거리계전기 보호 (Distance Relay Protection)
쉽게 풀면
송전선에서 고장이 나면 고장점까지의 거리에 비례해 전압과 전류의 비가 달라집니다. 거리계전기는 설치 지점에서 전압과 전류를 재어 그 비, 즉 임피던스를 계산하고, 그 값이 자기가 지키기로 한 구간 안에 해당하면 고장으로 판단해 차단기를 동작시킵니다. 고장 전류의 크기만 보는 방식과 달리 위치를 가늠할 수 있어, 계통 상황이 바뀌어도 판단이 비교적 일정합니다.
왜 중요한가
송전 계통에서는 발전기 조합과 조류에 따라 고장 전류의 크기가 크게 변해 전류 크기만으로는 어느 구간의 고장인지 가리기 어렵습니다. 거리 방식은 위치 정보를 직접 쓰므로 긴 송전선의 주 보호로 표준적으로 채택되며, 통신 채널과 결합하면 구간 전체를 빠르게 차단할 수 있어 계통 안정도 유지에도 기여합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
측정 오차를 감안해 자기 구간을 조금 짧게 잡고 나머지는 지연 동작으로 보완하는 표준 정정 방식입니다.
조금 더 깊게 보면
계전기는 임피던스 평면 위에 원이나 다각형 형태의 동작 영역을 설정하고, 측정된 임피던스가 그 안에 들어오면 동작합니다. 1단은 측정 오차와 선로정수 오차를 고려해 전체 구간보다 짧게 잡아 즉시 동작시키고, 2단과 3단은 인접 구간까지 넓히되 시간 지연을 주어 선택차단을 확보합니다. 상 사이 고장과 지락 고장은 사용하는 전압·전류 조합이 달라 별도의 측정 요소를 두며, 지락의 경우 영상 전류 보상 계수를 적용합니다. 양단 계전기가 통신으로 판단을 주고받는 방식을 쓰면 구간 전체를 고속으로 차단할 수 있습니다.
주의할 점
부하가 무겁거나 계통이 동요할 때 측정 임피던스가 동작 영역으로 들어와 오동작할 수 있어, 부하 영역을 제외하는 특성과 동요 검출 기능이 함께 필요합니다. 보호계전기 협조가 여러 보호장치의 동작 순서를 맞추는 일이라면, 이 항목은 개별 계전기가 고장 위치를 판정하는 원리를 다룹니다.