디지털 보호계전기의 구성

디지털 보호계전기의 구성

 

입력변환기 (Input Transducer)

 

PT, CT입력과 전자회로간을 절연하며 큰 입력 신호값을 전자회로에 적당한 전압, 전류값(±10V 수준)으로 변환하는 역할을 한다. 위상변동, 잡음, 전자기적 특성이 우수하여야 한다.

필터 (Filter)

 

디지털 계전기의 연산 알고리즘은 대부분 전력계통 기본 주파수의 정현파를 기본으로 하므로 정현파 이외의 주파수 성분이 입력 파형에 포함되면 연산 결과에 오차가 발생하여 정확한 고장 판단이 어렵게 될 수 있다. 예를들어 샘플링 주파수가 720Hz인 계전기에 660Hz의 고조파가 입력된 경우 샘플링 데이터는 <그림 9-4>에 표시한 것과 같이 마치 기본파분이 입력된 것과 같게 된다. 이 현상을 Aliasing이라고하며720×n±60Hz(n=1,2,3…)의 고조파에 대하여 나타난다. 이들 주파수 외에도 기본파가 아닌 고조파는 계전기 오동작의 원인이 될 수 있으므로 계전기에 입력되기 전에 제거되어야 하는데 이때에 사용되는 것이 필터이며,  종류로는 아날로그 필터와 디지털 필터가 있다.

아날로그 필터 (Analog Filter)

 

디지털 필터에서는 Aliasing되는 주파수 이상의 성분을 제거할 수 없으므로 아날로그 필터가 반드시 필요하다. 또한 디지털 필터 처리를 하면 연산시간에서 디지털 필터 처리에 소요되는 시간이 길어져 계전기 연산을 수행하는데 문제가 되므로 아날로그 필터에서 충분하게  고조파 성분을 제거하고 디지털 필터는 보완적으로 사용하는 것이 바람직하다. 현재 주로 사용되는 아날로그 필터에는 저역통과 필터(Low Pass Filter)와 대역통과 필터(Band Pass Filter)가 있으며 일반적으로 직류성분을 제거하기 위해서 대역통과 필터를 사용한다.

디지털 필터 (Digital  Filter)

 

전력계통의 아날로그 신호들(전압,전류)은 정상적인 계통 운전조건에서도 고조파(전력용 변압기, 인버터, 콘버터, 부하 등과 같은 요소에 의해 발생됨)를 함유한다. 이에 반해 보호계전기는 일정한 주기를 갖는 신호(기본파)를 기준으로 동작력이 계산되므로, 고조파가 함유된 왜형   신호가 보호계전기로 입력되는 경우 주기가 변하게 되어 오동작 또는 부동작의 원인이 된다. 이와 같이 보호계전기 오.부동작의 원인이 되는 고조파를 소프트웨어적으로 제거하는 것을 디지털필터라고 하며 계산방식에 따라 Fourier Filter, Kalman Filter 등이 있다.

Sampling holder

 

 

Filter에서 출력되는 Analog값을 일정시간 간격으로 표본화(sampling)하기 위하여 Sampling 값을 일정시간 Holding시키는 것으로 동작원리는 그림과 같다. CT, PT신호값을 같은시간에 Sampling하여야 하기 때문에 각 입력마다 S/H 회로를 구비한다. digital계전기의 sampling주파수는 보호방식별 연산 알고리즘에 의해 결정되는데 보통 12-16회/주기로 시행한다.

데이터 선택기(Multiplex;MUX)

 

많은 수의 정보장치를 적은 수의 채널이나 회선 등을 통하여 전송하는 것을 말하며 멀티플렉서는 많은 입력들 중에서 하나를 선택하여 출력에 연결하는 조합회로이다. 일반적으로 각 스위치는 FET를 이용한 전자 스위치로 구성되며 절환신호주기는 모든 입력찬넬에 1 Sampling 주기동안 1회 정도 하도록 되어있다.

 

 

 

  

                                                          [그림 ] 원리도