KR100538563B1 - Simulator for power system and method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력계통의 시험대상장치; 실계통의 전압, 전류의 크기와 모의 계통의 전압, 전류 크기에 따른 전압 시뮬레이션 비와 전류 시뮬레이션 비를 구한 다음 실계통의 정상 임피던스, 역상 임피던스, 영상자기 임피던스 및 영상상호 임피던스 값을 구하는 모의시험장치; 및 상기 시험대상장치 및 모의시험장치와 상호 연계하여 전력계통에서 고장이 발생한 경우 전압, 전류 등 전기적 현상과 상기 시험대상장치(100)와 같은 시험대상장치(100)들의 동작사항을 기록하고 시험대상장치(100)들의 동작사항과 비교분석하여 전력계통의 고장원인을 규명하기 위한 고장기록장치;를 구비함으로써, 2회선 영상상호 임피던스 모의 기법을 도입하여 각 회선의 영상자기 임피던스와 회선간 영상상호 임피던스를 각각 조정하여 2회선에서의 사고 현상을 실계통과 동일하게 모의하여 초고압계통 보호계전기의 동작특성 시험하여 사고시 정확하게 진단 및 대처할 수 있는 전력계통 모의시험 시스템 및 그 방법을 제공한다.The present invention is a test target device of the power system; A simulation tester that calculates the voltage simulation current and the current simulation ratio according to the voltage and current magnitude of the real system and the voltage and current magnitude of the simulation system. ; And the electrical phenomena such as voltage and current, and the operation of the test target device 100 such as the test target device 100 when a failure occurs in a power system in connection with the test target device and the simulation test device. By analyzing the operation of the device 100 and the failure recording device for identifying the cause of the failure of the power system; by providing a two-line image mutual impedance simulation method by the image magnetic impedance of each line and the image mutual impedance between lines It provides the power system simulation system and method that can accurately diagnose and cope with the accident by testing the operation characteristics of the high voltage protection circuit by simulating the accident phenomenon on the two lines in the same way as the real system.
Description
본 발명은 송전선로반과 같은 전력계통을 모의 시험하는 시뮬레이터에 관한 것으로, 특히 모의시험장치를 사용하여 2회선 송전선로의 실계통을 모의 설계하여 고장현상을 모의 시험할 수 있는 전력계통 모의시험 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a simulator for simulating a power system such as a transmission line panel, and more particularly, to a power system simulation apparatus capable of simulating a failure phenomenon by simulating a real system of a two-wire transmission line using a simulation test apparatus. It is about.
일반적으로, 2회선 송전선로의 경우 아래 도 1a 및 도 1b에서 보는 바와 같이 2회선 영상 임피던스 등가회로의 상호 임피던스 모의를 2회선 송전선로인 경우 불가능하여 도 1b와 같이 2회선 송전선로를 1회선 송전선로로 모의하여 시험하였다.In general, in the case of the two-wire transmission line, as shown in FIGS. 1A and 1B below, it is impossible to simulate the mutual impedance of the two-wire image impedance equivalent circuit in the case of the two-wire transmission line. Tested by mock furnace.
이에 따라 다중회선의 경우 1회선으로 모의하였기 때문에 정확한 계통사고 현상 모의가 불가능하였다.Therefore, in case of multi-line, it was impossible to simulate accurate system accidents because it was simulated as one line.
통상, 실계통의 송전선로 임피던스는 선로 도체의 종류 및 철탑 규격 및 영상귀환회로인 대지의 저항값에 따라 정상 및 영상 임피던스 값들이 서로 상이하게 되는 데, 모의 임피던스는 정상, 역상성분 및 영상(자기, 상호) 임피던스 값을 독립적으로 조정해야 되는 데 고정형 모의 임피던스는 값이 고정되기 때문에 송전계통의 임피던스값이 상이하면 실계통 모의가 불가능하게 되는 것이다.In general, the transmission line impedance of a real system differs from the normal and image impedance values according to the line conductor type, the steel tower standard, and the ground resistance value of the image feedback circuit, and the simulated impedance is normal, reverse phase component, and image (magnetic). Since the impedance of the fixed simulation has a fixed value, it is impossible to simulate the real system if the impedance of the transmission system is different.
따라서, 본 발명의 목적은 2회선 영상상호 임피던스 모의 기법을 도입하여 각 회선의 영상자기 임피던스와 회선간 영상상호 임피던스를 각각 조정함으로써, 2회선에서의 사고 현상을 실계통과 동일하게 모의하여 초고압계통 보호계전기의 동작특성 시험하여 사고시 정확하게 진단 및 대처할 수 있는 전력계통 모의시험 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to introduce a two-line video mutual impedance simulation technique to adjust the magnetic field impedance and the inter-image video mutual impedance of each line, thereby simulating the accident phenomenon on the two lines in the same way as the real system, and the ultra-high voltage system The present invention provides a power system simulation system and method that can accurately diagnose and cope with an accident by testing the operating characteristics of a protective relay.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 전력계통의 시험대상장치(100); 실계통의 전압, 전류의 크기와 모의 계통의 전압, 전류 크기에 따른 전압 시뮬레이션 비와 전류 시뮬레이션 비를 구한 다음 실계통의 정상 임피던스(Z1a, Z1b, Z1c), 역상 임피던스(Z2a, Z2b, Z2c), 영상 임피던스(Zs-Zm) 및 영상상호 임피던스(Zm) 값을 구하는 모의시험장치(200); 상기 시험대상장치(100) 및 모의시험장치(200)와 상호 연계하여 전력계통에서 고장이 발생한 경우 전압, 전류 등 전기적 현상과 상기 시험대상장치(100)와 같은 시험대상장치(100)들의 동작사항을 기록하고 시험대상장치(100)들의 동작사항과 비교분석하여 전력계통 고장원인을 규명하기 위한 고장기록장치(300); 및 상기 고장기록장치(300)와 시험대상장치(100)를 각각 연결하여 고장기록장치(300)와 시험대상장치(100)의 동작상태를 수집하고 단락, 지락요소 등의 동작요소를 확인하여 고장기록장치(300)와 시험대상장치(100)의 동작상태 및 사고 데이터를 상호 비교 분석이 가능하도록 하는 컴퓨터(400);를 구비하는 것을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving the above object, the test target device 100 of the power system; After calculating the voltage simulation ratio and the current simulation ratio according to the voltage and current magnitude of the real system and the voltage and current magnitude of the simulation system, the normal impedance (Z1a, Z1b, Z1c) and reverse phase impedance (Z2a, Z2b, Z2c) of the real system are obtained. A simulation apparatus 200 for obtaining image impedances (Zs-Zm) and image mutual impedances (Zm); In the event of a failure in the power system in cooperation with the test subject device 100 and the simulation test apparatus 200, electrical phenomena such as voltage and current, and operations of the test subject devices 100 such as the test subject device 100 A fault recording apparatus 300 for identifying the cause of the power system failure by recording and comparing and analyzing the operation items of the test subject apparatus 100; And connecting the fault recording device 300 and the test subject device 100 to collect operating states of the fault recording apparatus 300 and the test subject device 100 and confirming an operating element such as a short circuit or a ground fault element. And a computer 400 capable of performing a comparative analysis on the operation state and accident data of the recording device 300 and the test subject device 100.
구체적으로, 상기 모의시험장치(200)는, 제 1 회선(Line1)의 각 상의 정상 임피던스소자(210)를 통해 유입되는 각 상 전류를 검출하기 위한 4권선형 제 1 변류기(220); 상기 제 1 변류기(220)를 통해 영상전류가 유입되는 제 1 회선(Line1)의 제 1 영상 임피던스소자(230; Zs-Zm); 제 2 회선(Line2)의 정상 임피던스소자(250)를 통해 유입되는 각 상전류를 검출하기 위한 4권선형 제 2 변류기(260); 상기 제 2 변류기(260)를 통해 영상전류가 유입되는 제 2 회선(Line2)의 제 2 영상 임피던스소자(270; Zs-Zm); 및 2회선(Line1, Line2) 운전시 영상상호 임피던스 성분이 작용하게 되는 영상상호 임피던스소자(290; Zm);로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 및 제 2 영상 임피던스소자(230, 270)와 영상상호 임피던스소자(290; Zm)는 가변 소자인 것을 특징으로 한다.Specifically, the simulation apparatus 200 includes: a four-wound first current transformer 220 for detecting each phase current flowing through the normal impedance element 210 of each phase of the first line Line1; A first image impedance element 230 (Zs-Zm) of a first line Line1 into which an image current flows through the first current transformer 220; A four-wound second current transformer 260 for detecting each phase current flowing through the normal impedance element 250 of the second line Line2; A second image impedance element 270 (Zs-Zm) of a second line (Line2) into which an image current flows through the second current transformer 260; And an image mutual impedance element 290 (Zm) to which an image mutual impedance component acts when two lines (Line1, Line2) are operated. The first and second image impedance elements 230 and 270 The image mutual impedance element 290 (Zm) is characterized in that it is a variable element.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 시스템의 임피던스와 고장타입, 고장시간, 부하조류등을 조정하여 모의시험장치(200)의 전력시스템을 모델링하는 단계; 상기 모델링 후 시험대상장치(100)는 소정의 변류기와 변압기를 모의시험장치와 회로를 결선함과 아울러 장치의 임피던스 및 각 요소별로 세팅하는 단계; 상기 시험대상장치(100)의 전압 및 전류의 각각 회로를 결선한 후 시험대상장치(100)의 트립접점을 연결하는 단계; 상기 시험대상장치(100)와 고장기록장치(300)를 연결한 후 모의시험장치(200)의 고장 모의지점과 고장타입, 순시사고 및 영구사고 등을 설정하는 단계; 상기 설정 후 고장 모의를 시작하여 시험대상장치(100)와 고장기록장치(300)에 각각 표시되는 고장 모의 동작상태를 확인하는 단계; 상기 고장 모의 동작상태를 시험대상장치(100) 및 고장기록장치(300)로부터 각각 수집하는 단계; 및 상기에서 수집된 시험대상장치(100) 및 고장기록장치(300)의 동작상태 및 사고 데이터를 상호 비교 분석하여 시험대상장치(100)의 동작상태 적합 여부를 판정하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하며, 상기 고장타입 모의는 송전선로계통의 3상 단락, 선간 단락 및 지락 사고인 것을 특징으로 한다.Technical method of the present invention for achieving the above object, the step of modeling the power system of the simulation apparatus 200 by adjusting the impedance and the failure type of the system, the failure time, load current, etc .; After the modeling the test target device 100 is a step of connecting a predetermined current transformer and a transformer to the simulation device and the circuit, and setting the impedance and each element of the device; Connecting the trip contacts of the device under test 100 after connecting the circuits of the voltage and current of the device under test 100; Connecting the test target device 100 and the fault recording device 300 and setting a fault simulation point and a failure type, an instantaneous accident and a permanent accident of the simulation test apparatus 200; Starting a fault simulation after the setting and checking a fault simulation operation state displayed on the test subject device 100 and the fault recording device 300, respectively; Collecting the fault simulation operation states from a test target device (100) and a fault recording device (300), respectively; And determining whether the operation state of the test subject device 100 is suitable by comparing and analyzing the operation state and the accident data of the test subject device 100 and the fault recording apparatus 300 collected above. The fault type simulation is characterized in that the three-phase short circuit, line short circuit and ground fault of the transmission line system.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 전력계통 모의시험 및 검증 시스템을 도시한 도면이고, 도 3은 모의시험기의 2회선 영상 임피던스의 커플링 기법을 도시한 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating a power system simulation and verification system according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating a coupling technique of two-line image impedance of a simulator.
상기 모의시험장치(200)는 2회선(Line1, Line2)의 각 A, B, C상 전류를 검출하는 복수의 4권선형 변류기(220, 260)와 상기 각 변류기(220, 260)를 통해 검출된 영상전류를 검출하는 영상 임피던스소자(230, 270)와 상기 각 영상 임피던스소자를 통해 2회선(Line1, Line2) 운전시 작용하는 영상상호 임피던스소자(290)를 구비하여 실계통의 전압, 전류의 크기와 모의 계통의 전압, 전류 크기에 따른 전압 시뮬레이션 비와 전류 시뮬레이션 비를 구한 다음 실계통의 정상 임피던스(Z1a, Z1b, Z1c), 역상 임피던스(Z2a, Z2b, Z2c), 영상자기 임피던스(Zs-Zm), 영상상호 임피던스(Zm), 정상 및 영상 어드미턴스 값을 구하여 전력계통의 가변 모의가 가능하도록 구성되어 있다.The simulation apparatus 200 detects through a plurality of four-wound current transformers 220 and 260 and respective current transformers 220 and 260 that detect currents A, B and C in two lines Line 1 and Line 2, respectively. The image impedance elements 230 and 270 for detecting the current image current and the image mutual impedance elements 290 which operate when two lines (Line 1 and Line 2) are operated through the respective image impedance elements are provided. After calculating the voltage simulation ratio and the current simulation ratio according to the magnitude, the voltage of the simulation system, and the magnitude of the current, the normal impedance (Z1a, Z1b, Z1c), reverse phase impedance (Z2a, Z2b, Z2c), and magnetic field impedance (Zs- Zm), image mutual impedance (Zm), normal and image admittance values are obtained to enable a variable simulation of the power system.
상기 시험대상장치(100)는 전력계통의 장치로서 보호계전기(Relay)와 같은 시험대상 장치이고, 고장기록장치(300)와 시험대상장치(100)는 전압회로 및 전류회로를 결선함과 아울러 출력접점과 연결되어 단락, 지락 등의 동작요소를 수집하여 고장 상(A, B, C상)을 판별하고 고장지점 및 임피던스 등을 확인하도록 구성되어 있다.The device under test 100 is a device under test, such as a relay, as a device of a power system, and the fault recording device 300 and the device under test 100 connect a voltage circuit and a current circuit and output the same. It is configured to determine the fault phase (A, B, C phase) by checking the operation elements such as short circuit and ground, connected to the contact point, and to confirm the fault point and impedance.
상기 컴퓨터(400)는 고장기록장치(300)와 연결되는 제 1 컴퓨터(410)와 상기 시험대상장치(100)와 연결되는 제 2 컴퓨터(450)로 이루어져, 상기 고장기록장치(300)와 시험대상장치(100)의 동작상태를 각각 수집하여 단락, 지락요소 등의 동작요소를 확인하여 고장기록장치(300)와 시험대상장치(100)의 동작상태 및 사고 데이터를 상호 비교 분석이 가능하도록 하는 데스크탑, 랩탑, 핸드헬드, 팜탑 PC과 같은 검증용 컴퓨터이다.The computer 400 includes a first computer 410 connected with the fault recording apparatus 300 and a second computer 450 connected with the apparatus 100 under test, and the test with the fault recording apparatus 300. Collecting the operating state of the target device 100 to check the operating elements such as short circuit, ground fault element, so that the operation status and accident data of the fault recording device 300 and the test target device 100 can be compared and analyzed. Verification computers such as desktops, laptops, handhelds, and palmtop PCs.
도 2a 및 도 2b에 보듯이 상기 시험대상장치(100)는 모의시험장치(200)의 차단기(201)로 트립신호(Trip)를 제공하여 LINE1, LINE2에 사고 발생시 고장을 차단하기 위한 출력접점(D/O)이 연결되어 있고, 모의시험장치(200)는 시험대상장치(100)로 사용전압(V)을 인가함과 아울러 시험대상장치(100)로 모의시험장치(200)의 차단기(201)가 동작시 붙는 접점의 데이터를 입력하는 입력접점(D/I)과 시험대상장치(100)로 모의시험장치(200)의 차단기(201)가 동작시 붙는 접점의 데이터를 출력하는 출력접점(D/O)이 연결되어 있으며, 모의시험장치(200)는 고장기록장치(300)로 전압(V)과 전류(I)를 인가하도록 연결되어 있으며, 시험대상장치(100)는 자신(100)의 트립접점 및 재폐로 성공접점을 고장기록장치(300)로 전달하는 출력접점(D/O)이 연결되어 있다. 2A and 2B, the test target device 100 provides a trip signal Trip to the breaker 201 of the simulation apparatus 200 to output an output contact point for blocking a failure in case of an accident in LINE1 and LINE2. D / O) is connected, and the simulation device 200 applies the operating voltage (V) to the device under test 100 and the circuit breaker 201 of the device 200 to the test device 100. The output contact (D / I) for inputting the data of the contact attached during operation and the output contact for outputting the data of the contact attached during operation of the circuit breaker 201 of the simulation apparatus 200 to the device under test 100 D / O) is connected, the simulation test apparatus 200 is connected to apply the voltage (V) and current (I) to the fault recording device 300, the test target device 100 itself (100) An output contact (D / O) for transmitting a trip contact and a reclosing success contact to the fault recording apparatus 300 is connected.
그리고, 제 1 컴퓨터(410)는 고장기록장치(300)와 시리얼통신포트(RS-232C)를 통해 연결되어 있고, 제 2 컴퓨터(450)는 시험대상장치(100)와 시리얼통신포트(RS-232C)를 통해 연결되어 각 장치(300, 100)로부터 고장 및 동작관련 데이터를 각각 전달받아 소정의 프로그램에 의해 고장데이터를 분석 및 표시하게 된다.The first computer 410 is connected to the fault recording apparatus 300 through the serial communication port RS-232C, and the second computer 450 is the test target device 100 and the serial communication port RS-. 232C) to receive fault and operation data from each device (300, 100) to analyze and display fault data by a predetermined program.
즉, 컴퓨터(400)는 고장기록장치(300)와 시험대상장치(100)의 동작상태를 수집하여 단락, 지락요소 등의 동작요소를 확인하고, 고장 판별을 위한 동작 발광다이오드를 확인하며, 고장지점거리, 임피던스 등을 확인함과 아울러 각 컴퓨터(400)에 수집된 고장기록장치(300)와 보호계전기(100)의 동작상태 및 사고 데이터를 상호 비교 분석하여 보호계전기(100)의 동작상태 적합 여부를 판정 가능하도록 한다.That is, the computer 400 collects the operating states of the fault recording device 300 and the test target device 100 to check operation elements such as a short circuit and a ground fault element, and checks an operation light emitting diode for failure determination. Checking the point distance, impedance, etc., the operation state of the fault recording device 300 and the protection relay 100 collected in each computer 400 and the comparative analysis of the operation state and accident data, the operation state of the protection relay 100 It is possible to determine whether or not.
상기 모의시험장치(200)는, 제 1 회선(Line1)의 각 상의 정상 임피던스소자(210)를 통해 유입되는 각 상 전류를 검출하기 위한 4권선형 제 1 변류기(220)와, 상기 제 1 변류기(220)를 통해 영상전류가 유입되는 제 1 회선(Line1)의 제 1 영상 임피던스소자(230; Zs-Zm)와, 제 2 회선(Line2)의 정상 임피던스소자(250)를 통해 유입되는 각 상전류를 검출하기 위한 4권선형 제 2 변류기(260)와, 상기 제 2 변류기(260)를 통해 영상전류가 유입되는 제 2 회선(Line2)의 제 2 영상 임피던스소자(270; Zs-Zm), 및 2회선(Line1, Line2) 운전시 영상상호 임피던스 성분이 작용하게 되는 영상상호 임피던스소자(290; Zm)로 이루어져 있으며, 상기 각 회선의 영상자기 임피던스소자(230, 270)와 회선간에 설치된 영상상호 임피던스소자(290; Zm)는 가변형 유도성 리액턴스소자이다.The simulation apparatus 200 includes a four-wound first current transformer 220 for detecting each phase current flowing through the normal impedance element 210 of each phase of the first line Line1, and the first current transformer. Each phase current flowing through the first image impedance element 230 (Zs-Zm) of the first line Line1 through which the image current flows through 220 and the normal impedance element 250 of the second line Line2. A four-wound second current transformer 260 for detecting a voltage, a second image impedance element 270 (Zs-Zm) of a second line Line2 through which the current current flows through the second current transformer 260, and It consists of the image mutual impedance element 290 (Zm) which the image mutual impedance component acts upon operation of two lines (Line1, Line2), and the image mutual impedance installed between the image magnetic impedance elements 230 and 270 of each line. Element 290 (Zm) is a variable inductive reactance element.
상기와 같이 구성된 모의시험 시스템은 송전선로계통의 고장 상황별로 다르게 작동하며, 보호계전기(Protection Relay)와 같은 시험대상장치(100)를 예로들어 동작원리를 설명하고자 한다.The simulated test system configured as described above operates differently according to the failure situation of the transmission line system, and the operation principle will be described by taking a test target device 100 such as a protection relay as an example.
먼저, 송전선로계통의 정상 운전시에는 상시 송전계통에 흐르는 부하전류는 정상분 전류(I1a, I1b, I1c)와 송전선로의 각 상 임피던스 불평형에 의한 약간의 역상분 전류(I2a, I2b, I2c)가 흐르게 된다. First, in the normal operation of the transmission line system, the load current flowing through the transmission system always is the normal current (I1a, I1b, I1c) and a slight reverse phase current (I2a, I2b, I2c) due to the unbalance of each phase impedance of the transmission line. Will flow.
그러나, 정상분 부하전류나 역상분 부하전류는 각 상이 120°대칭되는 대칭 성분이므로, 4권선형 변류기(220 또는 260)의 1∼3차 권선의 전류에 의한 자속은 서로 상쇄되어 4차 전류권선(221 또는 261)에는 전류가 흐르지 않는다. However, since the normal load current and the reverse load current are symmetrical components in which phases are symmetrical by 120 °, the magnetic fluxes caused by the currents of the primary windings and the third windings of the four-wound current transformer 220 or 260 cancel each other, and thus the fourth current winding. No current flows through 221 or 261.
따라서, 정상 운전에 의한 부하전류에는 영상회로는 작동할 수가 없게 된다.Therefore, the image circuit cannot be operated at the load current by normal operation.
하지만, 송전선로계통의 단락 사고시에는, 예컨대 3상 단락사고시에는 고장전류는 3상 대칭 성분이므로 부하전류의 경우와 같이 A, B, C상의 전류에 대한 벡터합이 제로(Zero)가 되므로 4차 권선형 변류기(220)(260)의 4차 영상회로 권선(221)(261)에는 전류가 흐르지 못하여 영상회로는 작동하지 못하고, 정상분 임피던스(Z1a, Z1b, Z1c)에 의해서만 고장 전류가 제한되어 진다.However, in the event of a short circuit in the transmission line system, for example, in a three-phase short circuit, since the fault current is a three-phase symmetrical component, the vector sum of the currents in the A, B, and C phases becomes zero as in the case of the load current. Since the current does not flow in the quaternary image circuit windings 221 and 261 of the winding current transformers 220 and 260, the image circuit cannot operate and the fault current is limited only by the normal impedances Z1a, Z1b, and Z1c. Lose.
또한, 선간 단락사고시에는 선간 단락사고, 즉 A-B상 사고, B-C상 사고 및 C-A상 사고 등에서 A-B상 사고의 경우를 예로하면 A상 고장전류와 B상에 흐르는 고장전류가 서로 방향이 반대(180°위상차)가 되어 상기 3상 단락사고시와 같은 이유로 4차 영상회로(221)(261)는 영향을 주지 못하고, 정상(Z1a, Z1b, Z1c) 및 역상 임피던스(Z2a, Z2b, Z2c)만이 계통에 영향을 주게 되어 고장전류가 제한된다.In case of short-circuit between lines, the short-circuit between lines, i.e. AB phase accident, BC phase accident and CA phase accident, for example, AB phase accident, fault current of A phase and fault current flowing in B phase are opposite to each other (180 ° Phase difference) and thus the fourth image circuits 221 and 261 do not affect the same reason as in the three-phase short-circuit accident, and only normal (Z1a, Z1b, Z1c) and reverse phase impedances (Z2a, Z2b, Z2c) affect the system. Fault current is limited.
그리고, 송전선로계통 지락 사고시에는, 예컨대 A상 지락 사고시는 도 4와 같이 A상에 흐르는 고장전류는 IAF = 3I0 = I1a + I2a + I 0a 가 되어 4권선형 변류기(220)(260)의 4차 영상회로(221)(261)에는 3I0 전류가 흐르게 되어 영상회로의 임피던스가 동작하게 된다.In case of a transmission line system ground fault, for example, in a phase A ground fault, the fault current flowing in the phase A as shown in FIG. 4 becomes I AF = 3I 0 = I 1a + I 2a + I 0a so that the four-wound current transformer 220 ( 3I 0 current flows through the fourth image circuits 221 and 261 of 260 to operate the impedance of the image circuit.
단, 상기에서 IAF는 A상에 흐르는 고장전류이고, I0은 영상전류이고, I1a는 정상분 A상 전류이고, I2a는 역상분 A상 전류이며, I0a는 영상분 A상 전류이다.Where I AF is a fault current flowing in phase A, I 0 is an image current, I 1a is a normal phase A phase current, I 2a is a reverse phase A phase current, and I 0a is an image fraction A phase current. to be.
그리고, 영상상호 임피던스(Zm)의 작용을 살펴보면 아래와 같다.The operation of the image mutual impedance (Zm) is as follows.
1회선 영상 등가 임피던스의 경우, 예컨대 1회선 운전시는 병행선로의 영상상호 임피던스(Zm)가 영향을 주지 못하므로 등가회로는 도 5와 같이 되어 영상자기 임피던스(Zs-Zm) 성분만이 작용하게 된다.In the case of the one-line image equivalent impedance, for example, the image mutual impedance (Zm) of the parallel line does not affect the one-line operation, so the equivalent circuit is as shown in FIG. 5 so that only the image magnetic impedance (Zs-Zm) component works. do.
그리고, 2회선(Line1, Line2) 영상 등가 임피던스의 경우, 예컨데 2회선 운전시는 영상상호 임피던스(Zm)인 상호 성분이 작용하게 되므로 등가회로는 도 6a 내지 도 6c와 같이 되는데, 영상상호 임피던스소자(290; Zm)는 감극성인 2권선형이 되어 영상전류가 서로 방향이 180°위상차가 발생될 때는 도 6b 및 도 6c와 같이 서로 자속이 상쇄되므로 임피던스소자(290)는 임피던스(Zm)가 제로에 가깝게 된다.And, in the case of two-line (Line1, Line2) image equivalent impedance, for example, since the mutual component of the image mutual impedance (Zm) acts during two-line operation, the equivalent circuit is as shown in Figure 6a to 6c, the image mutual impedance element (290; Zm) becomes a two-wire type with a polarity, and when the image currents are 180 ° out of phase with each other, magnetic fluxes cancel each other as shown in FIGS. 6B and 6C, so that the impedance element 290 has an impedance Zm. It's close to zero.
따라서, 영상상호 임피던스소자(290; Zm)는 병행선로의 영상전류 방향에 따라 작동을 하거나 못하게 된다.Accordingly, the image mutual impedance element 290 (Zm) may or may not operate in parallel with the direction of the image current of the parallel line.
실계통의 송전선로 임피던스는 선로 도체의 종류 및 철탑 규격 및 영상귀환회로인 대지의 저항값에 따라 정상 임피던스(Z1a, Z1b, Z1c) 및 영상 임피던스(Zs) 값들이 서로 상이하게 된다.The transmission line impedance of the real system is different from the normal impedance (Z1a, Z1b, Z1c) and the image impedance (Zs) value according to the type of the line conductor, the steel tower standard, and the resistance value of the earth which is the image feedback circuit.
따라서, 모의 임피던스는 정상, 역상 성분, 영상자기 및 영상상호 임피던스 값을 독립적으로 조정해야 되는 데, 고정형 모의 임피던스는 값이 고정되기 때문에 어느 송전계통의 임피던스 값이 상이하면 실계통 모의가 불가능하게 된다.Therefore, the simulated impedance should be adjusted independently of the normal, reverse phase component, the image magnetic and the image mutual impedance. Since the fixed simulation impedance is fixed, the real system simulation is impossible if the impedance value of any transmission system is different. .
상기 모의 임피던스소자는 가변형으로 예컨대, 154kV 및 345kV 등과 같은 전압의 크기에도 무관할 뿐만 아니라 도체 규격이나 송전 철탑 및 대지 저항값 등에 따른 모든 계통 임피던스 변화를 능동적으로 대처, 조정할 수 있는 특징이 있다.The simulated impedance element is variable and, for example, irrespective of the magnitudes of voltages such as 154kV and 345kV, and can actively cope with and adjust all system impedance changes according to conductor specifications, transmission towers, and earth resistance values.
상기와 같은 원리로 작용하는 본 발명의 모의시험 및 검증 과정을 도 7을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the simulation and verification process of the present invention acting on the principle described above with reference to FIG.
먼저, 모의시험장치(200)의 파워시스템을 모델링하게 되는 데, 예컨대 시스템의 임피던스를 조정하거나 고장 타입을 결정, 고장시간을 조정, 및 부하조류들을 조정하게 된다(S1). First, the power system of the simulation apparatus 200 is modeled. For example, the impedance of the system is adjusted or the failure type is determined, the failure time is adjusted, and the load currents are adjusted (S1).
또한, 시험대상장치인 보호계전기(100)는 도 2a와 같이 소정의 변류기(CT)와 변압기(PT)를 통해 모의시험장치(200)에 회로를 결선하고, 트립 및 재폐로의 회로를 결선하고, 차단기 접점회로 및 보호계전기(100)의 임피던스 및 각 요소별로 세팅하게 된다(S2). 아울러, 고장기록장치(300)에 변류기 및 변압기의 회로를 결선하고, 보호계전기(100)의 트립접점을 연결한다(S3). In addition, the protection relay 100 as a test target device connects a circuit to the simulation test apparatus 200 through a predetermined current transformer CT and a transformer PT as shown in FIG. 2A, and connects a circuit for trip and reclosing. , The impedance of the circuit breaker contact circuit and the protection relay 100 and set for each element (S2). In addition, the circuit of the current transformer and the transformer is connected to the fault recording apparatus 300, and the trip contact point of the protection relay 100 is connected (S3).
또한, 모의시험장치(200)에 고장모의 지점을 설정하고, 단락, 지락 등의 고장타입을 설정하며, 순시사고 및 영구사고 등을 설정한다(S4). In addition, the failure simulation point is set in the simulation apparatus 200, a failure type such as a short circuit or a ground fault is set, and instantaneous accidents and permanent accidents are set (S4).
이와 같이 고장모의를 시험하기 위하여 모의시험장치(200)와 보호계전기(100) 및 고장기록장치(300)를 미리 세팅한 상태에서 시험을 시작하게 된다(S5). In order to test the fault simulation as described above, the test is started in a state in which the simulation apparatus 200, the protection relay 100, and the fault recording apparatus 300 are set in advance (S5).
상기 시험 후 시험대상장치인 보호계전기(100)의 동작 상태를 고장기록장치(300)와 보호계전기(100)를 통해 검증하게 되는데, 도 2b와 같이 연결된 상태에서 상기 고장기록장치(300)와 보호계전기(100)의 동작상태를 고장기록장치(300)와 보호계전기(100)와 각각 접속된 컴퓨터(400)를 통해 수집하여 단락, 지락요소 등의 동작요소를 확인하고, 고장판별을 위한 동작 발광다이오드를 확인하며, 고장지점거리, 임피던스 등을 확인한다(S6, S7). After the test, the operation state of the protection relay 100, which is the device under test, is verified through the failure recording device 300 and the protection relay 100, and is protected with the failure recording device 300 in a connected state as shown in FIG. 2B. The operating state of the relay 100 is collected through the computer 400 connected to the fault recording apparatus 300 and the protection relay 100, respectively, to identify operating elements such as a short circuit and a ground fault element, and to emit light for operation Check the diode and check the failure point distance, impedance, etc. (S6, S7).
이와 같이 동작상태를 확인한 후 각 컴퓨터(400)에 수집된 고장기록장치(300)와 보호계전기(100)의 동작상태 및 사고 데이터를 상호 비교 분석하여 보호계전기(100)의 동작상태 적합 여부를 판정하여 동작상태가 적합할 경우 다른 고장형태를 설정하여 모의하고(S8, S9), 동작상태가 적합하지 않을 경우 고장모의를 재시험한다(S5). After checking the operation state as described above, the operation state and accident data of the fault recording device 300 and the protection relay 100 collected in each computer 400 are compared and analyzed to determine whether the operation state of the protection relay 100 is appropriate. If the operation state is suitable, set different simulation types (S8, S9), and if the operation state is not suitable, retest the simulation (S5).
상기와 같이 2회선(Line1, Line2) 영상상호 임피던스를 이용한 모의 기법을 도입하여 각 회선의 영상자기 임피던스(Zs)와 회선간 영상상호 임피던스(Zm)를 각각 조정할 수가 있어 2회선(Line1, Line2)에서의 사고 현상을 실계통과 동일하게 모의하여 초고압계통 보호계전기(100)의 동작 특성을 시험하여 사고시에 정확하게 진단 및 대처할 수가 있다. As mentioned above, the simulation method using two-line (Line1, Line2) image mutual impedance can be introduced to adjust the image magnetic impedance (Zs) and the inter-line image mutual impedance (Zm) of each line. By simulating the accident phenomenon in the same way as the real system by testing the operating characteristics of the ultra-high voltage protection relay 100 can be accurately diagnosed and coped with in the event of an accident.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the present invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be understood individually from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
따라서, 본 발명에서는 실계통의 송전선로 임피던스는 선로 도체의 종류 및 철탑 규격 및 영상귀환회로인 대지의 저항값에 따라 정상 및 영상 임피던스 값들이 서로 상이하게 되는 데, 모의 임피던스 소자를 가변형으로 하여 154kV 및 345kV 등과 같이 전압의 크기에도 무관할 뿐만 아니라 도체 규격이나 송전 철탑 및 대지 저항값 등에 따른 모든 계통 임피던스 변화를 능동적으로 대처, 조정함으로써, 각종 고장에 따른 정확한 시뮬레이션이 가능하여 고장시 정확한 예측과 진단 및 대처가 가능한 이점이 있다.Therefore, in the present invention, the transmission line impedance of the real system is different from the normal and image impedance values according to the type of the line conductor, the steel tower standard, and the resistance value of the earth which is the image feedback circuit. In addition to the magnitude of the voltage, such as 345 kV and the like, it is also possible to accurately cope with various failures by actively coping with and adjusting all system impedance changes according to conductor specifications, transmission towers, and earth resistance values. And there is an advantage that can be coped.
도 1a 및 도 1b는 종래의 전력계통 모의시험 방법을 설명하기 위해 도시한 영상 임피던스 등가회로도이다.1A and 1B are image impedance equivalent circuit diagrams for explaining a conventional power system simulation method.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 전력계통 모의시험 및 검증 시스템을 나타낸 도면이다.2a and 2b is a view showing a power system simulation and verification system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 전력계통 모의시험 방법을 설명하기 위해 도시한 2회선 영상 임피던스 등가회로도이다.3 is a two-line image impedance equivalent circuit diagram for explaining a power system simulation method according to the present invention.
도 4는 본 발명에 적용된 송전선로계통 지락 사고를 설명하기 위해 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a transmission line system ground fault applied to the present invention.
도 5는 본 발명에 적용된 송전선로계통의 1회선 영상 등가 임피던스를 설명하기 위해 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a one-line image equivalent impedance of a transmission line system applied to the present invention.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 적용된 송전선로계통의 2회선 영상 등가 임피던스를 설명하기 위해 도시한 도면이다.6A to 6C are diagrams for explaining a two-line image equivalent impedance of a transmission line system applied to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 도 2a 및 도 2b의 고장 모의시험을 나타낸 플로우챠트이다.7 is a flowchart showing the failure simulation of FIGS. 2A and 2B according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100: 시험대상장치(보호계전기) 200: 모의시험장치100: device under test (protective relay) 200: simulation device
210: 정상 임피던스소자 220: 제 1 변류기210: normal impedance element 220: first current transformer
221: 영상회로권선 230: 영상자기 임피던스소자221: video circuit winding 230: video magnetic impedance element
250: 정상 임피던스소자 260: 제 2 변류기250: normal impedance element 260: second current transformer
261: 영상회로권선 270: 영상자기 임피던스소자261: video circuit winding 270: video magnetic impedance element
290: 영상상호 임피던스소자 300: 고장기록장치290: image mutual impedance device 300: fault recording device
400: 검증용 컴퓨터 Line1,Line2: 제 1 및 제 2 회선400: Verification computer Line1, Line2: First and second lines
Zs: 영상자기 임피던스 Zs-Zm: 2회선 영상자기 임피던스Zs: magnetic field impedance Zs-Zm: magnetic field impedance
Zm: 영상상호 임피던스Zm: Video Mutual Impedance
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