KR101198413B1 - Switching control system of the semiconductor for operating circuit breaker and the methods thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A switching control system and method of a semiconductor for operating a circuit breaker are provided to determine accuracy of an interlock circuit by determining malfunction of a mechanical contact point of the circuit breaker. CONSTITUTION: An IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) device(10) functions as a switching device in an input state of an opening/input signal in a circuit breaker. A IGBT control part(20) drives the IGBT device to transmit an IGBT control signal. A contact point relay(30) is connected between an emitter terminal and the circuit breaker of the IGBT device. A first sensing part(40) is connected between a first terminal of the contact point relay and the emitter terminal of the IGBT device. A second sensing part(50) is connected between a second terminal of the contact point relay and the circuit breaker. A third sensing part(60) is connected between a collector stage of the IGBT device and the IGBT control part. Central control equipment(70) sets sensing levels by determining malfunction of the IGBT device. The central control equipment controls alarms and turning-on/turning-off of the IGBT device according to the sensing levels. [Reference numerals] (20) IGBT device; (40) First sensing part; (50) Second sensing part; (60) Third sensing part; (70) Central control equipment; (80) Protective element; (AA) Circuit breaker; (BB) Contact relay

Description

차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템 및 그 방법{Switching control system of the semiconductor for operating circuit breaker and the methods thereof}Switching control system of the semiconductor for operating circuit breaker and the methods

본 발명은 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 스위칭 소자의 이상 유무를 판단하여 감지 등급에 따라 경보 및 반도체 스위칭 소자를 제어할 수 있는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a semiconductor switching control system and method for driving a circuit breaker, and more particularly, a semiconductor switching circuit for driving a circuit breaker capable of controlling an alarm and a semiconductor switching device according to a sensing level by determining whether a semiconductor switching device is abnormal. A control system and method thereof are provided.

도 1은 종래 기술의 특고압용 이중모선을 갖는 배전반을 설명하는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a switchgear having a dual bus for high voltage in the prior art.

도 1을 참고하면, 일반적으로 배전반은 절연 매체에 따라 공기 절연 배전반(Air insulated switch-gear), 고체 절연 배전반(Solid insulated switch-gear) 및 가스 절연 배전반(Gas insulated switch-gear)으로 대별될 수 있는 데, 가스 절연배전반은 개폐 및 차단시에 발생하는 아크(Arc)를 소호하고 사고 발생시 신속하게 회로를 분리시키는 진공 용기(Vacuum Interrupter)와 이를 동작시키는 차단 기구장치 및 주모선과 분기 회로를 단속할 수 있는 접지 스위치 기능을 부가한 3점 스위치(3-position switch) 등의 주회로 기기로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, generally, the switchboard may be classified into an air insulated switch-gear, a solid insulated switch-gear, and a gas insulated switch-gear according to an insulation medium. The gas insulated switchgear is designed to control the vacuum interrupter, which interrupts arcs generated at opening and closing, and to quickly disconnect circuits in the event of an accident, to interrupt the main circuit and branch circuits. It consists of main circuit equipment such as 3-position switch with the addition of a grounding switch.

그리고, 이중 모선(A-BUS, B-BUS)이 있는 배전반의 경우 단로기(Disconnector)(DS1, DS2)가 각 모선별로 하나씩 구비되어 있고, 한 모선의 사고시 다른 한 모선을 이용하여 전력을 공급하도록 설계된다.In the case of a switchboard with double buses (A-BUS and B-BUS), disconnectors (DS1, DS2) are provided for each busbar, and in the event of an accident of one busbar, power is supplied using the other busbar. Is designed.

한 모선의 단로기가 닫혀 있는 상태에서는 다른 모선의 3점 스위치는 항상 열린 상태로 있도록 설계하므로써 단락 사고를 방지할 수 있음에 따라 두 3점 스위치의 사이에는 인터록할 수 있는 장치가 필요하며, 현재에는 전기적인 인터록 회로를 주로 사용하고 있다.Since the breaker of one busbar is closed, the three-point switch of the other busbar is designed to be always open so that a short circuit can be prevented. Therefore, an interlocking device is required between the two 3-point switches. Electric interlock circuit is mainly used.

여기서, 인터록 회로는 2개의 DS1과 DS2에서 한쪽의 DS1이 동작하고 있는 사이는 상대방의 DS2의 동작을 금지하기 때문에 상대동작 금지회로라고도 한다. Here, the interlock circuit is also referred to as a relative operation prohibition circuit because the operation of the other side DS2 is prohibited between two DS1 and DS2 operation.

또한, 상기 배전반 분야는 발전 및 변전소에서 보내진 전력을 주로 고압 수용가로 수,배전시 사용하는 전기 계통의 감시, 제어 및 보호를 하기 위한 장치로서, 구조적으로 차단기, 보호 계전기 및 미터류 등의 단위 기기를 부착 지지 및 보호하는 구조물 및 이를 접속 연결시키는 전선의 집합체로 구성되어 있으며, 배전반 내의 절연 방식에 의하여 가스 절연 배전반 및 공기 절연 배전반으로 대별되고, 기능적인 측면에서는 감시 제어를 주목적으로 하는 것, 개폐를 주목적으로 하는 것, 반도체 등에 의한 전력 변환을 주목적으로 하는 것 등으로 분류된다.In addition, the switchgear field is a device for monitoring, controlling and protecting the electric system used for receiving and distributing electric power sent from power generation and substation mainly to high voltage consumers, and structurally unit equipment such as breakers, protection relays and meters. It consists of a structure of supporting and protecting the structure and the assembly of electric wires connecting and connecting them, and divided into gas insulated switchgear and air insulated switchgear by the insulation method in the switchboard. The main purpose is to classify the main power, the main power conversion by the semiconductor, and the like.

배전반에는 차단기(CB)와 단로기(DS1, DS2)의 인터록을 위해 전기적인 인터록과 기계적인 인터록이 함께 설치되어 있었으나, 단로기(DS1, DS2) 간의 인터록은 전기적인 신호에 의한 인터록 회로가 주류를 이루고 있으므로 사용자에 의한 오동작이나, 보수시 발생할 수 있는 안전 사고를 미연에 방지할 수 있는 기계적인 장치 등이 구비되어 있지 않으므로 인해 보다 안전한 상태에서 사용할 수가 없는 등의 문제점이 있었다.In the switchboard, the electrical interlock and the mechanical interlock were installed together for the interlock of the breaker (CB) and the disconnectors (DS1, DS2), but the interlock circuit between the disconnectors (DS1, DS2) is mainly made up of electrical signals. Therefore, there is a problem that can not be used in a safer state because it is not equipped with a mechanical device that can prevent a malfunction or a safety accident that may occur during maintenance.

한편, 대한민국 공개특허번호 제2009-0022727호에는 차단기 트립회로 이상 감시 장치가 개시되어 있다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open No. 2009-0022727 discloses a circuit breaker trip circuit abnormality monitoring device.

종래 기술의 차단기 트립회로 이상 감시 장치는, 공급되는 전압이 다수의 저항에 의해 분압되어 일정한 전압이 (+) 입력 단자에 입력되고, 트립코일(TC)이 정상인 경우와 이상인 경우에 걸리는 전압 사이의 전압이 다수의 저항에 의해 분압되어 일정하게 (-) 입력 단자에 입력되는 연산증폭기를 이용하여 차단기 트립회로의 이상 여부를 검출하는 트립회로 이상 검출부, 연산증폭기로부터 출력된 신호에 따라 릴레이의 온 오프 스위칭 기능을 하는 트랜지스터 TR의 컬렉터와 일단자가 연결되고, 양단에 유기되는 역전압을 소거하는 다이오드 D2를 연결하는 릴레이를 이용하여 차단기의 이상 여부를 외부에 표시하고, 신호를 발생시키는 이상 감시 신호 발생부, 및 트립회로 이상 검출부에 강압된 직류전원을 공급하는 직류전원 공급부를 포함한다.The breaker trip circuit fault monitoring apparatus of the related art is provided between a voltage applied when a voltage supplied is divided by a plurality of resistors, a constant voltage is input to a positive input terminal, and a trip coil TC is normal or abnormal. Trip circuit fault detection unit that detects whether the breaker trip circuit is abnormal by using the operational amplifier which is divided by a plurality of resistors and input to the negative input terminal constantly.The relay is turned on and off according to the signal output from the operational amplifier. An abnormal supervisory signal is generated by indicating whether the breaker is abnormal and generating a signal by using a relay that connects the collector of the transistor TR, which has a switching function, and one end thereof, and a diode D2 that cancels reverse voltage induced at both ends. And a DC power supply for supplying the DC power stepped down to the trip circuit abnormality detection unit.

이러한 차단기 트립 회로 이상 감시 장치는 트립회로에 걸리는 전압 검출을 통해 변전소와 발전소에서 공급하는 선로의 이상 발생시 동작되는 차단기 트립코일의 단선 및 불량, 차단기 기계적 "a"접점 불량, 트립회로 제어용케이블 단선 등 이상 유무를 항상 정확하게 감지하여 이를 관리자가 용이하게 확인 및 조치할 수 있도록 외부에 표시 및 신호를 전송한다.The breaker trip circuit fault monitoring device detects the voltage on the trip circuit and breaks or breaks the breaker trip coil in case of a fault in the line supplied by the substation and power plant, the breaker mechanical “a” contact fault, the breakage of the circuit for controlling the trip circuit, etc. It always detects abnormality accurately and transmits the indication and signal to the outside for easy checking and action by administrator.

그러나, 종래 기술에서는 차단기 트립 회로의 이상 유무를 원방 감시 및 제어시스템(SCADA)에 의해 항상 감시가 가능해지지만, 차단기 트립 회로 이상 감시 장치를 일반 전자소자로 구성할 때 소자의 특성이 변화하거나 또는 집적 회로 구성에 있어서 집적 회로의 특성이 변화하여, 이상전류 검출 특성이 변화함에 따라 신뢰성 있는 이상전류 검출을 제공하지 못하고, 신뢰성 있는 차단기의 동작을 보장하지 못하는 문제점이 있었다.
However, in the prior art, the abnormality of the breaker trip circuit can always be monitored by the remote monitoring and control system (SCADA). However, when the breaker trip circuit abnormality monitoring device is composed of general electronic devices, the characteristics of the device are changed or integrated. In the circuit configuration, the characteristics of the integrated circuit are changed, and as the abnormal current detection characteristic is changed, there is a problem in that it is not possible to provide reliable abnormal current detection and to ensure the operation of the reliable circuit breaker.

본 발명은 반도체 스위칭 소자의 이상 유무를 판단하여 감지 등급에 따라 경보 및 반도체 스위칭 소자를 제어할 수 있고, 차단기의 기계접점 이상 유무를 판단하여 인터록 회로의 정확성을 판단할 수 있는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.
The present invention can control the alarm and the semiconductor switching device according to the detection class by determining the abnormality of the semiconductor switching device, the semiconductor switching for operation of the circuit breaker that can determine the accuracy of the interlock circuit by determining the abnormality of the mechanical contact of the circuit breaker A control system and method thereof are provided.

실시예들 중에서, 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템은, 차단기의 개방/투입 신호 입력시 스위칭 소자로서 기능하는 IGBT소자; 상기 IGBT 소자의 게이트 전원에 사용되는 전압레벨을 제어하는 Vout 단자와, 상기 IGBT 소자의 콜렉터-에미터간 전압을 검출하는 DESAT 단자와, 상기 DESAT단자에서 검출된 전압레벨이 소정레벨 이상일 때 FAULT 단자를 통하여 IGBT 제어신호를 송출하여 상기 IGBT 소자를 구동시키는 IGBT용 제어부; 상기 IGBT 소자의 에미터단과 차단기 사이에 연결된 유접점 릴레이; 상기 유접점 릴레이의 제1 단자와 상기 IGBT 소자의 에미터단 사이에 연결된 제1 감지부; 상기 유접점 릴레이의 제2 단자와 상기 차단기 사이에 연결된 제2 감지부; 상기 IGBT 소자의 컬렉터단과 IGBT용 제어부 사이에 연결되는 제3 감지부; 및 상기 제1 감지부, 제2 감지부 및 제3 감지부에서 감지 신호를 전달받아 상기 IGBT 소자의 이상 유무를 판단하여 감지 등급을 설정하고, 상기 감지 등급에 따라 경보와 상기 IGBT 소자의 턴온/턴오프(Turn-on/Turn-off) 제어를 수행하는 중앙제어장치를 포함할 수 있다.Among the embodiments, a semiconductor switching control system for driving a circuit breaker comprises: an IGBT element functioning as a switching element upon inputting an open / input signal of the circuit breaker; A Vout terminal for controlling the voltage level used for the gate power supply of the IGBT element, a DESAT terminal for detecting the collector-emitter voltage of the IGBT element, and a FAULT terminal when the voltage level detected at the DESAT terminal is greater than or equal to a predetermined level. An IGBT control unit for transmitting the IGBT control signal to drive the IGBT element; A contact relay connected between the emitter terminal and the breaker of the IGBT element; A first sensing unit connected between the first terminal of the contact relay and the emitter terminal of the IGBT element; A second detector connected between the second terminal of the contact relay and the breaker; A third sensing unit connected between a collector end of the IGBT element and a control unit for an IGBT; And receiving the detection signals from the first, second, and third detectors to determine whether there is an abnormality of the IGBT element, to set a detection level, and to turn on / off the alarm and the IGBT element according to the detection level. It may include a central control unit for performing the turn-on (Turn-on / Turn-off) control.

일 실시예에서, 상기 중앙제어장치는 상기 차단기의 상태입력 확인값을 비교하여 상기 차단기의 기계접점 이상 유무를 판단하는 상태 판단부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the central control unit may further include a state determination unit for comparing the state input check value of the breaker to determine the presence or absence of abnormal mechanical contact of the breaker.

일 실시예에서, 상기 상태 판단부는, 상기 차단기의 "a"접점 및 "b"접점, 상기 "a"접점 및 "b"접점의 상태입력 확인값이 입력단자에 연결되어 동일 입력이 주어지면 0이 출력되고, 서로 다른 입력이 주어지면 1이 출력되는 XOR 게이트로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the state determiner, the state input confirmation value of the "a" contact and "b" contact, the "a" contact and the "b" contact of the circuit breaker is connected to the input terminal is given if the same input is 0 Is output, and may be configured as an XOR gate where 1 is output when different inputs are given.

일 실시예에서, 상기 IGBT 소자의 에미터단과 컬렉터단 사이에 보호소자가 위치한다.In one embodiment, a protection device is located between the emitter and collector ends of the IGBT device.

일 실시예에서, 상기 제1 감지부 및 제2 감지부는, 적어도 1개 이상의 포토 커플러로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the first sensing unit and the second sensing unit may be formed of at least one photo coupler.

일 실시예에서, 상기 제3 감지부는 상기 DESAT 단자에 연결되고, 제너 다이오드와 역방향 다이오드로 이루어질 수 있다.In example embodiments, the third sensing unit may be connected to the DESAT terminal and may include a zener diode and a reverse diode.

일 실시예에서, 상기 중앙제어장치는 상기 상태판단부와 DESAT 단자에 의한 감지 등급을 기본 예방등급으로 판단하여 경보를 발생시키고, 상기 제1 감지부 및 제2 감지부에 의한 감지 등급을 상위 예방등급으로 판단하여 경보 발생과 동시에 상기 IGBT 소자 제어를 블로킹(Blocking) 할 수 있다.In one embodiment, the central controller generates an alarm by determining the detection level by the status determination unit and the DESAT terminal as a basic prevention level, and prevents the detection level by the first detection unit and the second detection unit higher. The IGBT device control may be blocked at the same time as the alarm is determined by the class.

일 실시예에서, 상기 IGBT용 제어부는 IGBT 소자가 턴-온 상태에서 상기 DESAT 단자에 의해 과전류 발생 감지시 상기 IGBT 소자를 턴-오프시키고, 설정 시간 경과 후 상기 IGBT 소자를 턴-온 시켜 과전류 발생 여부를 재확인할 수 있다.In one embodiment, the IGBT control unit turns off the IGBT element when the over current is detected by the DESAT terminal when the IGBT element is turned on, and generates the overcurrent by turning on the IGBT element after a set time elapses. You can double check.

일 실시예에서, 상기 IGBT용 제어부는 상기 과전류 발생 여부를 재확인시 상기 DESAT 단자에 의해 과전류 발생 감지시 영구 고장(FAIL) 처리할 수 있다.In one embodiment, the control unit for the IGBT may process a permanent failure (FAIL) when the overcurrent is detected by the DESAT terminal when re-check whether the overcurrent occurs.

실시예들 중에서, 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법은, 차단기의 개방/투입 신호 입력시 스위칭 소자로서 기능하는 IGBT소자, 상기 IGBT 소자에 연결된 보호 소자, 상기 IGBT 소자를 구동시키는 IGBT용 제어부, 상기 IGBT 소자의 에미터단과 차단기 사이에 연결된 유접점 릴레이, 상기 IGBT 소자의 이상 유무를 판단하여 상기 IGBT 소자의 턴온/턴오프(Turn-on/Turn-off) 제어를 수행하는 중앙제어장치를 포함하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템에서 수행되는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법에 있어서, (a) 상기 중앙제어장치가 차단기의 상태입력 확인값을 비교하여 상기 차단기의 기계접점 이상 유무를 판단하는 단계; (b) 상기 IGBT 소자와 보호 소자의 오류(Error)가 없는 경우에 상기 유접점 릴레이가 온(ON) 동작되는 단계; (c) 상기 중앙제어장치는 IGBT 제어신호의 유무에 따라 상기 유접점 릴레이의 제1 단자와 상기 IGBT 소자의 에미터단 사이에 연결된 제1 감지부의 감지 동작을 체크하여 상기 IGBT 소자 및 보호소자의 이상 유무, 유접점 릴레이의 불량을 판단하는 단계; (d) 상기 유접점 릴레이의 제2 단자와 상기 차단기 사이에 연결된 제2 감지부를 통해 상기 유접점 릴레이의 불량을 판단하는 단계; 및 (e) 상기 IGBT 소자의 과전류를 감지하는 IGBT용 제어부의 DESAT 단자를 통해 감지된 과전류 측정값이 설정값 이상인지를 확인하고, 만일 상기 과전류 측정값이 설정값 이상이면 상기 IGBT 소자를 턴-오프(Turn-OFF) 시키는 단계를 포함할 수 있다.Among the embodiments, the semiconductor switching control method for driving a circuit breaker, IGBT element functioning as a switching element at the input of the breaker open / input signal, a protection element connected to the IGBT element, a control unit for the IGBT for driving the IGBT element, the IGBT A circuit breaker including a contact point relay connected between the emitter terminal and the circuit breaker of the device, and a central controller configured to determine whether an IGBT device is abnormal and to perform turn-on / turn-off control of the IGBT device A circuit switching control method for a circuit breaker operation performed in a semiconductor switching control system for driving, comprising: (a) determining, by the central controller, whether there is an abnormal mechanical contact of the circuit breaker by comparing a state input check value of the circuit breaker; (b) the contact relay is turned on when there is no error between the IGBT element and the protection element; (c) the central controller checks the sensing operation of the first sensing unit connected between the first terminal of the contact relay and the emitter terminal of the IGBT element according to the presence or absence of an IGBT control signal, thereby causing an abnormality of the IGBT element and the protection element. Determining the presence or absence of a contact relay; (d) determining a failure of the contact relay through a second detector connected between the second terminal of the contact relay and the breaker; And (e) checking whether the overcurrent measurement value detected through the DESAT terminal of the IGBT control unit for detecting the overcurrent of the IGBT element is greater than or equal to the set value, and if the overcurrent measurement value is greater than or equal to the set value, turning the IGBT element into Turn-off may be included.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는 상기 차단기의 상태입력 확인값이 서로 다른 값이 입력되면 정상으로 판단할 수 있다.In one embodiment, the step (a) may be determined to be normal when the state input confirmation value of the breaker is different from each other.

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는 상기 유접점 릴레이가 온 동작 된 이후에, (b-1) 상기 유접점 릴레이의 동작 시간이 설정값 미만이면 상기 IGBT 소자를 턴-온하는 단계, (b-2) 상기 유접점 릴레이의 동작 시간이 설정값 이상이면서 상기 유접점 릴레이의 동작 시간이 무한대가 아니면 상기 IGBT 소자를 턴-온하고 경보를 발생하는 단계, 및 (b-3) 상기 유접점 릴레이의 동작 시간이 설정값 이상이면서 상기 유접점 릴레이 동작 시간이 무한대이면 경보를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (b) after the contact relay is turned on, (b-1) if the operating time of the contact relay is less than the set value, the step of turning on the IGBT element, ( b-2) turning on the IGBT element and generating an alarm if the operating time of the contact relay is not less than a set value and the operating time of the contact relay is infinity, and (b-3) the contact point The method may further include generating an alarm when the operation time of the relay is greater than or equal to a set value and the contact relay operation time is infinite.

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는 인터록 조건을 충족하는 지를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the step (b) may further include checking whether the interlock condition is satisfied.

일 실시예에서, 상기 제1 감지부는 제1 및 제2 포토 커플러로 이루어지고, 제2 감지부는 제3 포토커플러로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the first sensing unit may be made of first and second photo couplers, and the second sensing unit may be made of a third photocoupler.

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일 실시예에서, 상기 (c) 단계는 (c-1)상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생되지 않은 상태에서 상기 제2 포토커플러의 입력신호로 인가되면 상기 IGBT 소자 및 보호 소자의 단락으로 판단하는 단계, (c-2) 상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생되고 상기 제2 포토커플러로 입력신호가 인가되지 않으면 상기 IGBT용 제어부의 불량으로 판단하는 단계, (c-3) 상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생되지 않고 상기 유접점 릴레이의 유접점 신호가 없는 상태에서 상기 제1 포토커플러의 입력신호가 인가되면 상기 유접점 릴레이의 열림(open) 불량으로 판단하는 단계, (c-4) 상기 IGBT 소자가 턴-오프 상태에서 상기 유접점 릴레이의 온 동작 제어시 제1 포토커플러의 입력 시간이 설정값 이상이면, 상기 유접점 릴레이가 경화상태로 진단하여 불량으로 판정하는 단계, 및 (c-5) 상기 IGBT 소자가 턴-오프이고, 상기 유접점 릴레이의 오프(0ff) 동작 제어시 제1 포토커플러에 입력신호가 인가되면, 상기 유접점 릴레이가 용착된 상태로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (c) is a short circuit of the IGBT element and the protection element when (c-1) is applied to the input signal of the second photocoupler in the state that the IGBT control signal is not generated in the central controller Determining, (c-2) if an IGBT control signal is generated in the central controller and an input signal is not applied to the second photocoupler, determining that the IGBT control unit is defective, (c-3) the center If an input signal of the first photocoupler is applied in a state in which no IGBT control signal is generated and there is no contact signal of the contact relay, determining that the contact relay is open or not; -4) If the input time of the first photocoupler is greater than or equal to a predetermined value when the IGBT element is turned off, the contact relay is diagnosed as a hard state and judged to be defective. Determining, and (c-5) when the IGBT element is turned off and an input signal is applied to the first photocoupler during the control of the off (0ff) operation of the contact relay, the contact relay is welded. The method may further include determining.

일 실시예에서, 상기 (d) 단계는 상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생된 상태에서 상기 제2 포토커플러의 입력신호가 인가되고, 상기 제3 포토커플러의 입력신호가 인가되지 않은 경우에 상기 유접점 닫힘 불량으로 판단할 수 있다.In an embodiment, the step (d) may be performed when an input signal of the second photocoupler is applied while an IGBT control signal is generated in the central controller, and an input signal of the third photocoupler is not applied. It may be determined that the contact closure is defective.

일 실시예에서, 상기 (e) 단계는 상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생된 상태에서 상기 IGBT 소자의 컬렉터단과 에미터단에 과전류가 생성되어 DESAT 단자에 걸리는 전압이 설정값을 초과할 경우에, 상기 IGBT용 제어부는 상기 IGBT 소자를 턴-오프하여 회로 및 부하를 보호할 수 있다.In an embodiment, the step (e) is performed when an overcurrent is generated at the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT element while the IGBT control signal is generated in the central controller, and the voltage applied to the DESAT terminal exceeds a set value. The IGBT control unit may turn off the IGBT device to protect the circuit and the load.

일 실시예에서, 상기 (e) 단계는 상기 IGBT 소자를 턴-오프하고 설정 시간 이후에 상기 IGBT 소자를 턴-온 한 다음, 상기 DESAT 단자를 통해 감지된 과전류 측정값이 설정값 이상일 경우에 영구 고장(FAIL) 처리할 수 있다.In one embodiment, the step (e) is to turn off the IGBT element, turn on the IGBT element after a set time, and then permanently when the overcurrent measurement value detected through the DESAT terminal is greater than or equal to the set value. Fail can be handled.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계와 (e) 단계는 상기 중앙제어장치에서 감지 등급을 기본 예방등급으로 판단하여 이상 발생시 경보를 발생시키고, 상기 (c) 단계와 (d) 단계는 상기 중앙제어장치에서 감지 등급을 상위 예방등급으로 판단하여 경보 발생과 동시에 상기 IGBT 소자 제어를 블로킹(Blocking) 할 수 있다. In one embodiment, the steps (a) and (e) determine the detection level as the basic prevention level in the central control unit to generate an alarm when an abnormality occurs, and the steps (c) and (d) are the central The controller may determine the detection level as a higher prevention level and block the control of the IGBT element at the same time as the alarm is generated.

일 실시예에서, (f) 상기 차단기의 온 동작 신호가 해소되면, 상기 IGBT 소자를 턴-오프시키고, 상기 유접점 릴레이를 오프 시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the method may further include turning off the IGBT element and turning off the contact relay when the on operation signal of the breaker is cancelled.

일 실시예에서, 상기 (f) 단계는, 상기 유접점 릴레이가 오프 상태에서 오류가 발생하면 경보를 발생할 수 있다.
In an embodiment, the step (f) may generate an alarm when an error occurs in the contact relay off state.

본 발명에 의한 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템 및 그 방법은 반도체 스위칭 소자의 이상 유무를 판단하여 감지 등급에 따라 경보 및 반도체 스위칭 소자를 제어할 수 있고, 차단기의 기계접점 이상 유무를 판단하여 인터록 회로의 정확성을 판단할 수 있는 할 수 효과를 제공한다.
The semiconductor switching control system and method for driving a circuit breaker according to the present invention can determine the abnormality of the semiconductor switching element and control the alarm and the semiconductor switching element according to the detection class, and determine the presence or absence of the mechanical contact of the circuit breaker to determine the interlock circuit It can be used to judge the correctness of the effect.

도 1은 종래 기술의 특고압용 이중모선을 갖는 배전반을 설명하는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템를 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템을 설명하는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상태 판단부를 설명하는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a circuit diagram illustrating a switchgear having a dual bus for high voltage in the prior art.
2 is a block diagram illustrating a semiconductor switching control system for driving a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram illustrating a semiconductor switching control system for driving a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram illustrating a state determination unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a semiconductor switching control method for driving a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the disclosed technique is merely an example for structural or functional explanation and the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, the objects or effects presented in the disclosed technology does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, and thus the scope of the disclosed technology should not be understood as being limited thereto.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Generally, the terms defined in the dictionary used are to be interpreted as being consistent with the meanings in the context of the related art, and should not be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless clearly defined in the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템을 설명하는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템를 설명하는 회로도이다.2 is a block diagram illustrating a semiconductor switching control system for driving a breaker according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a semiconductor switching control system for operating a breaker according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템는 IGBT 소자(10), IGBT용 제어부(20), 유접점 릴레이(30), 제1 감지부(40), 제2 감지부(50), 제3 감지부(60), 중앙제어장치(70) 및 보호소자(80)를 포함한다.2 and 3, the semiconductor switching control system for driving a circuit breaker includes an IGBT element 10, an IGBT control unit 20, a contact relay 30, a first detection unit 40, and a second detection unit 50. ), A third sensing unit 60, a central control unit 70, and a protection device 80.

IGBT 소자(10)는 차단기(CB)의 개방/투입 신호 입력시 스위칭 소자로서 기능하여, IGBT 소자(10)가 턴-온 상태에서 과전류 및 단락 전류가 발생하면 IGBT 소자(10)는 턴-오프된다. The IGBT element 10 functions as a switching element at the input of the open / close signal of the breaker CB, so that if the overcurrent and short circuit current occur while the IGBT element 10 is turned on, the IGBT element 10 is turned off. do.

IGBT용 제어부(20)는 IGBT 소자(10)의 게이트 전원에 사용되는 전압레벨을 제어하는 Vout 단자와, IGBT 소자(10)의 콜렉터-에미터간 전압을 검출하는 DESAT 단자와, DESAT단자에서 검출된 전압레벨이 소정레벨 이상일 때 FAULT 단자를 통하여 IGBT 제어신호를 송출하여 IGBT 소자(10)를 구동시킨다.The IGBT control unit 20 includes a Vout terminal for controlling the voltage level used for the gate power supply of the IGBT element 10, a DESAT terminal for detecting the collector-emitter voltage of the IGBT element 10, and a DESAT terminal detected from the terminal. When the voltage level is higher than or equal to the predetermined level, the IGBT element 10 is driven by sending an IGBT control signal through the FAULT terminal.

이때, IGBT용 제어부(20)는 중앙제어장치(70)에서 제어명령 신호가 전달되고, 이 제어명령 신호에 따라 구동된다. At this time, the control unit 20 for the IGBT 20 transmits a control command signal from the central control unit 70 and is driven according to the control command signal.

유접점 릴레이(30)는 IGBT 소자(10)의 에미터단과 차단기(CB) 사이에 연결된다.The contact relay 30 is connected between the emitter end of the IGBT element 10 and the breaker CB.

제1 감지부(40)는 유접점 릴레이(30)의 제1 단자와 IGBT 소자(10)의 에미터단 사이에 연결되고, 제1 포토커플러(41)와 제2 포토커플러(42)로 이루어진다.The first sensing unit 40 is connected between the first terminal of the contact relay 30 and the emitter terminal of the IGBT element 10 and includes a first photocoupler 41 and a second photocoupler 42.

제2 감지부(50)는 유접점 릴레이(30)의 제2 단자와 차단기(CB) 사이에 연결되고, 제3 포토커플러(43)로 이루어진다.The second sensing unit 50 is connected between the second terminal of the contact relay 30 and the breaker CB, and consists of a third photocoupler 43.

제3 감지부(60)는 IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 IGBT용 제어부(20)의 DESAT 단자에 연결되며, 제너다이오드(ZD)와 역방향 다이오드(D1)로 이루어진다. The third sensing unit 60 is connected to the collector terminal of the IGBT element 10 and the DESAT terminal of the control unit 20 for the IGBT, and includes a zener diode ZD and a reverse diode D1.

중앙제어장치(70)는 제1 감지부(40), 제2 감지부(50) 및 제3 감지부(60)에서 감지 신호를 전달받아 IGBT 소자(10)의 이상 유무를 판단하여 감지 등급을 기본 예방등급과 상위 예방등급으로 설정하고, 감지 등급이 기본 예방등급인 경우에 경보만을 발생시키지만 상위 예방 등급인 경우에 경보와 IGBT 소자(10)의 제어를 블로킹(Blocking)하는 제어를 수행한다.The central control unit 70 receives the detection signals from the first sensing unit 40, the second sensing unit 50, and the third sensing unit 60 to determine whether there is an abnormality of the IGBT element 10, and to determine the sensing level. The basic prevention level and the higher prevention level are set, and when the detection level is the basic prevention level, only the alarm is generated, but the control is performed to block the control of the alarm and the IGBT element 10 in the case of the upper prevention level.

보호소자(80)는 IGBT 소자(10)의 에미터단과 컬렉터단 사이에 위치한다.
The protection device 80 is located between the emitter end and the collector end of the IGBT element 10.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상태 판단부를 설명하는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a state determination unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 상태 판단부(90)는 차단기(CB)의 상태입력 확인값을 비교하여 차단기(CB)의 기계접점 이상 유무를 판단한다.Referring to FIG. 4, the state determiner 90 compares the state input check value of the breaker CB to determine whether there is a mechanical contact failure of the breaker CB.

이러한 상태 판단부(90)는 차단기의 "a"접점 및 "b"접점, "a"접점 및 "b"접점의 상태입력 확인값이 입력단자에 연결되어 동일 입력이 주어지면 0이 출력되고, 서로 다른 입력이 주어지면 1이 출력되는 XOR 게이트로 이루어진다.The state determination unit 90 is connected to the input terminal state input confirmation value of the "a" contact and "b" contact, the "a" contact and the "b" contact is connected to the input terminal, and the same input is given, 0 is output. Given different inputs, it consists of an XOR gate with 1 output.

따라서, 상태 판단부(90)는 차단기(CB)의 상태입력 확인값이 동일 신호가 입력되면 비정상으로 판단하고, 상태 입력 확인값이 서로 다른 신호가 입력되면 정상으로 판단한다.
Therefore, the state determination unit 90 determines that the state input confirmation value of the circuit breaker CB is abnormal when the same signal is input, and determines that the state input confirmation value is normal when different signals are input.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법을 설명하는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a semiconductor switching control method for driving a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법은, 차단기(CB)의 동작신호가 온(ON)이면 '1', 오프(OFF)이면 '0'이 입력된다.(단계 S1)Referring to FIG. 5, in the semiconductor switching control method for circuit breaker operation, '1' is input when the operation signal of the circuit breaker CB is ON and '0' is input (OFF).

차단기(CB)의 상태가 "a"접점은 닫힘(close) 상태이고, "b"접점은 열림(open) 상태이면 차단기(CB)의 상태 입력 확인값이 a≠b이므로, 중앙제어장치(70)는 상태판단부(90)를 통해 기계 접점이 정상이라고 판단하고, 하기한 표 1을 참고하여 인터록(Interlock) 조건을 충족하는지를 판단한다.(단계 S2 및 S3)
If the state of the breaker CB is "a" contact is closed and the "b" contact is open, the state input confirmation value of the breaker CB is a ≠ b, so that the central controller 70 ) Determines that the mechanical contact is normal through the state determination unit 90, and determines whether the interlock condition is satisfied with reference to Table 1 below. (Steps S2 and S3)

Figure 112011096460292-pat00001
Figure 112011096460292-pat00001

만일, 인터록 조건을 충족하면 중앙제어장치(70)는 전력 소자인 IGBT 소자(10)와 보호소자(80)의 에러가 '1'인지를 판단하여 에러가 '1'이 아닌 경우에 유접점 릴레이(30)가 온 동작된다.(단계 S4 및 S5)If the interlock condition is satisfied, the central controller 70 determines whether an error between the power element IGBT element 10 and the protection element 80 is '1' and the contact relay when the error is not '1'. 30 is turned on. (Steps S4 and S5)

하기한 표 2는 IGBT 소자(10), 보호소자(80), 유접점 릴레이(30)를 진단하는 조건을 나타낸 것이다.
Table 2 below shows the conditions for diagnosing the IGBT device 10, the protection device 80, and the contact relay 30.

Figure 112011096460292-pat00002
Figure 112011096460292-pat00002

중앙제어장치(70)는 유접점 릴레이(30)의 동작시간이 설정값 이상이면 유접점 릴레이(30)의 동작 시간이 무한대(∞)인지를 확인하고, 유접점 릴레이(30)의 동작 시간이 무한대이면 경보를 발생한다.(단계 S6 및 S7)If the operation time of the contact relay 30 is greater than or equal to the set value, the central controller 70 checks whether the operation time of the contact relay 30 is infinity (∞), and if the operation time of the contact relay 30 is If it is infinity, an alarm is generated (steps S6 and S7).

그러나, 유접점 릴레이(30)의 동작시간이 설정값 이상이며 유접점 릴레이(30)의 동작 시간이 무한대가 아니면 IGBT 소자(10)를 턴-온 시키고 경보를 발생하며, 유접점 릴레이(30)의 동작시간이 설정값 미만이며 IGBT 소자(10)를 턴-온 시킨다.(단계 S6~S8)However, if the operating time of the contact relay 30 is greater than the set value and the operating time of the contact relay 30 is not infinite, turn on the IGBT element 10 and generate an alarm, and the contact relay 30 The operating time of is less than the set value and turns on the IGBT element 10 (steps S6 to S8).

즉, 제1 감지부(40)는 중앙제어장치(70)의 IGBT 제어신호가 없는 상태에서 제2 포토커플러(42)로 입력될 경우에 중앙제어장치(70)가 IGBT 소자(10)와 보호소자(80)의 단락으로 판단할 수 있도록 이를 피드백하고, IGBT 제어신호가 있는 상태에서 제2 포토커플러(42)는 입력신호가 없으면 중앙제어장치(70)가 IGBT용 제어부(20)의 회로 불량으로 판단할 수 있도록 피드백한다.That is, when the first sensing unit 40 is input to the second photocoupler 42 without the IGBT control signal of the central controller 70, the central controller 70 protects the IGBT element 10. The feedback is made to be judged as a short circuit of the device 80, and when the IGBT control signal is present, the second photocoupler 42 does not have an input signal. Feedback to judge.

또한, 제1 감지부(40)는 IGBT 제어신호와 유접점 릴레이(30)의 유접점 신호가 없는 상태에서 제1 포토커플러(41)로 입력될 경우에 중앙제어장치(70)가 유접점 릴레이(30)의 열림(OPEN) 불량으로 판단하도록 피드백 한다. In addition, when the first detection unit 40 is input to the first photocoupler 41 without the IGBT control signal and the contact point signal of the contact point relay 30, the central controller 70 contacts the contact point relay. Feedback to determine the OPEN failure of (30).

중앙제어장치(70)는 IGBT 소자(1O)가 턴-오프 상태에서 유접점 릴레이(30)의 온 동작 제어시 제1 포토커플러(41)의 입력 시간이 설정값 이상이면, 유접점 릴레이(30)가 열화상태로 진단하여 불량으로 판정한다.If the input time of the first photocoupler 41 is greater than or equal to the set value when the IGBT element 10 is turned on, the central controller 70 controls the contact point relay 30. Is diagnosed as a deteriorated state and is determined to be defective.

또한, 중앙제어장치(70)는 IGBT 소자(10)가 턴-오프이고, 유접점 릴레이(30)의 오프(0ff) 동작 제어시 제1 포토커플러(41)에 입력신호가 인가되면, 유접점 릴레이(30)가 용착된 상태로 판단한다.In addition, when the IGBT element 10 is turned off and the input signal is applied to the first photocoupler 41 during the control of the OFF (0ff) operation of the contact relay 30, the central controller 70 contacts the contact point. It is determined that the relay 30 is welded.

제2 감지부(50)는 중앙제어장치(70)의 IGBT 제어신호가 있는 상태에서 제2 포토커플러(42)는 입력되고, 제3 포토커플러(43)는 입력신호가 없는 경우에 유접점 릴레이(30)의 닫힘(CLOSE) 불량으로 판단하여 이 감지된 신호를 중앙제어장치(70)로 전송한다. The second detection unit 50 is a contact point relay when the second photo coupler 42 is input, the third photo coupler 43 is not input signal in the state that there is an IGBT control signal of the central control unit 70 It is determined that the close (CLOSE) of the (30) is bad and transmits the detected signal to the central control unit (70).

그리고, 중앙제어장치(70)는 IBGT용 제어부(20)의 DESAT 단자를 통해 과전류를 측정한 과전류 측정값이 설정값 이상인 경우에 IGBT 소자(10)를 턴-오프 시키고, 일정 시간 경과 후에 다시 IGBT 소자(10)를 턴-온 시킨 후에 과전류 측정값이 설정값 미만인지를 판단한다.(단계 S9~S12)In addition, the central controller 70 turns off the IGBT element 10 when the overcurrent measurement value of the overcurrent measured through the DESAT terminal of the IBGT control unit 20 is greater than or equal to the set value, and again after a predetermined time elapses. After the device 10 is turned on, it is determined whether the measured value of the overcurrent is less than the set value (steps S9 to S12).

즉, IBGT용 제어부(20)의 DESAT 단자는 중앙제어장치(70)의 IGBT 제어신호가 있는 상태에서 IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 에미터단에 과전류가 흐르게되어 IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 에미터단에 걸리는 전압과 제3 감지부(60)에 걸리는 전압 및 저항에 걸리는 전압의 합(즉, DESAT 단자에 걸리는 전압)이 DESAT 단자의 설정값인 7V가 넘으면 IGBT용 제어부(20)는 IGBT 소자(10)를 턴-오프시켜 회로 및 부하를 보호하도록 한다.
여기서, 상기 제3 감지부(60)의 다이오드(D1)는 IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 에미터단 일정 이상의 과전류가 흘러, 전류가 DESAT단자로 역류할 경우, 역류되는 전류를 막아주어 IGBT용 제어부(20)를 보호하게 되며, 제너다이오드(ZD)는 제너용량이 차게 되면 전류를 흐르도록 하기 때문에, 저항 역할을 하게 되므로, 제3 감지부(60)에는 일정한 전압이 걸리게 된다.
그리고, 제3 감지부(60)에 걸리는 전압과 저항에 걸리는 전압은 일정하기 때문에, 상기 IBGT용 제어부(20)의 DESAT 단자에서 감지하는 전압은 IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 에미터단에 걸리는 전압의 변화에 따라 변화되며, 이러한 전압의 변화는 IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 에미터단에 흐르는 전류의 세기에 따라 변하게 된다.
그래서, IBGT용 제어부(20)의 DESAT 단자에서 감지한 전압의 크기가 일정이상(DESAT 단자에서 설정된 값 이상)이 되면 IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 에미터단에 흐르는 전류가 세진것이므로, IGBT 소자(10)의 컬렉터단과 에미터단에 과전류가 흐르는 것임을 알 수 있게 된다.
이때, 상기 DESAT 단자에서 설정된 값은 전체 회로가 정상적으로 작동할 수있는 전압의 최대치로 설정되기 때문에, DESAT 단자에서 설정된 값 이상이 감지되면 과전류가 흐르는 것으로 판단하게 된다.That is, the DESAT terminal of the control unit 20 for the IBGT has an overcurrent flowing through the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT element 10 while the IGBT control signal of the central controller 70 is present. If the sum of the voltage applied to the terminal, the voltage applied to the third sensing unit 60, and the voltage applied to the resistance (that is, the voltage applied to the DESAT terminal) exceeds 7 V, which is a set value of the DESAT terminal, the IGBT control unit 20 generates an IGBT element. Turn off (10) to protect the circuit and load.
Here, the diode D1 of the third sensing unit 60 flows over the current of the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT element 10 by a predetermined level or more, and when the current flows back to the DESAT terminal, it prevents the current from flowing back to the controller for the IGBT. 20, the zener diode ZD flows a current when the zener capacitance is filled, and thus serves as a resistance, and thus the third sensing unit 60 receives a constant voltage.
Since the voltage applied to the third sensing unit 60 and the voltage applied to the resistor are constant, the voltage sensed by the DESAT terminal of the IBGT control unit 20 is a voltage applied to the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT element 10. The change of the voltage is changed according to the intensity of the current flowing through the collector and emitter terminals of the IGBT element 10.
Therefore, when the magnitude of the voltage sensed by the DESAT terminal of the IBGT control unit 20 is greater than or equal to a predetermined value (or more than a value set by the DESAT terminal), the current flowing through the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT element 10 is fine, and thus, the IGBT element ( It can be seen that overcurrent flows through the collector stage and the emitter stage of 10).
At this time, since the value set at the DESAT terminal is set to the maximum value of the voltage at which the entire circuit can operate normally, it is determined that an overcurrent flows when a value greater than the value set at the DESAT terminal is detected.

그러나, 중앙제어장치(70)는 과전류 측정값이 설정값 미만인 경우에, IGBT용 제어부(20)를 통해 IGBT 소자(10)의 턴-온 상태를 유지한다.(단계 S13)However, when the overcurrent measurement value is less than the set value, the central controller 70 maintains the turn-on state of the IGBT element 10 through the IGBT control unit 20 (step S13).

중앙제어장치(70)는 과전류 측정값이 설정값 이상인 경우에 IGBT용 제어부(20)를 통해 IGBT 소자(10)를 턴-오프시키고 경보를 발생한다.(단계 S14 및 S15)
The central controller 70 turns off the IGBT element 10 via the IGBT control unit 20 and generates an alarm when the overcurrent measured value is equal to or larger than the set value. (Steps S14 and S15).

차단기(CB)의 온(ON=1) 동작 신호가 해소되면(ON=0), IGBT 소자(10)를 턴-오프시키고, 유접점 릴레이(30)를 오프(OFF)한다.(단계 S16 ~ S18)When the ON (ON = 1) operating signal of the breaker CB is canceled (ON = 0), the IGBT element 10 is turned off and the contact relay 30 is turned OFF. S18)

그런데, 유접점 릴레이(30)의 에러(Error)가 '1'이면 경보를 발생하고, 유접점 릴레이(30)의 에러가 '1'이 아니면 모든 과정을 종료한다.(단계 S19)By the way, if the error of the contact relay 30 is '1', an alarm is generated, and if the error of the contact relay 30 is not '1', all the processes are ended (step S19).

또한, 중앙제어장치(70)는 차단기(CB)의 상태입력 확인값을 비교하여 동일 신호가 입력된 경우, 유접점 릴레이(30)의 동작 시간이 무한인 경우에도 경보를 발생한다.(단계 S15)In addition, the central controller 70 compares the state input confirmation value of the breaker CB and generates an alarm even when the contact time of the contact relay 30 is infinite. )

상태판단부(90)와 IBGT용 제어부(20)의 DESAT 단자에 의해 감지된 감지 등급은 기본 예방등급으로 설정하여 경보만을 발생시키지만, IBGT용 제어부(20)의 DESAT 단자에 의해 감지된 과전류 발생시 IGBT 소자(10)의 턴-온/턴-오프 하는 과정을 설정 횟수 이상 수행할 경우에 IGBT 소자(10)의 제어를 블로킹한다.Although the detection level detected by the status judgment unit 90 and the DESAT terminal of the IBGT control unit 20 is set as a basic prevention level, only an alarm is generated, but when the overcurrent detected by the DESAT terminal of the IBGT control unit 20 generates IGBTs. When the turn-on / turn-off process of the device 10 is performed more than a predetermined number of times, the control of the IGBT device 10 is blocked.

이때, IGBT 소자(10)의 턴-온 동작시 과전류 및 단락 전류가 발생되면 IGBT 소자(10)를 턴-오프시키고, 설정 시간 경과되면 다시 IGBT 소자(10)를 턴-온 시킨 후에도 과전류 및 단락 전류가 발생되면 영구 고장(FAIL)으로 처리한다.At this time, if overcurrent and short-circuit current are generated during the turn-on operation of the IGBT element 10, the IGBT element 10 is turned off, and after the set time has elapsed, the overcurrent and short-circuit even after turning on the IGBT element 10 again. If a current is generated, it is treated as a permanent failure.

제1 감지부(40) 및 제2 감지부(50)에 의해 감지된 감지 등급은 상위 예방등급으로 설정하여 경보와 함께 IGBT 소자(10)의 제어를 블로킹한다.
The detection level detected by the first detection unit 40 and the second detection unit 50 is set as a higher prevention level to block the control of the IGBT element 10 together with the alarm.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

10 : IGBT 소자 20 : IGBT용 제어부
30 : 유접점 릴레이 40 : 제1 감지부
50 : 제2 감지부 60 : 제3 감지부
70 : 중앙제어장치 80 : 보호소자
90 : 상태 판단부10: IGBT element 20: control unit for IGBT
30: contact relay 40: first detection unit
50: second detector 60: third detector
70: central controller 80: protection device
90: state determination unit

Claims (22)

차단기의 개방/투입 신호 입력시 스위칭 소자로서 기능하는 IGBT소자;
상기 IGBT 소자의 게이트 전원에 사용되는 전압레벨을 제어하는 Vout 단자와, 상기 IGBT 소자의 콜렉터-에미터간 전압을 검출하는 DESAT 단자와, 상기 DESAT단자에서 검출된 전압레벨이 소정레벨 이상일 때 FAULT 단자를 통하여 IGBT 제어신호를 송출하여 상기 IGBT 소자를 구동시키는 IGBT용 제어부;
상기 IGBT 소자의 에미터단과 차단기 사이에 연결된 유접점 릴레이;
상기 유접점 릴레이의 제1 단자와 상기 IGBT 소자의 에미터단 사이에 연결된 제1 감지부;
상기 유접점 릴레이의 제2 단자와 상기 차단기 사이에 연결된 제2 감지부;
상기 IGBT 소자의 컬렉터단과 IGBT용 제어부 사이에 연결되는 제3 감지부; 및
상기 제1 감지부, 제2 감지부 및 DESAT 단자에서 감지 신호를 전달받아 상기 IGBT 소자의 이상 유무를 판단하여 감지 등급을 설정하고, 상기 감지 등급에 따라 경보와 상기 IGBT 소자의 턴온/턴오프(Turn-on/Turn-off) 제어를 수행하는 중앙제어장치를 포함하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
An IGBT element serving as a switching element at the input of the open / close signal of the breaker;
A Vout terminal for controlling the voltage level used for the gate power supply of the IGBT element, a DESAT terminal for detecting the collector-emitter voltage of the IGBT element, and a FAULT terminal when the voltage level detected at the DESAT terminal is greater than or equal to a predetermined level. An IGBT control unit for transmitting the IGBT control signal to drive the IGBT element;
A contact relay connected between the emitter terminal and the breaker of the IGBT element;
A first sensing unit connected between the first terminal of the contact relay and the emitter terminal of the IGBT element;
A second detector connected between the second terminal of the contact relay and the breaker;
A third sensing unit connected between a collector end of the IGBT element and a control unit for an IGBT; And
The sensing unit receives the detection signal from the first sensing unit, the second sensing unit, and the DESAT terminal to determine whether there is an abnormality of the IGBT element, and sets a sensing level, and turns on / off the alarm and the IGBT element according to the sensing class. A semiconductor switching control system for circuit breaker operation including a central control unit for performing turn-on / turn-off control.
제1항에 있어서,
상기 중앙제어장치는 상기 차단기의 상태입력 확인값을 비교하여 상기 차단기의 기계접점 이상 유무를 판단하는 상태 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
The method of claim 1,
The central control apparatus further comprises a state determination unit for comparing the state input check value of the circuit breaker to determine whether there is a mechanical contact fault of the circuit breaker.
제2항에 있어서,
상기 상태 판단부는, 상기 차단기의 "a"접점 및 "b"접점, 상기 "a"접점 및 "b"접점의 상태입력 확인값이 입력단자에 연결되어 동일 입력이 주어지면 0이 출력되고, 서로 다른 입력이 주어지면 1이 출력되는 XOR 게이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
The method of claim 2,
The state determining unit is connected to an input terminal with a state input confirmation value of the "a" contact and the "b" contact of the circuit breaker, the "a" contact and the "b" contact, and a zero is output when the same input is given. A circuit switching control system for circuit breaker operation, characterized in that consisting of an XOR gate outputting 1 when another input is given.
제1항에 있어서,
상기 IGBT 소자의 에미터단과 컬렉터단 사이에 보호소자가 위치하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
The method of claim 1,
And a protection device between the emitter and collector ends of the IGBT device.
제1항에 있어서,
상기 제1 감지부 및 제2 감지부는, 적어도 1개 이상의 포토커플러로 이루어진 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
The method of claim 1,
The first sensing unit and the second sensing unit, the semiconductor switching control system for driving a circuit breaker, characterized in that made of at least one photocoupler.
제1항에 있어서,
상기 제3 감지부는 상기 DESAT 단자에 연결되고, 제너 다이오드와 역방향 다이오드로 이루어진 것을 특징으로 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
The method of claim 1,
And the third sensing unit is connected to the DESAT terminal, and comprises a zener diode and a reverse diode.
제2항에 있어서,
상기 중앙제어장치는 상기 상태판단부와 DESAT 단자에 의한 감지 등급을 기본 예방등급으로 판단하여 경보를 발생시키고, 상기 제1 감지부 및 제2 감지부에 의한 감지 등급을 상위 예방등급으로 판단하여 경보 발생과 동시에 상기 IGBT 소자 제어를 블로킹(Blocking) 하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
The method of claim 2,
The central controller generates an alarm by determining the detection level by the status determining unit and the DESAT terminal as a basic prevention level, and determines the detection level by the first detection unit and the second detection unit as a higher prevention level. A circuit switching control system for driving a breaker, characterized in that the IGBT element control is blocked at the same time as generation.
제1항에 있어서,
상기 IGBT용 제어부는 IGBT 소자가 턴-온 상태에서 상기 DESAT 단자에 의해 과전류 발생 감지시 상기 IGBT 소자를 턴-오프시키고, 설정 시간 경과 후 상기 IGBT 소자를 턴-온 시켜 과전류 발생 여부를 재확인하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
The method of claim 1,
The IGBT control unit turns off the IGBT device when the IGBT device detects an overcurrent generated by the DESAT terminal in the turn-on state, and turns on the IGBT device after the set time elapses to reconfirm whether the overcurrent has occurred. A semiconductor switching control system for driving a circuit breaker.
제8항에 있어서,
상기 IGBT용 제어부는 상기 과전류 발생 여부를 재확인시 상기 DESAT 단자에 의해 과전류 발생 감지시 영구 고장(FAIL) 처리하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템.
9. The method of claim 8,
The control unit for the IGBT is a semiconductor switching control system for operating a circuit breaker, characterized in that for processing the permanent failure (FAIL) when the overcurrent is detected by the DESAT terminal upon re-check whether the overcurrent occurs.
차단기의 개방/투입 신호 입력시 스위칭 소자로서 기능하는 IGBT 소자, 상기 IGBT 소자에 연결된 보호 소자, 상기 IGBT 소자를 구동시키는 IGBT용 제어부, 상기 IGBT 소자의 에미터단과 차단기 사이에 연결된 유접점 릴레이, 상기 IGBT 소자의 이상 유무를 판단하여 상기 IGBT 소자의 턴온/턴오프(Turn-on/Turn-off) 제어를 수행하는 중앙제어장치를 포함하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 시스템에서 수행되는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법에 있어서,
(a) 상기 중앙제어장치가 차단기의 상태입력 확인값을 비교하여 상기 차단기의 기계접점 이상 유무를 판단하는 단계;
(b) 상기 IGBT 소자와 보호 소자의 오류(Error)가 없는 경우에 상기 유접점 릴레이가 온(ON) 동작되는 단계;
(c) 상기 중앙제어장치는 IGBT 제어신호의 유무에 따라 상기 유접점 릴레이의 제1 단자와 상기 IGBT 소자의 에미터단 사이에 연결된 제1 감지부의 감지 동작을 체크하여 상기 IGBT 소자 및 보호소자의 이상 유무, 유접점 릴레이의 불량을 판단하는 단계;
(d) 상기 유접점 릴레이의 제2 단자와 상기 차단기 사이에 연결된 제2 감지부를 통해 상기 유접점 릴레이의 불량을 판단하는 단계; 및
(e) 상기 IGBT 소자의 과전류를 감지하는 IGBT용 제어부의 DESAT 단자를 통해 감지된 과전류 측정값이 설정값 이상인지를 확인하고, 만일 상기 과전류 측정값이 설정값 이상이면 상기 IGBT 소자를 턴-오프(Turn-OFF) 시키는 단계를 포함하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
An IGBT element functioning as a switching element at the input of a breaker open / input signal, a protection element connected to the IGBT element, an IGBT control unit for driving the IGBT element, a contact point relay connected between the emitter terminal and the breaker of the IGBT element, the Circuit breaker operation semiconductor switching performed in a circuit breaker driving semiconductor switching control system including a central control unit performing a turn-on / turn-off control of the IGBT element by determining whether an IGBT element is abnormal. In the control method,
(a) comparing, by the central controller, the state input check value of the circuit breaker to determine whether or not there is a mechanical contact fault of the circuit breaker;
(b) the contact relay is turned on when there is no error between the IGBT element and the protection element;
(c) the central controller checks the sensing operation of the first sensing unit connected between the first terminal of the contact relay and the emitter terminal of the IGBT element according to the presence or absence of an IGBT control signal, thereby causing an abnormality of the IGBT element and the protection element. Determining the presence or absence of a contact relay;
(d) determining a failure of the contact relay through a second detector connected between the second terminal of the contact relay and the breaker; And
(e) checking whether the measured overcurrent measured value is greater than or equal to a set value through the DESAT terminal of the IGBT controller for detecting overcurrent of the IGBT element, and if the overcurrent measured value is greater than or equal to the set value, turn off the IGBT element. (Turn-OFF) A semiconductor switching control method for driving a circuit breaker comprising the step of.
제10항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 차단기의 상태입력 확인값이 서로 다른 값이 입력되면 정상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
The method of claim 10,
The step (a) is a semiconductor switching control method for operating a circuit breaker, characterized in that the state input confirmation value of the circuit breaker is determined to be normal when different values are input.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 (b) 단계는
인터록 조건을 충족하는 지를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
The method of claim 10,
The step (b)
The method of claim 1, further comprising: checking whether an interlock condition is satisfied.
제10항에 있어서,
상기 제1 감지부는 제1 및 제2 포토 커플러로 이루어지고, 제2 감지부는 제3 포토커플러로 이루어진 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
The method of claim 10,
And the first sensing unit comprises first and second photo couplers and the second sensing unit comprises a third photocoupler.
삭제delete 제14항에 있어서,
상기 (c) 단계는
(c-1)상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생되지 않은 상태에서 상기 제2 포토커플러의 입력신호로 인가되면 상기 IGBT 소자 및 보호 소자의 단락으로 판단하는 단계,
(c-2) 상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생되고 상기 제2 포토커플러로 입력신호가 인가되지 않으면 상기 IGBT용 제어부의 불량으로 판단하는 단계,
(c-3) 상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생되지 않고 상기 유접점 릴레이의 유접점 신호가 없는 상태에서 상기 제1 포토커플러의 입력신호가 인가되면 상기 유접점 릴레이의 열림(open) 불량으로 판단하는 단계,
(c-4) 상기 IGBT 소자가 턴-오프 상태에서 상기 유접점 릴레이의 온 동작 제어시 제1 포토커플러의 입력 시간이 설정값 이상이면, 상기 유접점 릴레이가 경화상태로 진단하여 불량으로 판정하는 단계, 및
(c-5) 상기 IGBT 소자가 턴-오프이고, 상기 유접점 릴레이의 오프(0ff) 동작 제어시 제1 포토커플러에 입력신호가 인가되면, 상기 유접점 릴레이가 용착된 상태로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
15. The method of claim 14,
The step (c)
(c-1) determining that the short circuit of the IGBT element and the protection element is applied when the IGBT control signal is not generated by the central controller as an input signal of the second photocoupler;
(c-2) if an IGBT control signal is generated in the central controller and an input signal is not applied to the second photocoupler, determining that the IGBT control unit is defective;
(c-3) If the input signal of the first photocoupler is applied in the state in which the IGBT control signal is not generated in the central controller and there is no contact signal of the contact relay, the open relay of the contact relay is defective. Judging by
(c-4) If the input time of the first photocoupler is greater than or equal to a preset value when the IGBT element is turned on and off, the contact relay is diagnosed as a hard state and judged to be defective. Steps, and
(c-5) determining that the contact relay is welded if the IGBT element is turned off and an input signal is applied to the first photocoupler when the contact relay is turned off (0ff). A semiconductor switching control method for driving a breaker, characterized in that it further comprises.
제14항에 있어서,
상기 (d) 단계는
상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생된 상태에서 상기 제2 포토커플러의 입력신호가 인가되고, 상기 제3 포토커플러의 입력신호가 인가되지 않은 경우에 상기 유접점 릴레이의 닫힘(close) 불량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
15. The method of claim 14,
The step (d)
When the input signal of the second photocoupler is applied in the state where the IGBT control signal is generated in the central controller, and the input signal of the third photocoupler is not applied, the contact relay closes. The semiconductor switching control method for circuit breaker operation characterized in that it determines.
제10항에 있어서,
상기 (e) 단계는
상기 중앙제어장치에서 IGBT 제어신호가 발생된 상태에서 상기 IGBT 소자의 컬렉터단과 에미터단에 과전류가 생성되어 DESAT 단자에 걸리는 전압이 설정값을 초과할 경우에, 상기 IGBT용 제어부는 상기 IGBT 소자를 턴-오프하여 회로 및 부하를 보호하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
The method of claim 10,
The step (e)
When an overcurrent is generated at the collector and emitter terminals of the IGBT element while the IGBT control signal is generated in the central controller, the IGBT controller turns the IGBT element when the voltage applied to the DESAT terminal exceeds a set value. -Off to protect the circuit and the load, the semiconductor switching control method for driving a circuit breaker.
제18항에 있어서,
상기 (e) 단계는
상기 IGBT 소자를 턴-오프하고 설정 시간 이후에 상기 IGBT 소자를 턴-온 한 다음, 상기 DESAT 단자를 통해 감지된 과전류 측정값이 설정값 이상일 경우에 영구 고장(FAIL) 처리하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
19. The method of claim 18,
The step (e)
A circuit breaker for turning off the IGBT element, turning on the IGBT element after a set time, and processing a permanent failure when the overcurrent measurement value detected through the DESAT terminal is equal to or greater than a set value. Semiconductor switching control method for operation.
제10항에 있어서,
상기 (a) 단계와 (e) 단계는 상기 중앙제어장치에서 감지 등급을 기본 예방등급으로 판단하여 이상 발생시 경보를 발생시키고,
상기 (c) 단계와 (d) 단계는 상기 중앙제어장치에서 감지 등급을 상위 예방등급으로 판단하여 경보 발생과 동시에 상기 IGBT 소자 제어를 블로킹(Blocking) 하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
The method of claim 10,
Steps (a) and (e) determine the detection level as the basic prevention level in the central controller to generate an alarm when an error occurs,
Step (c) and step (d) is to determine the detection level in the central control unit as a higher preventive level, the alarm switching occurs, and at the same time blocking the IGBT element control semiconductor switching control method for driving the circuit breaker, characterized in that .
제10항에 있어서,
(f) 상기 차단기의 온 동작 신호가 해소되면, 상기 IGBT 소자를 턴-오프시키고, 상기 유접점 릴레이를 오프(OFF)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
The method of claim 10,
and (f) turning off the IGBT element and turning off the contact relay when the on operation signal of the breaker is cancelled.
제21항에 있어서,
상기 (f) 단계는, 상기 유접점 릴레이가 오프(OFF) 상태에서 오류가 발생하면 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 차단기 운전용 반도체 스위칭 제어 방법.
The method of claim 21,
In the step (f), an alarm occurs when an error occurs when the contact relay is in an OFF state.
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