보호 계전기
보호 계전기
1. 전자화 배전반의 개요
기존의 유도형계전기, 계측․계량기, 기계식 Switch가 사용된 Analog형 배전반을 전자화된 Digital 계전기, 계측․계량기, Switch를 적용하여 고 신뢰성, 고 안전성, 편리성 확보등 다양한 부분에서 혁신적인 개선을 실현시킨 배전반을 전자화 배전반이라 한다.
2. 전자화 배전반의 필요성
1) 설비의 간소화 및 유지보수의 편리성
기존 수․배전반의 각종 계량․계측기, 계전기, S/W, Sequence회로, 표시램프, TD 등의 기능을 1대의 기기(Digital계전기)에 내장하여 간단한 S/W 조작으로 PT비, CT비등 보호계전요소에 필요한 검출값을 설정하므로 모든 전력계통에 적용이 가능하다.
2) 다양한 계측․표시기능
각종 계측량(V, A, W, VAR, WH, VarH, F, V0)과 설정상태(결선방식, CT/PT비, CB on/OFF 횟수, 운전시간등) 뿐만아니라 각 상전압․전류에 따른 고조파 함유율 및 Vector Diagram까지 LCD창을 통해 표시되어, 전력관리에 필요한 모든 계측요소 감시가 가능하다.
3) DATA 통신기능
기존 Analog 배전반의 보조계전기의 신호를 받아 RTU(원격소장치)통하여 통신기능을 확보하였으나 자체통신기능 내장으로 감시반 구성시 TD나 RTU등 별도의 기기 및 배선이 필요없이 고기능의 감시반을 경제적으로 구성 할 수 있다.
4) 다양한 보호 기능 및 고장분석 가능
전력계통의 사고 발생시 사고 원인 표시를 비롯하여 사고값 및 사고파형형, 동작시간까지 기록․저장이 가능하여 정확한 고장원인 분석과 대응이 가능하여 응급조치 및 사고복구 시간을 단축 할 수 있다.
3. 유도형과 전자화 배전반의 비교
구분 | Analog형 배전반(기존) | 전자화(Digital) 배전반 | 비고 |
기본구성 | ․VCB, ACB, MCCB ․유도원판형 보호계전기 및 각종 보조계전기 | ․VCB, ACB, MCCB ․Digital보호계전기 (계전기+계측기) |
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정밀도 | ․계측정밀도낮다 (1.5～2.5급) | ․계측정밀도(0.5～1.5급)가 높다 |
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사고기록 및 분석 | ․사고시 보호계전기의 동작상태만 표시 ․사고분석 한계 | ․보호계전기의 동작상태 및 시간, 파형까지 기록 ․정밀한 사고분석 가능 |
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DATA 통신기능 | ․자체통신기능 없음 ․RTU설비 및 T/D설치 | ․별도의 통신모듈 내장 ․ RTU 및 T/D 불필요 |
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4. 전자화 배전반의 구성기기
1) GIPAM-2000(다기능 Digital 전력보호 감시장치)
- 수․배전 계통의 각종 계측,표시/보호,제어 기능을 일체화한 장치
① 다양한 계측/상태표시 및 보호 기능에 의한 고장분석용이
② 자기진단 기능에 의한 계기의 신뢰성 확보
③ 고속 Data 통신의 실현으로 감시반에서의 원격 Control 및 Monitoring 가능
2) GIPAM-2000의 단선 결선도
(1) 입력규격
항 목 | 사 양 | |
결선방식 | 1P2W/ 1P3W/ 3P3W/ 3P4W | |
입력 | 주파수 | 60HZ |
전압/전류 | PT(110[V]), GCT(190[V]), CT(5[A]), ZCT(1.5[㎃]) | |
제어전원 | DC 110[V] | |
소비전력 | 15[W] 이하 | |
입력부담 | PT : 0.1[VA] 이하, CT : 0.5[VA] 이하 | |
정전보상 | NV-RAM 채택으로 10년이상 Data Back-up | |
(2) 계측요소
항 목 | 측정방식 | 표시방식 | 표시범위 | |
회로전암[V] | 실효치 | 4자리 LCD | AC10～66,000[V] | |
Bar Graph | 0～120[%] | |||
회로전류[A] | 실효치 | 4자리 LCD | AC0.2～6,000[A] | |
Bar Graph | 0～120[%] | |||
유효전력[W] | 평균치 | 4자리 LCD | 0～9,999[MW] | |
Bar Graph | 0～120[%] | |||
무효전력[VAR] | 평균치 | 4자리 LCD | 0～9,999[MVAR] | |
Bar Graph | 0～120[%] | |||
영상전압[WH] | 실효치 | 4자리 LCD | 0～190[V] | |
Bar Graph | ||||
유효전력량[WH] | 측정시 누적량 | 6자리 LCD | 0～999,999[MWH] | |
무효전력량[VARH] | 0～999,999[MVARH] | |||
역률[PF] | 평균치 | 3자리 LCD | LEAD/LAG 0～100[%] | |
주파수[F] | 평균치 | 3자리 LCD | 45～65[HZ] | |
OCR(50/51) | 순시요소 | 2～20(1단위) | 50[㎳]이하 단일조정 | |
한시요소 | 0.4～3.2(0.1단위) | 0.05～1.0(0.01단위) | ||
OCGR(50/51N) | 순시요소 | 0.5～8.0(0.5단위) | 50[㎳]이하 단일조정 | |
한시요소 | 0.1～0.5(0.02단위) | 0.05～1.0(0.01단위) | ||
OVR(59) | 한시요소 | 1.1～1.5(0.02단위) | 0.05～10(0.01단위) | |
UVR(27) | 한시요소 | 0.5～0.9(0.02단위 | 0.03, 0.1～10(0.1단위) | |
OVGR(64G) | 순시요소 | 0.1～0.4(0.02단위 | 50[㎳]이하 단일조정 | |
한시요소 | 0.05～1.0(0.01단위) | |||
SGR(67G) | 한시 요소 | V0 | 0.6～3.6(0.2단위) | 0.1～10(0.1단위) |
I0 | 0.1～0.4(0.02단위) | |||
(3) GIPAM-2000의 BLOCK DIAGRAM
(4) GIPAM-2000 보호계전요소 및 기타기능
구분 | 내용 | 비고 |
○ PROTECTION | 50/51, 51G, 59, 64, 67G, 67N, 27S 27M, 47, 46, 27R, 25, 79 48/51LR, |
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○ MONITORING | SOE, EVENT, FAULT, WAVE-FROM RECORDING MIMIC DISPLAY |
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○ MEASUREMENT | 전압, 전류, 유효전력(량), 무효전력(량), 역율(PF, DPF), 주파수, 고조파, Vector Diagram |
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○ COMMUNICATION | 다양한 통신 Protocol적용 (I-NET, Modbus, Dnp3.0, Tcp/Ip |
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5. GIPAM-2000의 주요특징
1) 편리한 Setting(G2K Manager) & Mimic Diagram
GIPAM-2000이 지원하는 모든 계전요소 및 다양한 기능들을 간편하게설정․확인할 수 있고 Mimic Diagram 기능을 통해 적용된 System을 On-Line 형식으로 표시하여 접점 및 차단기등의 동작상태 변화를 한 눈에 알아볼수 있다.
2) Event, Fault & Wave form Recording
GIPAM-2000은 기기 운용상에서 나타날 수 있는 모든 Event(계전기 및 차단기 동작, 입․출력 상태변화, 사용자 조작내역 등)들을 최대 800개까지 기록․저장하고, 사고 발생시 사고원인 뿐만 아니라 고장 전압․전류 값등의 상세한 정보를 최대 200개까지 제공하고, 이때의 파형을 설정값에 따라 128주기까지 기록할 수 있어 사고분석이 용이하다.
3) PLC 기능
GIPAM-2000은 Glofa GM7 이라는 PLC 프로그램을 내장하고 있어 간단한 PLC 프로그램을 통해 각 현장에 맞는 최적의 Sequence 구성이 용이하다.
4) 고조파 Specturm 및 Vector Diagram
GIPAM-2000에서는 각 상 전압․전류에 대해 제 2고조파에서 13고조파에서 제 13고조파까지 계측 및 확인이 가능하도록 고조파 Spectrum을 표시함과 동시에 입력되는 전압․전류의 위상까지 Vector Diagram 형태로 표시하여 전기량의 도식적 분석 및 계통의 입력상태 파악이 용이합니다.
5) Time/Characteristic Curve(동작 특성곡선)
G2K Manager를 이용하여 가각의 계전요소 정정후 그에 따른 전류-시간 특성곡선을 쉽게 확인할수 있고, 특히 기존 계전기의 순시와 한시, 두가지 특성을 각각 Low와 High로 다시 분류하여 4가지 특성곡선을 동시에 Setting하고 이를 합성함으로써, 최적의 보호협조가 가능하다.
6. 부속장치(Option)
1) RTU(Remote Terminal Unit)
배전반 감시 및 제어 시스템 구축시 현장 접점의 상태감시, 현장 접점의 상태감시, 현장접점의 원방제어, 현장 아날로그값의 계측등을 위한 통신 중계장치로 배전반의 Analog 신호와 접점 신호를 Host Computer로 전송하는 기능을 수행한다.
2) TRANDUCER
TRANDUCER는 Digital 계측기기(GIMAC-Ⅲ)의 모든 계측 Digital로 전송받아 Analog 표준계장 신호인 4～20[mA] 출력으로 변환하는 장치로써 Digital 기기를 기존의 일반 감시제어 System에 연계시 사용한다.
계측내용 | 입력 | 출력 | 정밀도 |
IR, IS, IT | 0～5[A] | 4～20[mA] | 1.0급 |
VRN,VSN,VTN ,VRS, VST, VRT | 0～150[V] 0～150√3 | 4～20[mA] | 1.0급 |
W | 0～1650[W] | 4～20[mA] | 1.0급 |
VAR | 0～1650[VAR] | 4～20[mA] | 1.0급 |
PF | 0[%]～100[%] | 4～12～20[mA] | 2.0급 |
F | 45～65[HZ] | 4～20[mA] | 0.5급 |
WH | 100[%] | Pulse(승률*1W/P) | 보통급 |
VARH | Pulse(승률*1VARH/P) |
3) REPEATER
REPEATER는 I-Net 통신을 수행하는 기기들 간의 통신신호를 선로상의 전압강하 등의 원인에 의해 왜곡된 파형을 증폭 및 재생하여 통신거리를 증대시키는 장치이
전원정격 및 통신사양
구분 | 정격/사양 |
1. 정격전압 | AC 90[V]～260[V], 57～63[HZ] |
2. 제어전원 | DC 5[V] |
3. 소비전류 | 100[mA] |
4. 통신속도 | 250[Kbps] |
5. 통신거리 | ․통신거리(2.5[Km]) ․중계장치 설치수량(4EA) |
6. 절연방식 | Pulse transformer |
7. 접속방식 | 4Wire Muti Drop |
8. 신호변조 | Bipolar 변조 |
REPEATER설치 계통도
4) GMPC(프로토클 변환기)
GMPC는 GIMAC, GIPAM등 I-Net 통신 방식을 사용하는 기기들과 I-Net을 사용하지 않는 기기 및 일반컴퓨터 System과의 Interface를 위한 통신 중계장치로 구성되며, GMPC는 System 구성 방법에 따라 GMPC-Ⅲ와 GIPAM+ 두 가지가 있다.
사용기기에 따른 GMPC(프로토클 변환기)
항 목 | GMPC-Ⅲ | GMPC+ |
변환기능 | I-NET↔RS-232/485/422 및 MODBUS | I-NET↔RS-232 |
통신속도 | 2400～57,600[Bps] (선택가능) | 19,200[Bps] (고정) |
연결가능대수 | 20EA | 3EA |
입․출력 Port | ․I-NET Port(2EA) ․RS-232 Port(1EA) ․RS-485 Port(2EA) | ․I-NET Port(1EA) ․RS-232 Port(1EA) |
형태 | 외장형 | 카드형(PC 내부내장) |