WO2019172504A1 - 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치 - Google Patents

저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an efficient protection coordination apparatus for a plurality of phase lower circuit break periods in a low voltage system.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a protection coordination apparatus of a plurality of circuit breakers in a low voltage system according to the prior art.
  • the low voltage system includes an upper power line PL2 and a lower power line PL1.
  • the upper power line PL2 is a power line near the power transmission side, that is, the power supply side
  • the lower power line PL1 is a power line near the power receiving side, that is, the load side or the end power user.
  • reference numeral DL1 is a first branch line that is connected between a top power line (not shown) and a top power line PL2 to supply power from the top power line to the top power line PL2.
  • the symbol DL2 is a second branch line connected between the upper power line PL2 and the lower power line PL1 to supply power from the upper power line PL2 to the lower power line PL1.
  • DL3 and DL4 are respectively connected between the lower power line PL1 and a plurality of loads (power consumers) (not shown) to supply power from the lower power line PL1 to the plurality of loads (power consumers). It is a branch line.
  • the upper circuit breaker 30 is connected in series to the first branch line DL1 so that the first branch line DL1 can be opened and closed.
  • the intermediate circuit breaker 20 is connected in series to the second branch line DL2 so that the second branch line DL2 can be opened and closed.
  • Two lower circuit breakers 10-1 and 10-2 are connected in series to the third branch lines DL3 and DL4 so that the third branch lines DL3 and DL4 can be opened and closed, respectively.
  • reference numeral SL1 is a first communication line for signal communication between the upper circuit breaker 30 and the middle circuit breaker 20.
  • Symbol SL2 is a second communication line for signal communication between the intermediate circuit breaker 20 and the lower circuit breakers 10-1 and 10-2.
  • Reference numeral SL1a denotes a first connection signal line for connecting the upper circuit breaker 30 or the intermediate circuit breaker 20 to the first communication line SL1 for signal communication
  • reference symbol SL2a denotes the intermediate circuit breaker 20 or the lower one.
  • the circuit breakers 10-1 and 10-2 are second connection signal lines which are connected to the second communication line SL2 for signal communication.
  • CCL is a common connection line connecting the input terminal and the common terminal to indicate no input.
  • Zone select interlock signal output terminal which is an output terminal of the zone select interlock signal
  • symbol Z3 is a common terminal
  • symbol Z4 is a zone selection interlock signal input terminal
  • symbol Z5 is a ground fault dedicated input terminal. to be.
  • the second branch line when a failure such as over current, electric shortage, or ground fault occurs at point A (point A as a point on the second branch line DL2), the second branch line
  • the intermediate circuit breaker 20 connected to the furnace DL2 detects such a failure and performs an automatic circuit break (trip) operation to cut off power supply from the upper power line PL2 to the lower power line PL1.
  • the intermediate circuit breaker 20 outputs a zone selection interlocking signal for localization of the failure section through the common terminal Z1 and the zone selection interlocking signal output terminal Z2.
  • the upper circuit breaker 30 receives the zone selection interlocking signal through the common terminal Z3, the zone selection interlocking signal input terminal Z4, and the ground dedicated input terminal Z5, and the middle circuit breaker 20 trips. It can be determined that the state.
  • the upper circuit breaker 30 receiving the zone selection interlocking signal performs a trip operation to supply power from the top power line (not shown) to the upper power line PL2. Can be blocked.
  • the middle circuit breaker 20 first attempts a trip operation, and then the trip setting time (short time or long time, 0.2 seconds) of the middle circuit breaker 20 so that the upper circuit breaker 30 can perform the trip operation. May be set to be shorter than the trip setting time (0.3 seconds) of the upper circuit breaker 30.
  • the protection coordination apparatus of the plurality of circuit breakers does not transmit the zone selection interlocking signal to the lower circuit breaker when the upper circuit breaker trips.
  • the circuit breaker and the lower load side of the circuit has a problem that the power outage without any information, that is, the protection cooperation is made in one direction from the lower to the upper.
  • the protection coordination apparatus of the plurality of circuit breakers requires 5 signal terminals and 5 signal lines to be wired for each circuit breaker for high and low circuit breaker protection coordination.
  • the space occupancy and wiring costs are excessive and there is a problem that the wiring work takes a long time.
  • the present invention solves the problems of the prior art described above, it is possible to cooperate with the protection from the upper side to the lower side or from the lower side to the upper side, and to minimize the number of wirings for the plurality of phase lower circuit breaker period protection cooperation It is to provide a protective cooperative device for a plurality of circuit breakers in a low voltage system.
  • An object of the present invention is a protective coordination apparatus for a plurality of circuit breakers in a low voltage system, comprising: at least one upper low voltage circuit breaker connected to a first branch circuit between an uppermost power circuit and an upper power circuit and having a communication unit; At least one intermediate low voltage circuit breaker connected to a second branch circuit between the upper power circuit and the lower power circuit and having a communication unit; At least one lower low voltage circuit breaker connected to a third branch circuit between the lower power circuit and the lowest power circuit and having a communication unit; And a communication line configured to communicate the upper low voltage circuit breaker with the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker, wherein the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker, and the lower low voltage circuit breaker are tripped.
  • the present invention includes a control unit for transmitting a communication packet for reporting a trip operation state through the communication line to at least one of the predetermined low voltage circuit breaker, the medium low voltage circuit breaker and the low voltage circuit breaker.
  • the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker are configured to be connected to each other in a closed loop form by an Ethernet communication line.
  • the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker are connected to a high speed dual ring communication network.
  • control unit includes a program storage unit for storing a Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) algorithm.
  • RSTP Rapid Spanning Tree Protocol
  • a protective coordination apparatus is an open loop for unidirectional communication to at least one of the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker.
  • the circuit board further includes a low voltage circuit breaker further connected in a) form and communicatively connected to another external communication network or an upper monitoring device.
  • the communication packet includes identification information of the destination circuit breaker, trip command information for the destination circuit breaker or status information of the source circuit breaker, and identification information of the source circuit breaker. .
  • the trip command information includes one of short time delay trip information, ground fault delay trip information, and long time delay trip information.
  • the state information of the source circuit breaker includes operation state information and self-diagnostic information of the source circuit breaker.
  • the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker, and the lower low voltage circuit breaker connect the communication line to at least one of the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker, and the lower low voltage circuit breaker during the trip operation. It includes a control unit that transmits a communication packet for reporting the trip operation status through, so that the protection cooperation is possible from the upper side to the lower side or the lower side to the upper side, and the wiring for the protection cooperation protection of the plurality of upper and lower circuit break periods is one line or It is composed of two lines of communication lines, which can minimize the number of wires.
  • the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker are configured to be connected to each other in a closed loop form by an Ethernet communication line, from the upper low voltage circuit breaker to the lower low voltage circuit breaker side.
  • the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker are connected by a high speed dual ring communication network, so that the upper low voltage circuit breaker to the lower low voltage circuit breaker side or the lower low voltage circuit breaker to the upper side Two-way communication is possible to the low voltage circuit breaker side, and high speed communication can be obtained.
  • control unit includes a program storage unit for storing the RSTP algorithm, it is possible to obtain an effect capable of generating, transmitting, storing or receiving a communication packet according to the RSTP protocol.
  • the protective cooperative apparatus is configured to include an additional low voltage circuit breaker connected in at least one of the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker in the form of an open loop for unidirectional communication.
  • an additional low voltage circuit breaker connected in at least one of the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker and the lower low voltage circuit breaker in the form of an open loop for unidirectional communication.
  • the communication packet includes the identification information of the destination circuit breaker, the trip command information for the destination circuit breaker or the status information of the source circuit breaker, and the identification information of the source circuit breaker.
  • the received communication packet may be discarded, or if the identification information of the destination circuit breaker does not indicate itself, the received communication packet may be transferred to an adjacent circuit breaker.
  • the trip command information includes any one of a short time delay trip information, a ground delay trip information, and a long time delay trip information, a short time delay trip, a ground delay trip, and a long time delay trip.
  • the destination circuit breaker since the state information of the source circuit breaker includes the operation state information and the self-diagnosis information of the source circuit breaker, the destination circuit breaker knows the operation state and the self-diagnosis result of the source circuit breaker. It can be effective.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a protective coordination apparatus of a plurality of circuit breakers in a low voltage system according to the prior art
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a protection coordination apparatus of a plurality of circuit breakers in a low voltage system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a communication packet according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a protection coordination apparatus of a plurality of circuit breakers in a low voltage system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a block diagram of a communication packet according to the present invention.
  • the protection coordination apparatus includes at least one upper low voltage circuit breaker 30, at least one middle low voltage circuit breaker 20, and at least one lower low voltage circuit. Breakers 10-1, 10-2 and communication lines DR.
  • the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 are controlled by the controllers 30a, 20a, 10-1a, and 10-. 2a).
  • the symbol PL2 indicates the upper power circuit and the symbol PL1 indicates the lower power circuit.
  • the upper power circuit PL2 is a power line near the power transmission side, that is, the power supply side
  • the lower power circuit PL1 is a power line near the power receiving side, that is, the load side or the end power user.
  • the symbol UM PL (Uppermost Poser Line) indicates the highest power circuit and the power transmission side, that is, the power line closest to the power supply side, and the symbol LM PL (Lowermost Power Line) indicates the lowest power circuit. Side, that is, the power line closest to the load side or the end power user.
  • the upper low voltage circuit breaker 30 is connected to the first branch circuit DL1 between the uppermost power circuit UM PL and the upper power circuit PL2.
  • the upper low voltage circuit breaker 30 connects (or makes the first branch circuit closed) or disconnects (first branch) the first branch circuit DL1 according to the open / close position (aka ON position, OFF or trip position). To make the circuit open).
  • the upper low voltage circuit breaker 30 has communication units P1 and P2.
  • the upper low voltage circuit breaker 30 also includes a controller 30a.
  • the control unit 30a is configured to include a microprocessor or a microcomputer, and may include control and processing means such as a central processing unit and a program or data storage means such as a memory.
  • the controller 30a determines the predetermined middle low voltage circuit breaker 20. And a communication packet reporting a trip operation state to the at least one of the lower low voltage circuit breakers 10-2 through the communication line DR.
  • the controller 30a may include a program storage unit for storing a Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) algorithm (RSTP program) to generate and transmit the communication packet as a communication packet according to the RSTP protocol.
  • RSTP Rapid Spanning Tree Protocol
  • RSTP program a Rapid Spanning Tree Protocol algorithm
  • control unit 30a may include a program storage unit storing a Transmission Control Protocol (TCP) algorithm, and generate and transmit the communication packet as a communication packet according to the TCP protocol.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the communication packet according to the TCP protocol includes a destination field having identity information of a low voltage circuit breaker to be transmitted, a source field having identity information about a sender of the communication packet, a sequence number, and a reception field. It may have a structure such as an acknowledgment number and a check sum field for checking communication errors.
  • the controller 30a may include a program storage unit for storing a User Datagram Protocol (UDP) algorithm to generate and transmit the communication packet as a communication packet according to the UDP protocol.
  • UDP User Datagram Protocol
  • the communication packet according to the UDP protocol includes a destination field having identity information of a low voltage circuit breaker to be transmitted, a source field having identity information about a sender of the communication packet, and a check thumb field for checking communication errors. It may have a structure of.
  • the middle low voltage circuit breaker 20 is connected to the second branch circuit DL2 between the upper power circuit PL2 and the lower power circuit PL1.
  • the middle low voltage circuit breaker 20 may connect or disconnect the second branch circuit DL2 according to the open / close position.
  • the intermediate low voltage circuit breaker 20 has communication units P1 and P2.
  • the intermediate low voltage circuit breaker 20 includes a controller 20a.
  • the control unit 20a may include a microprocessor or a microcomputer, and may include a control and processing unit such as a central processing unit and a program or data storage unit such as a memory.
  • the control unit 20a determines a predetermined upper low voltage circuit breaker 30 and a lower low voltage circuit breaker.
  • a communication packet for reporting a trip operation state is transmitted to at least one of (10-1) through the communication line DR.
  • the control unit 20a may include a program storage unit that stores an RSTP algorithm (RSTP program) to generate the communication packet as a communication packet according to the RSTP protocol.
  • RSTP program an RSTP algorithm
  • control unit 20a may include a program storage unit for storing a TCP algorithm to generate and transmit the communication packet as a communication packet according to the TCP protocol.
  • the communication packet according to the TCP protocol includes a destination field having identity information of a low voltage circuit breaker to be transmitted, a source field having identity information about a sender of the communication packet, a sequence number, an acknowledgment number, and a communication error check. It may have a structure such as a checksum field.
  • control unit 20a may include a program storage unit for storing a UDP algorithm to generate and transmit the communication packet as a communication packet according to the UDP protocol.
  • the communication packet according to the UDP protocol may have a structure of a destination field having identity information of a low voltage circuit breaker to be transmitted, a source field having identity information of a source of a communication packet, and a check thumb field for communication error check.
  • the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 are connected to the third branch circuit DL3 between the lower power circuit PL1 and the lowest power circuit LM PL.
  • the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 may connect or disconnect the third branch circuit DL3 according to the open / close position.
  • the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 have communication units P1 and P2.
  • the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 include control units 10-1a and 10-2a.
  • the controllers 10-1a and 10-2a may include a microprocessor or a microcomputer, and may include a control and processing means such as a central processing unit and a program or data storage means such as a memory.
  • the controllers 10-1a and 10-2a are previously determined.
  • the communication line DR is connected to at least one of the middle low voltage circuit breaker 20 and the lower low voltage circuit breaker 10-2, or at least one of the upper low voltage circuit breaker 30 and the lower low voltage circuit breaker 10-1.
  • a communication packet reporting a trip operation status is transmitted.
  • the controller 10-1a determines the predetermined medium low voltage circuit breaker 20 and the lower low voltage circuit.
  • a communication packet reporting a trip operation state is transmitted to at least one of the breakers 10-2 via a communication line DR.
  • the controller 10-2a determines the predetermined upper low voltage circuit breaker 30 and the first lower low voltage circuit.
  • a communication packet reporting a trip operation state is transmitted to at least one of the breakers 10-1 through the communication line DR.
  • the controllers 10-1a and 10-2a may include a program storage unit that stores an RSTP algorithm (RSTP program) to generate the communication packet as a communication packet according to the RSTP protocol.
  • RSTP program an RSTP algorithm
  • control unit (10-1a, 10-2a) includes a program storage unit for storing the TCP algorithm, can generate and transmit the communication packet as a communication packet according to the TCP protocol.
  • the communication packet according to the TCP protocol includes a destination field having identity information of the low voltage circuit breaker to be transmitted, a source field having identity information about the sender of the communication packet, a sequence number, an acknowledgment number, and a checksum field for communication error checking. It may have a structure of.
  • control unit 10-1a, 10-2a includes a program storage unit for storing a UDP algorithm, it is possible to generate and transmit the communication packet as a communication packet according to the UDP protocol.
  • the communication packet according to the UDP protocol may have a structure of a destination field having identity information of a low voltage circuit breaker to be transmitted, a source field having identity information of a source of a communication packet, and a check thumb field for communication error check.
  • the communication line DR connects the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2.
  • the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20 and the lower low voltage circuit breakers 10-1, 10-2 are closed by an Ethernet communication line. It is configured to be connected to each other in the form of a closed loop.
  • the communication line DR includes an Ethernet communication line connecting the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 to each other in a closed loop form. Can be.
  • the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 are connected by a high speed dual ring communication network. do.
  • the communication line DR may be configured as a high speed dual ring communication network connecting the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 to each other. have.
  • the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 are connected to the communication line DR which is a high speed dual ring communication network in a closed loop type. Therefore, the communication packet transmitted by any one of the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 is transmitted to the communication line DR. It may be transmitted to both the connected upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2.
  • the protection coordination apparatus may include an open loop for unidirectional communication to at least one of the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker, and the lower low voltage circuit breaker. It may further include a low voltage circuit breaker (5) further connected in the form of (open loop).
  • the low voltage circuit breaker 5 may also include the communication units P1 and P2 and the control unit 5a as described above.
  • the low voltage circuit breaker 5 is a network. It can be connected to a switch or hub 6 to connect the closed loop network to other communication networks or higher level monitoring devices such as remote monitoring control and data acquisition devices (SCADA devices).
  • SCADA devices remote monitoring control and data acquisition devices
  • the communication packet may include identification information (DID) of a destination circuit breaker, trip command information for a destination circuit breaker, or a source circuit breaker as shown in FIG. 3. It may include status information (ITS / ST) and identification information (SID) of the source circuit breaker.
  • DID identification information
  • ITS / ST status information
  • SID identification information
  • the trip command information may be composed of any one of short time delay trip information, ground fault delay trip information, and long time delay trip information.
  • the state information ST of the source circuit breaker includes ON or trip / OFF operating state information of the source circuit breaker and self diagnosis information.
  • the intermediate circuit breaker 20 transmits a communication packet through the communication units P1 and P2.
  • the communication packet includes identity information (or address information) of the upper low voltage circuit breaker 30 to perform the protection cooperative operation, identity information (or address information) of the intermediate circuit breaker 20, and trip command information (trip command).
  • identity information or address information
  • identity information or address information of the intermediate circuit breaker 20
  • trip command information trip command
  • ITS any one of the short time delay trip information, the ground delay trip information, and the long time delay trip information, and the state information ST of the intermediate circuit breaker 20 may be included.
  • the upper circuit breaker 30 may determine that the intermediate circuit breaker 20 has tripped by receiving the communication packet through the communication units P1 and P2, and delays according to the trip command information ITS. Perform the trip operation.
  • the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 are communication lines. Since low-voltage circuit breakers 30 and lower low-voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 receive the communication packet and are connected to each other in the form of a closed loop via DR, the low-voltage circuit breaker 10-1 or 10-2 receives the communication packet.
  • the circuit breaker 20 may determine a state in which the trip operation is performed, and selectively store only the entire communication packet or predetermined information data (for example, state information of the intermediate low voltage circuit breaker).
  • the low voltage circuit breaker 5 is further connected to the lower low voltage circuit breaker 10-2 in an open loop form, and the low voltage circuit breaker 5 is connected to another network or the upper monitoring device through the hub or the network switch 6. It is also possible to transmit and report information (status information, trip command information, etc.) according to the communication packet.
  • the upper circuit breaker 30 receiving the communication packet performs a delay trip operation according to the trip command information, and thus the upper power line from the highest power line not shown.
  • the power supply to (PL2) can be cut off.
  • the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 are communication lines. Since the communication connection is made in the form of a closed loop via the DR, not only the middle low voltage circuit breaker 20 but also the low voltage low circuit breakers 10-1 and 10-2 receive the communication packet and the high low voltage according to a pre-stored program.
  • the circuit breaker 30 may determine the tripping state, and selectively store the entire communication packet or only predetermined information data (for example, state information of the upper low voltage circuit breaker).
  • the upper low voltage circuit breaker 30, the middle low voltage circuit breaker 20, and the lower low voltage circuit breakers 10-1 and 10-2 are provided with a temporary power supply means such as a battery not shown to It can transmit, forward, receive and store.
  • the low voltage circuit breaker 5 is further connected to the lower low voltage circuit breaker 10-2 in an open loop form, and the low voltage circuit breaker 5 is connected to another network or the upper monitoring device through the hub or the network switch 6. It is also possible to transmit and report information (status information, trip command information, etc.) according to the communication packet.
  • the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker, and the lower low voltage circuit breaker are at least one of the upper low voltage circuit breaker, the middle low voltage circuit breaker, and the lower low voltage circuit breaker during the trip operation. Since one includes a control unit for transmitting a communication packet for reporting the trip operation status via a communication line, it is possible to cooperate in the protection from the upper side to the lower side or from the lower side to the upper side in both directions, and Since the wiring is composed of one or two communication lines, the number of wirings can be minimized.

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Abstract

본 발명은 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선수를 최소화할 수 있는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따른 보호 협조 장치는, 최상위 전력회로와 상위 전력회로 사이의 제1 분기회로에 접속되고, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기; 상위 전력회로와 하위 전력회로 사이의 제2 분기회로에 접속되고, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기; 하위 전력회로와 최하위 전력회로 사이의 제3 분기회로에 접속되고, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기; 및 상위 저압 회로차단기와 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기를 통신 연결하는 통신선로;를 포함하며, 상위 저압 회로차단기와 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는, 접속된 분기회로에서 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 미리 결정된 상기 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치
본 발명은 저압 계통에서 복수의 상 하위 회로차단기간의 효율적인 보호 협조 장치에 관한 것이다.
종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도인 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 있어서 저압 계통은 상위 전력선로(PL2)와 하위 전력선로(PL1)를 포함한다.
여기서 상위 전력선로(PL2)는 송전 측 다시 말해 전원 측에 가까운 전력선로이고, 하위 전력선로(PL1)는 수전 측, 다시 말해 부하 측 또는 최종 전력 사용자에 가까운 전력선로이다.
도 1에 있어서 부호 DL1은 최상위 전력선로(미 도시)와 상위 전력선로(PL2) 사이에 접속되어 상기 최상위 전력선로로부터의 전력을 상위 전력선로(PL2)에 공급하는 제1 분기선로이다.
도 1에 있어서 부호 DL2는 상위 전력선로(PL2)와 하위 전력선로(PL1) 사이에 접속되어 상위 전력선로(PL2)로부터의 전력을 하위 전력선로(PL1)로 공급하는 제2 분기선로이고, 부호 DL3와 부호 DL4는 각기 하위 전력선로(PL1)와 복수의 부하(전력수용가)(미 도시) 사이에 접속되어 하위 전력선로(PL1)로부터의 전력을 복수의 부하(전력수용가)에 공급하는 제3 분기선로이다.
제1 분기선로(DL1)에는 해당 제1 분기선로(DL1)를 개폐 가능하게 상위 회로차단기(30)가 직렬로 접속된다.
제2 분기선로(DL2)에는 해당 제2 분기선로(DL2)를 개폐 가능하게 중위 회로차단기(20)가 직렬로 접속된다.
제3 분기선로(DL3, DL4)에는 해당 제3 분기선로(DL3, DL4)를 각기 개폐 가능하게 2대의 하위 회로차단기(10-1, 10-2)가 직렬로 접속된다.
도 1에 있어서 부호 SL1은 상위 회로차단기(30)와 중위 회로차단기(20) 간의 신호 통신을 위한 제 1 통신선로이다.
부호 SL2은 중위 회로차단기(20)와 하위 회로차단기(10-1, 10-2) 간의 신호 통신을 위한 제 2 통신선로이다.
부호 SL1a는 상위 회로차단기(30) 또는 중위 회로차단기(20)가 제 1 통신선로(SL1)에 신호 통신을 위해 접속하기 위한 제 1 접속 신호 선로이고, 부호 SL2a는 중위 회로차단기(20) 또는 하위 회로차단기(10-1, 10-2)가 제 2 통신선로(SL2)에 신호통신을 위해 접속하는 제 2 접속 신호 선로이다.
부호 CCL은 입력 없음을 나타내도록 입력단자와 커먼(COMMON) 단자를 연결하는 커먼 연결 선로이다.
각각의 상위 회로차단기(30), 중위 회로차단기(20) 및 하위 회로차단기(10-1, 10-2)에 있어서, 부호 Z1은 커먼(COMMON) 단자이고, 부호 Z2는 고장 구간의 국지화를 위한 존 선택 연동 신호의 출력단자인 존 선택 연동(Zone Selective Interlock) 신호 출력단자이며, 부호 Z3는 커먼 단자이고, 부호 Z4는 존 선택 연동 신호 입력단자이며, 부호 Z5는 지락(ground fault) 전용 입력단자이다.
상술한 바와 같은 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 동작을 설명한다.
도 1에 있어서 포인트 A{제2 분기선로(DL2) 상의 일 지점으로서 A 지점}에서 과전류(Over Current), 단락전류(Electric Shortage) 또는 지락(ground fault)과 같은 고장이 발생하면, 제2 분기선로(DL2) 상에 연결된 중위 회로차단기(20)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 상위 전력선로(PL2)로부터 하위 전력선로(PL1)로의 전원공급을 차단한다.
따라서 하위 전력선로(PL1)로부터 전원을 공급받고 있는 하위 회로차단기(10-1, 10-2)와 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
또한 동시에 중위 회로차단기(20)는 커먼 단자(Z1)와 존 선택 연동 신호 출력단자(Z2)를 통해서 고장 구간의 국지화를 위한 존 선택 연동 신호를 출력한다.
그러면 상위 회로차단기(30)는 커먼 단자(Z3)와 존 선택 연동 신호 입력단자(Z4) 및 지락 전용 입력단자(Z5)를 통해 존 선택 연동 신호를 수신하여 중위 회로차단기(20)가 트립 동작한 상태인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 중위 회로차단기(20)가 트립 동작에 실패한 경우, 존 선택 연동 신호를 수신한 상위 회로차단기(30)가 트립 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단할 수 있다.
또한 중위 회로차단기(20)가 먼저 트립 동작을 시도한 후, 상위 회로차단기(30)가 트립 동작을 수행할 수 있도록, 중위 회로차단기(20)의 트립 설정시간(단 한시 또는 장 한시, 0.2초)은 상위 회로차단기(30)의 트립 설정시간(0.3초)보다 짧게 설정될 수 있다.
이때 상위 전력선로(PL2)로부터 전원공급을 받는 중위 회로차단기(20), 하위 회로차단기(10-1, 10-2) 및 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미 도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
도 1에 있어서 포인트 B{제1 분기선로(DL1) 상의 일 지점으로서 B 지점}에서 과전류, 단락전류 또는 지락과 같은 고장이 발생하면, 제1 분기선로(DL1) 상에 연결된 상위 회로차단기(30)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단한다.
그러나 상술한 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상위의 회로차단기가 트립 동작한 경우, 상위의 회로차단기가 하위의 회로차단기로 존 선택 연동 신호)를 전송하지 않으므로, 하위의 회로차단기와 그 보다 더 하위의 부하 측은 아무런 정보 없이 정전되어야 하는 문제점 즉, 보호 협조가 하위에서 상위로의 일 방향으로만 이루어지는 문제점이 있다.
또한 상술한 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위해서 각각의 회로차단기가 5개의 신호 단자와 5개의 신호선을 배선해야 하므로, 배선수가 많아 배선공간의 점유와 배선 비용이 과다하며 배선작업에 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선수를 최소화할 수 있는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치에 있어서, 최상위 전력회로와 상위 전력회로 사이의 제1 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기; 상기 상위 전력회로와 하위 전력회로 사이의 제2 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기; 상기 하위 전력회로와 상기 최하위 전력회로 사이의 제3 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기; 및 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기를 통신 연결하는 통신선로;를 포함하고, 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는, 트립 동작시, 미리 결정된 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함하는 본 발명에 따른 보호 협조 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 이더넷 통신선로에 의해 폐 루프형태로 서로 연결되게 구성된다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 고속 듀얼 링 통신 네트워크로 연결된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 제어부는 RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 본 발명에 따른 보호 협조 장치는 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 단방향 통신을 위한 개 루프(open loop)형태로 추가로 연결되고, 외부의 다른 통신 네트워크 또는 상위 감시 장치에 통신 접속되는 저압 회로차단기를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 통신 패킷은 목적지 회로차단기의 식별정보, 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태 정보 및 소스 회로차단기의 식별정보를 포함한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 트립 지령 정보는 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나로 구성된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 소스 회로차단기의 상태 정보는 상기 소스 회로차단기의 동작 상태 정보와 자기 진단 정보를 포함한다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 트립 동작시 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함하므로, 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선이 1선 또는 2선의 통신선로로 구성되어 배선수를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 이더넷 통신선로에 의해 폐 루프형태로 서로 연결되게 구성되므로, 상위 저압 회로차단기에서 하위 저압 회로차단기 측으로 또는 하위 저압 회로차단기에서 상위 저압 회로차단기 측으로 양방향 통신이 가능한 잇점을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 고속 듀얼 링 통신 네트워크로 연결되므로, 상위 저압 회로차단기에서 하위 저압 회로차단기 측으로 또는 하위 저압 회로차단기에서 상위 저압 회로차단기 측으로 양방향 통신이 가능하고 고속으로 통신 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상기 제어부는 RSTP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하므로, RSTP 프로토콜에 따라서 통신 패킷을 생성하거나 전송하거나 저장하거나 수신하는 처리가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치는, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 단방향 통신을 위한 개 루프형태로 연결되는 추가적 저압 회로차단기를 포함하게 구성되므로, 해당 추가 연결되는 저압 회로차단기를 네트워크 스위치(network switch) 또는 허브(hub)에 접속하여 상기 폐 루프 네트워크의 정보를 다른 통신 네트워크 또는 상위 감시장치에 전달할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 통신 패킷은 목적지 회로차단기의 식별정보, 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태 정보 및 소스 회로차단기의 식별정보를 포함하므로, 소스 회로차단기의 식별정보가 자신을 나타내는 경우 수신한 통신 패킷을 폐기한다든지 목적지 회로차단기의 식별정보가 자신을 나타내는 것이 아닌 경우 수신한 통신 패킷을 인접한 회로차단기로 전달하는 것이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상기 트립 지령 정보는 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나로 구성되므로, 단 한시 지연 트립, 지락 지연 트립, 장 한시 지연 트립 중 상대방 회로차단기에 선택적 보호협조에 따른 트립 동작을 요청할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상기 소스 회로차단기의 상태 정보는 상기 소스 회로차단기의 동작 상태 정보와 자기 진단 정보를 포함하므로, 목적지 회로차단기는 소스 회로차단기의 동작 상태와 자기 진단 결과를 알 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도이며,
도 3은 본 발명에 따른 통신 패킷의 구성 도이다.
상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 구성을 보여주는 블록 도이며, 도 3은 본 발명에 따른 통신 패킷의 구성 도이다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보호 협조 장치는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기(30), 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기(20), 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2) 및 통신선로(DR)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라서 상위 저압 회로차단기(30), 중위 저압 회로차단기(20), 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 제어부(30a, 20a, 10-1a, 10-2a)를 포함한다.
도 2에 있어서 부호 PL2는 상위 전력회로를 지시하고 부호 PL1은 하위 전력회로를 지시한다.
여기서, 상위 전력회로(PL2)는 송전 측 다시 말해 전원 측에 가까운 전력선로이고, 하위 전력회로(PL1)는 수전 측, 다시 말해 부하 측 또는 최종 전력 사용자에 가까운 전력선로이다.
도 2에 있어서 부호 UM PL(Uppermost Poser Line)은 최상위 전력회로를 지시하며 송전 측 다시 말해 전원 측에 가장 가까운 전력선로를 지시하고, 부호 LM PL(Lowermost Power Line)은 최하위 전력회로를 지시하며 수전 측, 다시 말해 부하 측 또는 최종 전력 사용자에 가장 가까운 전력선로를 지시한다.
상위 저압 회로차단기(30)는 최상위 전력회로(UM PL)와 상위 전력회로(PL2) 사이의 제1 분기회로(DL1)에 접속된다.
상위 저압 회로차단기(30)는 개폐 위치(일명 ON 위치, OFF 또는 트립 위치)에 따라서 상기 제1 분기회로(DL1)를 접속(제1 분기회로를 폐로 상태로 만드는 것) 또는 차단(제1 분기회로를 개방 상태로 만드는 것) 가능하다.
상위 저압 회로차단기(30)는 통신부(P1, P2)를 갖는다.
또한, 상위 저압 회로차단기(30)는 제어부(30a)를 포함한다.
제어부(30a)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함하게 구성되어, 중앙처리장치와 같은 제어 및 처리수단과 메모리와 같은 프로그램 또는 데이터 저장수단을 포함할 수 있다.
상위 저압 회로차단기(30)가 접속된 제 1 분기회로(DL1)에서 과전류 또는 단락전류와 같은 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 제어부(30a)는 미리 결정된 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-2) 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 제어부(30a)는 RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) 알고리즘(RSTP 프로그램)을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 RSTP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(30a)는 TCP(Transmission Control Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드(destination field)와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드(source field), 시퀀스 번호(sequence number), 수신확인 번호(acknowledgement number) 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸(check sum) 필드등의 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(30a)는 UDP(User Datagram Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드(destination field)와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드(source field) 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸 필드의 구조를 가질 수 있다.
중위 저압 회로차단기(20)는 상위 전력회로(PL2)와 하위 전력회로(PL1) 사이의 제2 분기회로(DL2)에 접속된다.
중위 저압 회로차단기(20)는 개폐 위치에 따라서 제2 분기회로(DL2)를 접속 또는 차단 가능하다.
중위 저압 회로차단기(20)는 통신부(P1, P2)를 갖는다.
또한, 중위 저압 회로차단기(20)는 제어부(20a)를 포함한다.
제어부(20a)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함하게 구성되어, 중앙처리장치와 같은 제어 및 처리수단과 메모리와 같은 프로그램 또는 데이터 저장수단을 포함할 수 있다.
중위 저압 회로차단기(20)가 접속된 제 2 분기회로(DL2)에서 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 제어부(20a)는 미리 결정된 상위 저압 회로차단기(30) 및 하위 저압 회로차단기(10-1) 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
제어부(20a)는 RSTP 알고리즘(RSTP 프로그램)을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 RSTP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(20a)는 TCP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드, 시퀀스 번호, 수신확인 번호(acknowledgement number) 및 통신 에러 체크를 위한 체크 섬 필드등의 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(20a)는 UDP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸 필드의 구조를 가질 수 있다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 하위 전력회로(PL1)와 최하위 전력회로 (LM PL)사이의 제3 분기회로(DL3)에 접속된다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 개폐 위치에 따라서 제3 분기회로(DL3)를 접속 또는 차단 가능하다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 통신부(P1, P2)를 갖는다.
또한, 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 제어부(10-1a, 10-2a)를 포함한다.
제어부(10-1a, 10-2a)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함하게 구성되어, 중앙처리장치와 같은 제어 및 처리수단과 메모리와 같은 프로그램 또는 데이터 저장수단을 포함할 수 있다.
하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 접속된 제 3 분기회로(DL3)에서 이상전류 발생으로 회로를 자동차단하는 트립 동작시, 제어부(10-1a, 10-2a)는 미리 결정된 중위 저압 회로차단기(20)와 하위 저압 회로차단기(10-2) 중 적어도 어느 하나 또는 상위 저압 회로차단기(30)와 하위 저압 회로차단기(10-1) 중 적어도 어느 하나에 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
즉, 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 제1 하위 저압 회로차단기(10-1)인 경우, 제어부(10-1a)는 미리 결정된 중위 저압 회로차단기(20)와 하위 저압 회로차단기(10-2) 중 적어도 어느 하나에 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다. 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 제 2 하위 저압 회로차단기(10-2)인 경우, 제어부(10-2a)는 미리 결정된 상위 저압 회로차단기(30)와 제1 하위 저압 회로차단기(10-1) 중 적어도 어느 하나에 통신선로(DR)를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송한다.
제어부(10-1a, 10-2a)는 RSTP 알고리즘(RSTP 프로그램)을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 RSTP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(10-1a, 10-2a)는 TCP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
TCP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드, 시퀀스 번호, 수신확인 번호 및 통신 에러 체크를 위한 체크 섬 필드 등의 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 제어부(10-1a, 10-2a)는 UDP 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하여, 상기 통신 패킷을 UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 생성하고 전송할 수 있다.
UDP 프로토콜에 따른 통신 패킷은 전송 대상 저압 회로차단기의 신원정보를 가진 목적지 필드와, 통신 패킷의 송신원에 대한 신원정보를 가진 소스 필드 및 통신 에러 체크를 위한 체크 썸 필드의 구조를 가질 수 있다.
통신선로(DR)는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)를 통신 연결한다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 이더넷 통신선로(ethernet communication line)에 의해 폐 루프(closed loop)형태로 서로 연결되게 구성된다.
즉, 통신선로(DR)는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)를 폐 루프 형태로 서로 연결하는 이더넷 통신선로로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 고속 듀얼 링(Dual Ring) 통신 네트워크로 연결된다.
즉, 통신선로(DR)는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)를 서로 연결하는 고속 듀얼 링 통신 네트워크로 구성될 수 있다.
상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 폐 루프 형태의 고속 듀얼 링 통신 네트워크인 통신선로(DR)에 통신 연결되는 구성이므로, 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2) 중 어느 임의의 회로차단기가 전송하는 상기 통신 패킷은 통신선로(DR)에 연결된 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)의 모두에 전송될 수 있다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보호 협조 장치는 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 단방향 통신을 위한 개 루프(open loop)형태로 추가로 연결되는 저압 회로차단기(5)를 더 포함할 수 있다.
저압 회로차단기(5)도 상술한 바와 같은 통신부(P1, P2)와 제어부(5a)를 포함할 수 있다.
상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 서로 연결되어 형성되는 상기 폐 루프 네트워크에 대해서, 저압 회로차단기(5)는 네트워크 스위치 또는 허브(6)에 접속되어 상기 폐 루프 네트워크를 다른 통신 네트워크 또는 예컨대 원방 감시 제어 및 데이터 취득 장치(SCADA 장치)와 같은 상위 감시 장치에 연결할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상기 통신 패킷은 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 목적지 회로차단기의 식별정보(DID), 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태 정보(ITS/ST) 및 소스 회로차단기의 식별정보(SID)를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 트립 지령 정보(ITS)는 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 소스 회로차단기의 상태 정보(ST)는 소스 회로차단기의 ON 또는 트립/OFF 동작 상태 정보와 자기 진단 정보(self diagnosis information)를 포함한다.
한편, 도 2를 참조하여 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치의 동작을 설명한다.
도 2에 있어서 포인트 A{제2 분기선로(DL2) 상의 일 지점으로서 A 지점}에서 과전류, 단락전류 또는 지락과 같은 고장이 발생하면, 제2 분기선로(DL2) 상에 연결된 중위 회로차단기(20)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 상위 전력선로(PL2)로부터 하위 전력선로(PL1)로의 전원공급을 차단한다.
따라서 하위 전력선로(PL1)로부터 전원을 공급받고 있는 하위 회로차단기(10-1, 10-2)와 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
또한 동시에 중위 회로차단기(20)는 통신부(P1, P2)를 통해서 통신 패킷을 전송한다.
여기서 상기 통신 패킷은 보호 협조 동작을 수행할 상위 저압 회로차단기(30)의 신원 정보(또는 주소 정보)와, 중위 회로차단기(20)의 신원 정보(또는 주소 정보)와, 트립 지령 정보(트립 지령 데이터)(ITS)로서 단 한시 지연 트립 정보, 지락 지연 트립 정보 및 장 한시 지연 트립 정보 중 어느 하나와, 중위 회로차단기(20)의 상태 정보(ST)를 포함할 수 있다.
그러면 상위 회로차단기(30)는 통신부(P1, P2)를 통해 상기 통신 패킷을 수신하여 중위 회로차단기(20)가 트립 동작한 상태인 것으로 판단할 수 있고, 상기 트립 지령 정보(ITS)에 따라 지연 트립 동작을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 통신선로(DR)를 통해 폐 루프 형태로 통신 접속되어 있으므로, 상위 저압 회로차단기(30)뿐 아니라 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)도 상기 통신 패킷을 수신하여 미리 저장된 프로그램에 따라서 중위 저압 회로차단기(20)가 트립 동작한 상태를 판단할 수 있고, 상기 통신 패킷 전체 또는 미리 결정된 정보 데이터(예컨대 중위 저압 회로차단기의 상태 정보)만을 선택적으로 저장할 수 있다.
또한, 하위 저압 회로차단기(10-2)에 저압 회로차단기(5)가 개루프 형식으로 추가 접속되고, 저압 회로차단기(5)는 허브 또는 네트워크 스위치(6)을 통해서 다른 네트워크 또는 상위 감시 장치에 상기 통신 패킷에 따른 정보(상태 정보, 트립 지령 정보 등)를 전송하여 보고하는 것도 가능하다.
한편, 중위 회로차단기(20)가 트립 동작에 실패한 경우에도, 상기 통신 패킷을 수신한 상위 회로차단기(30)가 트립 지령 정보에 따른 지연 트립 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단할 수 있다.
이때 상위 전력선로(PL2)로부터 전원공급을 받는 중위 회로차단기(20), 하위 회로차단기(10-1, 10-2) 및 해당 하위 회로차단기(10-1, 10-2)를 통해서 전원을 공급받고 있는 미 도시한 부하 측은 정전 상태가 된다.
도 2에 있어서 포인트 B{제1 분기선로(DL1) 상의 일 지점으로서 B 지점}에서 과전류, 단락전류 또는 지락과 같은 고장이 발생하면, 제1 분기선로(DL1) 상에 연결된 상위 회로차단기(30)는 이러한 고장을 검출하여 자동 회로 차단(트립) 동작을 수행하여 미 도시한 최상위 전력선로부터 상위 전력선로(PL2)로의 전원공급을 차단한다.
또한, 본 발명에 따른 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치는 상위 저압 회로차단기(30)와 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)가 통신선로(DR)를 통해 폐 루프 형태로 통신 접속되어 있으므로, 중위 저압 회로차단기(20)뿐 아니라 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)도 상기 통신 패킷을 수신하여 미리 저장된 프로그램에 따라서 상위 저압 회로차단기(30)가 트립 동작한 상태를 판단할 수 있고, 상기 통신 패킷 전체 또는 미리 결정된 정보 데이터(예컨대 상위 저압 회로차단기의 상태 정보)만을 선택적으로 저장할 수 있다.
여기서, 상위 저압 회로차단기(30), 중위 저압 회로차단기(20) 및 하위 저압 회로차단기(10-1, 10-2)는 미 도시한 배터리와 같은 한시적인 전원공급 수단을 구비하여 상기 통신 패킷의 전송, 전달 및 수신과 저장이 가능하다.
또한, 하위 저압 회로차단기(10-2)에 저압 회로차단기(5)가 개루프 형식으로 추가 접속되고, 저압 회로차단기(5)는 허브 또는 네트워크 스위치(6)을 통해서 다른 네트워크 또는 상위 감시 장치에 상기 통신 패킷에 따른 정보(상태 정보, 트립 지령 정보 등)를 전송하여 보고하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호 협조 장치에 있어서, 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기는 트립 동작시 상위 저압 회로차단기, 중위 저압 회로차단기 및 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷을 전송하는 제어부를 포함하므로, 상위에서 하위 측 또는 하위에서 상위 측의 양방향으로 보호 협조가 가능하고 복수의 상 하위 회로차단기간 보호 협조를 위한 배선이 1선 또는 2선의 통신선로로 구성되어 배선수를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치에 있어서,
    최상위 전력회로와 상위 전력회로 사이의 제1 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 상위 저압 회로차단기;
    상기 상위 전력회로와 하위 전력회로 사이의 제2 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 중위 저압 회로차단기;
    상기 하위 전력회로와 상기 최하위 전력회로 사이의 제3 분기회로에 접속되며, 통신 부를 갖는 적어도 하나의 하위 저압 회로차단기; 및
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기를 통신 연결하는 통신선로;를 포함하며,
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는,
    트립 동작시, 미리 결정된 상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 상기 통신선로를 통해 트립 동작 상태를 보고하는 통신 패킷(packet)을 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 이더넷 통신선로(ethernet communication line)에 의해 폐 루프(closed loop)형태로 서로 연결되게 구성된 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기는 고속 듀얼 링(Dual Ring) 통신 네트워크로 연결되는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) 알고리즘을 저장하는 프로그램 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상위 저압 회로차단기와 상기 중위 저압 회로차단기 및 상기 하위 저압 회로차단기 중 적어도 어느 하나에 단방향 통신을 위한 개 루프(open loop)형태로 추가로 연결되고, 외부의 다른 통신 네트워크 또는 상위 감시 장치에 통신 접속되는 저압 회로차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신 패킷은 목적지 회로차단기의 식별정보, 목적지 회로차단기에 대한 트립 지령 정보 또는 소스(source) 회로차단기의 상태 정보 및 소스 회로차단기의 식별정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 트립 지령 정보는 단 한시 지연 트립 정보(short time delay trip information), 지락 지연 트립 정보(ground fault delay trip information) 및 장 한시 지연 트립 정보(long time delay trip information)중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 소스 회로차단기의 상태 정보는 상기 소스 회로차단기의 동작 상태 정보와 자기 진단 정보(self diagnosis information)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 계통에서 복수의 회로차단기의 보호 협조 장치.
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