(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2012년05월31일
(11) 등록번호 10-1152050
(24) 등록일자 2012년05월24일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H02H 7/045 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2012-0026475
(22) 출원일자 2012년03월15일
심사청구일자 2012년03월15일
(56) 선행기술조사문헌
KR101028856 B1
KR101007889 B1
KR101009996 B1
KR101098045 B1
(73) 특허권자
이동호
경기도 수원시 장안구 천천로21번길 33 ,615
동1603호(정자동,청솔주공아파트)
(주) 호크마테크
충청남도 예산군 삽교읍 방아길 55
(72) 발명자
이동호
경기도 수원시 장안구 천천로21번길 33 ,615
동1603호(정자동,청솔주공아파트)
(74) 대리인
김기영
전체 청구항 수 : 총 9 항 심사관 : 김호진
(54) 발명의 명칭 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로, 그리고 전기철도 급전계통의 단권변압기
보호방법
(57) 요 약
본 발명은 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로, 그리고 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법
에 관한 것이다. 본 발명은, 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로 상에서 각 포스트인 전철변전소
(SS), 보조급전구분소(SSP), 그리고 급전구분소(SP)에 각각 형성된 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2
전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)에 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1), AT2
보호용 비율차동계전기(87AT2), AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)가 각각 설치되는 제 1 단계; 상기 제 1 전
철 급전용 단권변압기(AT1)의 전차선(TF)측 1 차 접속모선에는 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11)가 형
성되며, 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 급전선(AF)측 1 차 접속모선에는 AT1_AF(급전선)측 전류검
출 변류기(CT12)가 형성되고, AT1_N(중성선) 전류검출 변류기(CT13)형성되며, 상기 제 2 전철 급전용 단권변압
기(AT2)의 전차선(TF)측 1 차 접속모선에는 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)가 형성되며, 상기 제 2
전철 급전용 단권변압기(AT2)의 급전선(AF)측 1 차 접속모선에는 AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22)가
형성되고, AT2_N(중성선) 전류검출 변류기(CT23)형성되며, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 전차선
(TF)측 1 차 접속모선에는 AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)가 형성되며, 상기 제 3 전철 급전용 단권
변압기(AT3)의 급전선(AF)측 1 차 접속모선에는 AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32)가 형성되고, AT1_N
(중성선) 전류검출 변류기(CT13)형성되는 제 2 단계; 및 정상급전 상태와 급전계통의 사고 발생을 예방하기 위
해 상기 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1), 상기 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), 그리고 상기 AT3 보호용
비율차동계전기(87AT3)는 각각 상기 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11)와 상기 AT1_AF(급전선)측 전류검
출 변류기(CT12) 및 AT1_N(중성선)의 전류검출 변류기(CT13)사이, 상기 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기
(CT21)와 상기 AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22) 및 AT2_N(중성선)의 전류검출 변류기(CT23)사이, 상기
AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)와 상기 AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32) 및 AT3_N(중성선)의
전류검출 변류기(CT33) 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단
기를 개방하여 각각 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 상기 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 그리고
상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)를 급전계통에서 분리시키는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한
다. 이에 의해, 비율차동계전기를 이용한 전철 급전용 단권변압기 보호방법으로 전철 급전계통의 보호방법을
개선하면 전철 급전용 단권변압기 자체의 고장을 신속히 파악하여 전철 급전용 단권변압기 자체 사고를 초기에
차단하므로 큰 사고를 미연에 방지하도록 하는 효과를 제공한다.
등록특허 10-1152050
- 1 -
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1152050
- 2 -
특허청구의 범위
청구항 1
단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로 상에서 전철변전소(SS)에 제 1 전철 급전용 단권변압기
(AT1), 보조급전구분소(SSP)에 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 그리고 급전구분소(SP)에 제 3 전철 급전
용 단권변압기(AT3)가 형성되며,
상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)와 병렬로 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1)가 형성되며, 상기 제 2
전철 급전용 단권변압기(AT2)와 병렬로 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2)가 형성되며, 상기 제 3 전철 급전
용 단권변압기(AT3)와 병렬로 AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)가 형성되는 것을 특징으로 하는 단권변압기
보호를 위한 전기철도 급전계통 회로.
청구항 2
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 전차선(TF)측 1 차 접속모선에는 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류
기(CT11)가 형성되며, 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 급전선(AF)측 1 차 접속모선에는 AT1_AF(급
전선)측 전류검출 변류기(CT12)가 형성되고 AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13)가 형성되는 것을 특징
으로 하는 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로.
청구항 3
청구항 2에 있어서,
상기 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 전차선(TF)측 1 차 접속모선에는 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류
기(CT21)가 형성되며, 상기 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 급전선(AF)측 1 차 접속모선에는 AT2_AF(급
전선)측 전류검출 변류기(CT22)가 형성되고 AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT23)가 형성되는 것을 특징
으로 하는 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로.
청구항 4
청구항 3에 있어서,
상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 전차선(TF)측 1 차 접속모선에는 AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류
기(CT31)가 형성되며, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 급전선(AF)측 1 차 접속모선에는 AT3_AF(급
전선)측 전류검출 변류기(CT32)가 형성되고 AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33)가형성되는 것을 특징
으로 하는 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로.
청구항 5
청구항 4에 있어서,
정상급전 상태와 급전계통의 사고 발생을 예방하기 위해 상기 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1)는 상기
AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11)와 상기 AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12) 및 AT1_N(중성선)
부하전류검출 변류기(CT13) 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면
차단기를 개방하여 각각 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)를 급전계통에서 분리시키는 것을 특징으로
하는 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로.
등록특허 10-1152050
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청구항 6
청구항 5에 있어서,
상기 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2)는 상기 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)와 상기 AT2_AF(급전
선)측 전류검출 변류기(CT22) 및 AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT23) 사이에서 검출된 전류값을 비교하
여 정정치(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단기를 개방하여 각각 상기 제 2 전철 급전용 단권변압기
(AT2)를 급전계통에서 분리시키는 것을 특징으로 하는 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로.
청구항 7
청구항 6에 있어서,
상기 AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)는 상기 AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)와 상기 AT3_AF(급전
선)측 전류검출 변류기(CT32) 및 AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33) 사이에서 검출된 전류값을 비교하
여 정정치(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단기를 개방하여 각각 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기
(AT3)를 급전계통에서 분리시키는 것을 특징으로 하는 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로.
청구항 8
단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로 상에서 각 포스트인 전철변전소(SS), 보조급전구분소(SSP),
그리고 급전구분소(SP)에 각각 형성된 전철 급전용 단권변압기(AT1, AT2, AT3)에 단권변압기(AT1, AT2, AT3)
보호용 비율차동계전기(87AT1, 87AT2, 87AT3)가 각각 설치되는 제 1 단계;
상기 전철 급전용 단권변압기(AT1, AT2, AT3)의 전차선(TF)측 1 차 접속모선에는 전차선(AT1_TF, AT2_TF,
AT3_TF)측 전류검출 변류기(CT11, CT21, CT31)가 형성되고, 상기 전철 급전용 단권변압기(AT1, AT2, AT3)의
급전선(AF)측1 차 접속모선에는 급전선(AT1_AF, AT2_AF, AT3_AF))측 전류검출 변류기(CT12, CT22, CT32)가 형
성되며, 상기 전철 급전용 단권변압기(AT1, AT2, AT3)의 단권변압기 중성선(N)과 연결지점에는 중성선(AT1_N,
AT2_N, AT3_N)의 부하전류검출 변류기(CT13, CT23, CT33)가 형성되는 제 2 단계; 및
정상급전 상태와 급전계통의 사고 발생을 예방하기 위해 상기 단권변압기 보호용 비율차동계전기(87AT1,
87AT2, 87AT3)는 각각 상기 전차선(AT1_TF, AT2_TF, AT3_TF)측 전류검출 변류기(CT11, CT21, CT31)와 상기 급
전선(AT1_AF, AT2_AF, AT3_AF)측 전류검출 변류기(CT12, CT22, CT32) 사이, 상기 중성선(AT1_N, AT2_N,
AT3_N)의 전류검출 변류기(CT13, CT23, CT33) 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치(허용오차) 이상의
차전류가 발생하면 차단기를 개방하여 각각 상기 전철 급전용 단권변압기(AT1, AT2, AT3)를 급전계통에서 분
리시키는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법.
청구항 9
단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로 상에서 각 포스트인 전철변전소(SS), 보조급전구분소(SSP),
그리고 급전구분소(SP)에 각각 형성된 정상급전 상태와 급전계통의 사고 발생을 예방하기 위해 단권변압기 보
호용 비율차동계전기(87AT1, 87AT2, 87AT3)는 각각 전차선(AT1_TF, AT2_TF, AT3_TF)측 전류검출 변류기
(CT11, CT21, CT31)와급전선(AT1_AF, AT2_AF, AT3_AF)측 전류검출 변류기(CT12, CT22, CT32) 사이에서 검출된
두 개의 전류값 만을 비교하여 정정치(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단기를 개방하여 각각 전철 급
전용 단권변압기(AT1, AT2, AT3)를 급전계통에서 분리시키는 것을 특징으로 하는 전기철도 급전계통의 단권변
압기 보호방법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로, 그리고 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방[0001]
등록특허 10-1152050
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법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 비율차동계전기를 이용한 전철 급전용 단권변압기 보호방법으로 전철
급전계통의 보호방법을 개선하면 전철 급전용 단권변압기 자체의 고장을 신속히 파악하여 전철 급전용 단권변
압기 자체 사고를 초기에 차단하므로 큰 사고를 미연에 방지하도록 하기 위한 단권변압기 보호를 위한 전기철
도 급전계통 회로, 그리고 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
종래의 전기철도 급전계통 보호 시스템에서는 다수의 단권변압기에 대한 자체 사고발생시 변압기를 보호할 수[0002]
없고, 다수의 단권변압기의 급전 전원을 신속히 차단하지 못하므로 다수의 단권변압기의 사고가 급전계통으로
파급될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 이러한 급전계통의 사고가 파급된 이후에 전철변전소의 보호계전기가 동작하여 차단기(52Fa)를 차단시[0003]
켜 계통의 전원을 차단하므로 전력설비가 전기적, 기계적 충격으로 파손될 수도 있으며, 전체 급전계통 정전
으로 전동차 운행이 지연되어 크나큰 경제적 손실이 발생하고, 전기철도의 신뢰성 저하로 이어지는 문제점이
있어왔다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 해당 기술분야에 있어서는 전철 급전용 단권변압기 보호방법을 통해 전철[0004]
급전계통의 보호방법을 개선하도록 하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
[관련기술문헌][0005]
비접지 DC급전계통에서의 방향차동지락보호계전시스템 및 지락전류검출을 위한 전류제한수단(The directional[0006]
and differential ground faultprotective relaying scheme in ungrounded DC tractionpower supply system
and the current limiting device for the ground fault current detection)(특허출원번호 제10-2004-0040502
호)
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비율차동계전기를 이용한 전철 급전용 단권변압기 보호방[0007]
법으로 전철 급전계통의 보호방법을 개선하면 전철 급전용 단권변압기 자체의 고장을 신속히 파악하여 전철
급전용 단권변압기 자체 사고를 초기에 차단하므로 큰 사고를 미연에 방지하도록 하기 위한 단권변압기 보호
를 위한 전기철도 급전계통 회로, 그리고 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상하선 분리급전방식뿐만 아니라 병렬급전방식의 AT보호에도 동일하게 사용가능한 단권변압[0008]
기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로, 그리고 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법을 제공하기 위한
것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래[0009]
의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
과제의 해결 수단
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로는,[0010]
단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로 상에서 전철변전소(SS)에 급전용 차단기(52Fa), 제 1 전철
급전용 단권변압기(AT1), 제 1 단권변압기(AT1) 전원 개폐용 단로기(89AT1), 보조급전구분소(SSP)에 제 2 전
철 급전용 단권변압기(AT2), 제 2 단권변압기(AT2) 전원 개폐용 단로기(89AT2), 급전연장용 차단기(52Fb), 그
리고 급전구분소(SP)에 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3), 제 2 단권변압기(AT3) 전원 개폐용 단로기
(89AT3), 상하선 타이용(Tie)용 차단기(52Fc), 급전연장용 차단기(52Fd), 가 형성되며, 상기 제 1 전철 급전
용 단권변압기(AT1)와 병렬로 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1)가 형성되며, 상기 제 2 전철 급전용 단권변
압기(AT2)와 병렬로 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2)가 형성되며, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)
등록특허 10-1152050
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와 병렬로 AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로에 있어서, 상기 제 1 전철[0011]
급전용 단권변압기(AT1)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11)가 형성
되며, 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_AF(급전선)측 전류검
출 변류기(CT12)가 형성되고, 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 중성선에는 부하전류 검출용 변류기
(CT13)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로에 있어서, 상기 제 2 전철[0012]
급전용 단권변압기(AT2)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)가 형성
되며, 상기 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_AF(급전선)측 전류검
출 변류기(CT22)가 형성되고, 상기 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 중성선에는 부하전류 검출용 변류기
(CT23)형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로에 있어서, 상기 제 3 전철[0013]
급전용 단권변압기(AT3)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)가 형성
되며, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT3_AF(급전선)측 전류검
출 변류기(CT32)가 형성되고, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 중성선에는 부하전류 검출용 변류기
(CT33)형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로에 있어서, 정상급전 상태와[0014]
급전계통의 사고 발생을 예방하기 위해 상기 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1)는 상기 AT1_TF(전차선)측 전
류검출 변류기(CT11)와 상기 AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12) 및 상기 AT1_N(중성선)측 전류검출 변
류기(CT13) 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단기(52Fa,
52Fb)를 개방하여 각각 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)를 급전계통에서 분리시키는 것을 특징으로 한
다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로에 있어서, 상기 AT2 보호용[0015]
비율차동계전기(87AT2)는 상기 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)와 상기 AT2_AF(급전선)측 전류검출
변류기(CT22) 및 상기 AT2_N(중성선)측 전류검출 변류기(CT23) 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치
(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단기(52Fb, 52Fa)를 개방하여 각각 상기 제 2 전철 급전용 단권변압
기(AT2)를 급전계통에서 분리시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로에 있어서, 상기 AT3 보호용[0016]
비율차동계전기(87AT3)는 상기 AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)와 상기 AT3_AF(급전선)측 전류검출
변류기(CT32) 및 상기 AT3_N(중성선)측 전류검출 변류기(CT33) 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치
(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단기(52Fb, 52Fc, 52Fd)를 개방하여 각각 상기 제 3 전철 급전용 단
권변압기(AT3)를 급전계통에서 분리시키는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법은, 단권변[0017]
압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로 상에서 각 포스트인 전철변전소(SS), 보조급전구분소(SSP), 그리고
급전구분소(SP)에 각각 형성된 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3
전철 급전용 단권변압기(AT3)에 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1), AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), AT3
보호용 비율차동계전기(87AT3)가 각각 설치되는 제 1 단계; 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 전차선
(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11)가 형성되며, 상기 제 1 전철 급전용 단
권변압기(AT1)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12)가 형성되며, 상
기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 중성선에는 부하전류 검출용 변류기(CT13)가 형성되고, 상기 제 2 전
철 급전용 단권변압기(AT2)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)가
형성되며, 상기 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_AF(급전선)측 전
류검출 변류기(CT22)가 형성되며, 상기 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 중성선에는 부하전류 검출용 변
류기(CT23)가 형성되고, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT3_TF
(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)가 형성되며, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 급전선(AF)측 1 차
접속 모선에는 AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32)가 형성되며, 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT
3)의 중성선에는 부하전류 검출용 변류기(CT33)가 형성되는 제 2 단계; 및 정상급전 상태와 급전계통의 사고
발생을 예방하기 위해 상기 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1), 상기 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), 그
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리고 상기 AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)는 각각 상기 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11)와 상기
AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12) 및 상기 AT1_N(중성선) 전류검출 변류기(CT13)사이, 상기 AT2_TF
(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)와 상기 AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22) 및 상기 AT2_N(중성선)
전류검출 변류기(CT23)사이, 상기 AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)와 상기 AT3_AF(급전선)측 전류검
출 변류기(CT32) 및 상기 AT3_N(중성선) 전류검출 변류기(CT33)사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치
(허용오차) 이상의 차전류가 발생하면 차단기를 개방하여 각각 상기 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 상기
제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 그리고 상기 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)를 급전계통에서 분리시키
는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
발명의 효과
본 발명의 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로, 그리고 전기철도 급전계통의 단[0018]
권변압기 보호방법은, 비율차동계전기를 이용한 전철 급전용 단권변압기 보호방법으로 전철 급전계통의 보호
방법을 개선하면 전철 급전용 단권변압기 자체의 고장을 신속히 파악하여 전철 급전용 단권변압기 자체 사고
를 초기에 차단하므로 큰 사고를 미연에 방지하도록 하는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로, 그리고 전기[0019]
철도 급전계통의 단권변압기 보호방법은, 상하선 분리급전방식뿐만 아니라 병렬급전방식의 AT보호에도 동일하
게 사용가능한 효과를 제공한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로도를 나타내는 도면이다.[0020]
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호 상세도를 나타내는 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기철도의 상하선 분리급전 계통을 나타내는 단선결선도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기철도의 병렬급전 계통을 나타내는 단선결선도면이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발[0021]
명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐
릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구[0022]
성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를
통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로도를 나타내는 도면이다.[0023]
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호 상세도를 나타내는 도면이다. 도 1
및 도 2를 참조하면, 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로도는 전철변전소(SS), 보조급전구분소
(SSP), 급전구분소(SP), 급전용 차단기(52Fa), 연장용 차단기(52Fb), 타이용(Tie) 차단기(52Fc), 급전구간 구
분용차단기(52d) 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용
단권변압기(AT3), AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1), AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), AT3 보호용 비율차
동계전기(87AT3), AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11), AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12),
AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13), AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21), AT2_AF(급전선)측 전
류검출 변류기(CT22), AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT23), AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31),
AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32), AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33),를 포함한다.
여기서 I1은 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)로 흡상되는 부하측 전류이며, I2는 제 2 전철 급전용 단권변[0024]
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압기(AT2)로 흡상되는 부하측 전류이며, I3는 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)로 흡상되는 부하측
전류이다. 한편, 변전소의 전원은 55kV로 가정하며, 변전소에 해당하는 전원측 전류(I)는 도시된 바와 같이,
(I1 I2 I3)/2와 같게 된다.
또한, 전철변전소(SS)는 전철급전 계통의 전원 공급처이며, 보조급전구분소(SSP)는 전철변전소(SS)와 급전구[0025]
분소(SP) 사이에서 전차선에 전원을 전달하는 지점이다.
이러한 구조적 설계로 형성된 단권변압기 보호를 위한 전기철도 급전계통 회로도에 있어서 급전방법을 살펴보[0026]
도록 한다.
먼저, 정상급전(운전) 상태인 경우 우선 단권변압기용 던로기(89AT1, 89AT2, 89AT3)은 투입(On 상태)에서 첫[0027]
째로, 전철변전소(SS)의 전원(스코트 변압기 2차측 55kV)을 차단기(52Fa)를 투입하여 전차선(TF)과 급전선
(AF)에 급전함으로써, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 1차 권선에
전원을 인가하고, 보조구분소의 차단기(52Fb)를 투입하여 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 1차 권선에 전
원을 인가한다.
여기서 부하가 보조급전구분소(SSP)와 급전구분소(SP) 사이에 위치할 때 전류의 분포는 도 1에 도시된 것과[0028]
동일하며, 부하가 전철변전소(SS)와 보조급전구분소(SSP)사이에 위치할 때도 같은 유형으로 나타난다.
다음으로, 전차선(TF) 또는 급전선(AF)의 지락사고 시의 전류분포를 살펴보면, 상술한 정상급전 상태의 경우[0029]
와 동일한 전류분포를 나타낸다.
한편, 본 발명에 대한 비교를 위해 종래 급전계통 회로도에 대해 살펴보면, 제 1 전철 급전용 단권변압기[0030]
(AT1)와 연결된 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1), AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11),
AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12), AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13)가 형성되지 않는다.
동일하게 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)와 연결된 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), AT2_TF(전차선)측[0031]
전류검출 변류기(CT21), AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22), AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT2
3)가 형성되지 않는다.
또한, 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)와 연결된 AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3), AT3_TF(전차선)측 전[0032]
류검출 변류기(CT31), AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32), AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33)가
형성되지 않는다.
따라서, 자체사고 시 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전[0033]
용 단권변압기(AT3) 보호에 대한 문제점이 발생한다. 즉, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전
용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3) 자체에는 상술한 바와 같이 내부고장 감지용 보호계
전기가 설치되지 않은 문제점이 있는 것이다.
종래의 전기철도 급전계통 보호 시스템에서는 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압[0034]
기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3) 자체 사고발생시 변압기를 보호할 수 없고, 제 1 전철 급전용 단
권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 급전 전원을 신속히
차단하지 못하므로 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용
단권변압기(AT3)의 사고가 급전계통으로 파급될 수 있다.
급전계통의 사고가 파급된 이후에 전철변전소(SS)의 보호계전기가 동작하여 계통의 전원을 차단하므로 전력설[0035]
비가 전기적, 기계적 충격으로 파손될 수 있다.
또한, 전체 급전계통 정전으로 전동차 운행의 지연되어 크나큰 경제적 손실이 발생하고, 전기철도의 신뢰성[0036]
저하로 이어진다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 1과 같이, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)에 대한 보호를 위해 AT1[0037]
보호용 비율차동계전기(87AT1), AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11), AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기
(CT12), AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13)가 형성된다.
또한, 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)에 대한 보호를 위해 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), AT2_TF(전[0038]
차선)측 전류검출 변류기(CT21), AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22), AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류
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기(CT23)가 형성된다.
그리고, 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)에 대한 보호를 위해 AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3), AT3_TF[0039]
(전차선)측 전류검출 변류기(CT31), AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32), AT3_N(중성선) 부하전류검출
변류기(CT33)가 형성된다.
이러한 구성에 따라 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전[0040]
용 단권변압기(AT3) 내부의 자체 고장 발생 시 해당 단권변압기를 급전계통에서 분리하여 해당 단권변압기를
보호하고 사고가 전체의 전기철도 급전계통으로 파급되는 것을 차단한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 전원측에 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT[0041]
1)를 병렬로 연결하여 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 내부고장으로부터 보호한다.
또한, 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 전원측에 AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2)를 병렬로 연결하여[0042]
제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 내부고장으로부터 보호한다.
또한, 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 전원측에 AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)를 병렬로 연결하여[0043]
제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 내부고장으로부터 보호한다.
즉, 각 포스트(전철변전소(SS), 보조급전구분소(SSP), 급전구분소(SP)) 마다 AT1 보호용 비율차동계전기[0044]
(87AT1), AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)를 설치한다.
또한, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변[0045]
류기(CT11)가 형성되며, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_AF(급전
선)측 전류검출 변류기(CT12), AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13)가 형성된다.
그리고, 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_TF(전차선)측 전류검출[0046]
변류기(CT21)가 형성되며, 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_AF(급
전선)측 전류검출 변류기(CT22), AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT23)가 형성된다.
그리고, 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT3_TF(전차선)측 전류검출[0047]
변류기(CT31)가 형성되며, 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT3_AF(급
전선)측 전류검출 변류기(CT32), AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33)가 형성된다.
정상급전 상태와 급전계통의 사고 발생 시 각 전철 급전용 단권변압기(AT1, AT2, AT3)의 전원 측에서 AT1_TF[0048]
(전차선)측 전류검출 변류기(CT11), AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21), AT3_TF(전차선)측 전류검출 변
류기(CT31)는 전류를 검출한다.
즉, 각 포스트(전철변전소(SS), 보조급전구분소(SSP), 급전구분소(SP)) 마다 설치된 AT1 보호용 비율차동계전[0049]
기(87AT1), AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)는 각각 AT1_TF(전차선)측
전류검출 변류기(CT11)와 AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12), AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기
(CT13), AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)와 AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22), AT2_N(중성선)
부하전류검출 변류기(CT23), AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)와 AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기
(CT32), AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33), 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치(허용오차) 이
상의 차전류가 발생하면 차단기를 개방하여 각각 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권
변압기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)를 급전계통에서 분리시킨다.
이와 같이, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변[0050]
압기(AT3)를 이용한 전철급전 시스템에서는 각각 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT11)와 AT1_AF(급전선)
측 전류검출 변류기(CT12) 및 AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13), AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기
(CT21)와 AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22) 및 AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT23), AT3_TF(전
차선)측 전류검출 변류기(CT31)와 AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32) 및 AT3_N(중성선) 부하전류검출
변류기(CT33), 사이에서 검출되는 전류의 값은 같게(180°위상차) 나타나는 특성을 갖는다.
이때 검출된 전차선(TF) 측 전류값(CT1)과 급전선(AF) 측 전류값(CT2), 중성선(N: Rail) 전류값(CT3)을 비교[0051]
함으로써, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변
압기(AT3) 자체 내부고장으로 사고를 초기에 차단할 수 있게 된다.
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도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 전기철도 급전계통의 단권변압기 보호방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4는[0052]
본 발명의 실시 예에 따른 전기철도의 상하선 분리급전 계통을 나타내는 단선결선도면이다. 도 5는 본 발명의
실시 예에 따른 전기철도의 병렬급전 계통을 나타내는 단선결선도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 각 포
스트(전철변전소(SS), 보조급전구분소(SSP), 급전구분소(SP))에 형성된 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1),
제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)에는 각각 AT1 보호용 비율차동계전기
(87AT1), AT2 보호용 비율차동계전기(87AT2), AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)가 설치된다(S1).
제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기[0053]
(CT11)가 형성되며, 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT1_AF(급전선)측
전류검출 변류기(CT12)형성되고, AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13)가 형성된다. 동일하게, 제 2 전철
급전용 단권변압기(AT2)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT21)가 형성
되며, 제 2 전철 급전용 단권변압기(AT2)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT2_AF(급전선)측 전류검출 변
류기(CT22)형성되고, AT2_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT23)가 형성된다. 또한, 제 3 전철 급전용 단권변
압기(AT3)의 전차선(TF)측 1 차 접속 모선에는 AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)가 형성되며, 제 3 전
철 급전용 단권변압기(AT3)의 급전선(AF)측 1 차 접속 모선에는 AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32)형성
되고, AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33)가 형성된다(S2).
단계(S1) 및 단계(S2)의 완료 후, 정상급전 상태와 급전계통의 사고 발생을 예방하기 위해 각 포스트(전철변[0054]
전소(SS), 보조급전구분소(SSP), 급전구분소(SP)) 마다 설치된 AT1 보호용 비율차동계전기(87AT1), AT2 보호
용 비율차동계전기(87AT2), AT3 보호용 비율차동계전기(87AT3)는 각각 AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기
(CT11)와 AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT12) 및 AT1_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT13), AT2_TF(전
차선)측 전류검출 변류기(CT21)와 AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT22) 및 AT2_N(중성선) 부하전류검출
변류기(CT23), AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기(CT31)와 AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기(CT32) 및
AT3_N(중성선) 부하전류검출 변류기(CT33), 사이에서 검출된 전류값을 비교하여 정정치(허용오차) 이상의 차
전류가 발생하면 차단기를 개방하여 각각 제 1 전철 급전용 단권변압기(AT1), 제 2 전철 급전용 단권변압기
(AT2), 제 3 전철 급전용 단권변압기(AT3)를 급전계통에서 분리시킨다(S3).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다.[0055]
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의
기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장[0056]
치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터[0057]
가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프
로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수
있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이[0058]
사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서
사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기
술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식
을 가진 자에게 자명한 것이다.
부호의 설명
SS : 전철변전소[0059]
SSP : 보조급전구분소
SP : 급전구분소
등록특허 10-1152050
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52Fa : 변전소의 전차선로 급전용 차단기
52Fb : 보조구분소의 연장급전용 차단기
52Fc : 구분소의 상하선 타이(Tie) 급전용 차단기
52Fd : 구분소의 급전구간 구분용 차단기
AT1: 제 1 전철 급전용 단권변압기
AT2: 제 2 전철 급전용 단권변압기
AT3: 제 3 전철 급전용 단권변압기
87AT1: AT1 보호용 비율차동계전기
87AT2: AT2 보호용 비율차동계전기
87AT3: AT3 보호용 비율차동계전기
CT11: AT1_TF(전차선)측 전류검출 변류기
CT12: AT1_AF(급전선)측 전류검출 변류기
CT13: AT1_N(중성선) 전류검출 변류기
CT21: AT2_TF(전차선)측 전류검출 변류기
CT22: AT2_AF(급전선)측 전류검출 변류기
CT23: AT2_N(중성선) 전류검출 변류기
CT31: AT3_TF(전차선)측 전류검출 변류기
CT32: AT3_AF(급전선)측 전류검출 변류기
CT33: AT3_N(중성선) 전류검출 변류기
도면
도면1
등록특허 10-1152050
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도면2
도면3
등록특허 10-1152050
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도면4
도면5
등록특허 10-1152050
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