KR100460310B1

KR100460310B1 - 변압기 보호 계전 방법

Info

Publication number: KR100460310B1
Application number: KR10-2002-0002529A
Authority: KR
Inventors: 강용철; 이병은; 강상희; 박종근
Original assignee: 주식회사 젤파워; 강상희; 강용철
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2004-12-04
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: KR20020061182A

Abstract

본 발명은 변압기 보호 계전방법에 관한 것으로, 변압기의 1차,2차 상호 쇄교 자속비 또는 유기 전압비가 여자 돌입의 경우에는 권선비와 같은데 비해 내부 사고의 경우에는 권선비와는 다른값을 갖게 되는 원리를 이용한 것으로, 계전기에서 1,2차 전압과 전류로부터 1차 및 2차 유기 전압비 또는 상호 쇄교 자속을 계산하여 이의 비로써 여자 돌입과 내부 사고를 구분하여 변압기 보호용 차단기를 동작시킨다.

따라서, 본 발명은, 복잡한 철심의 히스테리시스 데이터가 필요없고, 코어의 재질이 달라지거나 계통조건이 달라지더라도 쉽게 적용이 가능하고, 시간 영역에서 보호를 수행하므로 차단기의 동작시간을 단축시킬 수 있으며, 샘플링 비율을 높임에 의해 차단기의 동작시간을 더욱 단축시킬 수 있다.

Description

변압기 보호 계전 방법 {Method for operating relay for protecting transformer}

본 발명은 변압기 보호 계전 방법에 관한 것으로서, 특히 상호 쇄교 자속비 (Mutual Flux Linkage Ratio) 및 유기 전압비(Induced Voltage Ratio)를 이용하여 변압기의 내부 사고를 감지하여 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 변압기 보호 계전 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전력용 변압기 보호용으로 사용된 방식으로는 고조파 억제요소를 갖는 전류 차동 방식이 있다. 이 방식은 변압기 양쪽 단자에 흐르는 전류차를 구해서 그 차이값이 어느 값 이상이 되면 사고로 판단하는 방법이다.

이러한 원리를 기본으로 하여 사고를 판단하기 때문에 사고가 아닌 상황에서도 차동전류가 발생할 수 있다. 즉, 변압기를 투입했을 때 1차 권선에 큰 전류가 흘러 차동전류가 크게 발생하게 된다(이하에서는 '여자돌입'이라 한다).

그런데 이것은 사고가 아니기 때문에 계전기는 사고로 인식해서는 안된다. 이러한 것을 방지하기 위해 고조파 억제요소를 첨가한 방식이 사용되어 왔다. 여자 돌입 현상이 일어날 경우, 차동 전류의 고조파 성분 중에는 2조파 성분이 많아지게 된다. 고조파 억제방식은 이러한 고조파 성분을 감지하여 내부사고와 여자돌입현상을 구분한다.

그런데, 이 방식은 송전선 길이의 증가와 지중 선로의 사용 등의 원인에 의해서 변압기 내부 사고의 경우에는 큰 고조파 성분이 포함될 수 있기 때문에 문제점으로 지적되고 있다.

이러한 문제점을 보완하기 위하여 전류와 전압을 함께 이용하는 방식이 제안되었다.

첫 번째 방식으로는 변압기 π형 등가회로에서 트랜스퍼 인버스 인덕턴스(Transfer Inverse Inductance) 성분이 정상 상태, 여자 돌입, 내부 사고의 경우에는 일정한 값을 가진다는 것에 착안했다. 즉, 사고난 권선의 션트 인버스 인덕턴스(Shunt Inverse Inductance) 성분이 사고 권수비의 증가에 따라 증가하고, 다른 션트 인버스 인덕턴스 성분은 0보다 작거나 같다는 것을 이용한 것이다. 하지만 이 방식은 권선이 많거나 3상인 경우에는 식이 복잡해지는 단점을 가지고 있다.

두 번째 방식은, 전압, 전류로부터 첨식 자속의 증분을 계산하여 증분이 작으면, 여자 돌입이라고 판정하였다. 하지만 이 방식은 권선 저항이 없다고 가정하여 식을 유도하였고, 권선 저항이 포함되면 오차를 발생하게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 변압기 1차 및 2차측의 유기 전압비에 의해 변압기의 내부사고를 감지하여 계전기를 동작시키는 변압기 보호 계전방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 변압기 1차 및 2차측의 상호 쇄교 자속비에 의해 변압기의 내부사고를 감지하여 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 변압기 보호 계전방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 단상 2권선 변압기의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 3상 2권선 Y-Y 변압기의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 3상 2권선 Y-△ 변압기의 구성을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 변압기 보호 계전 방법에 적용되는 3상 Y-△ 결선 변압기의 모델 계통을 나타낸 도면

도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 변압기에 잔류자속이 없는 경우 각 상의 차동 전류 파형을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 적용되는 복수의 검출기중 제1 검출기의 유기 전압 파형을 나타낸 도면.

도 7a 내지 도 7d는 잔류 자속이 없는 경우 본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 검출기에서 검출된 신호와 트립 신호 파형을 나타낸 그래프.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제1실시예에 따른 포화점의 80%의 잔류 자속이 있는 경우 각 상의 차동전류의 파형을 나타낸 도면.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제1실시예에 따른 포화점의 80%의 잔류 자속이 있는 경우 복수의 검출기에서의 검출 신호 및 트립신호의 파형을 나타낸 도면.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제1실시예에 따른 3상 변압기의 B상 중성점에서 40%부분에서 0도 지락 사고시 각 검출기의 검출신호 및 트립신호 파형을 나타낸 도면.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 제1실시예에 따른 3상 변압기의 B상 중성점에서 20%부분에서 90도 층간 단락 사고시 각 검출기의 검출신호 및 트립신호 파형을 나타낸 도면.

도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제1실시예에 따른 변압기 외부에서의 3상 단락 사고시 0도 사고 결과를 나타낸 각 검출기의 검출신호 및 트립신호 파형을 나타낸 도면.

도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제2실시예에 적용되는 복수의 검출기의 유기 전압 파형을 나타낸 도면.

도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 제2실시예에 따른 복수의 검출기에서 검출된 신호와 트립 신호 파형을 나타낸 그래프.

도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 제2실시예에 따른 포화점의 80%의 잔류 자속이 있는 경우 각 상의 차동전류의 파형을 나타낸 도면.

도 16a 내지 도 16d는 본 발명의 제2실시예에 따른 포화점의 80%의 잔류 자속이 있는 경우 복수의 검출기에서의 검출 신호 및 트립신호의 파형을 나타낸 도면.

도 17a 내지 도 17d는 본 발명의 제2실시예에 따른 3상 변압기의 B상 권선의 중성점에서 40%부분에서 0도 지락 사고시 각 검출기의 검출신호 및 트립신호 파형을 나타낸 도면.

도 18a 내지 도 18d는 본 발명의 제2실시예에 따른 3상 변압기의 B상 중성점에서 20% 지점과 40%지점의 0도 층간 단락 사고시 각 검출기의 검출신호 및 트립신호 파형을 나타낸 도면,

도 19는 3상 2권선 △-△ 변압기의 구성을 나타낸 도면,

도 20은 3상 2권선 △-Y 변압기의 구성을 나타낸 도면,

도 21은 본 발명을 수행하기 위한 하드웨어의 개략적인 블록 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 측정수단 20: 입력수단

30: 계전기 31: 기억수단

40: 차단기 50: 출력수단

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, 단상 변압기의 1차측과 2차측의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 1차와 2차측의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 유기 전압을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 유기전압에 의한 1차측 및 2차측의 유기 전압비를 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 상기 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, Y-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 상 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 유기 전압을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 유기전압에 의한 1차측 및 2차측의 각 상의 유기 전압비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 각 상의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, Y-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 상의 유기전압 및 2차측 각 권선의 유기 전압을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 상의 유기전압 및 2차측 각 권선의 유기 전압에 의한 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 유기 전압비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, △-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 권선의 유기전압 및 2차측 각 상의 유기 전압을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 권선의 유기전압 및 2차측 각 상의 유기 전압에 의한 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 유기 전압비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다,

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, △-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 권선 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 유기 전압을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 유기전압에 의한 1차측 및 2차측의 각 권선의 유기 전압비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 각 권선의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, 단상 변압기의 1차측과 2차측의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 1차와 2차측의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 및 2차측의 상호 쇄교 자속 변화량의 비를 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 상기 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, Y-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 상 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 및 2차측의 각 상의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, Y-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, △-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기 보호 계전방법은, △-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 권선 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 및 2차측의 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비에 대입하여 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계; 및 상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 21은 본 발명을 수행하기 위한 하드웨어의 개략적인 블록구성도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명을 수행하기 위한 하드웨어는, 측정수단(10)과 입력수단(20)과 계전기(30)와 기억수단(31)과 차단기(40) 및 출력수단(50)을 포함하여 구성된다.

상기 측정수단(10)은 변압기의 전류, 전압을 측정하여 측정된 전류치 및 전압레벨에 상응하는 감지신호를 제어부(30)로 입력하는 것으로, 하나 이상의 전류검출센서와 하나 이상의 전압검출센서를 포함하여 구성된다.

상기 입력수단(20)은 변압기의 내부 사고를 감지하기 위한 입력변수(예컨대, 변압기의 권선수, 저항치, 누설인덕턴스값 등)를 입력하기 위한 것으로, 일예로, 키입력장치일 수 있다.

상기 계전기(30)는 측정수단(10)을 통해 측정된 변압기의 전류치 및 전압레벨과 입력수단(20)을 통해 입력된 입력변수(예컨대, 변압기의 권선수, 저항치, 누설인덕턴스값 등)를 연산하여 변압기의 내부 사고여부를 판정하고 판정된 변압기의 내부 사고여부에 따라 차단기(40)를 동작시킴과 더불어 연산결과 및 변압기의 내부 사고에 대한 판정결과를 출력수단(50)을 통해 출력한다.

상기 기억수단(31)은 계전기(30)의 연산에 필요한 연산식과 측정값과 입력변수와 연산결과 및 판정결과 등의 데이터가 저장된다.

상기 차단기(40)는 계전기(30)로부터 인가되는 트립신호(Trip Signal)에 의해 스위칭 절환동작을 수행하여 변압기를 전력라인과 연계 또는 차단시키는 것으로, 변압기의 1차측이나 2차측에 설치될 수 있다.

상기 출력수단(50)은 계전기(30)로부터 전송되어온 연산결과 및 판정결과에 데이터를 출력하는 것으로, 디스플레이장치 또는 프린터장치일 수 있다.

이제 상기한 바와 같이 구성된 하드웨어를 통해 수행되는 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 참고적으로, 후술되는 각 실시예에서 제시되는 변압기 내부사고 판정방법들은 계전기(30)에 의해 연산되는 것으로, 계전기(30)는 후술되는 실시예들에 의한 판정방법에 의해 변압기 내부 사고가 판정되면 차단기(40)를 동작시켜 변압기를 보호하는 제어동작을 수행한다.

[실시예 1]

본 발명의 제 1 실시예에서는 유기 전압비를 이용한 변압기 보호 계전 방법에 관한 것으로서, 도 1은 일반적인 단상 2권선 변압기의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 단상 2권선 변압기의 내부 사고가 발생하지 않았을 경우 매 순간의 1차 및 2차 단자 전압은 아래의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

여기서, R₁, R₂는 1차, 2차 권선 저항이고, L_l1, L_l2는 1차, 2차 누설 인덕턴스이며, e₁, e₂는 1차, 2차 유기 전압이다.

상기 수학식 1과 수학식 2를 유기 전압 e₁, e₂에 대하여 다시 전개하면 아래의 수학식 3과 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

따라서, 유기 전압 e₁, e₂는 1차, 2차 단자전압과 전류, 권선 저항과 누설 인덕턴스로부터 계산 가능하다. 상기 수학식 3과 수학식 4의 비를 유기 전압비(IVR)라 정의한다. 즉, IVR은 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있는 것이다.

상기 e₁, e₂는 상기 수학식 3과 수학식 4를 이용하여 구할 수 있으므로 매 순간 유기 전압비를 상기 수학식 5로부터 계산할 수 있는 것이다. 만약 변압기의 내부 사고가 발생하지 않았다면, 매 순간의 유기 전압비는 권선비(N₁/N₂)가 된다. 즉, 상기 수학식 5에서 e₁, e₂는 순시값이기 때문에 내부 사고가 발생하지 않았다면, 임의의 e_1,e₂에 대해서(e₁=e₂= 0인 경우 제외)유기 전압비는 권선비와 동일하게 되는 것이다.

또한, 여자 돌입현상이란 변압기 투입시 철심의 포화로 철심의 자화 인덕턴스의 값이 작아졌다 커졌다 하여 전류가 커졌다 작아졌다를 주기적으로 반복하는 현상이다. 여자돌입현상은 변압기의 내부사고가 발생한 것이 아니기 때문에 유기 전압비는 역시 권선비와 동일하게 되는 것이다. 즉, 여자돌입시에 e₁, e₂가 왜곡되었다 하더라도 유기 전압비는 권선비와 동일한 것이다.

한편, 변압기 권선의 내부 사고의 경우에는 유기 전압비는 권선비가 되지 않는다. 따라서, 본 발명의 제1실시예에서는 이러한 점을 착안하여 먼저, 유기 전압비를 구하고, 구해진 유기 전압비가 권선비와 같으면 내부사고가 아니고, 권선비와 같지 않으면 내부사고라고 판정하는 것이다.

그러나, e₁, e₂는 순시값이기 때문에 e₂가 0에 가까운 값을 갖는 순간에는 그 비가 커질 수 있기 때문에 본 발명의 제 1 실시예에서는 아래의 수학식 6을 이용하여 내부사고를 사고가 아닌 현상과 구분하고자 하는 것이다. 즉, 아래의 수학식 6의 값이 "≒0"이면 사고가 아닌 정상상태이고, "0"과 같지 않으면 내부사고라고 판정하는 것이다.

여기서, V_1rms는 변압기 1차측 정격전압이다.

도 2는 일반적인 3상 2권선 Y-Y 변압기의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 2에도시된 v_A, v_B, v_C는 각 상의 1차 단자 전압, v_a, v_b, v_c는 각 상의 2차 단자 전압, i_A, i_B, i_C는 각 상의 1차 전류, i_a, i_b, i_c는 각 상의 2차 전류이다.

도 2에서 각 상의 1차 단자 전압은 아래의 수학식 7, 8 ,9와 같이 표현될 수 있다.

여기서, R_A, R_B, R_C는 각 상의 1차 권선 저항이고, L_lA, L_lB, L_lC는 각 상의 1차 누설 인덕턴스이며, e_A, e_B, e_C는 각 상의 1차 유기 전압이다.

또한, 2차 단자 전압은 아래의 수학식 10, 11, 12와 같이 표현될 수 있다.

여기서, R_a, R_b, R_c는 각 상의 2차 권선 저항이고, L_la, L_lb, L_lc는 각 상의 2차 누설 인덕턴스이며, e_a, e_b, e_c는 각 상의 2차 유기 전압이다.

단상 변압기의 경우와 같이 3상 변압기에서도 각 상의 검출기(Detector)(내부사고 판정값)를 구하면 아래의 수학식 13, 14, 15와 같이 표현된다.

상기 수학식 13, 14, 15의 값이 "0"과 같지 않으면, 각각 A상, B상, C상에서 내부사고가 발생한 것으로 판정하고, "≒0"인 경우에는 변압기 A, B, C 각 상에서 내부사고가 발생하지 않은 것으로 판정하는 것이다.

이어, Y-△결선 3상 변압기의 경우 내부사고의 판정방법에 대하여 설명해 보기로 하자.

도 3은 일반적인 3상 2권선 Y-△ 변압기의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 3에 도시된 도면에서 v_ab, v_bc, v_ca는 각 권선의 2차 선간 전압이고, i_ab, i_bc, i_ca는 각 권선의 2차 상전류를 나타낸다.

도 3에서 1차 단자전압은 상기한 수학식 7, 8, 9와 동일하기 때문에 그 설명은 생략하고, 2차의 △결선측의 전압을 수식으로 나타내면 아래의 수학식 16, 17, 18과 같이 표현할 수 있을 것이다.

여기서, R_ab, R_bc, R_ca는 2차 각 권선의 권선 저항이고, L_lab, L_lbc, L_lca는 2차 각 권선의 누설 인덕턴스이며, e_ab, e_bc, e_ca는 2차 각 권선의 유기 전압이다.

그리고, 상기 수학식 16, 17, 18에서 i_ab, i_bc, i_ca는 측정할 수 없기 때문에 수학식 16, 17, 18로부터 e_ab, e_bc, e_ca를 계산할 수 없는 것이다. 그런데, i_a, i_b, i_c만이 측정할 수 있는 값이기 때문에 i_a, i_b, i_c를 이용하기 위해서 본 발명의 제 1 실시예에서는 i_ca- i_ab=i_a, i_ab- i_bc= i_b, i_bc- i_ca= i_c인 관계식을 이용한 것이다.

또한, 사고가 발생하지 않으면, △결선 측 3상의 권선 저항과 누설 인덕턴스가 서로 거의 같다. 즉, R_ab R_bc R_ca R, L_lab L_lbc L_lca L_l로 근사 된다. 따라서, 수학식 16, 17, 18을 정리하면 아래의 수학식 19, 20, 21과 같이 표현될 수 있다.

상기 수학식 19 내지 수학식 21의 좌변들은 계산 가능하다. 또한 수학식 19 내지 수학식 21과 대응되는 1차측의 식을 구하기 위해서 상기한 수학식 7 내지 수학식 9의 식을 다시 정리하면 아래의 수학식 22내지 수학식 24와 같이 정리될 수 있다.

Y-△ 변압기의 경우에 내부 사고가 발생하지 않았다면 아래의 수학식 25와 같은 유기 전압비가 성립될 것이다.

하지만, Y 결선측의 e_A, e_B, e_C는 계산할 수 있어도 △결선측의 e_ab, e_bc, e_ca는 계산할 수 없으므로 상기한 수학식 25를 사고 판정에 직접 이용할 수 없는 것이다.

따라서, Y-△ 변압기의 경우에 사용될 수 있는 유기 전압비를 아래의 수학식 26에 나타냈다.

즉, 수학식 25와 수학식 26은 필요충분조건인데, 여기서 충분조건은 수학식 25를 수학식 26에 대입하면, 쉽게 증명이 되기 때문에 필요조건만 증명하면 되는 것이다. 따라서, 필요조건을 증명하기 위해 각 상에 대응하는 유기 전압비를 α,β,γ라 하자. 즉, e_A/e_ab= α, e_B/e_bc=β, e_C/e_ca=γ라 하자.

이 식을 상기한 수학식 26에 대입한 후 다시 정리하면, γe_ca- αe_ab= N₁/N₂(e_ca- e_ab), αe_ab-βe_bc=N₁/N₂(e_ab-e_bc), βe_bc-γe_ca=N₁/N₂(e_bc-e_ca) 가 된다.

그런데, 위의 3식이 모든 e_ab, e_bc, e_ca에 대해 성립하려면, α=β=γ=N₁/N₂이다. 따라서, e_A/e_ab=e_B/e_bc=e_C/e_ca=N₁/N₂이 된다. 그러므로, 상기한 수학식 25와 수학식 26은 필요충분조건이 되는 것이다.

결국, Y-△변압기의 경우에 본 발명의 제 1 실시예에서 변압기의 사고 판정에 사용되는 검출값은 아래의 수학식 27 내지 수학식 29와 같이 표현될 수 있는 것이다.

이와 같은 Y-△ 변압기의 경우에 3개의 검출기를 이용하여 사고를 판정하는 규칙을 아래의 표 1에 이해하기 쉽게 도시하였다.

[표 1]

판단 변수 1	판단 변수 2	판단 변수 3	사고 판단
≒ 0	≒ 0	≒ 0	정상 상태, 여자돌입, 외부사고
≠ 0	≠ 0	≒ 0	A 상사고	내부사고
≒ 0	≠ 0	≠ 0	B 상사고
≠ 0	≒ 0	≠ 0	C 상사고
≠ 0	≠ 0	≠ 0	내부 사고

상기 표 1에서와 같이 3개의 검출기가 모두 "≒0"이면, 내부 사고가 아닌 여자 돌입 또는 외부 사고인 것으로 판정하고, 3개의 검출기중 1개의 검출기가 "0"과 같지 않으면 내부 사고 즉, A상 또는 B상 또는 C상의 사고로 판정하는 것이다. 그러나, 2상 이상이 동시에 사고가 발생한 경우에는 사고를 판정할 수는 있지만 사고 상을 구분할 수는 없다.

상기한 본 발명의 제 1실시예에 따른 변압기 보호 계전 방법에 대한 일 사례를 첨부한 도면을 참조하여 설명해 보기로 하자.

도 4는 본 발명에 따른 변압기 보호 계전 방법에 적용되는 3상 Y-△ 결선 변압의 모델 계통을 나타낸 도면으로서, 154kV/14.7kV, 100[MVA]이다.

1차 권선의 단락 사고와 지락 사고를 EMPT로 모델링하였고, 또한 여자 돌입 현상을 모델링하여 1차, 2차 전류/전압 데이터를 생성하였다. 여기서, 샘플링 비율은 주기 당 16샘플로 한 것이다.

먼저, 여자 돌입에 대하여 살펴보자.

여자 돌입은 무부하 시, 전원 투입 위상각이 0도인 경우에, 철심에 잔류 자속이 없는 경우와 포화점이 80%정도가 있는 경우에 대하여 설명하겠다.

도 5a 내지 도 5d에는 도 4의 변압기에 전류자속이 없는 경우 각 상의 차동 전류 파형을 나타내었고, 도 6에는 상기한 수학식 13과 수학식 27을 이용하여 계산한 DETECTOR 1의 e_c- e_a와 N₁/N₂(e_ca- e_ab)를 나타내었다. 여자 돌입이 발생하여 큰 전류가 흘렀지만 계산한 두개의 전압이 거의 같음을 알 수 있다.

도 7a 내지 도 7d에는 본 발명의 제1실시예에 따른 3개의 DETECTOR의 검출 신호와 트립 신호 파형을 나타낸 그래프이다. 여기서 트립 신호란 사고를 감지하여 전류 차단 동작을 개시시키기 위한 신호를 의미 한다. 본 실시예에서는 카운터를 두어 DETECTOR가 5%이상이면, 카운터를 1을 증가시키고, 5% 미만이면 1을 감소하였으며, 카운터가 4가 되면, 최종 트립 신호의 발생을 결정하였다. 변압기 투입 이후 차동전류(여자전류)는 A상의 경우 최대값이 900[A]에 이르렀지만 DETECTOR는 5%이내가 되어 트립신호가 발생되지 않았다.

도 7의 DETECTOR는 유기 전압을 계산하는 과정에서 미분항을 근사할 때 발생하는 오차이다. 본 실시예에서는 주기당 16샘플인 경우에 대해 사례연구를 행하였지만 샘플링 비율을 높이면 오차는 현저하게 줄어듬을 알 수 있다.

도 8 및 도 9에는 포화점의 80%의 잔류 자속이 있는 경우의 차동전류와 DETECTOR를 각각 나타내었다. 이 경우에는 잔류 자속이 없는 경우보다 차동전류가 더 크게 나타나 최대값이 1600[A]에 이르렀지만, DETECTOR값은 5% 이내가 되어 트립이 발생되지 않았다.

이어, 내부사고 실험에 대하여 설명해 보자.

내부사고는 도 4에 도시된 변압기에서 B상 권선의 중성점에서 40% 지점의 지락사고, 중성점에서 20% 지점과 40%지점의 층간 단락사고, 중성점에서 60%지점과 80%지점의 층간 단락 사고를 모의하였고, 사고 위상각은 각각 0도와 90도로 하였다.

이중에서 도 10은 B상의 중성점에서 40%부분에서 0도 지락 사고 시 DETECTOR값과 트립신호를 나타내었고, 도 11은 B상의 중성점에서 20% 지점과 40%지점의 90도 층간 단락 사고 시 DETECTOR값과 트립 신호를 나타냈다. 이러한 방식은 두 경우 모두 사고 후 4.167[ms]에 사고로 판정하였다.

이어, 외부사고의 실험에 대하여 살펴보는데, 본 실험은, 변압기에서 20[km] 떨어진 송전선에서 지락사고와 3상 단락 사고가 났을 때, 0도 사고와 90도 사고에 대해서 모의한 것이다.

이 중에서 도 12에 3상 단락사고 시 0도 사고 결과를 나타내었다. 이 경우에 DETECTOR는 모두 한 샘플 정도 큰 값을 갖지만 내부사고로는 판정하지 않았다.

결국, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변압기 보호 계전 방법은, 변압기의 1차, 2차 유기 전압비를 이용해서 내부사고와 내부사고가 아닌 여자돌입, 외부사고를 구분하는 알고리즘을 제시한 것이다. 이러한 알고리즘은 변압기의 1차, 2차 전압, 전류의 관계식으로부터 1차, 2차의 유기 전압을 계산하고, 이들의 비로써 내부사고와 여자돌입을 구분하는 것이다.

여자돌입은 투입 위상각과 잔류자속을 달리하여 모의하였고, 지락사고, 단락사고는 사고 위상각과 사고위치를 각각 달리하여 모의하여 제시한 방식을 시험한 결과, 제시한 방식은 내부 사고와 여자돌입을 잘 구분함을 확인하였다.

또한, 외부 사고시에도 오동작 하지 않음을 알 수 있으며, 변압기 내부 사고 시 사고 후 1/4주기 이내에 트립신호를 발생시켜 매우 빠르게 내부사고를 인식함을 알 수 있다.

상기 실시예와 도면은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 단지 상세한 설명을 위한 것임을 밝힌다. 또한, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 많은 변형, 응용이 있을 수 있는데, 이하에서는 3상 △-Y 결선과 △-△ 결선의 경우를 설명하며, 상기 실시예와 근본적인 기술적 사상의 차이가 없으므로 자세한 기술은 생략한다.

도20 에서는 일반적인 3상 2권선 △-Y 변압기의 구성을 나타내었다.

상기 3상 2권선 △-Y 변압기에서 1차측의 전압, 전류 관계식은 아래의 수학식과 같다.

또한, 2차측의 전압, 전류 관계식은 아래의 수학식과 같다.

△-Y 변압기의 경우와 동일한 접근방법으로,,, i_CA -i_AB =-i_A, i_AB -i_BC =-i_B, i_BC -i_CA =-i_C 이라고 가정하면, 상기 전압, 전류 관계식으로부터 1차측의 유기전압의 차를 구할 수 있으며, 이를 아래의 수학식에서 나타내었다.

또한, 2차측의 유기전압의 차는, 아래와 같다.

상기 관계와 상기 필요 충분 조건의 관계가 아래의 수학식 42와 수학식 43 간에 성립함을 이용하여 아래의 수학식 44에서 46의 값을 판단 변수로 함으로써 변압기 내부 사고 여부를 판단 가능하다.

도19 에서는 일반적인 3상 2권선 △-△ 변압기의 구성을 나타었다.

상기 3상 2권선 △-△ 변압기에서 1차측의 전압, 전류 관계식은 아래의 수학식과 같다.

또한, 2차측의 전압, 전류 관계식은 아래의 수학식과 같다.

△-Y 변압기의 경우와 동일한 접근방법으로,,, i_CA -i_AB =-i_A, i_AB -i_BC =-i_B, i_BC -i_CA =-i_C 이고,,, i_ca -i_ab =i_a, i_ab - i_bc = i_b, i_bc -i_ca = i_c 라고 가정하면, 상기 전압, 전류 관계식으로부터 1차측의 유기전압의 차를 구할 수 있으며, 이를 아래의 수학식에서 나타내었다.

또한, 2차측의 유기전압의 차는, 아래와 같다.

상기 관계와 상기 필요 충분 조건의 관계가 아래의 수학식 59와 수학식 60 간에 성립함을 이용하여 아래의 수학식 61에서 63의 값을 판단 변수로 함으로써 변압기 내부 사고 여부를 판단 가능하다.

[실시예 2]

본 발명에 따른 제 2 실시예에서는 변압기 1차 및 2차 상호 쇄교자속비를 이용한 변압기 보호 계전 방법에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 도 1에 도시된 단상 2권선 변압기 내부 사고가 발생하지 않았을 경우 매 순간의 1차 및 2차 단자 전압은 아래의 수학식 64 및 수학식 65과 같이 표현될수 있다.

여기서, R₁, R₂는 1차, 2차 권선 저항이고, L_l1, L_l2는 1차, 2차 누설 인덕턴스이며, λ₁, λ₂는 1차, 2차 상호 쇄교 자속이다.

상기 수학식 64와 수학식 65를 λ₁, λ₂에 대하여 다시 전개하면 아래의 수학식 66과 수학식 67과 같이 표현될 수 있다.

상기 수학식 66과 수학식 67의 양변을 t_n에서 t_n-1까지 적분하면, 아래의 수학식 68과 수학식 69와 같이 표현될 수 있다.

따라서, 상호 쇄교 자속의 변화량 △λ₁, △λ₂는 1차, 2차 단자전압과 전류, 권선 저항과 누설 인덕턴스로부터 계산 가능하다. 상기 수학식 64와 65의 비를 상호쇄교 자속비(Mutual flux linkage ratio, MFLR)라 정의하고, 상호 쇄교 자속비는 아래의 수학식 70과 같이 표현된다.

상기 수학식 70에서 △λ₁, △λ₂는 상기한 수학식 68과 수학식 69를 이용하여 구할 수 있기 때문에 매 순간 상호 쇄교 자속비를 수학식 70으로부터 계산할 수 있는 것이다.

만약, 내부사고가 발생하지 않았다면, 매 순간의 상호 쇄교 자속비는 권선비(N₁/N₂)가 된다. 즉, 수학식 70에서 △λ₁, △λ₂는 순시값이므로 내부사고가 발생하지 않았다면, 임의의 △λ₁, △λ₂에 대해서 (단 △λ₁= △λ₂= 0인 경우 제외)상호 쇄교 자속비는 권선비가 되는 것이다.

또한, 여자 돌입 현상이란 변압기 투입시 철심의 포화로 철심의 자화 인덕턴스의 값이 작아졌다 커졌다하여 전류가 커졌다 작아졌다를 주기적으로 반복하는 현상이다. 여자 돌입 현상은 변압기의 내부사고가 발생한 것이 아니므로 상호 쇄교 자속비는 역시 권선비가 된다. 즉, 여자 돌입시에 △λ₁, △λ₂가 왜곡되었다 하더라도 상호 쇄교 자속비는 권선비가 된다.

한편, 변압기 권선의 내부 사고의 경우에는 상호 쇄교 자속비는 권선비가 되지 않는다. 본 실시예에서는 이러한 점에 착안하여 상호 쇄교 자속비를 구하여 이 값이 권선비와 같으면 내부사고가 아니며, 권선비와 같지 않으면 내부사고라고 판정하는 방식을 제안한다.

그런데, △λ₁, △λ₂는 순시값이므로, △λ₂가 "0"에 가까운 값을 갖는 순간에는 그 비가 커질 수 있기 때문에 본 실시예에서는 아래의 수학식 71을 이용하여 내부사고를 사고가 아닌 현상과 구분하고자 한다. 즉, 수학식 71의 값이 "≒0"이면 사고가 아닌 정상상태이고, "0"과 같지 않으면 내부 사고라고 판정하는 것이다.

여기서, V_1rms는 변압기 1차측 정격전압이고, f는 정격주파수이다.

이와 같은 방법을 도 2와 같은 3상 Y-Y결선 변압기에 적용하여 상세하게 설명해 보기로 하자.

도 2에서 각 상의 1차 단자 전압은 아래의 수학식 72 내지 수학식 73과 같이 표현할 수 있다.

여기서, R_A, R_B, R_C는 각 상의 1차 권선 저항이고, L_lA, L_lB, L_lC는 각 상의 1차 누설 인덕턴스이며, λ_A, λ_B, λ_C는 각 상의 1차 상호 쇄교 자속이다.

또한, 2차 단자 전압을 나타내면 아래의 수학식 75 내지 수학식 77과 같이 표현될 수 있다.

여기서, R_a, R_b, R_c는 각 상의 2차 권선 저항이고, L_la, L_lb, L_lc는 각 상의 2차 누설 인덕턴스이며, λ_a, λ_b, λ_c는 각 상의 2차 상호 쇄교 자속이다.

단상 변압기의 경우와 같이 각 상의 내부사고 여부를 판정하는 Detector값을 구하면, 아래의 수학식 78 내지 수학식 80과 같다.

상기 수학식 78 내지 수학식 80의 각각의 결과값이 "0"과 같지 않으면 각각 A상, B상, C상에서 내부사고가 발생한 것으로 판정하고, "≒0"이면, 각 상에서 내부사고가 발생하지 않은 것으로 판정하게 되는 것이다. 즉, Detector A의 값이 "0"을 초과하면 A상에 내부사고가 발생된 것이고, "≒0"이면, A상에 내부사고가 발생하지 않은 것으로 판정하는 것이다.

또한, Detector B의 값이 "0"과 같지 않으면 B상에 내부사고가 발생된 것이고, "≒0"이면, B상에 내부사고가 발생하지 않은 것으로 판정하며, Detector C 값이 "0"과 같지 않으면 C상에 내부사고가 발생된 것이고, "≒0"이면, C상에 내부사고가 발생하지 않은 것으로 판정하는 것이다.

이어, 3상 2권선 Y-△결선 변압기의 경우 내부 사고 판정 방법에 대하여 살펴보기로 하자.

도 2에서 각상의 1차 단자 전압은 상기한 수학식 72 내지 74와 동일하며, 2차측 △결선측의 전압을 나타내면, 아래의 수학식 81 내지 83과 같이 표현될 수 있다.

여기서, R_ab, R_bc, R_ca는 2차 각 권선의 권선 저항이고, L_lab, L_lbc, L_lca는 2차 각 권선의 누설 인덕턴스이며, λ_ab, λ_bc, λ_ca는 2차 각 권선의 상호 쇄교 자속이다.

i_ab, i_bc, i_ca는 측정할 수 없으므로 상기 수학식 81 내지 수학식 83으로부터 λ_ab, λ_bc, λ_ca를 계산할 수 없는 것이다. 그런데, i_ab, i_bc, i_ca만이 측정할 수 있는 값이기 때문에 i_a, i_b, i_c를 이용하기 위해서 본 발명에 따른 제 2 실시예에서는 i_ca- i_ab= i_a, i_ab- i_bc= i_b, i_bc- i_ca= i_c인 관계식을 이용하였다.

또한, 사고가 발생하지 않으면, 델타 결선측 3 상의 권선 저항과 누설 인덕턴스가 서로 같다. 즉, R_ab R_bc R_ca R, L_lab L_lbc L_lca L_l이 된다. 따라서, 수학식 81 내지 수학식 83을 정리하면 아래의 수학식 84 내지 86과 같이 표현될 수 있다.

상기한 수학식 84 내지 86의 좌변들은 계산 가능하다. 또한 수학식 84 내지 수학식 86과 대응되는 1차측의 식을 구하기 위해서 상기한 수학식 72 내지 수학식 74의 식을 다시 정리하면 아래의 수학식 87 내지 수학식 89와 같이 표현된다.

Y-△변압기의 경우에 내부 사고가 발생하지 않았다면, 아래의 수학식 90과 같은 상호쇄교 자속비가 성립된다.

하지만, Y 결선측의 △λ_A, △λ_B, △λ_C는 계산할 수 있어도, △결선측의 △λ_ab, △λ_bc, △λ_ca는 계산할 수 없기 때문에 상기 수학식 90을 사고 판정에 직접 이용할 수 없다. 따라서, Y-△변압기의 경우에 사용될 수 있는 상호 쇄교 자속비를 아래의 수학식 91에 나타냈다.

상기한 수학식 90과 수학식 91은 서로 필요충분 조건이다. 이의 유도 과정을 살펴보기로 하자.

충분조건은 수학식 90을 수학식 91에 대입하면, 쉽게 증명이 되기 때문에 필요조건만 증명하면 되는 것이다. 따라서, 필요조건을 증명하기 위해 각 상에 대응하는 상호 쇄교 자속비를 α,β,γ라 하자. 즉, △λ_A/△λ_ab= α, △λ_B/△λ_bC=β,△λ_C/△λ_ca=γ라 하자.

이 식을 상기한 수학식 91에 대입한 후 다시 정리하면, △(γλ_ca- αλ_ab) = N₁△(λ_ca- λ_ab)/N₂, △(αλ_ab- βλ_bc) = N₁△(λ_ab- λ_bc)/N₂, △(βλ_bc- γλ_ca) = N₁△(λ_bc- λ_ca)/N₂가 된다.

그런데, 위의 세 식이 모든 △λ_ab, △λ_bc, △λ_ca에 대해 성립하려면, α=β=γ=N₁/N₂이다. 따라서, △λ_A/△λ_ab= △λ_B/△λ_bC=△λ_C/△λ_ca=N₁/N₂이 된다. 그러므로, 상기한 수학식 90과 수학식 91은 필요충분조건이 되는 것이다.

따라서, 수학식 91의 좌변들의 분모와 분자는 수학식 84 내지 수학식 89를 이용하여 계산 가능하기 때문에 본 실시예에서는 수학식 91을 사고 판정에 이용하는 것이다.

Y-△변압기의 경우에 본 실시예에서 사고 판정에 사용된 Detector는 아래의 수학식 92 내지 수학식 94와 같다.

상기의 Y-△변압기의 경우에 세 개의 Detector를 이용하여 사고를 판정하는 규칙은 상기한 표 1과 동일하기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기 보호 계전 방법을 검증하기 위한 사례를 도 4에 도시된 모델계통을 이용하여 설명해 보기로 하자.

먼저, 여자 돌입의 경우에 대하여 살펴보자.

여자돌입은 무 부하시 전원 투입 위상각이 0도인 경우에, 철심에 잔류 자속이 없는 경우와 포화점이 80%정도가 있는 경우에 대하여 설명해 보자.

잔류자속이 없는 경우 각 상의 차동 전류 파형은 제 1 실시예서의 도 5와 동일하다. 그리고, 도 13a 내지 도 13c에는 상기한 수학식 78과 수학식 92를 이용하여 계산한 Detector 1의 △(λ_C- λ_A)와 (N₁/N₂) △(λ_ca- λ_ab), Detector 2의 △(λ_A- λ_B)와 (N₁/N₂) △(λ_ab- λ_bc), Detector 3의 △(λ_B- λ_C)와 (N₁/N₂) △(λ_bc- λ_ca)를 나타내었다.

여자 돌입이 발생하여 큰 전류가 흘렀지만 계산한 두 개의 전압이 거의 같음을 알 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 3개의 DETECTOR의 검출 신호와 트립 신호 파형을 도 14a 내지 도 14d에 도시하였다. 즉, 카운터를 두어 DETECTOR가 5%이상이면, 카운터를 1을 증가시키고, 5% 미만이면 1을 감소하였으며, 카운터가 4가 되면, 최종 트립을 결정하였다. 변압기 투입 이후 차동전류(여자전류)는 A상의 경우 최대값이 900[A]에 이르렀지만 DETECTOR는 5%이내가 되어 트립신호가 발생되지 않았다.

도 14의 DETECTOR는 상호 쇄교 자속을 계산하는 과정에서 적분항을 근사할 때 발생하는 오차이다. 본 실시예에서는 주기당 16샘플인 경우에 대해 사례연구를 행하였지만 샘플링 비율을 높이면 오차는 현저하게 줄어듬을 알 수 있다.

도 15 및 도 16에는 포화점의 80%의 잔류 자속이 있는 경우의 차동전류와 DETECTOR를 각각 나타내었다. 이 경우에는 잔류 자속이 없는 경우보다 차동전류가 더 크게 나타나 최대값이 1600[A]에 이르렀지만, DETECTOR값은 5% 이내가 되어 트립이 발생되지 않았다.

이어, 내부사고 실험결과에 대하여 설명해 보자.

내부사고는 B상 권선의 중성점에서 40% 지점의 지락사고, 중성점에서 20% 지점과 40%지점의 층간 단락사고, 중성점에서 60%지점과 80%지점의 층간 단락 사고를 모의하였고, 사고 위상각은 각각 0도와 90도로 하였다.

이중에서 도 17은 B상의 중성점에서 40%부분에서 0도 지락 사고 시 DETECTOR값과 트립신호를 나타내었고, 도 18은 B상의 중성점에서 20% 지점과 40%지점의 0도 층간 단락 사고 시 DETECTOR값과 트립 신호를 나타냈다. 이러한 방식은 두 경우 모두 사고 후 4.167[ms]에 사고로 판정하였다.

결국, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 변압기 보호 계전 방법은, 변압기의 1차, 2차 상호 쇄교 자속비를 이용해서 내부 사고와 내부사고가 아닌 여자돌입, 외부사고를 구분하는 알고리즘을 제시한 것이다. 이러한 알고리즘은 변압기의 1차, 2차 전압, 전류의 관계식으로부터 1차, 2차의 상호 쇄교 자속을 계산하고, 이들의 비로써 내부사고와 여자돌입을 구분하는 것이다.

여자돌입은 투입 위상각과 잔류자속을 달리하여 모의하였고, 지락사고, 단락 사고는 사고 위상각과 사고위치를 각각 달리하여 모의하여 제시한 방식을 시헌한 결과, 제시한 방식은 내부 사고와 여자돌입을 잘 구분함을 확인하였다.

도20 에서는 일반적인 3상 2권선 △-Y 변압기의 구성을 나타었다.

또한, 2차측의 전압, 전류 관계식은 아래의 수학식과 같다.

△-Y 변압기의 경우와 동일한 접근방법으로,,, i_CA -i_AB =-i_A, i_AB -i_BC =-i_B, i_BC -i_CA =-i_C 이라고 가정하면, 상기 전압, 전류 관계식으로부터 1차측의 쇄교 자속 변화량의 차를 구할 수 있으며, 이를 아래의 수학식에서 나타내었다.

또한, 2차측의 쇄교 자속 변화량의 차는, 아래와 같다.

상기 관계 및 상기 필요 충분 조건의 관계가 아래의 수학식 107과 수학식 108간에 성립함을 이용하여 아래의 수학식 109에서 111의 값을 판단 변수로 함으로써 변압기 내부 사고 여부를 판단 가능하다.

또한, 2차측의 전압, 전류 관계식은 아래의 수학식과 같다.

△-Y 변압기의 경우와 동일한 접근방법으로,,, i_CA -i_AB =-i_A, i_AB -i_BC =-i_B, i_BC -i_CA =-i_C 이고,,, i_ca -i_ab =i_a, i_ab - i_bc = i_b, i_bc -i_ca = i_c 라고 가정하면, 상기 전압, 전류 관계식으로부터 1차측의 쇄교 자속 변화량의 차를 구할 수 있으며, 이를 아래의 수학식에서 나타내었다.

또한, 2차측의 쇄교 자속 변화량의 차는, 아래와 같다.

상기 관계 및 상기 필요 충분 조건의 관계가 아래의 수학식 124와 수학식 125간에 성립함을 이용하여 아래의 수학식 126에서 128의 값을 판단 변수로 함으로써 변압기 내부 사고 여부를 판단 가능하다.

상기 실시예와 도면은 발명을 상세히 기술함에 있어서의 편의를 위한 예시에 불과하여 본 발명의 기술적 사상의 범위를 한정시키는 것을 목적으로 하고 있지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 많은 변형, 응용이 가능함이 또한 자명하다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 변압기의 1차,2차 상호 쇄교 자속비 또는 유기 전압비가 여자 돌입의 경우에는 권선비와 같은데 비해 내부 사고의 경우에는 권선비와는 다른값을 갖게 되는 원리를 이용한 것으로, 1,2차 전압과 전류로부터 1차 및 2차 유기 전압비 또는 상호 쇄교 자속을 계산하여 이의 비로써 여자 돌입과 내부 사고를 구분하여 변압기 보호용 차단기를 동작시킨다.

따라서, 본 발명은, 복잡한 철심의 히스테리시스 데이터가 필요없고, 코어의 재질이 달라지거나 계통조건이 달라지더라도 쉽게 적용이 가능하고, 시간 영역에서 보호를 수행하므로 차단기의 동작시간을 단축시킬 수 있으며, 샘플링 비율을 높임에 의해 차단기의 동작시간을 더욱 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

단상 변압기의 1차측과 2차측의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 1차와 2차측의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 유기 전압을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 유기전압에 의한 유기 전압비를 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 상기 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제1항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 수학식에 의해 구해지는 판단 변수를 구하고, 상기 구해진 판단 변수를 설정값과 비교해서 상기 판단 변수가 상기 설정값과 같으면 유기전압비와 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 상기 판단변수가 상기 설정값을 초과하면 유기전압비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 상기 변압기에 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기보호 계전 방법.

단, V_1rms는 상기 변압기의 1차측 정격전압이고, e₁및 e₂는 각각 1차 및 2차 유기 전압이며, N₁및 N₂는 각각 1차 및 2차 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

Y-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 상 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와

상기 제1 단계에서 측정된 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 유기 전압을 계산하는 제2 단계와

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 유기전압에 의한 상의 유기 전압비를 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 각 상의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제3항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 각 상별 판단 변수를 설정값과 비교해서 각 상별 판단 변수가 상기 설정값과 같으면 그 상의 유기전압비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 각 상별 판단 변수가 상기 설정값을 초과하면 그 상의 유기전압비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 해당 상에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_Arms,V_Brms및V_Crms는 각 상(A, B 및 C상)에 대한 1차측 정격전압, e_A,e_B,e_C는 1차측 각 상의 유기 전압, e_a,e_b,e_c는 2차측 각 상의 유기 전압, N₁및 N₂는 각각 1차측 및 2차측 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

Y-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 상의 유기전압 및 2차측 각 권선의 유기 전압을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 상의 유기전압 및 2차측 각 권선의 유기 전압에 의한 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 유기 전압비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 1차측의 각 상에 대한 2차측의 각 권선에 대한 판단 변수를 설정값과 비교해서 판단변수가 상기 설정값과 같으면 그 1차측 상에 대한 2차측 권선의 유기전압비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 판단변수가 상기 설정값을 초과하면 그 1차측 상에 대한 2차측 권선의 유기전압비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 해당되는 1차측 상에 대한 2차측 권선에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_ABrms,V_BCrms및V_CArms는 각 상(A, B 및 C상)간의 1차측 정격전압, e_A,e_B,e_C는 1차측 각 상의 유기 전압, e_ab,e_bc,e_ca는 2차측 각 권선의 유기 전압, N₁및 N₂는 각각 1차 및 2차 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

△-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 권선의 유기전압 및 2차측 각 상의 유기 전압을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 권선의 유기전압 및 2차측 각 상의 유기 전압에 의한 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 유기 전압비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제7항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 1차측의 각 권선에 대한 2차측의 각 상에 대한 판단 변수가 설정값과 같으면 그 1차측 권선에 대한 2차측 상의 유기전압비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 판단 변수가 설정값을 초과하면 그 1차측 권선에 대한 2차측 상의 유기전압비가 권선비와 다른 것으로 판단하고 이 경우 해당되는 1차측 권선에 대한 2차측 상에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_ABrms,V_BCrms및V_CArms는 각 상(A, B 및 C상)간의 1차측 정격전압, e_AB,e_BC,e_CA는 1차측 각 권선의 유기 전압, e_a,e_b,e_c는 2차측 각 상의 유기 전압, N₁및 N₂는각각 1차 및 2차 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

△-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 권선 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 유기 전압을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 유기전압에 의한 1차측 및 2차측의 각 권선의 유기 전압비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 각 권선의 유기 전압비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제9항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 각 권선별 판단 변수와 설정값을 비교해서 각 권선별 판단 변수가 상기 설정값과 같으면 그 권선의 유기전압비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 각 권선별 판단 변수가 상기 설정값을 초과하면 그 권선의 유기전압비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 해당 권선에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_ABrms,V_BCrms및V_CArms는 각 상(A, B 및 C상)간의 1차측 정격전압, e_AB,e_BC,e_CA는 1차측 각 권선의 유기 전압, e_ab,e_bc,e_ca는 2차측 각 권선의 유기 전압, N₁및 N₂는 각각 1차 및 2차 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

단상 변압기의 1차측과 2차측의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 1차와 2차측의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 상호 쇄교 자속 변화량의 비를 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비과 비교하여 상기 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제11항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 수학식에 의해 구해지는 판단 변수를 구하고, 상기 구해진 판단 변수를 설정값과 비교해서 판단 변수가 상기 설정값과 같으면 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 판단 변수가 상기 설정값을 초과하면 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 상기 변압기에 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_1rms는 상기 변압기의 1차측 정격전압,는 각각 1차 및 2차상호 쇄교 자속 변화량, N₁및 N₂는 각각 1차 및 2차 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

Y-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 상 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 상의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 및 2차측의 각 상의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제13항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 각 상별 판단 변수를 설정값과 비교해서 각 상별 판단 변수가 상기 설정값과 같으면 그 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 각 상별 판단 변수가 상기 설정값을 초과하면 그 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 해당 상에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_Arms,V_Brms및V_Crms는 각 상(A, B 및 C상)에 대한 1차측 정격전압,는 1차측 각 상의 상호 쇄교 자속 변화량,는 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속 변화량, N₁및 N₂는 각각 1차측 및 2차측 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

Y-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 상의 전압 및 전류와 2차측의 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 상에 대한 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 계전기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제15항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 1차측의 각 상에 대한 2차측의 각 권선에 대한 판단 변수가 설정값과 같으면 그 1차측 상에 대한 2차측 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 1차측의 각 상에 대한 2차측의 각 권선에 대한 판단 변수가 상기 설정값을 초과하면 그 1차측 상에 대한 2차측 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 해당되는 1차측 상에 대한 2차측 권선에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_ABrms,V_BCrms및V_CArms는 각 상(A, B 및 C상)간의 1차측 정격전압,는 1차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량,는 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량, N₁및 N₂는 각각 1차 및 2차 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

△-Y 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 1차측의 각 권선의 전압 및 전류와 2차측의 각 상의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 및 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 1차측 각 권선에 대한 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제17항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 1차측의 각 권선에 대한 2차측의 각 상에 대한 판단 변수가 설정값과 같으면 그 1차측 권선에 대한 2차측 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 1차측의 각 권선에 대한 2차측의 각 상에 대한 판단 변수가 상기 설정값을 초과하면 그 1차측 권선에 대한 2차측 상의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 해당되는 1차측 권선에 대한 2차측 상에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_ABrms,V_BCrms및V_CArms는 각 상(A, B 및 C상)간의 1차측 정격전압,는 1차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량,는 2차측 각 상의 상호 쇄교 자속변화량, N₁및 N₂는 각각 1차 및 2차 권선수이다.
변압기의 보호 계전 방법에 있어서,

△-△ 결선으로 구성된 3상 변압기의 1차측과 2차측의 각 권선 전압 및 전류를 측정하는 제1 단계와,

상기 제1 단계에서 측정된 각 권선의 전압 및 전류에 의해 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량을 계산하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 계산된 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량에 의한 1차측 및 2차측의 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량의 비를 각각 상기 변압기의 1차측 및 2차측의 권선비와 비교하여 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 상기 권선비와 동일한 지의 여부에 의해 상기 변압기의 내부사고 여부를 판정하는 제3 단계 및,

상기 사고여부의 판정결과에 따라 변압기 보호용 차단기를 동작시키는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.
제19항에 있어서, 상기 제3 단계에서는,

의 각 수학식에 의해 구해지는 각 권선별 판단 변수를 설정값과 비교해서 각 권선별 판단 변수가 상기 설정값과 같으면 그 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 같은 것으로 판단하여 이 경우 정상으로 판정하며 각 권선별 판단 변수가 상기 설정값을 초과하면 그 권선의 상호 쇄교 자속변화량 비가 권선비와 다른 것으로 판단하여 이 경우 해당 권선에 변압기의 내부 사고가 발생된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호 계전 방법.

단, V_ABrms,V_BCrms및V_CArms는 각 상(A, B 및 C상)간의 1차측 정격전압,는 1차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량,는 2차측 각 권선의 상호 쇄교 자속변화량, N₁및 N₂는 각각 1차 및 2차 권선수이다.