JP2016167969A - 高電圧直流送電システムの二重化制御装置及び方法 - Google Patents

高電圧直流送電システムの二重化制御装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】新しい構造を有する高電圧直流送電システムの二重化制御装置を提供する。【解決手段】本発明による高電圧直流送電システムの二重化制御装置は、第１システム及び第１システムに相応する機能を行う第２システムと、第１システム及び第２システムの転換の可否を決定する第１ＣＯＬ及び第２ＣＯＬを含み、第１システムと第１ＣＯＬの間、第１ＣＯＬと第２ＣＯＬの間、第２システムと第２ＣＯＬの間は光通信モジュールを介して連結されてデータを送受信し、第１ＣＯＬ及び第２ＣＯＬは光通信モジュールの連結または欠線状態及び伝送データの有効性をチェックするモニタリング制御部を含む。【選択図】図３

Description

本発明は二重化制御装置及び方法に関し、特に高電圧直流送電システムの二重化制御装置及び方法に関するものである。
電力系統を連系する方式には既存の交流電力系統をそのまま連系する方式と、電力変換器を介して交流電力を直流電力に変換して系統を連系する方式がある。近来は交流電力系統をそのまま連系する方式より、交流電力を直流電力に変換して電力系統を連系する方式に対する関心が増大している。国内でも電力変換器を用いた高電圧直流送電（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ；ＨＶＤＣ）システムを済州島と海南の間に設置して済州島と海南の電力系統を連系している。
高電圧直流送電は、発電所から生産される交流電力を直流に変換して送電した後、受電点で再び交流に変換して電力を供給する方式である。
直流送電方式の長所としては様々なものが挙げられる。
まず、直流電圧は交流電圧の最大値に比べて大きさが約７０％に過ぎず、高圧直流送電システムは機器の絶縁が容易で、電圧が低いため各機器に設置されている絶縁体の数量及び鉄塔の高さを低減することができる。
システムは同一の電力を送る場合、交流方式に比べて直流方式が送電損失が少ないために送電効率が高くなることが最も大きい長所である。システムは直流が交流に比べて２倍以上の電流を運ぶことができる。
超高圧直流送電システムはもちろん、電線使用量を減らし、送電線路の面積を減らすため効果的であり、電圧や周波数の異なる二つの交流系統の間に連結して系統の安定度を向上させることもできる。
システムは送電距離に対する制約がなく、４５０Ｋｍを超える陸地の電力伝送や４０Ｋｍを超える海底を介した電力伝送においても直流送電方式の建設費が安い。
よって、ＨＶＤＣ伝送システムは新再生エネルギーの電力システム連系方案、特に大規模海上風力発電団地の電力伝送に用いられている。
最近は中国、インドなどの場合、発電所と電気ユーザの間の距離が１０００Ｋｍ以上であるために超高圧直流送電システムの普及が急速に拡大している状況である。
このようなＨＶＤＣシステムは、安定的な運転が非常に重要であるためにＨＶＤＣシステムの制御器などの関連設備が二重化構成で運用されている。
一方、従来に二重化構成で運用される２つのシステムの間はＳＣＳＩケーブルで相互連結されるが、この場合に断線や欠線による問題が発生する。
また、相手システムの動作の可否を確認するための電圧がノイズなどによって影響され、二重化制御装置が誤作動する問題も発生する。
本発明の実施例は、新しい構造を有する高電圧直流送電システムの二重化制御装置を提供することを目的とする。
本発明の実施例は、データを信頼性高く送受信できる高電圧直流送電システムの二重化制御装置を提供することを目的とする。
本発明による高電圧直流送電システムの二重化制御装置は、第１システム及び前記第１システムに相応する機能を行う第２システムと、前記第１システム及び第２システムの転換の可否を決定する第１ＣＯＬ及び第２ＣＯＬを含み、前記第１システムと第１ＣＯＬの間、前記第１ＣＯＬと第２ＣＯＬの間、前記第２システムと第２ＣＯＬの間は光通信モジュールを介して連結されデータを送受信し、前記第１ＣＯＬ及び第２ＣＯＬは光通信モジュールの連結または欠線状態及び伝送データの有効性をチェックするモニタリング制御部を含む。
本発明の実施例は、新しい構造を有する高電圧直流送電システムの二重化制御装置を提供する長所がある。
本発明の実施例は、データを信頼性高く送受信する高電圧直流送電システムの二重化制御装置を提供する長所がある。
ＨＶＤＣシステムを概略的に説明する図である。 本発明の実施例による高電圧直流送電システムの二重化制御装置及び方法を説明する図である。 本発明の実施例による高電圧直流送電システムの二重化制御装置及び方法を説明する図である。
ある構成要素が他の構成要素に「連結」または「接続」されていると言及された場合は、その他の構成要素に直接的に連結または接続されていることもあるが、中間にさらに他の構成要素が存在することもあると理解すべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」または「直接接続」されていると言及された場合は、中間にさらに他の構成要素が存在しないと理解すべきである。
本出願で使用された用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたもので、本発明を限定するためのものではない。単数の表現は、文脈上明らかに他の意味を表すものでない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」や「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするもので、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせの存在や付加の可能性を予め排除するものではないと理解すべきである。また、明細書に記載された「…部」などの用語は、少なくとも１つ以上の機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの結合で具現されることができる。
以下、図１乃至図３を参照して本発明による高電圧直流送電システムの二重化制御装置及び方法について詳細に説明する。
図１は、ＨＶＤＣシステムを概略的に説明する図である。
図１を参照すると、ＨＶＤＣシステムは交流側電源１０２、変換用変圧器１０３、バルブ（コンバータ）１０４、直流側電源１０５、遮断器１０１及び制御器（Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｃ＆Ｐ）１０６を含む。
制御器１０６は、ＨＶＤＣシステムで使用されている機能別制御器をモニタリングして保護するためのシステムであり、特定制御器が誤作動すれば、これを直ちに処理してシステムを保護する。制御器１０６は、上述した構成要素を全体的に制御する。
一方、ＨＶＤＣシステム内で同じ役割を行うシステムが動作を連続的に行うために同一の２つのシステムが具備されてもよい。すなわち、第１システム及び第２システムを含み、現在動作中の１つのシステムでサービス提供中にシステム誤作動などの問題が発生すれば、待機中のもう１つの予備システムまたはサービス提供中のもう１つのシステムから継続してサービスを提供するように運用するシステムである。
この際、ＨＶＤＣシステムのうち、２つのシステムそれぞれはアクティブモード（ａｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅ）とスタンバイモード（ｓｔａｎｄｂｙ ｍｏｄｅ）を有するようになるが、２つのシステムが論理的に結合されて相互の状態を監視しながら運用される。現在動作中の状態であるシステムをアクティブシステムといい、待機中のシステムをスタンバイシステムという。アクティブシステムはシステムで実際に動作中の活性化状態にある、すなわち活性化システムであり、連結された全ての装置の入出力を遂行して連結された全ての装置のロジック（ｌｏｇｉｃ）を行い、待機状態にあるスタンバイシステムへ動作中の全ての情報を提供する。スタンバイシステムはアクティブシステムになるための準備状態、すなわち非活性化状態で待機し、アクティブシステムの全てのデータと状態情報を同期化して直ぐに活性化状態に変更するための準備を行う。また、ＨＶＤＣシステムシステムのうち、２つのシステムそれぞれはアクティブモードを有し、相互の状態を監視しながら運用され、いずれか１つのシステムに問題が発生すれば、他のシステムから継続してサービスを提供する。
図２及び図３は、本発明の実施例による高電圧直流送電システムの二重化制御装置及び方法を説明する図である。
図２及び図３を参照すると、本発明による二重化制御装置は第１システム１０、第２システム２０、第１ＣＯＬ１１及び第２ＣＯＬ２１を含む。ここで、ＣＯＬ（Ｃｈａｎｇｅ Ｏｖｅｒ Ｌｏｇｉｃ）は二重化構成された制御システムで制御転換の可否を判断する装置である。
第１ＣＯＬ１１は第１制御モジュール３１を制御し、第２ＣＯＬ２１は第２制御モジュール３２を制御する。
第１システム１０、第２システム２０、第１ＣＯＬ１１及び第２ＣＯＬ２１は、図１の制御器１０６に含まれる構成要素である二重化制御装置になってもよく、第１制御モジュール３１及び第２制御モジュール３２はバルブ１０４に含まれる構成要素であるバルブ制御器になってもよい。
第１ＣＯＬ１１は第１制御モジュール３１に制御命令を伝送し、第２ＣＯＬ２１は第２制御モジュール３２に制御命令を伝送する。
また、第１ＣＯＬ１１は第１システム１０と自身の動作状態を第２ＣＯＬ２１に伝送し、反対に第２ＣＯＬ２１は第２システム２０及び自身の動作状態を第１ＣＯＬ１１に伝送する。
また、第１ＣＯＬ１１は自身の動作状態及び第２システム２０と第２ＣＯＬ２１の動作状態を第１システム１０に伝送する。
また、第２ＣＯＬ２１は自身の動作状態及び第１システム１０と第１ＣＯＬ１１の動作状態を第２システム２０に伝送する。
前記のような高電圧直流送電システムにおいて、第１ＣＯＬ１１は第１システム１０に問題が発生した場合、これを感知して第１制御モジュール３１に第１ＣＯＬ１１の制御を受けないように制御し、同時に第２ＣＯＬ２１及び第２システム２０に制御権限を渡して第２システム２０によって第１制御モジュール３１の制御が行われるようにする。
また、高電圧直流送電システムにおいて、第２ＣＯＬ２１は第２システム２０に問題が発生した場合、これを感知して第２制御モジュール３２に第２ＣＯＬ２１の制御を受けないように制御し、同時に第１ＣＯＬ１１及び第１システム１０に制御権限を渡して第１システム１０によって第２制御モジュール３２の制御が行われるようにする。
前記のような高電圧直流送電システムにおいて、第１システム１０と第１ＣＯＬ１１の間、第１ＣＯＬ１１と第１制御モジュール３１の間、第１ＣＯＬ１１と第２ＣＯＬ２１の間、第２システム２０と第２ＣＯＬ２１の間、第２ＣＯＬ２１と第２制御モジュール３２の間は、従来のＳＣＳＩケーブルを使わずに光通信モジュールを使用してデータを送受信する。
光通信モジュールを使用する場合、データの有効性及びリアルタイム性がＳＣＳＩケーブルを使用する場合に比べて５倍以上高くなり、外部のノイズによる誤作動を最小限にすることができる。
図３では、第１ＣＯＬ１１の詳細構造が例示されている。たとえ、第２ＣＯＬ２１の構造は図示されていないが、第１ＣＯＬ１１の構造と同一である。
図３に示されたように、第１ＣＯＬ１１はシステム制御部１１１、モニタリング制御部１１２、命令制御部１１３、ＣＯＬ制御部１１４を含む。
システム制御部１１１は、第１システム１０及び第１ＣＯＬ１１の現在の状態をチェックして誤作動が発見されれば動作を中止する命令を伝達し、ＣＯＬ制御部１１４はＣＯＬの間のデータを交換して異常の可否をチェックし、相手のＣＯＬ制御部（第２ＣＯＬのＣＯＬ制御部）に第１システム１０及び第１ＣＯＬ１１の現在状態を伝送し、命令制御１１３は第１ＣＯＬ１１の状態に応じて第１制御モジュール３１に制御命令を下す。
また、モニタリング制御部１１２は、光通信モジュールの連結または欠線状態及び伝送データの有効性をリアルタイムでチェックしてシステム制御部１１１に伝達する。これを介して第１システム１０は正確に権限設定及び状態情報をアップデートする。
以上説明したように、本発明による高電圧直流送電システムの二重化制御装置は光通信モジュールを介してデータを送受信し、光通信モジュールの連結または欠線状態及び伝送データの有効性をリアルタイムで監視することでデータを信頼性高く送受信できる長所がある。
これまで多様な実施例で説明した各構成要素、及び／または機能が互いに複合的に結合して具現されることができ、該当技術分野における通常の知識を有する者であれば下記の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
１０ 第１システム
１１ 第１ＣＯＬ
２０ 第２システム
２１ 第２ＣＯＬ
３１ 第１制御モジュール
３２ 第２制御モジュール

Claims (4)

  1. 高電圧直流送電システムの二重化制御装置において、
    第１システム及び前記第１システムに相応する機能を行う第２システムと、
    前記第１システム及び第２システムの転換の可否を決定する第１ＣＯＬ及び第２ＣＯＬと、を含み、
    前記第１システムと第１ＣＯＬの間、前記第１ＣＯＬと第２ＣＯＬの間、前記第２システムと第２ＣＯＬの間は光通信モジュールを介して連結されデータを送受信し、
    前記第１ＣＯＬ及び第２ＣＯＬは光通信モジュールの連結または欠線状態及び伝送データの有効性をチェックするモニタリング制御部を含む、高電圧直流送電システムの二重化制御装置。
  2. 前記第１ＣＯＬは第１制御モジュールを制御して、前記第２ＣＯＬは第２制御モジュールを制御し、前記第１システム及び第２システムの状態に応じて前記第１ＣＯＬが前記第１制御モジュール及び第２制御モジュールを制御するか、または前記第２ＣＯＬが前記第１制御モジュール及び第２制御モジュールを制御する、請求項１に記載の高電圧直流送電システムの二重化制御装置。
  3. 前記第１ＣＯＬは、第１システム及び第１ＣＯＬの現在状態をチェックし、誤動作が発生すれば動作を中止する命令を伝達するシステム制御部と、前記第２ＣＯＬとデータを交換して異常の可否をチェックし、第２ＣＯＬへ第１システム及び第１ＣＯＬの現在状態を伝送するＣＯＬ制御部と、第１ＣＯＬの状態に応じて第１制御モジュールに制御命令を下す命令制御部と、を含む、請求項２に記載の高電圧直流送電システムの二重化制御装置。
  4. 前記第１ＣＯＬと第１制御モジュールの間及び第２ＣＯＬと第２制御モジュールの間は光通信モジュールに連結されてデータを送受信する、請求項２に記載の高電圧直流送電システムの二重化制御装置。
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