔류자속을 변화시키며 시험하였다. 사례 연구를 통하여 변류기가 포화되어도 제안한 계전기는 내부사고와 외부사고를 정확하게 구별하며 동작하는 것을 확인하였다. 특히, 보호용 변류기보다 포화점이 낮은 측정용 변류기를 이용하여도 정확하게 동작하였다. 또한, 실시간 시험시스템을 구축하여 제안한 계전기의 성능을 시험하여 정확하게 동작하는 것을 확인하였다. 제안한 계전기는 다음과 같은 특징을 가지고 있다. - 변류기 포화를 수반한 외부사고의 경우에 오동작하지 않는다. - 넓은 보호영역을 사용할 수 있어서 계전기의 감도를 민감하게 유지할 수 있다. - 변류기 포화를 수반한 내부사고의 경우에도 계전기의 동작이 지연되지 않는다. - 포화점이 낮은 측정용 변류기를 이용하여 모선보호 계전기를 구성할 수 있다. - 보상알고리즘은 많은 연산량이 필요하지 않아 모선보호 계전기의 연산량을 크게 증가시키지 않는다.
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