A/D 변환기 (Analog/Digital Converter)

 

A/D 변환기 (Analog/Digital Converter)

 

A/D 변환기는 CT 또는 PT에서 입력되는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 부분으로 디지털 보호계전기에서는 12～16Bit 정도의 A/D 변환기가 많이 사용되고 있다. A/D 변환기의 종류에는 적분형, 축차비교형 등이 있으나 디지털 계전기에서는 그 특성상 변환속도가 빠른 것이 요구되므로 축차비교형(Comparision Type)이 주로 사용되고 있는데, 이것은 축차비교 레지스터( Comparision Register )에 설정되어 있는 디지털 값을 D/A 변환하여 아날로그 입력신호와 그 결과를 비교한 후 레지스터에 궤환시켜 다시 디지털 값을 D/A 변환하여 아날로그 신호와 비교하는 동작을 반복하므로서 A/D 변환하는 것을 말한다.

디지털 연산처리부

 

디지털 계전기는 전력계통의 전압.전류신호를 일정간격으로 샘플링하여 디지털 신호로 변환한후 연산처리부에서 계전기 동작 판정을 한다. 디지털 연산처리부는 제어.보호연산을 수행하여 계전기 동작 판정을하는 부분으로 [그림  ]과 같이 구성되어 있으며, 부분별 구성은 가감승제 등의 연산을 행하는 CPU와 그 동작순서를 기억하고 있는 ROM, 판정기준 등을 정하는 정정부, 아날로그 입력부에서의 A/D 변환 데이터와 일시적으로 데이터를 기억하는 RAM 등으로 구성되어 있으며, 이들간은 BUS라고 부르는 데이터 제어정보 등을 전송하는 선으로 연결되어 있다.

 

 

CPU:Central Processing Unit

RAM:Random Access Memory

ROM:Read only Memory

D/I:Digital Input

D/O:Digital Input

DMA:Direct Memory Access

 

 

 

[그림 ] 디지털 연산처리부의 구성

입출력부(Digital Input/Output)

 

입출력부는 디지털 연산처리부와 외부간에 Data를 상호 전달하게 위한 연결기능을 하는 부분으로서 (DI,DO)로 구성되어 있다.

DI는 외부접점 신호중 디지털 연산처리부에 제공하는 역할을 하며 DO는 보호계전기의 Trip신호 연산 처리부의 자동감시 결과 등을 외부에 전달하는 기능을 수행하며 Flip-Flop, Transistor 회로를 이용한 Relay Driver를 통하여 연산처리부에서 처리된 디지털 신호를 점점신호 또는 보호계전기 기능수행에 필요한 신호형태로 출력한다.

정정부(Setting Unit)

 

디지털계전기의 정정부는 계전기 취급자와의 Man-Machine-Interface를 구성하는 중요한 부분이므로 조작성, 신뢰성이 충분히 고려되어야 한다.

정정부는 다음과 같은 기능을 가진다.

㉮정정치 check기능 ㉯운전중 정정 기능  ㉰3ψ일괄 정정 기능

PC (Photo Coupler)

 

무접점 소자로 전기신호를 일단 발광소자에 넣어 광신호로 바꾸고 그 광신호를 트랜지스터등의 광전변환 소자에 의하여 다시 전기신호로 변환하는 것을 말한다. 절연된 공간을 광으로 신호의 전달을 하므로 절연성과 속도가 빠른 것이 특징이다.

연산 알고리즘

 

디지털 보호계전기는 각 기능은 연산처리부 회로를 제어하며 보호계전기 연산을 행함으로서 실현되어 진다.

보호계전기 연산은 ROM에 기억되어 있는 프로그램에 따라 실행되어지며 이 프로그램은 보호계전기 기능을 실현하는 연산 알고리즘을 기본으로 하여 이루어져 있으며 기본 알고리즘으로는 ㉮교류입력에 대한 디지털 필터 처리연산 ㉯교류 입력에 대한 위상변이 연산 ㉰교류입력에 대한 진폭치 실험연산 ㉱위상각차 산출연산 등으로 4가지 형태의 기본 알고리즘을 적절히 조합하여 구성한다.

디지털 필터(Digital Filter)

 

디지털 필터는 A/D로 변환된 디지털 데이터를 연산처리하여 DC성분 및 고조파 성분을 제거하는 것이 목적이다.

디지털 필터에는 연산된 출력을 다음회 연산의 입력으로 사용하는 순회형 필터와 연산출력을 피드백하지 않는 비순회형 필터가 있다.