KR200166094Y1 - Power guard relay make use of photocurrent sensor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 광전류센서를 이용한 전력보호 계전기에 관한 것으로, 광센서체의 일측에 설치된 발광부에서 광을 발생하면 광센서체의 내부에 설치된 편광부에서 발생되는 랜덤한 광을 90°만큼 반사되도록 하여 선형편광시키고,The present invention relates to a power protection relay using a photocurrent sensor, and when light is generated in the light emitting unit installed on one side of the optical sensor body to reflect the random light generated by the polarization unit installed inside the optical sensor body by 90 ° Linearly polarized,
상기 편광부에 의해 변조된 광은 파장부에서 편광면이 45°만큼 회전된 후 패러데이 소자에서 배전선로를 통해 흐르는 전류의 자계의 세기에 따라 선형편광면이 회전되어 출력되도록 하고,The light modulated by the polarizer is rotated by 45 ° in the wavelength part, and the linearly polarized plane is rotated and output according to the intensity of the magnetic field of the current flowing through the distribution line in the Faraday element.
상기 패러데이 소자를 경유한 광신호는 검광부에서 진폭이 변조되면서 광량의 값으로 변환된 후 수광부에서 전기적인 신호로 변환시키도록 구성함으로써 광전류센서를 통하여 사고전류를 검출하도록 하여 사고전류가 가까운 거리에서 발생하거나 클 경우에 자기포화로 인해 사고전류의 원인을 정확하게 파악하지 못하게 됨은 물론 사고시의 유도전압으로 인해 고장을 일으키게 되는 상태를 방지하도록 한 것이다.The optical signal via the Faraday element is configured to be converted into a value of the light quantity while the amplitude is modulated at the detector and then converted to an electrical signal at the light receiver to detect the fault current through the photocurrent sensor so that the fault current is close at a distance. If it occurs or is large, it will not be able to pinpoint the cause of the fault current due to the self saturation, and will also prevent the state that causes the fault due to the induced voltage during the accident.
Description
본 고안은 광전류센서를 이용한 전력보호 계전기에 관한 것으로, 특히 각 상의 전선과 분리된 상태에서 광전류센서를 통하여 사고전류를 검출하도록 하여 사고전류가 가까운 거리에서 발생하거나 클 경우에 자기포화로 인해 사고전류의 원인을 정확하게 파악하지 못하게 됨은 물론 사고시의 유도전압으로 인해 고장을 일으키게 되는 상태를 방지하도록 한 광전류센서를 이용한 전력보호 계전기에 관한 것이다.The present invention relates to a power protection relay using a photocurrent sensor, in particular to detect the fault current through the photocurrent sensor in a state separated from the wires of each phase, the fault current due to magnetic saturation when the fault current occurs in a close distance or large In addition, the present invention relates to a power protection relay using a photocurrent sensor to prevent a state of causing a failure due to an induced voltage during an accident as well as to accurately determine the cause of an error.
일반적으로 배전 선로를 통하여 공급되는 전원이 항상 일정하여야 하지만 변전소의 사정이나 수용가의 전력 전력소모 상태는 물론 선로의 이상 상태에 의해 전류의 값이 변화되고 있으며, 변화되는 전류의 일부는 부하로 사용되는 가정이나 산업용 기기에 크게 영향을 미치게 된다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다.In general, the power supplied through the distribution line should always be constant, but the current value is changed by the circumstances of the substation or the power consumption of the customer, as well as the abnormal state of the line, and part of the changed current is used as the load. It is well known that it will greatly affect home and industrial equipment.
그리고 종래에는 배전 선로의 이상 유무를 판단하기 위하여 도 1에 도시한 것과 같이 변류기와 같은 전류검침부(101)에서 하나의 배전선로에서 일정비율로 강하시킨 전류값을 아날로그 신호로 검출하여 정류 및 전치증폭부(102)로 전달하여 아날로그 신호를 전파정류하면서 측정을 위한 적정한 값으로 증폭 또는 감소시킨 직류의 아날로그 신호를 출력하도록 하고,In the related art, in order to determine whether there is an abnormality in a distribution line, as shown in FIG. 1, a current signal dropped by a certain ratio in one distribution line by a current metering unit 101 such as a current transformer is detected by rectifying and transposing. It transmits to the amplifier 102 to output an analog signal of direct current amplified or reduced to an appropriate value for measurement while full-wave rectifying the analog signal,
상기 직류의 아날로그 신호는 아날로그/디지탈 변환부(103)를 경유하는 중에 디지탈신호로 변환되어 단일칩 마이크로 프로세서(104)로 전달되도록 하고,The direct current analog signal is converted into a digital signal via the analog / digital conversion unit 103 so as to be transmitted to the single chip microprocessor 104,
인터페이스(105)를 통하여 연결된 키스위치부(106)에 의해 날짜와 시간과 기준값과 샘플링 검출시간등의 설정값을 입력받는 상기의 단일칩 마이크로 프로세서(104)에서 내부의 프로그램 메모리(107)에 저장된 처리방법 및 순서에 의해 상기의 디지탈 신호로 변환된 전류값을 사용자에 의해 설정된 기준값과 비교하면서 그 절대 비교값을 메모리(108)에 저장하도록 하고,Stored in the internal program memory 107 in the above-mentioned single-chip microprocessor 104 which receives the setting values such as date, time, reference value, and sampling detection time by the key switch unit 106 connected through the interface 105. By comparing the current value converted into the digital signal by the processing method and the sequence with the reference value set by the user, the absolute comparison value is stored in the memory 108,
메모리(108)에 저장된 절대 비교값이 소정의 시간동안 일정레벨 이하를 유지하면 백업용 램(109)에 정해진 비교적 긴시간 단위의 값으로 저장하도록 하는 한편, 절대 비교값이 일정레벨 이상이 되면 이상전류로 판단하여 비교적 빠른 샘플링 속도로 백업용 램(109)에 저장하면서 상기의 인터베이스(105)를 통하여 LCD(110)에 현재의 동작모드와 같은 동작상태를 숫자와 문자로 표시도록 하고,If the absolute comparison value stored in the memory 108 is kept below a predetermined level for a predetermined time, the value is stored in a relatively long time unit set in the backup RAM 109. It is determined that the operation state, such as the current operation mode on the LCD 110 through the interbase 105, and stored in the backup RAM 109 at a relatively fast sampling rate, and numbers and letters,
상기 단일칩 마이크로 프로세서(104)는 사용자의 요구에 따라 내부의 직렬포트(111)를 거쳐 퍼스널 컴퓨터(112)로 출력하여 백업용 램(109)의 저장 데이터를 분석하도록 하였다.The single-chip microprocessor 104 outputs to the personal computer 112 through the internal serial port 111 according to the user's request to analyze the stored data of the backup RAM (109).
그러나 상기와 같은 종래의 배전 선로의 이상 유무 검출방법에 의하여서는 배전 선로의 이상 유무에 따른 전류 및 전압치를 정확히 검출하기 위하여 설치하는 변류기와 같은 전류검침부(101)가 코일형과 같이 전기적인 장치이므로 사고시 유도전압이 배전선로를 통하여 보호계전기인 본체로 유입되어 고장을 일으키게 됨은 물론, 전류검침부(101)에 아주 가까운 거리에서 사고전류가 발생하거나 사고전류가 클경우에 변류기(CT : Current Transformer)에서 자기포화 형상이 일어나 사고전류에 대해 정확하게 파악을 할 수 없는 단점이 있었다.However, according to the conventional method for detecting abnormality of the distribution line as described above, the current meter 101 such as a current transformer installed to accurately detect current and voltage values according to the abnormality of the distribution line is an electrical device such as a coil type. Therefore, in case of an accident, induced voltage flows into the main body, which is a protective relay, through the distribution line, causing a breakdown. In addition, when an accident current occurs at a very close distance to the current metering unit 101 or when the fault current is large, a current transformer (CT ), There was a disadvantage that the magnetic saturation was not able to accurately grasp the fault current.
이에 따라 본 고안은 각 상의 배전선로의 전류를 광전류센서를 이용하여 측정하면서 사고전류를 검출하도록 하여 사고전류로 인해 고장이 발생하거나 자기포화에 의해 정확하게 검출하지 못하게 되는 현상을 방지토록 한 광전류센서를 이용한 전력보호 계전기를 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention measures an electric current of each phase of a distribution line by using an electric current sensor to detect an accident current so as to prevent the occurrence of a fault due to the accident current or to be unable to accurately detect it by magnetic saturation. It is an object to provide a power protection relay used.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 광센서체의 일측에 설치된 발광부에서 광을 발생하면 광센서체의 내부에 설치된 편광부에서 발생되는 랜덤한 광을 90°만큼 반사되도록 하여 선형편광시키고,The present invention for achieving the above object is to linearly polarize the light generated by the light emitting unit installed on one side of the optical sensor body to reflect the random light generated by the polarization unit installed inside the optical sensor body by 90 °,
상기 편광부에 의해 변조된 광은 파장부에서 편광면이 45°만큼 회전된 후 패러데이 소자에서 배전선로를 통해 흐르는 전류의 자계의 세기에 따라 선형편광면이 회전되어 출력되도록 하고,The light modulated by the polarizer is rotated by 45 ° in the wavelength part, and the linearly polarized plane is rotated and output according to the intensity of the magnetic field of the current flowing through the distribution line in the Faraday element.
상기 패러데이 소자를 경유한 광신호는 검광부에서 진폭이 변조되면서 광량의 값으로 변환된 후 수광부에서 전기적인 신호로 변환시키도록 구성함으로써 광전류센서를 통하여 사고전류를 검출하도록 하여 사고전류가 가까운 거리에서 발생하거나 클 경우에 자기포화로 인해 사고전류의 원인을 정확하게 파악하지 못하게 됨은 물론 사고시의 유도전압으로 인해 고장을 일으키게 되는 상태를 방지하도록 한 것이다.The optical signal via the Faraday element is configured to be converted into a value of the light quantity while the amplitude is modulated at the detector and then converted to an electrical signal at the light receiver to detect the fault current through the photocurrent sensor so that the fault current is close at a distance. If it occurs or is large, it will not be able to pinpoint the cause of the fault current due to the self saturation, and will also prevent the state that causes the fault due to the induced voltage during the accident.
도 1은 종래 전류검침부를 이용한 전력보호 계전기의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a power protection relay using a conventional current meter.
도 2는 본 고안의 광센서체의 구성을 나타낸 개략도.2 is a schematic view showing the configuration of an optical sensor body of the present invention.
도 3은 본 고안의 광신호처리수단의 구성을 나타낸 회로도.3 is a circuit diagram showing a configuration of an optical signal processing means of the present invention.
도 4는 본 고안의 전체적인 구성을 나타낸 블럭도.Figure 4 is a block diagram showing the overall configuration of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
1 : 광센서체 2 : 발광부1: light sensor body 2: light emitting part
3 : 편광부 4 : 파장부3: polarization part 4: wavelength part
5 : 패러데이 소자 6 : 건광부5: Faraday element 6: Dry light part
7 : 수광부7: light receiving unit
이하 본 고안을 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 고안의 배전선로에 하나씩 설치되어 각상의 사고전류를 검출하는 광전류 센서의 구성을 도시한 것으로서, 광센서체(1)의 일측에 설치되어 외부로 부터의 전원에 의해 광을 발생하는 발광부(2)와,2 is a view showing the configuration of a photocurrent sensor installed in the distribution line of the present invention one by one to detect the fault current of each phase, which is installed on one side of the optical sensor body 1 to generate light by a power source from the outside A light emitting part 2,
상기 광센서체(1)의 내부 일측에 설치되어 발광부(2)에서 발생되는 랜덤한 광을 90°만큼 반사되도록 하여 선형편광시키는 편광부(Polarizer)(3)와,A polarizer 3 installed on one side of the optical sensor body 1 to reflect the random light generated by the light emitting unit 2 by 90 ° and to linearly polarize the light;
상기 편광부(3)의 타측에 설치되어 편광부(3)에 의해 변조된 광의 편광면을 45°만큼 회전시키는 파장부(4)와,A wavelength unit 4 provided on the other side of the polarizing unit 3 to rotate the polarization plane of the light modulated by the polarizing unit 3 by 45 °;
상기 파장부(4)의 타측에 설치되어 파장부(3)에 의해 편광면이 45°만큼 회전한 광에 대해 배전선로를 통해 흐르는 전류의 자계의 세기에 따라 선형편광면이 회전되어 출력되도록 하는 패러데이(Faraday) 소자(5)와,It is installed on the other side of the wavelength portion 4 so that the linear polarization plane is rotated and output according to the intensity of the magnetic field of the current flowing through the distribution line for the light rotated by 45 ° by the wavelength unit 3 Faraday element 5,
상기 광센서체(1)의 내부 타측에서 패러데이 소자(5)에 의해 회전각이 변화된 광신호의 진폭을 변조시켜 광량의 값으로 변환시키는 검광부(Analyzr)(6)와,An analyzer (6) for modulating the amplitude of the optical signal whose rotation angle is changed by the Faraday element (5) on the other side of the optical sensor body (1) and converting it into a value of light quantity;
상기 광센서체(1)의 타측에 설치되어 검광부(6)에 의해 광량의 값으로 변환된 광신호를 전달받아 전기적인 신호로 변환시키는 수광부(7)들로 구성한 것이다.The light sensor unit 1 is configured on the other side of the light sensor body 1 and receives the optical signal converted by the detector 6 into a light amount value and converts the light signal into an electrical signal.
이와 같이 구성한 본 고안은 R상, S상 및 T상의 배전선로에 각각 하나씩 설치된 광센서체(1)에서 각 상의 사고전류를 검출하는 도시한 것으로서, 광센서체(1)의 일측에 설치된 발광부(2)가 외부로 부터 전원을 공급받으면 광을 발생시킨다.The present invention configured as described above is an illustration of detecting an accident current of each phase in the optical sensor body 1 installed in each of the R-phase, S-phase, and T-phase distribution lines, and a light emitting unit provided at one side of the optical sensor body 1 When (2) receives power from the outside, it generates light.
광센서체(1)의 내부 일측에 설치된 편광부(3)는 상기의 발광부(2)에서 발생되는 랜덤한 광을 90°만큼 반사되도록 하여 선형편광시킨다.The polarizer 3 provided on one side of the optical sensor body 1 linearly polarizes the random light generated by the light emitter 2 by 90 °.
상기 편광부(3)의 타측에 설치된 파장부(4)에서는 편광부(3)에 의해 변조된 광의 편광면을 45°만큼 회전시켜 수평으로 편광된 파의 상태로 출력되도록 한다.In the wavelength unit 4 provided on the other side of the polarizer 3, the polarization plane of the light modulated by the polarizer 3 is rotated by 45 ° to output a horizontally polarized wave.
상기 파장부(4)의 타측에 설치된 패러데이 소자(5)는 상기의 파장부(3)로 부터 전달되는 수평으로 편광된 파상태인 광에 대해 배전선로를 통해 흐르는 전류의 자계의 세기에 따라 선형편광면이 회전되어 출력되도록 한다.The Faraday element 5 provided on the other side of the wave portion 4 is linear in accordance with the intensity of the magnetic field of the current flowing through the distribution line with respect to the horizontally polarized wave state transmitted from the wave portion 3. The polarization plane is rotated and output.
상기의 패러데이 소자(5)는 온도특성이 우수한 연 글래스(glass), BSO, CGO 등의 반자성재료와 온도가 안정화되고 베데트(Verdet)상수(deg/Oe·cm)가 큰 RIG (Rare Iron Garnet), Bi12GeO20, Bi12SiO20 또는ZnSe 등의 강자성체를 주로 사용하는 것으로, 패러데이 소자(5)에 인가되는 자계의 세기(Magnetic Field Intensity)에 따라 입사된 광의 선형편광면이 회전하게 되는 패러데이 효과(Faraday Effect)를 이용함으로써 배전선로의 고장여부를 검출할 수 있게 된다.Faraday element 5 is a magnetic material such as soft glass (glass), BSO, CGO and the like excellent in temperature characteristics, temperature is stabilized, Verdet constant (deg / Oecm) large RIG (Rare Iron Garnet) ), Bi 12 GeO 20 , Bi 12 SiO 20 or ZnSe is mainly used, and the linearly polarized plane of the incident light is rotated according to the magnetic field intensity applied to the Faraday element 5. By using the Faraday Effect (Faraday Effect) it is possible to detect the failure of the distribution line.
즉, 패러데이 회전각 : θF, 자계의 세기 : H, 소자의 광로장 : L, 광의 전파방향과 자계의 각도 : θ 및 베데트 상수 : V 라고 할 때,That is, Faraday rotation angle: θ F , the magnetic field strength: H, the optical path length of the element: L, the propagation direction of the light and the angle of the magnetic field: θ and the Bethet constant: V,
패러데이 회전각θF=V·H·L cosθ의 식이 된다.Faraday rotation angle θ F = V · H · L cos θ.
그러므로 예를 들어 배데트 상수가 7인 패러데이 소자(5)가 배전선로에서 1cm 떨어져 있고, 소자의 길이(두께)가 50μm일 경우에,Therefore, for example, if the Faraday element 5 having a badd constant of 7 is 1 cm away from the distribution line, and the length (thickness) of the element is 50 μm,
패러데이 회전각 θF=V·H·L cosθFaraday Rotation Angle θ F = VHL cosθ
=7(min/Oe.cm) · 1/80 * I/2πr(Oe) · 50*10-4 = 7 (min / Oe.cm) 1/80 * I / 2πr (Oe) 50 * 10 -4
의 식에 의해 약 60.7*10-4· I(min)가 된다.The equation becomes about 60.7 * 10 -4 · I (min).
그리고 상기의 패러데이 소자(5)로 부터 회전각이 변화된 광신호에 대해 광센서체(1)의 내부 타측에 설치된 검광부(6)에서는 그 진폭을 변조시켜 광량의 값으로 변환시킨다.And the detection part 6 provided in the other side of the optical sensor body 1 with respect to the optical signal whose rotation angle changed from the said Faraday element 5 modulates the amplitude, and converts it into the value of light quantity.
상기 광센서체(1)의 타측에 설치된 수광부(7)는 상기의 검광부(6)로 부터 광량의 값으로 변환된 광신호를 전달받아 이를 전기적인 신호로 변환시켜 출력한다.The light receiving unit 7 installed on the other side of the optical sensor body 1 receives the optical signal converted into the value of the light amount from the detector 6 and converts it into an electrical signal and outputs it.
도 3은 본 고안의 광신호의 처리를 위한 주요 부분의 구성을 나타낸 것으로서, 3상의 배전선로에 각각 설치되어 각각 고장여부를 검출하도록 한다.Figure 3 shows the configuration of the main part for the processing of the optical signal of the present invention, it is installed in each of the three-phase distribution line to detect each failure.
동작전원(Vcc)이 저항(R1)과 가변저항(VR1) 및 정전압 다이오드(ZD1)를 거쳐 비반전입력단으로 입력되는 증폭부(11)의 증폭기(OP1)에서는 공급되는 전원을 소정의 비율만큼 증폭하도록 하고,In the amplifier OP1 of the amplifier 11 in which the operating power source Vcc is input to the non-inverting input terminal through the resistor R1, the variable resistor VR1 and the constant voltage diode ZD1, the power supplied is amplified by a predetermined ratio. Let's do it,
상기 증폭부(11)에서 증폭된 전원은 저항(R2) 빛 다이오드(D1)의 적분부(12)에 의해 적분값으로 변환된 후 구동부(13)의 트랜지스터(TR1)를 거쳐 도 1의 발광부(2)의 발광 다이오드(LED)로 동작전원(Vcc)이 공급되도록 하여 광을 발생시키도록 하고,The power amplified by the amplifier 11 is converted into an integrated value by the integrator 12 of the resistor R2 light diode D1 and then, through the transistor TR1 of the driver 13, the light emitting unit of FIG. 1. Operating power (Vcc) is supplied to the light emitting diode (LED) of (2) to generate light,
상기 발광부(2)에서 발생된 빛이 상기 광센서체(1)의 편광부(3), 파장부(4), 패러데이 소자(5) 및 검광부(6)를 경유하는 중에 선형편광의 변조되고 다시 진폭의 변조에 따라 광량의 값으로 변환되어 수광부(7)의 포토 다이오드(PD)에 입사되면 증폭기(OP2)에서 정확한 된 값으로 출력되어 전치증폭부(14)의 두 증폭기(OP3) (OP4)에 의해 초기증폭되도록 하고,Modulation of linearly polarized light while light generated in the light emitting part 2 passes through the polarizing part 3, the wavelength part 4, the Faraday element 5, and the detector 6 of the optical sensor body 1. When the light is converted into a value of the light quantity according to the modulation of the amplitude and incident on the photodiode PD of the light receiving unit 7, it is output from the amplifier OP2 to the corrected value and the two amplifiers OP3 of the preamplifier 14 ( Initial amplification by OP4),
상기의 전치증폭부(14)에서 증폭된 배전선로의 전류치에 해당하는 신호에 대해 AC/DC 분리기(15)에서 직류성분과 교류성분을 분리한 후 제산부(16)에서 교류성분을 직류성분으로 나누는 제산을 수행하도록 하고,After separating the DC component and the AC component in the AC / DC separator 15 with respect to the signal corresponding to the current value of the distribution line amplified by the preamplifier 14, the AC component is converted into the DC component by the division unit 16. To divide division,
상기의 제산부(16)로 부터의 전류성분을 전달받는 완충증폭부(17)에서는 증폭기(OP5)(OP6)를 통해 얼마간 증폭시키면서 일정한 범위의 주파수 대역만 출력하도록 하고,In the buffer amplifier unit 17 that receives the current component from the division unit 16, the amplifier OP5 outputs only a certain frequency band while amplifying for some time through the OP5 and OP6,
일정한 주파수 대역의 신호를 전달받는 정류부(18)에서는 증폭기(OP7)(OP8) 및 역류방지용 다이오드(D2)(D3)를 경유하는 중에 아날로그의 값으로 출력되도록 한 것이다.The rectifier 18 receiving the signal of a predetermined frequency band is output as an analog value while passing through the amplifiers OP7 and OP8 and the backflow prevention diodes D2 and D3.
이와 같이 구성한 본 고안의 동작 과정을 도 2 내지 도 4의 전체 구성을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the overall configuration of the present invention configured as described above with reference to the overall configuration of Figures 2 to 4 as follows.
사용자가 처음 전원이 공급되도록 하면 마이크로 프로세서(19)에서 각상(R.S.T) 및 지락(N)의 값을 입력받으면서 사용자가 설정한 기준값보다 크거나 작은 상태인 가를 확인하는 것으로서,When the user first powers on, the microprocessor 19 receives the values of each phase (R.S.T) and ground fault (N) while checking whether the state is larger or smaller than the reference value set by the user.
사용자가 키이 스캔부(20)를 통하여 선택한 선택사양을 입력받으면 마이크로 프로세서(19)에서 이를 분석하여 고장의 여부를 판단하는 기준값이 되는 정보는 제 1 메모리(21)에 저장한다.When the user receives a selection option selected through the key scan unit 20, the microprocessor 19 analyzes it and stores the information, which is a reference value for determining whether there is a failure, in the first memory 21.
동시에 마이크로 프로세서(19)에서 표시구동부(22)에 제어신호를 출력하여 표시부(23)의 7세그먼트에 사용자의 수정된 입력을 디지탈로 표시한다.At the same time, the microprocessor 19 outputs a control signal to the display driver 22 to digitally display the user's modified input on the seven segments of the display 23.
그리고 각각의 선로를 통해 흐르는 전류치를 검출하여 고장의 여부를 판단한다.The current value flowing through each line is detected to determine whether there is a failure.
즉, 외부로 부터 각 상(R)(S)(T)의 교류 전원이 공급되는 선로에 각각 하나씩 설치되는 광센서체(1)(1a)(1b)에서는 동작전원(Vcc)을 공급받는 발광부(2)의 발광 다이오드(LED)에서 광을 발생시킨다.That is, in the photosensor body (1) (1a) (1b) installed one by one on the line to which the AC power of each phase (R) (S) (T) is supplied from the outside, the light emitted from the operating power (Vcc) Light is generated by the light emitting diode LED of the unit 2.
광센서체(1)(1a)(1b)의 내부 일측에 설치된 편광부(3)에서는 상기의 발광부(2)에서 발생되는 랜덤한 광을 90°만큼 반사되도록 하여 선형편광시킨다.The polarizer 3 provided on one side of the optical sensor bodies 1, 1a, and 1b linearly polarizes the light reflected by the light emitted from the light emitting unit 2 by 90 °.
상기 편광부(3)의 타측에 설치된 파장부(4)에서는 편광부(3)에 의해 변조된 광의 편광면을 45°만큼 회전시켜 수평으로 편광된 파의 상태로 출력되도록 한다.In the wavelength unit 4 provided on the other side of the polarizer 3, the polarization plane of the light modulated by the polarizer 3 is rotated by 45 ° to output a horizontally polarized wave.
상기 파장부(4)의 타측에 설치된 패러데이 소자(5)는 상기의 파장부(3)로 부터 전달되는 수평으로 편광된 파상태인 광에 대해 배전선로를 통해 흐르는 전류의 자계의 세기에 따라 선형편광면이 회전되어 출력되도록 한다.The Faraday element 5 provided on the other side of the wave portion 4 is linear in accordance with the intensity of the magnetic field of the current flowing through the distribution line with respect to the horizontally polarized wave state transmitted from the wave portion 3. The polarization plane is rotated and output.
상기의 패러데이 소자(5)는 패러데이 효과에 의해 인가되는 배전선로를 따라 흐르는 전원의 자계의 세기에 따라 입사된 광의 선형편광면이 회전하게 되므로 이를 통해 배전선로의 고장여부를 검출할 수 있다.The Faraday element 5 may detect the failure of the distribution line because the linearly polarized plane of the incident light is rotated according to the intensity of the magnetic field of the power flowing along the distribution line applied by the Faraday effect.
그리고 상기의 패러데이 소자(5)로 부터 회전각이 변화된 광신호에 대해 광센서체(1)(1a)(1b)의 내부 타측에 설치된 검광부(6)에서 그 진폭을 변조시켜 광량의 값으로 변환시킨다.The amplitude of the light is changed by the detector 6 provided on the other side of the optical sensor body 1, 1a, 1b with respect to the optical signal whose rotation angle is changed from the Faraday element 5. Convert
상기 광센서체(1)(1a)(1b)의 타측에 설치된 수광부(7)의 포토 다이오드(PD)는 상기의 검광부(6)로 부터 광량의 값으로 변환된 광신호를 전달받아 이를 전기적인 신호로 변환시켜 증폭기(OP2)를 거쳐 출력한다.The photodiode PD of the light receiving unit 7 installed on the other side of the photosensor body 1, 1a, 1b receives an optical signal converted from the detector 6 into a value of light quantity, The signal is converted into an ordinary signal and output through the amplifier OP2.
상기의 광센서체(1)(1a)(1b)로 부터의 출력은 전치증폭부(14)(14a)(14b)의 두 증폭기(OP3)(OP4)에 의해 초기증폭된 배전선로의 전류치에 해당하는 광신호는 AC/DC 분리기(15)(15a)(15b)에서 직류성분과 교류성분을 분리된 후, 제산부(16) (16a)(16b)로 각각 공급되어 교류성분을 직류성분으로 나누는 제산을 수행함으로써 외부의 환경의 변화에 대하여 변화하는 전류성분에 대한 전류량의 보상이 가능하도록 한다.The output from the photosensor body 1, 1a, 1b is applied to the current value of the distribution line initially amplified by the two amplifiers OP3, OP4 of the preamplifier 14, 14a, 14b. The corresponding optical signal is separated from the DC component and the AC component in the AC / DC separators 15, 15a and 15b, and then supplied to the division units 16, 16a and 16b, respectively, to convert the AC component into the DC component. By performing dividing division, it is possible to compensate the amount of current with respect to the changing current component against the change of the external environment.
상기의 제산부(16)(16a)(16b)로 부터의 전류성분을 전달받는 완충증폭부(17) (17a)(17b)는 증폭기(OP4)를 통해 얼마간 증폭시켜 연산증폭기(Op Amp2)에 의해 일정한 범위의 주파수 대역만 출력시킨다.The buffer amplifiers 17, 17a and 17b, which receive the current components from the division units 16, 16a and 16b, are amplified for some time through the amplifier OP4 to the operational amplifier Op Amp2. Outputs only a certain frequency band.
일정한 주파수 대역의 신호를 전달받는 정류부(18)는 증폭기(OP7)(OP8) 및 역류방지용 다이오드(D2)(D3)를 거쳐 아날로그의 값으로 출력시킨다.The rectifier 18 receiving the signal of a constant frequency band outputs the analog value through the amplifier OP7 and OP8 and the backflow prevention diodes D2 and D3.
상기의 아날로그 값은 아날로그/디지탈 변환부(19a)를 경유하는 중에 디지탈 값으로 마이크로 프로세서(19)에 전달되도록 한다.The analog value is transmitted to the microprocessor 19 as a digital value via the analog / digital converter 19a.
상기의 디지탈 값을 전달받는 마이크로 프로세서(19)는 내부의 디지탈 필터(24)에 의해 불필요한 신호가 제거되도록 하는 동시에 이들 디지탈 값을 체크하여 과전류 또는 지락에 의한 사고전류의 여부를 검출한다.The microprocessor 19 receiving the above digital values removes unnecessary signals by the internal digital filter 24 and checks these digital values to detect whether there is an accident current due to overcurrent or ground fault.
상기의 검출결과 고장에 의한 입력이 아니고 정상적인 입력데이터인 경우에는 상기의 마이크로 프로세서(19)에서 데이터를 제 2 메모리(25)에 일시 저장하는 한편, 계속 입력되는 데이터가 고장에 해당되는 경우에는 현재의 전류값과 현재 시간에 해당하는 데이터를 EEPROM인 제 1 메모리(21)에 저장하여 정전이나 기타 사고시 고장전류 및 발생시간에 따른 정보를 저장하였다가 출력하도록 한다.If the detection result is not input due to a failure but normal input data, the microprocessor 19 temporarily stores the data in the second memory 25, and if the data continuously inputted corresponds to a failure, The data corresponding to the current value and the current time is stored in the first memory 21, which is an EEPROM, to store and output information according to the fault current and occurrence time in case of power failure or other accident.
동시에 상기의 마이크로 프로세서(19)에서 제어신호를 릴레이 구동부(26)로 출력하여 도면에 도시하지않은 개폐기를 오프시키면서, 제어신호를 표시구동부 (22)로 출력하여 표시부(23)의 7세그먼트에 과전류나 지락의 사고가 있을 때 해당 상황을 표시한다.At the same time, the microprocessor 19 outputs a control signal to the relay driver 26 to turn off the switch (not shown), while outputting the control signal to the display driver 22 to overcurrent the seven segments of the display 23. B. If there is an accident of ground fault, indicate the situation.
그리고 상기의 고장여부를 확인하는 중에 마이크로 프로세서(19)는 내부의 제 1 메모리(21)와 제 2 메모리(25)의 저장영역에 저장된 데이터를 확인하여 이상현상이 있는 경우에는 이에 따른 제어신호를 램프표시부(27)로 출력하여 다수의 발광 다이오드를 선택적으로 점등시키면서 전원이 비정상적으로 공급되는 상태임을 알려주도록 한다.During the checking of the failure, the microprocessor 19 checks the data stored in the storage areas of the first memory 21 and the second memory 25, and if there is an abnormality, controls the control signal accordingly. Output to the lamp display unit 27 to selectively light a plurality of light emitting diodes to inform that the power is abnormally supplied.
그리고 메인 콘트롤 유니트로 부터 데이터가 수신되는 상태이거나 내부의 동작에 따른 데이터를 메인 콘트롤 유니트에 전달하고자할 경우에는 상기 마이크로 프로세서(19)의 통신포트에 연결된 통신 IC(28)를 통하여 외부의 메인 콘트롤 유니트의 데이터신호를 전달받거나 전달한다.In addition, when data is received from the main control unit or when data is to be transmitted to the main control unit according to an internal operation, the external main control is provided through the communication IC 28 connected to the communication port of the microprocessor 19. Receive or transmit the data signal of the unit.
따라서 본 고안의 광전류센서를 이용한 전력보호 계전기에 의하여서는 광센서체의 일측에 설치된 발광부에서 광을 발생하면 광센서체의 내부에 설치된 편광부에서 발생되는 랜덤한 광을 90°만큼 반사되도록 하여 선형편광시키고,Therefore, when the power protection relay using the photocurrent sensor of the present invention generates light in the light emitting unit installed on one side of the optical sensor body to reflect the random light generated by the polarization unit installed inside the optical sensor body by 90 ° Linearly polarized,
상기 편광부에 의해 변조된 광은 파장부에서 편광면이 45°만큼 회전된 후 패러데이 소자에서 배전선로를 통해 흐르는 전류의 자계의 세기에 따라 선형편광면이 회전되어 출력되도록 하고,The light modulated by the polarizer is rotated by 45 ° in the wavelength part, and the linearly polarized plane is rotated and output according to the intensity of the magnetic field of the current flowing through the distribution line in the Faraday element.
상기 패러데이 소자를 경유한 광신호는 검광부에서 진폭이 변조되면서 광량의 값으로 변환된 후 수광부에서 전기적인 신호로 변환시키도록 구성함으로써 광전류센서를 통하여 사고전류를 검출하도록 하여 사고전류가 가까운 거리에서 발생하거나 클 경우에 자기포화로 인해 사고전류의 원인을 정확하게 파악하지 못하게 됨은 물론 사고시의 유도전압으로 인해 고장을 일으키게 되는 상태를 방지하도록 한 것이다.The optical signal via the Faraday element is configured to be converted into a value of the light quantity while the amplitude is modulated at the detector and then converted to an electrical signal at the light receiver to detect the fault current through the photocurrent sensor so that the fault current is close at a distance. If it occurs or is large, it will not be able to pinpoint the cause of the fault current due to the self saturation, and will also prevent the state that causes the fault due to the induced voltage during the accident.
Claims (2)
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| KR2019990014495U KR200166094Y1 (en) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | Power guard relay make use of photocurrent sensor |
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Family Applications (1)
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1999
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