KR0168475B1 - Automatic voltage regulator tester for generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발전기의 자동 전압 조정기를 검사하는 장치로서, 고주파전압을 발생하는 고주파교류전압발생기와, 상기 고주파교류전압발생기의 출력측에 연결된 제어정류기와, 상기 제어정류기에 연결된 직류교류 변환기와, 상기 고주파교류전압발생기의 출력측에 형성된 AVR 연결용 고주파전압터미널과, 상기 제어정류기의 제어전극에 연결된 AVR 연결용 제어신호터미널과, 상기 직류교류 변환기의 출력측에 연결된 AVR 연결용 출력전압터미널을 포함하여 이루어진다.The present invention provides a device for inspecting an automatic voltage regulator of a generator, comprising: a high frequency AC voltage generator for generating a high frequency voltage, a control rectifier connected to an output side of the high frequency AC voltage generator, a DC AC converter connected to the control rectifier, and the high frequency And an AVR connection high frequency voltage terminal formed at the output side of the AC voltage generator, an AVR connection control signal terminal connected to the control electrode of the control rectifier, and an AVR connection output voltage terminal connected to the output side of the DC converter.
고주파전압발생기는 교류를 직류로 변환하는 교류정류기와, 직류를 받아서 사인파 전압 발생을 위한 펄스폭변조신호를 발생하는 펄스폭변조신호발생기와, 이 발생기의 펄스폭변조신호에 연결된 저역필터로 이루어진다.The high frequency voltage generator includes an AC rectifier for converting AC into a DC, a pulse width modulated signal generator for receiving a direct current to generate a pulse width modulated signal for generating a sine wave voltage, and a low pass filter connected to the pulse width modulated signal of the generator.
직류교류변환기는 직류를 받아서 사인파 전압 발생을 위한 펄스폭변조신호를 발생하는 펄스폭변조신호발생기와, 이 발생기의 펄스폭변조신호에 연결된 저역필터로 이루어진다.The DC-AC converter includes a pulse width modulated signal generator for receiving a direct current and generating a pulse width modulated signal for generating a sine wave voltage, and a low pass filter connected to the pulse width modulated signal of the generator.
직류교류변환기의 출력측에 동특성을 검사하기 위하여 저항성부하, 유도성부하 및 용량성부하가 연결된다.Resistive loads, inductive loads and capacitive loads are connected on the output side of the DC-AC converter to check dynamic characteristics.
Description
제1도는 현재 사용되고 있는 발전기의 자동전압조정기 연결도.1 is a connection diagram of an automatic voltage regulator of a generator currently in use.
제2도는 본 발명의 구성을 보인 블록도.2 is a block diagram showing the configuration of the present invention.
제3도는 AC/AC 변환기의 블록회로도.3 is a block circuit diagram of an AC / AC converter.
제4도는 DC/AC 변환기의 블록회로도.4 is a block circuit diagram of a DC / AC converter.
제5도는 PWM 파형의 파형도.5 is a waveform diagram of a PWM waveform.
본 발명은 발전기의 자동전압조정기를 검사하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히 전력용 발전기를 직접 기동하지 아니하고 자동전압조정기만을 별도로 검사할 수 있도록 한 검사 장치이다.The present invention relates to an apparatus for inspecting an automatic voltage regulator of a generator. In particular, it is an inspection device that can inspect the automatic voltage regulator separately without directly starting the power generator.
지금까지 사용되고 있는 발전기의 자동전압조정기의 검사는 일단 발전기를 기동하여 발전기가 전압을 발생하도록 하여서 자동전압조정기의 동작 상태를 검사할 수 밖에 없었다.The inspection of the automatic voltage regulator of a generator which has been used up to now has no choice but to inspect the operating state of the automatic voltage regulator by starting the generator and causing the generator to generate a voltage.
자동전압조정기의 연결은 제1도에 도시된 바와 같이, 구동 동력을 발생하는 터빈(1) 축에 발전기(2)의 축과, 발전기 여자기(3)의 축, 및 고주파 발전기(4)의 축이 연결되어 있어서 터빈이 회전하면 모두 같이 회전하도록 되어 있다.Connection of the automatic voltage regulator is shown in Figure 1, the shaft of the generator (2), the shaft of the generator exciter (3), and the high frequency generator (4) of the shaft of the turbine (1) for generating the driving power The shafts are connected so that when the turbines rotate, they all rotate together.
전기적인 연결은 고주파발전기(4)에서 발전된 고주파전압(약 480 헤르츠)이 SCR 정류기(7)에서 정류되어 여자기(3)의 여자 권선(9)에 공급되도록 연결되고, 여자기의 발전전압은 정류기(5)에서 정류되어 주 발전기(2)의 여자권선에 공급되도록 연결된다. 그리고 자동전압조정기 AVR(10)은 발전기(2)의 발전전압을 변압기PT(12) 및 변류기CT(11)을 통하여 입력받고, 고주파발전기(4)의 출력전압을 받아서 정류기(7)에 SCR 도통각을 제어하는 제어신호를 보내도록 결선되어 있다.The electrical connection is connected such that the high frequency voltage (about 480 hertz) generated in the high frequency generator (4) is rectified in the SCR rectifier (7) and supplied to the exciting winding (9) of the exciter (3). Rectified in the rectifier (5) is connected to be supplied to the excitation winding of the main generator (2). The automatic voltage regulator AVR 10 receives the generated voltage of the generator 2 through the transformer PT 12 and the current transformer CT 11, receives the output voltage of the high frequency generator 4, and conducts SCR to the rectifier 7. It is wired to send a control signal to control the angle.
자동전압조정기의 동작을 보면, 먼저 터빈이 기동되어 3600 RPM으로 회전하면 고주파발전기는 규정된 고주파전압을 발생한다. 이 고주파전압은 자동전압조정기에 입력되고 자동전압조정기는 고주파전압의 위상을파악하여 정류기(7)의 정유소자인 SCR의 도통각을 결정하여 제어신호를 발생한다. 그러면 SCR은 적당한 시기에 도통되어 직류출력을 만들고 이를 여자기의 여자권선에 공급한다. 여자기는 여자되어 교류전압을 발생하는데 이 전압은 정류기(5)에 의하여 정류되어 발전기(2)에 인가된다. 그러면 발전기는 규정된 전압을 발생한다.In operation of the automatic voltage regulator, first, the turbine is started and rotated at 3600 RPM, and the high frequency generator generates the prescribed high frequency voltage. The high frequency voltage is input to the automatic voltage regulator, and the automatic voltage regulator determines the conduction angle of the SCR, which is a refinery element of the rectifier 7, by determining the phase of the high frequency voltage to generate a control signal. The SCR then conducts at the appropriate time, producing a DC output and supplying it to the excitation winding of the exciter. The exciter is excited to generate an alternating voltage, which is rectified by the rectifier 5 and applied to the generator 2. The generator then generates the specified voltage.
자동전압조정기는 발전기의 출력전압을 PT를 통하여 파악하고 전압이 낮으면 SCR의 도통각을 조정하여 여자기의 여자권선에 공급되는 전력을 증가시켜서 결국 발전기의 여자권선에 공급되는 전력을 증가시키므로서 발전기 전압이 상승되게 한다. 발전기에 부하가 걸리면 부하전류가 흐르게 되고 따라서 발전기 전압이 하강하게 되므로 자동전압조정기(10)는 CT(11)를 통하여 부하전류도 파악하여 적당한 크기로 SCR정류기의 전력을 증가시킨다. 전압을 자동적으로 조정하는 기능은 발전기의 전압과 전류의 위상 관계(역율)까지 파악하여 최적으로 전압상태가 되도록 자동으로 조정하는 역할을 한다.The automatic voltage regulator recognizes the output voltage of the generator through PT and if the voltage is low, it adjusts the conduction angle of the SCR to increase the power supplied to the excitation winding of the exciter and eventually increases the power supplied to the excitation winding of the generator. Allow the generator voltage to rise. When a load is applied to the generator, a load current flows, and thus the generator voltage decreases, so that the automatic voltage regulator 10 also detects the load current through the CT 11 and increases the power of the SCR rectifier to an appropriate size. The function of automatically adjusting the voltage is to automatically adjust the voltage to the optimum voltage state by identifying the phase relationship (power factor) of the voltage and current of the generator.
그러나 이런 자동전압조정기도 고장나는 경우가 있으므로 대형 발전기의 AVR인 경우에는 전력계통의 운영에 막대한 지장을 초래하게 되는 경우가 있다. 그러므로 발전소 오버홀 기간에 점검과 수리를 완료하는 것이 바람직하지만 AVR의 특성상 터빈이 기동되고 발전기가 회전상태에 있어야만 동특성 시험이 가능하였다.However, these automatic voltage regulators may also break down, so in the case of AVRs of large generators, there may be a serious problem in the operation of the power system. Therefore, it is desirable to complete the inspection and repair during the plant overhaul period, but due to the nature of the AVR, dynamic tests were possible only when the turbine was started and the generator was in rotation.
따라서 AVR의 동작과 성능을 검사하기 위하여 오버 홀을 끝낸 발전소의 워밍업시기에 AVR을 검사하게 되는데, 시간적인 촉박함 때문에 시험이 완벽하게 실행되기가 어렵고, 또 고장이라도 발견되면 오버홀 기간이 연장되며, 터빈을 정격속도로 운전하기 위하여는 경제적 손실도 유발되었다.Therefore, the AVR is inspected during the warm-up period of a power plant that has completed the overhaul to check the operation and performance of the AVR. Due to the time constraints, it is difficult to perform the test perfectly. Economic losses were also caused to operate at rated speed.
따라서 AVR을 터빈 정지상태에서 정특성 뿐만 아니라 동특성시험까지 할 수 있는 방법이 요망되었지만 지금까지는 마땅한 방법이 없었다.Therefore, the method to test the dynamic characteristics of the AVR as well as the static characteristics while the turbine is stationary is desired, but until now there has been no suitable method.
그래서 본 발명은 발전기 AVR을 터빈이 정지하고 있는 경우, 즉 발전기와 여자기 및 고주파발전기가 정지하고 있는 경우에도 동특성을 측정할 수 있는 AVR 검사장비를 제공하려는 것이다.Therefore, the present invention is to provide an AVR inspection equipment that can measure the dynamic characteristics of the generator AVR when the turbine is stopped, that is, even when the generator, the exciter and the high frequency generator are stopped.
본 발명에서는 AVR의 입력에 실제와 같은 신호전압과 전류를 인가하고 AVR에서 발생되는 제어신호가 정상적으로 발생되는지를 검사하고 또 AVR 내부의 모듈이나 카드들의 동작상태로 동적으로 검사하므로서 검사의 완벽을 기하려는 것이다.In the present invention, the actual signal voltage and current are applied to the input of the AVR, the control signal generated from the AVR is normally generated, and the inspection is performed dynamically by operating the modules or cards in the AVR. I will.
본 발명은 발전기의 자동전압조정기를 검사하는 장치로서, 고주파전압을 발생하는 고주파교류전압발생기와, 상기 고주파교류전압발생기의 출력측에 연결된 제어정류기와, 상기 제어정류기에 연결된 직류교류변환기와, 상기 고주파교류전압발생기의 출력측에 형성된 AVR 연결용 고주파전압터미널과, 상기 제어정류기의 제어전극에 연결된 AVR 연결용 제어신호터미널과, 상기 직류교류변환기의 출력측에 연결된 AVR 연결용 출력전압터미널을 포함하여 이루어진다.The present invention provides a device for inspecting an automatic voltage regulator of a generator, comprising: a high frequency AC voltage generator for generating a high frequency voltage, a control rectifier connected to an output side of the high frequency AC voltage generator, a DC AC converter connected to the control rectifier, and the high frequency And an AVR connection high frequency voltage terminal formed at the output side of the AC voltage generator, an AVR connection control signal terminal connected to the control electrode of the control rectifier, and an AVR connection output voltage terminal connected to the output side of the DC converter.
고주파전압발생기는 교류를 직류로 변환하는 교류정류기와, 직류를 받아서 사인파 전압 발생을 위한 펄스폭변조신호를 발생하는 펄스폭변조신호발생기와, 이 발생기의 펄스폭변조신호에 연결된 저역필터로 이루어진다.The high frequency voltage generator includes an AC rectifier for converting AC into a DC, a pulse width modulated signal generator for receiving a direct current to generate a pulse width modulated signal for generating a sine wave voltage, and a low pass filter connected to the pulse width modulated signal of the generator.
직류교류변환기는 직류를 받아서 사인파 전압 발생을 위한 펄스폭변조신호를 발생하는 펄스폭변조신호발생기와, 이 발생기의 펄스폭변조신호에 연결된 저역필터로 이루어진다.The DC-AC converter includes a pulse width modulated signal generator for receiving a direct current and generating a pulse width modulated signal for generating a sine wave voltage, and a low pass filter connected to the pulse width modulated signal of the generator.
직류교류변환기의 출력측에 동특성을 검사하기 위하여 저항성부하, 유도성부하 및 용량성부하가 연결된다.Resistive loads, inductive loads and capacitive loads are connected on the output side of the DC-AC converter to check dynamic characteristics.
도면을 참조하면서 본 발명을 좀더 자세히 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 장치는 제2도에 도시한 바와 같이, 실제 발전기(4)의 고주파발전기 대신 전력선(21)의 교류전압을 받아서 고주파전압을 발생하는 AC/AC 변환기(22)의 출력 측에 터미널(17)을 통하여 검사될 AVR(10)의 해당되는 신호선을 연결함과 동시에 실제 발전기의 SCR 정류기(7)와 동일한 기능을 갖는 SCR 정류기(24)를 연결한다. 그리고 이 SCR 정류기(24)의 제어단자에는 검사될 AVR(10)의 제어신호를 역시 터미털(17)을 통하여 연결한다.As shown in FIG. 2, the apparatus receives the AC voltage of the power line 21 instead of the high frequency generator of the actual generator 4 and generates a high frequency voltage at the output terminal of the AC / AC converter 22. Through the connection of the corresponding signal line of the AVR 10 to be examined through the SCR rectifier 24 having the same function as the SCR rectifier 7 of the actual generator. A control signal of the AVR 10 to be inspected is also connected to the control terminal of the SCR rectifier 24 via the terminal 17.
이 SCR 정류기의 출력은 실제 발전기(2) 대신에 DC/AC 변환기(25)를 연결한다. 이 DC/AC 변환기는 실제 발전기의 출력전압에서 PT를 통하여 감압된 전압만큼의 전압을 발생하고 이 전압이 터미널(17)을 통하여 검사될 AVR에 연결된다. 또한 DC/AC 변환기(25)의 출력 측에는 저항부하(29), 유도성부하(28) 및 용량성부하(27)가 연결되고 이들 부하에 연결되는 전선에는 CT(31)가 연결되어 부하전류에 대한 신호를 AVR에 공급한다. 이 CT의 변환비율은 AVR에 입력되는 전류정보가 실제 발전기의 전력에 대한 정보와 유사하여 지도록 변류기 비율을 정한다. 그리고 유효전력계, 무효전력계 및 역율계 등도 연결한다.The output of this SCR rectifier connects a DC / AC converter 25 instead of the actual generator 2. This DC / AC converter generates a voltage equal to the voltage decompressed through the PT at the output voltage of the actual generator and is connected via the terminal 17 to the AVR to be inspected. In addition, a resistance load 29, an inductive load 28, and a capacitive load 27 are connected to the output side of the DC / AC converter 25, and a CT 31 is connected to the wires connected to these loads to supply the load current. To the AVR. The conversion ratio of the CT sets the current transformer ratio so that the current information input to the AVR becomes similar to the information on the actual generator power. Also connect active power meter, reactive power meter and power factor meter.
제3도는 AC/AC 변환기의 블록회로도, 제4도는 DC/AC 변환기의 블록회로도이며 제5도는 PWM 파형의 파형도이다.3 is a block circuit diagram of an AC / AC converter, FIG. 4 is a block circuit diagram of a DC / AC converter, and FIG. 5 is a waveform diagram of a PWM waveform.
AC/AC 변환기(22)는 고주파전압발생기로 사용되는데, 교류전압을 받아서 일단 교류정류기(31)에서 직류로 변환한 다음, 펄스폭변조신호발생기(32)가 이 직류전압을 받아서 싸인파 전압 발생을 위한 펄스폭변조신호를 발생한다. 이 펄스폭변조신호를 저역필터(33)가 받아서 평활된 싸인파 전압으로 만든다. 이렇게 함으로서 출력전압주파수를 60싸이클 이상으로 만들 수 있다.The AC / AC converter 22 is used as a high frequency voltage generator. The AC / AC converter 22 receives an AC voltage, converts the AC rectifier 31 into a DC, and then generates a sine wave voltage by receiving the DC voltage. Generates a pulse width modulated signal for The low pass filter 33 receives this pulse width modulated signal to make a smooth sine wave voltage. By doing this, the output voltage frequency can be made over 60 cycles.
직류교류변환기는 제어정류기(24)에서 직류를 공급받아서 펄스폭변조신호발생기(41)가 사인파 전압 발생을 위한 펄스폭변조신호를 발생하고 펄스폭변조신호가 저역필터(42)를 통과하면서 싸인파전압으로 변화되어 60싸이클의 전압을 발생한다.The DC alternating current converter receives a direct current from the control rectifier 24 so that the pulse width modulated signal generator 41 generates a pulse width modulated signal for generating a sine wave voltage, and the pulse width modulated signal passes through the low pass filter 42. The voltage is changed to generate 60 cycles of voltage.
사인파 전압 발생을 위한 펄스폭변조신호는 제5도에서 보인 바와 같은데 펄스폭의 변화에 따라 사인파로 되고 주파수가 결정되며 펄스의 높이에 따라 전압의 크기가 결정된다. 저역 통과 필터(33)(42)을 통과하면 점선으로 도시한 바와 같이 싸인파가 된다.The pulse width modulated signal for generating a sine wave voltage is shown in FIG. 5, which is a sine wave according to the change in the pulse width, the frequency is determined, and the magnitude of the voltage is determined according to the height of the pulse. Passing through the low pass filters 33 and 42 results in a sine wave as shown by the dotted line.
본 발전기의 자동전압조정기 검사 장치의 동작은, 전력선(21)의 교류전압을 고주파전압발생기인 AC/AC 변환기(22)에 인가하면, 약 480 Hz의 고주파 전압이 발생된다.In the operation of the automatic voltage regulator inspection device of the generator, when the AC voltage of the power line 21 is applied to the AC / AC converter 22 which is a high frequency voltage generator, a high frequency voltage of about 480 Hz is generated.
이 고주파전압은 AVR에 공급되고 AVR은 위상각을 검출하고 SCR의 도통 위상각을 제어할 제어신호를 발생하여 제어정류기인 SCR 정류기의 제어단자에 인가한다.The high frequency voltage is supplied to the AVR, and the AVR detects the phase angle, generates a control signal for controlling the conducting phase angle of the SCR, and applies it to the control terminal of the SCR rectifier, which is a control rectifier.
그러면 고주파 전력이 SCR에서 정류되어 필요한 전압크기만큼의 직류전압이 발생되어 직류교류전압발생기인 DC/AC 변환기(25)에 인가된다. 그러면 DC/AC 변환기(25)에서 교류전압이 발생된다. 이 DC/AC 변환기는 실제 발전기의 출력전압에서 PT를 통하여 감압된 전압만큼의 전압을 발생하므로 AVR의 해당 입력단자에 PT 없이 그대로 연결되어 입력된다. 그래서 무부하 상태에서 전압조정기의 동작이 검사된다. 자동전압조정기에는 전압 세팅 기능이 있고 이를 위한 조정 손잡이가 있으므로 이를 조작하여 자동전압조정 동작, 즉 전압조정 범위, 레스폰스 타임 등을 검사한다.Then, the high frequency power is rectified in the SCR to generate a DC voltage equal to the required voltage size and is applied to the DC / AC converter 25 which is a DC alternating voltage generator. Then, an AC voltage is generated in the DC / AC converter 25. This DC / AC converter generates a voltage equal to the voltage decompressed through the PT from the output voltage of the actual generator, so it is connected to the corresponding input terminal of the AVR without a PT. Thus, the operation of the voltage regulator is checked at no load. Since the automatic voltage regulator has a voltage setting function and an adjusting knob for it, it is operated to check the automatic voltage regulation operation, that is, the voltage regulation range and response time.
이렇게 무부하특성 시험을 할 수 있으며, 또 동특성시험은 저항성부하와 유도성부하 및 용량성부하의 크기를 조정하며 전압변동과 자동 조정되는 동작을 검사한다.In this way, the no-load characteristic test can be performed. The dynamic test also adjusts the magnitude of the resistive load, the inductive load, and the capacitive load, and checks the voltage fluctuation and the automatic adjustment.
본 발명의 장치를 이용하여 발전기의 자동전압조정기를 검사하는 방법을 좀더 자세히 설명하면, 먼저 검사되는 AVR을 본 장치에 연결한다. 즉 고주파교류전압발생기(22)의 출력측에 형성된 고주파전압터미널에 검사되는 AVR의 해당 입력단자(실제 고주파 전압 발생기의 출력단자에 연결되는 단자)를 연결하고, 상기 고주파교류전압발생기의 출력측에 연결된 제어정류기(24) 제어전극에 연결된 제어신호터미널에 AVR의 제어신호선을 연결하고, 상기 제어정류기(24)에 연결된 직류교류변환기(25)의 출력측에 연결된 출력전압터미널에 AVR 해당 입력단자를 연결한다.The method of inspecting the automatic voltage regulator of the generator using the apparatus of the present invention will be described in more detail. First, the AVR to be inspected is connected to the apparatus. That is, the corresponding input terminal (terminal connected to the output terminal of the actual high frequency voltage generator) of the AVR to be inspected is connected to the high frequency voltage terminal formed on the output side of the high frequency AC voltage generator 22, and the control is connected to the output side of the high frequency AC voltage generator. The control signal line of the AVR is connected to the control signal terminal connected to the rectifier 24 control electrode, and the corresponding input terminal of the AVR is connected to the output voltage terminal connected to the output side of the DC alternator 25 connected to the control rectifier 24.
이렇게 연결한 다음 입력 전원을 연결하여 고주파교류전압발생기(22)에서 규정된 대로 정격 고주파전압을 발생시킨 후 제어정류기(24)가 AVR에 의하여 제어되면서 고주파전압을 정류하여 직류교류변환기(25)에 보내고 직류교류변환기(25)가 교류를 발생하고 이 발생된 교류전압이 다시 AVR에 입력되어 일정한 전압이 직류교류변환기(25)에서 발생되도록 AVR이 동작되는지를 검사하여 무부하특성검사를 한다.After the connection is made, the input power is connected to generate a high frequency voltage as specified in the high frequency AC voltage generator 22, and then the control rectifier 24 is controlled by the AVR to rectify the high frequency voltage to the DC AC converter 25. The DC alternator 25 generates an alternating current and the generated alternating current voltage is inputted to the AVR again to check whether the AVR is operated so that a constant voltage is generated in the DC alternating current transformer 25 and performs a no-load characteristic test.
무부하 시험이 완료되면 저항성, 유도성 및 용량성 부하들의 크기를 조절하면서 직류교류변환기(25)가 정격전압을 발생하도록 AVR이 정상적으로 동작하는지를 검사하는 동특성검사를 한다.After the no-load test is completed, dynamic tests are performed to verify that the AVR is operating normally so that the DC-AC converter 25 generates the rated voltage while adjusting the size of the resistive, inductive and capacitive loads.
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