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[국내논문] DSP를 이용한 변압기용 디지털 보호계전기 설계에 관한 연구
A Study on Design of Digital Protective Relay for Transformer Using a DSP 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.17 no.6, 2003년, pp.39 - 46  

서희석 (두원공과대학 자동화시스템과) ,  권기백 (대덕대학 전기전자계열)

초록
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본 논문에서는 디지털화 경향에 맞추어 변압기를 보호함과 아울러 감시 및 계측 등의 기능을 갖춘 변압기용 디지털 보호계전기를 개발하기 위한 하드웨어 및 실시간 처리가 가능한 소프트웨어의 구현 방법 등을 제시하였다. 특히 보호계전기의 모든 알고리즘 및 보조 프로그램들이 단일 프로세서에 의해 실시간으로 수행될 수 있도록 DSP의 DMA 제어기를 이용하여 아날로그 입력 데이터를 처리하였다. 아울러 비휘발성 메모리 (EEPROM, flash memory)에 보호계전 알고리즘의 수행에 필요한 각종 설정치, 이벤트 및 고장데이터를 저장하고 UART를 이용하여 데이터를 분석할 수 있도록 하였다. 그리고 시험용 변압기용 디지털 보호계전기를 제작하여 일본 NF 사의 보호계전기 시험기를 이용하여 변압기 보호기능 및 동작특성을 시험하여 그 성능을 입증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this papers, We studied system requirement specification, hardware design and implementation, protective algorithm and software design method to implement digital protective relay which has high trust and high function of protection as well as control and metering for power transformers. Protecti...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 본 논문에서는 변압기용 디지털 보호계전기의 국산화를 위한 연구의 일환으로 변압기를 보호함과 아울러 감시 및 계측 등의 기능을 갖춘 디지털 보호계전기를 개발하기 위한 하드웨어와 소프트웨어의 구현 방법 등을 제시한다.
  • 본 논문에서는 변압기용 디지털 보호계전기의 순차 도를 설계함에 있어 객체를 각각의 소자로 보았다. 즉 ROM, RAM, EEPROM, HashROM, RTC, Digital Input 소자, Digital Out 인 Relay 등의 소자들이 프로세서를 중심으로 메시지를 주고받는 형태로 표현하였다.
  • 이에 본 논문에서는 DSP의 DMA 컨트롤러를 이용 697 [us] 마다 아날로그 데이터를 샘플링하면서 1.3889[ms]마다 보호알고리즘을 실시간 수행할 수 있도록 하드웨어와 소프트웨어를 구현하였다.
  • 본 논문에서는 여자돌입상태에서 보호계 전기가 오동작하지 않도록 보호계전 알고리즘에 제2 고조파 억제요소를 추가하여 전체 보호알고리즘을 구현하였다.
  • 이러한 결과는 변압기용 디지털 보호계전기가 제 2고조파 억제특성 알고리즘을 정확히 수행하고 있음을 보여주는 것이다. 이러한 결과는 변압기용 디지털 보호계전기가 제2고조파 억제특성 알고리즘을 정확히 수행하고 있음을 보여주는 것이다.
  • 이러한 결과는 변압기용 디지털 보호계전기가 제 2고조파 억제특성 알고리즘을 정확히 수행하고 있음을 보여주는 것이다. 이러한 결과는 변압기용 디지털 보호계전기가 제2고조파 억제특성 알고리즘을 정확히 수행하고 있음을 보여주는 것이다.
  • 본 논문에서는 변압기용 디지털 보호계전기를 제작하기 위한 시스템의 사양, 하드웨어 설계, 알고리즘 및 소프트웨어의 설계 등에 관하여 연구하였다. 하드웨어 설계에 있어서는 DSP를 사용함으로써연산성능의 대폭적인 고도화를 이루었으며, DSP의 DMA를 이용하여 인터럽트를 처리하여 CPU의 개입 없이 DMA가 독립적으로 입력 데이터를 읽어 오도록 함으로서 단일 프로세서에 의한 알고리즘 수행및 기타 부가 기능들을 실시간 처리화하였다.
  • 이상의 결과는 실제적인 보호계전기의 동작 특성을 만족하는 것으로 본 논문의 연구 내용은 다른 종류의 디지털 보호계전기를 개발하는데 이론적 . 기술적 기초가 될 수 있으며, 향후 실질적으로 제품화가 가능한 변압기용 디지털 보호계전기를 개발하는데 디딤돌이 될 수 있을 것으로 사료된다.

가설 설정

  • 즉 변압기 1차측 전류의 기본파에대한 저]2고조파의 함유율이 20[%] 되도록 보호계전기 시험기에서 고조파를 합성하여 입력하였다. 그리고 시험용 변압기 보호계전기에는 제2고조파의 함유율을 20 [%]로 정정하였다. 이와 같은 조건하에서변압기용 디지털 보호계전기는 비율차동특성에 의해서는 고장으로 판단되나 변압기의 차전류에 기본파에 대한 저]2고조파의 함유율이 20[%] 이상이 되어트립신호는 발생하지 않는다.
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참고문헌 (12)

  1. “Protective Relaying Theory and Application”, ABB Power T&D Company Inc., pp. 54-131, 1994. 

  2. “Protective Relays Application Guide”, GEC ALSTHOM, pp. 22-46, 1990. 

  3. “Current differential Relay(Type GBT4d-BT1) 取扱說明書”, TOSHIBA Corp. 

  4. “電力用機器保護繼電裝置のテイシタル化”, 日立評論 vol.79, NO.3, pp. 522-43, 1997. 

  5. “電力系統のテイシタル制御.保護”, 東京電力株式會社, pp. 93-107, 1992. 

  6. Digital relay, TOSHIBA Corp., pp. 32-57, 1994. 

  7. M. Kezunovic, “Digital Protective Relaying Algorithms and Systems-an overview,” Electrical Power System Research, pp.167-180, April, 1981. 

  8. Murty V.V.S. Yalla, “A Digital Multifunction Protective Relay”,IEEE Trans. on PWRD, Vol.7, No.1, pp.193-201, Jan., 1992. 

  9. G. Benmouyal, “Design of a Combined Digital Global Differential and Volt/Hertz Relay for Step-Up Transformers”, IEEE trans. on PWRD, Vol.6, No.3, pp.1000-1007, 1991. 

  10. Jean J. Labrosse, “MicroC/OS-II, The Real-Time Kernel”, pp. 21-143, ISBN 1-57820-103-9, 2002. 

  11. Terry Quatrani, “Visual Modelling with Rational Rose 2000 and UML”, Intervision Book Company, pp. 35-242, 2000. 

  12. 권기백, 신명철, 외 2인, “웨이브렛을 바탕으로 한 신경 회로망을 이용한 전력용 변압기 보호계전기법”, 전기학회 논문지, pp.134-142, 2002. 3 

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