RMS, DFT, PEAK TO PEAK 전압전류 Measuring 방식

계측기기 및 계전기에서 전압전류를 확인 하거나,
측정범위, 보호기준을 설정할 때 Measurment 받아드리는 방식을 설명 드리겠습니다.
RMS나 DFT, Peak To Peak 등으로 다양합니다.
이러한 방식이 계전기 계측에 어떤영향을 줄 수 있는지 알아보도록 하겠습니다.

1. RMS(Root Mean Square) 방식
RMS값은 계전기에서 가장 많이사용하면서 동작영역을 판별할 때 표준이 되는 값이라 생각합니다. RMS라는 값이 어떤 값이고 언제 사용하는지 알아보도록 하겠습니다.
RMS값을 가장 보편적으로 알아볼 수 있는 단어는 실효값 입니다. 전류나 전압을 측정하고 계전기가 해당기준에 동작을할 때 어떤 지점에서 동작을 해야할까요?

SIN파의 경우 위아래 진폭으로 인해 meas값을 읽기 어렵고, 정확한 동작값을 기준하기가 쉽지 않기때문에 RMS인 실효값을 사용하게 되는 것입니다.
실효값은 P(전력)의 average를 확인하기위해 전기에서 사용되었습니다.

전력의 평균치를 산술하면서 위와 같이 전류,전압 값도 평균값으로 도출이가능함에 따라, 시간에따라 변하는 전류와 전압을 평균값으로 나타낼 수 있게 되었습니다. (도출을 하는 식이 있으나 이번장에서는 다루지 않겠습니다.)
자세한 식은 아래 링크를 확인해 보면 알 수 있습니다.
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8B%A4%ED%9A%A8%EA%B0%92

실효값 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

하지만, 모든 보호요소에 RMS값을 적용해야 하는 것일까요? 정답은 그렇지 않습니다. 전기에서 사용되는 보호요소는 전류나 전압의 파형 및 주파수에 상관이 있는 경우가 있고, 전압과 전류사이에 발생하는 위상각이 필요한 경우, 또한 동작시간이 즉시 발생하는 순시의 경우 변환을 하지않은 Peak 값을 주요하게 보는경우도 있기 때문입니다.

그렇다면 DFT 방식은 어떤 방식으로 계전기를 동작시키게 될까요?

2. DFT(Discrete Fourier Transform)방식
DFT방식은 측정되는 전류나 전압을 퓨리에 급수로 변환하여 분석하는 방식입니다. 퓨리에 급수의 가장 큰 이점이 무엇일까요? 그것은 SIN파나 COS파의 파형을 진동수 별로 분별하여 계산을 하는 이점이 있습니다. 즉 기본주파수(60Hz)로 진동하는 전류나 전압을 분리하여 파악할 수가 있습니다.

전기의 계측기를 다루다보면, 노이즈가 심하거나 DC와 AC가 무분별하게 합쳐서 흐르는 경우가 있을겁니다. 하지만 계전기는 이러한 상황에서도 정확한 RMS값을 찾아내어 동작을합니다. IED가 거의 정확한 정밀도로 동작하는데에는 이러한 DFT방식이 있기 때문입니다. DFT방식이
의 이용 목적은 충분히 민감한 설정과 낮은 단계의 정확한 작동을 달성하는 것이 이며, 1차 측 전류에 상당한 양의 고조파가 있거나 계측이 쉽지않은 장소에서 DFT방식을 이용하여 보호계전기를 엔지니어링 할 수 있습니다. (RMS보다 높은효율을 보이기때문에 RMS를 사용하지 않고 DFT방식을 이용합니다.)

이러한 DFT 방식을 갖고 있음에도 PEAK TO PEAK를 사용하는 보호요소들이 대게 있습니다. 왜 이러한 좋은 방식을 두고 PEAK TO PEAK를 사용하는지 알아보겠습니다.

3. PEAK TO PEAK 방식
PEAK TO PEAK는 모든 측정 방식중 가장빠르며, 평균을 계산하여 측정량을 산출하는 방식입니다.
PEAK TO PEAK의 아쉬운점은 DC 구성 요소나, 고조파와 같은 노이즈는 구분하기가 어렵습니다. 그럼에도 PEAK TO PEAK를 사용하는 이유는 단락사고나 전기적 사고를 방지하기에 가장 좋은 방식이기 때문입니다.

지연 시간이 모든 검측 방식 보다 짧아 대전류 사고를 막기에 가장 효율적입니다. PEAK TO PEAK는 고조파의 억제가 그다지 중요하지 않은 높은 단계 및 순간 단계와 함께 일반적으로 사용됩니다. 따라서 PEAK TO PEAK를 사용하기에 가장 좋은 보호요소는 50입니다. 그 이유는 50보호요소의 경우 고조파 억제가 그다지 중요하지 않고, 높은 단계의 순간 전류가 동작  SETTING 조건으로 사용되기때문입니다. 순시 과전류가 동작하므로써 CT가 포화되어 설비가 노후되는 것을 막고, 불필요한 설비교체를 막을수 있는 가장 단순하며, 이해하기 쉬운 측정방식입니다.

이상입니다.
감사합니다.