숫자 릴레이

Numerical relay
보호 릴레이

유틸리티 및 산업용 전력 전송배전 시스템에서 수치 릴레이는 전기적 [1]고장을 검출하기 위한 소프트웨어 기반 보호 알고리즘을 갖춘 컴퓨터 기반 시스템입니다.이러한 릴레이는 마이크로프로세서 타입의 보호 릴레이라고도 불립니다.전기 기계식 보호 릴레이의 기능을 대체하고 계량, 통신 및 자가 테스트 기능을 제공할 뿐만 아니라 하나의 장치에 많은 보호 기능을 포함할 수 있습니다.

설명 및 정의

디지털 보호 릴레이는 마이크로프로세서를 사용하여 전력 시스템 또는 산업용 프로세스 시스템의 결함을 검출하기 위해 전력 시스템 전압, 전류 또는 기타 프로세스 양을 분석하는 보호 릴레이입니다.디지털 보호 릴레이는 "숫자 보호 릴레이"라고도 불립니다.그것은 숫자 릴레이라고도 불린다.

입력 처리

저전압저전류 신호(, 전압 변압기 및 전류 변압기의 2차)는 샘플링 주파수의 약 1/3을 초과하는 주파수 성분을 제거하는 로우패스 필터로 가져옵니다(릴레이 A/D 변환기는 모니터링해야 하는 최고 주파수의 사이클당 2회 이상 빠르게 샘플링해야 함).그런 다음 AC 신호는 릴레이의 아날로그-디지털 변환기에 의해 전원 시스템 주기당 4~64(릴레이에 따라 다름) 샘플로 샘플링됩니다.최소한, 일반적으로 푸리에 변환 개념(RMS 및 어떤 형태의 평균화)을 사용하는 수신량의 크기가 단순한 릴레이 함수에서 사용됩니다.보다 고급 분석을 사용하여 위상각, 전력, 무효 전력, 임피던스, 파형 왜곡 및 기타 복잡한 양을 결정할 수 있습니다.

서브사이클 데이터를 사용하여 빠르게 변화하는 문제를 모니터링하는 고속 알고리즘을 사용하지 않는 한 대부분의 보호 알고리즘에는 기본 구성 요소만 필요합니다.그런 다음 샘플링된 데이터는 기본 관심 주파수(예: 공칭 시스템 주파수)를 초과하는 주파수 내용을 수치적으로 제거하고 푸리에 변환 알고리즘을 사용하여 기본 주파수 크기와 각도를 추출하는 로우패스 필터를 통과합니다.

논리 처리

릴레이는 결과 A/D 컨버터 출력을 분석하여 보호 알고리즘에 따라 조치가 필요한지 여부를 판단합니다.보호 알고리즘은 보호 엔지니어가 설계한 부분과 릴레이 제조업체가 설계한 부분 중 하나의 논리 방정식 세트입니다.릴레이는 고도의 로직을 적용할 수 있습니다.아날로그 입력, 릴레이 접점 입력, 타이밍 및 이벤트 시퀀스의 순서와 비교하여 사용자가 설정한 파라미터에 따라 릴레이가 트립 또는 트립을 억제해야 하는지 여부를 분석할 수 있습니다.

고장 상태가 감지되면 출력 접점이 작동하여 관련 회로 차단기를 작동시킵니다.

파라미터 설정

이 로직은 사용자가 설정할 수 있으며 단순히 프론트 패널 스위치를 변경하거나 회로 기판의 점퍼를 이동하는 것에서부터 수백 킬로미터 떨어진 다른 컴퓨터의 통신 링크를 통해 릴레이의 내부 파라미터 설정 웹 페이지에 액세스하는 것까지 다양합니다.

릴레이에는 전면 패널 노브 및 다이얼을 통해 입력할 수 있는 것 외에 광범위한 설정이 있을 수 있으며, 이러한 설정은 PC(퍼스널 컴퓨터)와의 인터페이스를 통해 릴레이로 전송되며, 릴레이에서 이벤트 보고서를 수집하기 위해 동일한 PC 인터페이스를 사용할 수 있습니다.

이벤트 기록

일부 릴레이에서는 샘플링된 데이터 전체의 짧은 이력이 진동 기록용으로 유지됩니다.이벤트 기록에는 사용자가 주요 로직 결정의 타이밍, 릴레이 I/O(입출력) 변경 및 적어도 수신 아날로그 파라미터의 기본 컴포넌트를 오실로그래픽 방식으로 확인할 수 있는 몇 가지 수단이 포함됩니다.

데이터 표시

디지털/숫자 릴레이는 전면 패널 디스플레이를 제공하거나 통신 인터페이스를 통해 단말기에 표시합니다.릴레이 설정 및 실시간 전류/전압 값 등을 표시하는 데 사용됩니다.

보다 복잡한 디지털 릴레이에는 미터링 및 통신 프로토콜 포트가 있어 릴레이가 SCADA 시스템의 요소가 될 수 있습니다.통신 포트에는 RS232/RS485 또는 이더넷(동선 또는 광섬유)을 포함할 수 있습니다.통신 언어에는 Modbus, DNP3 또는 IEC61850 프로토콜이 포함될 수 있습니다.

다른 타입과의 비교

수력발전소의 전기기계식 보호계전기

반면 전기기계식 보호 릴레이는 전압과 전류를 자기력과 전기력으로 변환하고 릴레이의 스프링 장력을 누르는 토크로 변환합니다.스프링의 장력과 릴레이 내 전자 코일의 탭은 사용자가 릴레이를 설정하는 주요 프로세스입니다.

고체 릴레이에서는 입력 전압 및 전류 파형은 기록 또는 디지털화되지 않고 아날로그 회로에 의해 감시된다.아날로그 값은 릴레이의 전위차계를 통해 사용자가 설정한 설정과 비교되며, 경우에 따라 변압기를 탭합니다.

일부 솔리드 스테이트 릴레이에서는 단순한 마이크로프로세서가 릴레이 로직의 일부를 수행하지만 논리는 고정적이고 단순합니다.예를 들어, 일부 시간 과전류 고체 릴레이에서는 먼저 들어오는 AC 전류가 작은 신호 AC 값으로 변환된 다음 AC를 정류기와 필터로 공급하여 AC 파형에 비례하는 DC 값으로 변환합니다.op-amp 및 비교기는 트립 포인트에 도달하면 상승하는 DC를 생성하는 데 사용됩니다.다음으로 비교적 단순한 마이크로프로세서가 DC 신호의 느린 속도의 A/D 변환을 실시하여 그 결과를 적분하여 시간 과전류 곡선 응답을 생성하고 적분이 설정점 이상으로 상승하면 트립합니다.이 릴레이는 마이크로프로세서를 탑재하고 있지만 디지털/숫자 릴레이의 속성이 없기 때문에 마이크로프로세서 릴레이라는 용어는 명확하지 않습니다.

역사

디지털/숫자 릴레이는 George [2]Rockefeller에 의해 발명되었습니다.George는 1967-68년 Newark [3]College of Engineering에서 석사 논문을 통해 이를 구상했습니다.그는 1969년에 디지털 컴퓨터를 이용한 결함 보호라는 논문을 발표했다.Westinghouse는 1969년부터 1971년 사이에 Prodar 70이 개발되면서 최초의 디지털 릴레이를 개발했다.1971년 2월 PG&E의 테슬라 변전소에서 230kV 송전선로에 취역해 6년간 [6]가동했다.2017년, George는 IEEE Halperin Electric Transmission and Distribution [7]Award를 수상했습니다.이 상은 "실시간 디지털 컴퓨터 기술을 이용한 전력 시스템의 보호 릴레이의 선구적 개발과 실증"에 대한 상이다.조지는 IEEE 전력 시스템 중계 및 제어(PSRC) 위원회 위원장(1981-1982)과 1971년에 PSRC에 의해 창설되어 1978년에 해체된 "컴퓨터 중계 소위원회"의 멤버였습니다.그는 1979년에 제작된 PSRC 컴퓨터 릴레이 튜토리얼의 서문을 썼다.

1971년 M. Ramoorty는 이산 푸리에 분석을 사용하여 거리 보호를 위한 임피던스 계산을 최초로 기술했다.

상용화된 최초의 마이크로프로세서 기반 디지털/숫자 릴레이는 에드먼드 O에 의해 만들어졌습니다. 슈바이처, 1980년대 초 3세SEL, AREVAABB Group은 초기 시장 진보를 위한 선구자였지만, 오늘날 많은 제조업체로 인해 경기장은 붐비고 있습니다.송전선 및 발전기 보호에서 1990년대 중반까지 디지털 릴레이는 새로운 구조에서 솔리드 스테이트와 전자 기계식 릴레이를 거의 대체했습니다.분배 어플리케이션에서는 디지털 릴레이에 의한 교환이 조금 더 느리게 진행되었습니다.오늘날 새로운 애플리케이션에서 대부분의 피더 릴레이는 디지털이지만, 솔리드 스테이트 릴레이는 여전히 애플리케이션의 단순성으로 인해 디지털 릴레이의 복잡성을 피할 수 있는 단순한 릴레이에 사용됩니다.

보호 요소 유형

보호 소자는 감시되고 있는 전기 상태를 둘러싼 전체적인 논리를 말합니다.예를 들어 차동소자는 2개 이상의 전류를 감시하고 그 차이를 찾아 그 차이가 특정 파라미터를 초과하는 경우 트립하는 데 필요한 로직을 말합니다.원소와 함수는 많은 경우에 꽤 호환성이 있습니다.

한 줄의 그림에서 간단하게 하기 위해 일반적으로 보호 기능은 ANSI 장치 번호로 식별됩니다.전기기계식 및 솔리드 스테이트 릴레이 시대에는 하나의 릴레이가 1~2개의 보호 기능만 구현할 수 있으므로 완전한 보호 시스템은 패널에 많은 릴레이를 가질 수 있습니다.디지털/숫자 릴레이에서는 마이크로프로세서 프로그래밍에 의해 많은 기능이 구현됩니다.하나의 숫자 릴레이는 이러한 기능의 하나 또는 모두를 구현할 수 있습니다.

디바이스 번호 목록은 ANSI 디바이스 번호에 있습니다.디지털 릴레이에 표시되는 일반적인 디바이스 번호의 개요를 다음에 나타냅니다.

  • 11 – 다기능 디바이스
  • 21 – 거리
  • 24 – 볼트/Hz
  • 25 – 동기화
  • 27 – 저전압
  • 32 – 방향성 파워 엘리먼트
  • 46 – 음의 시퀀스 전류
  • 40 – 들뜸 손실
  • 47 – 음의 시퀀스 전압
  • 50 – 순간 과전류(중립의 경우 N, 접지 전류의 경우 G)
  • 51 – 역시간 과전류(중립의 경우 N, 접지 전류로부터의 경우 G)
  • 59 – 과전압
  • 62 – 타이머
  • 64 – 접지 고장(64F = 필드 접지, 64G = 제너레이터 접지)
  • 67 – 방향성 과전류(일반적으로 50/51 요소 제어)
  • 79 – 리클로징 릴레이
  • 81 – 저주파수/초과
  • 86 – 록아웃 릴레이/트립 회로 감독
  • 87 – 전류 디퍼렌셜(87L=변속기 라인 차이, 87T=변속기 차이, 87G=변속기 차이)

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Schweitzer Programmable Automation Controller". Schweitzer Engineering Laboratories. Archived from the original on 9 September 2015. Retrieved 21 November 2012.
  2. ^ "George Dorwart Rockefeller - Engineering and Technology History Wiki". ethw.org. Retrieved 2019-02-13.
  3. ^ Rockefeller, George D. (1968-05-31). "Fault protection with a digital computer". Theses. 88 (4): 438–464. Bibcode:1969ITPAS..88..438R. doi:10.1109/TPAS.1969.292466.
  4. ^ Rockefeller, G.D. (1969). "Fault Protection with a Digital Computer". IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 88 (4): 438–464. Bibcode:1969ITPAS..88..438R. doi:10.1109/TPAS.1969.292466.
  5. ^ Rockefeller, G.D.; Udren, E.A.; Gilcrest, G.B. (1972). "High-Speed Distance Relaying Using a Digital Computer I - System Description". IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 91 (3): 1235–1243. Bibcode:1972ITPAS..91.1235G. doi:10.1109/TPAS.1972.293482.
  6. ^ Rockefeller, G.D.; Udren, E.A. (1972). "High-Speed Distance Relaying Using a Digital Computer II-Test Results". IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 91 (3): 1244–1258. Bibcode:1972ITPAS..91.1244R. doi:10.1109/TPAS.1972.293483.
  7. ^ "IEEE Herman Halperin Electric Transmission and Distribution Award".
  8. ^ Ramamoorty, M. (1971). "A note on impedance measurement using digital computers". IEE-IERE Proceedings - India. 9 (6): 243. doi:10.1049/iipi.1971.0062.

외부 링크