KR100393528B1

KR100393528B1 - 전력송ㆍ배전시스템용제어장치

Info

Publication number: KR100393528B1
Application number: KR1019960000810A
Authority: KR
Inventors: 미노루 가노이; 유즈루 이마무라; 사부로 야스가와; 마사히꼬 아마노; 신야 다니후지; 도시후미 요시까와; 마사히로 와따나베
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 2003-10-30
Also published as: KR960030505A; US5760492A

Abstract

전력 송 배전시스템을 위한 제어장치에서, 제어장치를 각각 포함하는 다수의 전력공급수신유닛들은 전력 송 배전선에 따라 제공되고 접속된다. 전력공급수신유닛은 전력배전선으로부터 배전선에 공급하고 수신하기 위한 기본파와 고조파의 유효, 무효전력을 발생시키기 위한 기능을 한다. 그리고 전력 배전선을 제어하기 위한 1차 중앙제어유닛이 더욱 제공되고, 1차 제어유닛은 전력배전선의 구성과 관련된 정보를 저장하고, 전력 배전선에 접속된 각 단선스위치들의 순간개폐와 관련된 정보를 수집하고, 저장되고 수집된 정보를 근거로 각 전력공급수신유닛들에 특정된 개개의 제어명령신호들을 산출해 내며 또한 각각 상응하는 전력공급수신유닛들을 제어하기 위한 각 제어장치들에 신호값을 전송하도록 설계되었다. 그 결과 전력배전선의 요구되는 목표상태는 각각의 전력공급수신유닛들의 최적화된 상호제어를 통해 전력배전선 내에서 독립적으로 달성된다.

Description

전력송 배전시스템용 제어장치

본 발명은 전력송 배전시스템용 제어장치에 관한 것으로서 특히 다양한 부하 및 태양 발전기와 같은 배전 동력원을 포함하고 있는 배전시스템용 제어장치에 관한 것이다.

전력송 · 배전시스템에 있어서 지금껏 최적의 전압과 고조파 감소 등의 전력특성들을 유지하기 위한 다양한 노력들이 있었다. 예를 들어 전력송 · 배전시스템에서 전압을 최적화하기 위해 다른 전압을 갖는 각각의 변전소 변압기, 상변조 장치 및 주상변압기에 다양한 탭제어들이 사용된다. 더욱이 요즈음에는 " 반도체 전력 교환회로" (일본 전기 학회 반도체 전력 변환 방식 조사 전문 위원회 편찬, 1987)에서 기재된 바와 같이 고응답 효율의 전력 반도체 소자를 사용함으로써 전력송 배전 시스템상에서의 순간 전압 강하와 고조파의 감소를 위한 방법들이 사용되고 있다.

상술한 바와 같이 전력 송 · 배전시스템상에서 전력 특성을 유지하기 위한많은 노력들이 있지만 전력송 배전시스템의 주위 여건, 특히 저전력송배전시스템이 크게 변화하고 있는바 주야의 부하차 분산형동력원과 고조파 유도 전원 사이의 시스템 상호 접속이 증가함으로써 광대한 확산 영역을 가진 하위전력송 · 배전시스템에서의 유효전력 무효전력및 고조파전류의 변화 폭이 커지고 있다.

따라서 종래의 상위전력시스템제어에서의 전압과 무효전력 제어로서는 전력특성을 유지하기가 어렵게 된다.

예를 들어 주야간의 부하차 증가, 다양한 분산형동력원 사이의 상호 접속 증가로 인해 전력 흐름 방향이 다양하게 변화하고 있으며 전력송 배진시스템상의 전압분포도 복잡해지고 있다. 그래서 종래의 변압기들과 주상 변압기의 국부적으로 탭을 변화하는 방식으로는 당해 전력송 배전시스템의 전압 배분을 개선시킬 수 없다. 더욱이 하위전력송 · 배전시스템에 중부하상태에서의 전압 최적화를 위해 많은 진상 캐패시터가 접속되지만, 부하가 적은 조건에서 진상 캐패시터에 의해 유도되는 많은 진상 전류때문에 전압이 더 낮은 저전력송 · 배전시스템상을 향하여 상승하고, 상위 전력송 · 배전시스템상에 많은 리액터들을 폐쇄해도 이러한 전압 상승을 막을 수 없게 된다.

또한 근래에는 고조파들이 불특정 다수의 기계들과 장비들로부터 발생되고 있어서 전력송 배전시스템 특히 전력 배전시스템에서의 고조파들은 특정 기계와 장비 및 이들의 특정부분의 고조파를 줄이는 종래 방식으로는 해결될 수 없다. 특히 배전시스템의 구성이 작업과 부하 배분 변화에 응하여 주파수가 변조되도록 되어 있기 때문에 종래의 제어유닛을 특정 부분에 장치하도록 배치한 종래의 방식으로는시스템 구성 변조 시에 조건을 충족 할 수 없게 되고 결국 배전시스템의 제어가 불가능하게 된다.

더욱이 하위전력송 배전시스템에 접속된 반도체 소자를 사용하는 다수의 전원에 의해 유도되는 고조파 전류는 낮은 임피던스를 갖는 상위전력송 · 배전시스템으로 많은 양이 유입되어 상위전력송 · 배전시스템의 전압 파형을 왜곡시킨다. 그래서 결과적으로 고조파로 인한 교란이 당해 상위송 배전시스템에 접속된 하위송 배전시스템에서 자주 발생된다.

종래의 상위전력시스템감시제어 스테이션에서의 전압 제어는 부하들이 하위전력송 배전시스템들에만 접속되어졌다는 가정 하에 수행되었다. 그러나 최근에는 다수의 분산형동력원들이 하나의 전력송 · 배전시스템에 접속되기 때문에 상위전력시스템감시제어스테이션은 과부하를 일으키는 분산형동력원의 발전 용량에 의거해서 이루어져야 한다.

본 발명의 목적은 상기한 전력송 · 배전시스템의 제 문제들을 해결할 수 있는 전력송 배전시스템 특히 배전시스템용 제어장치를 제공하는 데 있으며 이를 위해 상기한 제어 시스템은 전력송 배전시스템의 전압을 최적화하고 고조파 교란을 감소시키고 당해 전력송 배전시스템에 접속된 다수의 분산형동력원에의 최적의 부하 배분을 통해 최대 전력흐름을 제한함으로써 고효율 작동을 하도록 한다.

본 발명에 따른 전력송 · 배전시스템용 제어장치에서는 각각 하나의 제어 유닛을 갖는 복수의 전력공급수신유닛들이 제공되며 전력배전선을 따라 분산 접속된다. 전력공급수신유닛은 전력배전선으로 그리고 배전선으로부터 공급수신하기 위한 기본파와 고조파의 유효, 무효전력을 산출하는 기능을 한다. 여기에 전력배전선을 제어하기 위한 제1중앙제어유닛이 제공된다. 제1중앙제어유닛은 전력배전선의 구성에 관한 정보를 저장하고 위의 유효, 무효전력 배분을 위해 전력배전선에 접속된 개개의 단선 스위치들의 순간 개폐 조건과 전력 배전선상의 현 전력량들의 정보를 수집하여, 저장, 수집된 정보를 기초로 개개의 전력공급수신유닛에 특정한 개별적 명령신호를 산출해서 대응하는 전력공급수신유닛들을 제어하는 제어유닛에 송신한다. 그래서 배전선의 기대목표 조건이 전력공급수신유닛간의 최적의 협조로서 자체적으로 달성되어지도록 한다.

더욱이 본 발명에 따른 전력송 · 배전시스템용 제어장치에서는 강압변압기를 경유해 전력배전선에 접속된 상위송전선제어를 제어하는 제2중앙제어유닛이 제공된다. 제2중앙제어유닛은 제1중앙유닛을 통해 강압변압기에서 현전기량들을 수집하고 수집된 전기량들에 따라 강압변압기에서 목표 조건을 결정하여 제1중앙제어유닛에 송신함으로써 제1중앙제어유닛은 배전선의 기대 목표 조건을 주기적으로 수집된 현재 전기량들과 비교, 만약 전력 배전선의 목표 조건으로부터의 편차가 소정 허용 범위를 초과한다면 편차를 감소시키는 개별 제어 명령 신호를 산출해서 전력 배전선의 기대 목표 조건이 개개의 전력공급수신유닛간의 최적 협조를 통해 자체적으로 달성된다.

제 1도는 본 발명에 따른 전력송 배전시스템의 블록도,

제 2도는 제 1도의 전력송 배전시스템에 사용되는 본 발명에 따른 송 배전 시스템용 제어장치의 일실시예의 블록도,

제 3도는 제 2도의 실시예에서 배전시스템 감시제어스테이션(70)의 작동을 설명하는 순서도,

제 4도는 제 1도의 전력송 배전시스템에 적용되는 본 발명에 따른 제어장치의 다른 실시예의 블록도,

제 5도는 제 4도의 실시예의 전력공급수신서브시스템(16)의 내부 구조의 블록도,

제 6도는 제 5도의 전력공급수신서브시스템제어유닛(22)의 내부 구조의 블록도,

제 7도는 제 5도에서 도시된 실시예의 중앙제어유닛(18)의 내부 구조 블록도,

제 8도는 제 7도의 중앙제어유닛(18)의 작동을 설명하는 순서도,

제 9도는 제 6도의 제어유닛(22)의 작동을 설명하는 순서도,

제 10도는 제 1도의 전력송 · 배전시스템용 제어장치에 적용되는 본 발명에따른 전력송 · 배전제어장치의 또 다른 실시예의 블록도,

제 11도는 제 10도의 실시예에 따른 송전단 전압제어유닛의 내부 구조의 블록도,

제 12도는 제 11도의 작동 변환유닛의 감도 특성 곡선의 일예를 도시한 그래프이다.

다음에는 제 1도 내지 제 3도를 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 설명한다.

제 1도에서 상위전력시스템(61a)에 접속된 전력시스템은 송전선(62a)에 의해 상위전력시스템에 접속된 전력송전변전소(63a), 각각의 송전선(64a및 64b)에 의해 전력송전변전소(63a)에 접속된 전력송전시스템(65a및 65b), 각각의 송전선(66a및66b)에 의해 전력송전시스템(65a및 65b)에 접속된 전력배전변전소(67a 및 67b)와 각각의 배전선(68a, 68b, 68c및 68d)에 의해 전력 배전변전소(67a및67b)에 각각 접속된 배전시스템(69a, 69b, 69c 및 69d)으로 구성된다. 본 명세서에서 "전력송배전선이 변전소에 접속된다." 라는 표현은 관행상 전력송 · 배전선이 변전소에 제공된 전력변압기(도시 생략)에 접속된다는 의미이며, 이는 추후에 다시 설명될 것이다. 상위전력시스템(61a)과 동일한 구성이 상위전력시스템(61b)에 접속된 전력시스템에도 사용되므로, 그 설명은 생략된다. 배전시스템(69a, 69b, 69c및 69d)의 전기량들에 관한 정보는 통신선(71)를 경유하여 배전시스템감시제어스테이션(70)로 전송되어 모아지게 된다. 전력배전변전소(67a및 67b)의 정보는 배전시스템감시제어스테이션(70)로 전송되어 모아질 것이다. 배진시스템감시제어스테이션(70)로 부터 제어명령들은 통신선(71)를 경유해서 개개의 배전시스템(69a, 69b, 69c및 69d)에 제공되는 각각의 전력공급수신유닛(제 2도)으로 전송된다. 또한 제어 명령은 배전시스템감시제어스테이션(70)로 부터 전력배전변전소(67a및 67b)에 제공된 전력공급수신유닛(제 2도)으로 출력된다. 그리고 전력변전소(67a및 67b)에 각각 제공된 배전용전력변압기(제 2도)를 통과하는 유효전력, 무효전력및 고조파 전류들과 같은 전기량에 관한 정보는 배진시스템감시 제어스테이션(70)으로부터 국부전력송전시스템감시 제어스테이션(72)으로 전송된다. 국부전력송전시스템감시제어스테이션(72)에서 전력공급수신제어유닛을 위한 제어 명령들이 배전시스템감시제어스테이션(70), 전력송 배진시스템(65a및 65b)및 전력송전변전소(63a)로 부터의 전기량에 관한 정보에 의거해서 준비되어 전력송전시스템(65a및 65b)및 전력송전변전소(63a)내에서 제공되는 전력공급수신제어유닛으로 출력된다. 국부전력송전시스템감시제어스테이션(72)로 부터는 전력송전변전소(63a)에 제공되는 전력변압기(제 2도)를 통과하는 유효전력, 무효전력및 고조파 전류들의 전기량에 관한 정보만이 상위전력시스템감시제어스테이션(73)로 전송된다. 이러한 작동은 상위전력시스템(61b)과 관련된 전력시스템에 적용될 수 있다.

상술된 전력시스템구성에서 전력배전변전소(67b)및 이에 접속된 배전시스템(69c및 69d)에 관한 보다 상세한 구성은 제 2도를 참조하여 설명된다. 제 2도에서 송전선(66b)및 전력송전시스템(65b)을 경유해서 상위전력시스템(61a)(제 2도)에 접속되어질 배전용전력변압기(80a 및 80b)는 전력배전변전소(67b)에 제공된다. 배전용전력변압기(80a 및 80b)까지 복수의 배전선(82a, 82b,82c 및 82d)가 버스(81a 및 81b)를 경유하여 접속된다. 전력송전선, 버스 및 전력배전선들은 일반적으로 세개의 제어선으로 구성되지만 본 명세서의 도면의 간단화를 위해 단일 선에 의해 도시된다. 배전용전력변압기(80a)의 이차측에는 베전용전력변압기(80a)를 통과하는 유효전력, 무효전력, 고조파 전류를 측정하는 센서(83)및 원거리측정소(84)를 포함하는 측정장치가 제공된다. 원거리측정소(84)로 부터의 출력은 통신선(86)을 경유하여 배전시스템감시제어스테이션(80)로 전송된다. 배전용전력변압기(80b)를 통과하는 유효전력, 무효전력및 고조파 전류의 측정은 위와 동일한 측정수단으로 행해지므로 설명은 생략한다. 배전선(82c)를 예로 들어서 본 실시예에 따른 배전선의 구성을 설명한다. 배전선(82c)의 인출 단자에는 원거리측정소(87)가 제공된다. 배전선(82c)까지 복수의 전력공급수신유닛(89)이 각각의 출력변압기(88)를 경유하여 접속된다. 여기서 전력공급수신유닛(89)은 상세하게는 2차배터리와 태양 발전기등을 포함하는 전력용 반도체 소자를 사용하는 유효 그리고/또는 무효전력 발생 유닛으로 구성된 일종의 분산형동력원을 의미하는데 즉 배전선(82c)를 출입하는 기본파와 고조파의 유효, 무효전력을 공급수신하는 기능을 구비한 유닛을 나타낸다. 배전선(82c)과 전력공급수신유닛(89)사이에는 공급수신전력량을 측정하는 센서(90)가 제공되며 그 곳에서의 출력은 대응원거리제어스테이션(91)로 전송된다. 접속된 배전선의 전압, 무효, 유효전력, 고조파 전압및 전류를 측정하는 센서(92)로부터의 출력이 원거리제어스테이션(91)로 전송되어 모아진다. 원거리제어스테이션(91)은 통신선(93)를 경유하여 배전시스템감시제어스테이션(80)에 접속되어 이곳에 전기량에 관하여 수집된 정보를 전송한다. 위와 동일한 구성의 장치가 또한 배전선의 다른 부분과 전력배q,전변전소의 버스선에 제공된다. 더욱이 배전선의 전압, 유효, 무효전력및 고조파전압, 전류를 측정하기 위한 동일한 센서가 전력배전선의 적절한 부분에 제공 된다. 이러한 센서들은 예를 들어 전력배전선상의 단지 전압을 측정하는 센서를 포함한다.

상술된 전력송 배전시스템용 송 · 배전감시제어스테이션의 전체제어 작업은제3도에서 설명된다. 스텝S31에서 배전시스템감시제어스테이션(70)는 국부전력송전시스템감시제어스테이션(72)로 부터 배전용전력변압기를 통과하는 유효전력, 무효전력, 고조파 전류값 Ps*, Qs*및 Ihs*를 받는다. 예를 들어 이러한 목표치들 중에 고조파 전류는 국부전력송전시스템의 일그러짐을 수% 내로 제한하도록 정해지며 배전용 전력변압기(80b)를 경유하여 배전시스템(69d)으로 부터 전력송 배전시스템(65b)으로 흘러나갈수 있는 고조파 전류의 관점에서 결정된다. 목표 유효전력은 부하배당을 균일화하고 전력배전선의 과부하로부터의 보호라는 측면에서 결정된다. 목표무효전력은 전력전송선(65b)를 포함하는 상위전력전송시스템의 상변조 능력과 당해 전력시스템제어 용이성의 측면에서 결정된다. 스텝S32에서는 전력배전선에서의 전압 유효전력, 무효전력, 고조파 전압, 전류의 목표치 Vd*, Pd*, Qd*, Vhd*및 Ihd*가 정해진다. 이러한 목표치들은 당해 전력배전선을 따라 좋은 전력 특성을 유지하고 과부화와 국부지역간의 부하 불균형 방지 측면에서 정해진다. 이러한 목표치는 당해 배전선을 따라 변화될 수도 있다, 스텝S33에서는 원거리측정소(84및 87)그리고 원거리 제어스테이션(91)와 함께 측정된 i지점에서의 실제전압 유효전력, 무효전력 고조파 전압, 고조파 전류, Vi, Pi, qi, Vhi의 폴링(polling)이 수행되어지고 그러한 정보는 배전시스템 감시제어스테이션(70)에 모아지게 된다. 그러나, 모든 상기한 전기적 특성들이 반드시 위에서 가리킨 모든 측정 지점으로부터 수집되는 것은 아니다. 몇몇 측정 지점으로부터는 단지 전압에 관련된 정보만이 전송되어질 수도 있다. 스텝S34에서는 목표치 Ps*, Qs*와 Ihs*로 부터의 배전용 전력변압기(80a및 80b)를 통과하는 유효전력, 무효전력, 고주파 전류의 측정치Ps, Qs와 Ihs의 편차들이 계산된다. 본 실시예에서 유효, 무효전력의 절대 편차가 계산되는 이유는 배전용 전력 변압기(80a및 80b)를 통과하는 유효, 무효전력을 소정범위내로 억제하기 위해서이다. 반면에, 유효, 무효전력은 최대 제한 범위내로 억제하기 위하여 고조파 전류에 대한 절대치는 계산되지 않는다. 스텝S35에서는 당해 배전선상의 목표치 Vd*, Pd*, Qd*, Vhd*와 Ihd*와 실제 측정된 전압, 유효전력, 무효전력, 고조파 전압 및 고조파 전류치 Vi, Pi, Qi, Vhi와 Ihi의 편차들이 계산된다. 스텝S36에서는 스텝S34및 S35에서 정해진 편차가 소정 편차를 초과했는지의 여부를 판단하고 그래서 만약 편차 중에 하나가 소정 편차를 초과한다면 전력 배전선과 버스선에 각각 연결된 전력공급수신유닛들은 스텝S37에서 실제 편차를 줄이기 위해 제어 받게 된다. 위의 제어에 관한 한 예는 경험적인 것인데 그 이유는 편차에 대해 더 고감도를 갖도록 전력공급수신량을 짐차적으로 제어해 가며 만약 제어를 통해 편차가 감소하게 될 때 제어가 유지되기 때문이다. 더욱이 당해 전력배전선을 위해 각각의 전력공급 수신유닛들이 개선시킬 수 있는 편차에 대한 정보가 사전에 데이타 베이스로 대전시스템감시제어스테이션(70)에 저장되어져 있으면 개개의 유닛들에 최적의 명령들이 제공될 수도 있다. 편차가 스텝S36에서 소정 허용 편차를 초과하지 않는다고 판단될 때는 위의 과정은 스텝S31로 되돌아가 반복된다. 배전용전력변압기(80a및 80b)를 통과하는 실제 유효전력, 무효전력및 고조파 전류들에 관련된 정보만이 배전시스템감시제어스테이션(70)에서 국부전력송전시스템감시 제어스테이션 (72)으로 전송된다. 상술된 실시예와 함께 배전시스템과 상위전력시스템상의 전압, 유효전력, 무효전력, 고조파전압및 전류는 전체적으로 최적화된다. 더욱이 국부전력송전시스템감시제어스테이션(72)은 단지 전력전송시스템(69b)과 배전시스템(69c 와 69d)의 접합점들을 구성하는 배전용전력변압기 (80a및 80b)를 통과하는 유효전력, 무효전력, 고조파 전류들을 감시하도록 되어 있다. 그래서 상위감시제어스테이션은 단지 배전시스템들을 관리 가능한 유효전력, 무효전력, 고조파 전류의 부하로서 취급하게 된다. 따라서 감시제어작업을 위한 상위감시제어스테이션의 부담이 줄어든다.

더욱이 전력송전시스템에 접속, 연관된 개개의 배전시스템들의 전압, 유효전력, 무효전력, 고조파 전압, 전류가 최적화되므로 접속된 배전시스템들의 연관, 전력송전시스템의 접속된 배전시스템들의 연관, 전력송전시스템의 교란 효과는 제거된다.

또한 각각의 전력공급수신유닛에 의해 공급수신되는 전력이 전력공급수신유닛의 조건에 따라 제한될 수 있으므로 배전시스템감시제어스테이션(70)은 개개의 전력공급수신유닛의 공급수신가능전력을 모을 수 있고 현정보를 제어에 반영할 수 있다. 그래서 결국 제어되는 개개의 전력공급수신유닛의 현 공급수신가능 정보로 인해 더 정확한 제어가 가능하게 된다. 이하에서, 본 발명에 따른 다른 실시 예를 제 4도 내지 제 9도를 참조하여 설명된다, 제 4도에서 배전시스템은 상위 전력시스템으로부터의 공급전압을 배전전압으로 변환시키는 주전력변압기(1)와 각각의 회로차단기(3a, 3b 및 3c)와 버스(2)를 경유하여 주전력변압기(1)와 접속된 다수의 배전선(4a, 4b 및 4c)으로 구성되어 있다. 배전선(4a, 4b 및 4c)내에서 단선스위치(5a-1내지 5c-2)는 각기 직렬로 접속되어 있다. 게다가 배전선(4a, 4b,4c)사이에 상호 접속되는 단선스위치들(6a내지 6b)이 배치된다.

여기에서, 본 발명은 배전선(4a)을 참조하여 설명된다. 단선스위치(5a-1내지 52-2)에 의해 분할된 각 섹션들에 각 전력공급수신서브시스템(16)이 접속되어 있으며, 선전압센서(10), 전원측전류센서(11), 부하측전류센서(12), 출력전류센서(13), 출력변압기(14) 그리고 전력공급수신유닛(15)으로 구성되어 있다. 각 전력공급수신유닛(15)은 통신선(17a, 17a, 및 17c)을 경유하여 중앙제어유닛(18)에 접속되어 있다. 전력공급수신유닛(15)의 내부구조는 제 5도를 참조하여 설명된다. 전력공급수신유닛(15)은 출력변압기(14)에 접속되어 있는 변환기(20), 변환기(20)에 전기를 공급하는 태양발전기와 전지와 같은 전원(21), 변환기(20)의 개폐시간을 제어하는 제어유닛(22)와 그 제어유닛(22)에 접속되어 있는 통신단자(23)로 구성되어 있다. 통신선(17a)는 통신단자(23)에 접속되어 있다. 선전압센서(10), 전원측전류센서(11), 부하측전류센서(12), 그리고 출력측전류센서(13)로부터의 출력들은 제어유닛(22)로 입력된다. 제 5도에서의 Vs, Is, Is2 및 Ii는 각각 선전압센서(10), 전원측전류센서(11), 부하측전류센서(13) 그리고 출력측전류센서(13)로부터의 출력들을 가리킨다.

제어유닛(22)의 내부구조는 제 6도를 참조하며 설명된다. 제어유닛(22)은 전원측전류센서(11), 부하측전류센서(12)로부터의 출력신호 Is1과 Is2가 입력되는 전환장치(31), 전환장치(31)로부터의 출력신호와 출력전류센서(13)로부터의 출력신호 Ii를 비교하는 전류비교측정기(32), 전류비교 측정기(32)로부터 비교된 출력신호 △I가 입력되는 제어신호변환장치(33), 제어신호변환장치(33)로부터의 출력신호 V*를 선전압센서(10)로부터의 출력신호 Vs와 비교하는 전압비교측정기(34), 그리고 전압비교측정기(34)로부티의 출력신호를 근거로 하여 변환기(20)에 대한 출력신호를 발생시키는 제어신호출력장치(35)로 구성되어 있다.

중앙제어유닛(18)의 구조는 제 7도를 참조하여 설명된다. 중앙제어유닛(18)은 통신선(17a, 17b, 17c)에 접속된 통신단자(40), CPU(41), CPU(41)에 접속되어 있으며 당해 시스템과 시스템 상수들과의 접속관계와 같은 그러한 자료를 저장하도록 설계된 시스템정보 데이터 베이스, CPU(41)에 접속되어 있으며 통신단자(40)를 경유하여 개별적으로 수집된 각각의 단선스위치의 개폐상태와 관련한 정보를 근거로 하여 전류방식구성을 인식하도록 설계된 전류방식인식장치(43), 그리고 전류방식인식장치(43)로부터의 정보를 근거로 하여 각각의 전력공급수신유닛(15)에 관한 제어상수를 계산하도록 설계된 제어상수계산장치(44)로 구성되어 있다. 중앙제어유닛내에서 그렇게 구성된 배전선용 전력공급수신제어유닛에서의 CPU(41)의 작용은 제 8도를 참조하여 설명된다. 스텝S51에서는 전력배전선시스템을 따라 접속된 각각의 단선스위치들의 현 개폐상태에 대한 정보가 통신단자(40)를 경유하여 수집된다.

스텝S52에서, 어느 배전선이 어느 단선스위치를 경유하여 어느 배전선에 접속되는가 하는 그러한 시스템구성에 대한 정보는 시스템정보 데이터 베이스(42)에서 읽혀진다. 그것에는 각각의 단선스위치의 개폐상태와 관련한 현 정보는 포함되지 않는다. 그래서 스텝53에서, 스텝S52에서 얻어진 시스템구성정보와 스텝S51에서 얻어진 각각의 단선스위치의 현 개폐상태를 근거로 하여 현 시스템 구성이 인식되어진다. 스텝S54에서, 현재의 전기적인 양을 측정하는 센서의 설치점으로부터의 전류와 전압과 같은 그러한 전기적인 양들과 관련한 정보가 수집된다. 본 발명에서 그러한 센서들은 각각의 전력 공급수신서브시스템(16)의 설치위치와는 달리 그 시스템의 전형적인 전기적인 상태들을 표시할 배전시스템위의 점들(도시되지 않음)에 마치 설치된 것과 같다. 스텝S55에서 각 전력공급수신서브시스템(16)에 대한 제어상수는 스텝S53에서 얻어진 전류방식구성과 스텝S54에서 얻어진 그 시스템 위의 각 센서의 설치점에서의 전기적인 양에 대한 정보를 근거로 하여 계산된다. 본 발명에서 제어상수는 설정되고 그 결과 각각의 분리점에 설치된 각 전력공급수신서브시스템(16)은 협력하여 작동한다. 예를 들어 고조파억제와 관련하여 만약 기존의 시스템에서처럼 공동제어작동이 실행되지 않는다면 고조파발생원 근처의 전력공급수신서브시스템은 단지 완전한 고조파를 억제하는 작동만을 실행한다. 그리고 다른 전력공급수신서브시스템들은 불충분한 고조파억제작동을 수행한다. 그 결과 고조파 억제작동의 커다란 과제는 특별한 전력공급수신서브시스템을 도입하는 것이다. 게다가, 그 시스템의 전압배전최적화와 관련하여 만약 공동제어작동이 수행되지 않는다면 시스템에서 전압에 대응하는 제어작동은 배전시스템에서 발생될 수 있다. 즉, 각각의 전력공급수신서브시스템은 배전시스템의 전압을 조정하기 위한 모순된 작동을 수행할 수 있다. 왜냐하면 한 전력공급수신서브시스템은 배전시스템의 전압을 끌어올리기 위해 동작하며, 반면 다른 전력공급수신서브시스템은 배전시스템의 전압을 낮추기 위해 동작하기 때문이다. 본 발명에서는 위에 설명된 각각의 전력공급수신서브시스템의 바람직하지 않은 동작을 방지하기 위해 제어 상수가 계산된다. 예를 들어 그 속도와 이득에 의해 전력공급수신서브시스템은 어떤 한 전력공급수신서브시스템이 전원측으로부터 가까이 설치되었든 혹 멀리 떨어져 설치되었든 당해 배전시스템안의 각 전력공급수신서브시스템의 설정된 위치관계에 대한 인식을 근거로, 어떤 한 전력공급수신서브시스템이 큰 고조파 전류가 나오는 한 점에 설치되었든 아니면 설치되지 않았든 배전시스템위의 전기량과 관련한 결정을 근거로 하여 다른 전력공급수신서브시스템과 관련하여 제어되어질 것이다. 스텝S56에서, 이 계산된 제어상수는 통신 터미널(40)과 통신선(17a, 17b, 17c)를 통과하여 각각의 전력공급수신장치(16)로 전송된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 특정된 통신선(172, 17b, 17c)의 사용은 불필요하다. 그 대신에 JP-B-6-24328(1994)에서 밝혀진 것처럼 한 배전시스템에서 동기전송법의 사용을 통해, 중앙제어유닛(18)와 각각의 전력공급수신서브시스템(16)사이의 통신은 제어신호 전송매개체로써 전력배전선의 사용으로 실행되어질 수 있다. 각 전력공급수신서브시스템(16)을 위한 제어유닛(22)의 제어작동은 제 6도와 제 9도를 참조하여 설명된다. 스텝S61에서, 센서의 출력신호(Is, Is1, Is1, Ii)가 인출된다. 스텝S62에서는 당해 각 전력공급수신서브시스템(16)의 배전시스템위의 위치관계와 당해 각 전력공급수신서브시스템(16)에 관한 제어상수는 통신터미널(23)을 통과하여 전환장치(31)와 제어신호변환장치(33)로 각각 인출 된다. 스텝S63에서, 전환장치(31)의 스위치는 스텝S62에서 나온 당해 전력공급수신서브시스템의 위치정보를 근거로 하여 제어하기 위해 사용되는 부하측전류신호쪽으로 전환된다. 부하측전류정보가 전원측전류정보 대신 사용되어지는 이유는 일반적으로 전력공급수신서브시스템으로부터 출력된 전류는 전원측을 향해 흘러가기 때문이다. 그 결과 그 제어는 비교적 간단해 진다. 만약 부하측전류정보가 사용된다면 그것은 전력공급수신서브시스템의 출력에 의해 비교적 영향을 받지 않는다. 그것에 접속된 전력공급수신서브시스템과 관련하여 배전선의 어느 측면이 부하측인가를 판단하기 위해 중앙제어유닛(18)은 상위의 전력전송시스템의 상태를 판단한다. 그리고 각각의 단선스위치의 개폐상태는 당해 전력공급수신서브시스템(16)이 접속된 그 지점의 전력흐름방향을 판단한다. 그리고 통신선(17a, 17b, 17c)와 통신단자(23)를 경유하여 제어유닛(22)에서 판단된 전력흐름방향을 전송한다. 그 후 제어유닛(22)은 어느 전류(Is1 또는 Is2)가 전송된 전력흐름방향을 참고하여 부하측 전류로써 사용되어지는 것을 판단한다.

도시된 본 실시예에서, 전류 Is2가 부하측 전류일 때 전환장치(31)의 스위치는 전류 Is2를 나오게 하기 위해 전환된다. 스텝S64에서 부하측 전류 Is2를 표시하는 전환장치(31)로부터의 출력과 출력전류 Ii는 전류비교측정기(32)에서 비교된다. 그리고 그것의 차등성분 △I는 그것으로부터 출력된다. 스텝S65에서 차동성분 △I는 제어신호변환장치(33)로 나온 제어속도, 제어이득과 같은 그러한 제어상수들의 사용으로 전압명령신호 V*로 변환된다.

스텝S66에서, 전압명령신호 V*와 선전압 Vs는 전압비교측정기(34)에서 비교된다. 그리고 변환기제어신호는 출력장치(35)에서 변환기(20)로 출력된다. 그 결과 차동전압성분 △V에 대응하는 전류 Ii는 제 5도에서 보여지는 것처럼 다른 전력공급수신서브시스템과 제어협력을 유지하면서 배전선을 향해 전원(21)으로부터 출력된다. 그것에 의해 변환기의 전환시기는 각각의 전력공급수신서브장치의 제어상수에 관하여 전반적으로 제어협력을 유지하는 동안 변경된다. 그리고 전원(21)에서 당해 배전선으로 공급된 전류는 다양한 방식으로 규칙화된다. 그 결과 가능한 과부하의 제거, 전압의 최적화 그리고 역위상 출력전류에 의한 고조파 억제는 완전한 전력 배전 시스템에서 달성된다.

본 실시예에서 부하측 전류를 사용하는 제어가 설명된다. 그러나 당해 전력공급수신서브시스템으로부터 출력된 전류가 분리된 채로 전원측과 당해 시스템 매개변수들에 의존하는 부하측과 전원측으로 흘러 들어갈 때 전원측 전류는 그것에 의해 제어의 정확도를 증가시키기 위해 부하측 전류와 협력하여 사용되어질 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 실시예는 제 10도 내지 제 12도를 참조하여 설명된다. 제 10도에서, 제 4도에서와 같은 성분들은 같은 참조부호에 의해 표시되었으며 그에 관한 설명은 생략된다. 주전력변압기(50)는 그것의 2차전압을 상승 혹은 내리는 전압탭변환장치(도시생략)를 구비한다. 그리고 또한 전압탭변환장치를 제어하는 송전단전압제어유닛(51)는 주전력변압기(50)에 접속되어 있다. 버스전압센서(52)는 버스(2)에 접속되어 있고, 그 버스전압센서(52)로부터의 출력은 그것의 입력으로써 송전단전압제어유닛(51)로 전송된다. 배전선 (4a)를 따라서 다수의 전력공급수신서브시스템(16)은 병렬로 접속되어 있고, 선전압조정기(53)는 직렬로 접속되어 있다. 각각의 전력공급수신서브시스템들의 접합점은 배전시스템위에서 전압배전을 최적화할 적당한 지점에 선택된다. 예를 들어 그 시스템 구성이 변경되어졌을 때의 전압배전, 부하배전, 선매개변수배전, 시스템구성 등을 고려하여 당해 배전시스템위의전압배전 정점 혹은 정점 근처 또는 곡부등 적당한 곳에 선택된다. 전압조정기제어유닛(54)는 전압조정기(53)에 접속되어 있다. 전압조정기제어유닛(54)에는 선전압조정기(53)의 설치점에서의 전압신호가 이를 측정하는 선전압센서(55)로부터 입력된다. 각각의 전력공급수신서브시스템(16)과 전압조정기제어유닛(54)는 통신선(17a)을 경유하여 중앙제어유닛(18)에 각각 접속된다. 본 실시예에서 선전압센서(10, 55)는 전력공급수신서브시스템(16)과 선전압 조정기(52)의 설치점에 배치되어 있다. 그러나 전압센서(10, 55)의 위치는 전력 공급수신서브시스템(16)과 선전압조정기(55)의 설치위치에 한정되지 않는다. 그리고 전압센서의 수와 위치는 평가측정의 이용을 부가할 때 당해 전반적인 전력배전 시스템위의 전압프로파일을 결정하는 것을 허락하는 방식으로 결정된다.

본 발명의 작동은 제 10도내지 제 12도를 참조하여 설명한다. 전력공급수신서브시스템(16)이 일반적으로 전력반도체요소들의 사용에 의해 규격화되어졌기 때문에 대상전압에 조정되어진 전압을 빠르게 가져올 수 있게 되었다. 반면에 탭을 갖는 주전력변압기(50)와 선전압조정기(53)에 의한 전압조정응답은 기계적인 웹의 사용때문에 느리다. 그러므로 그 시스템 전압을 끌어올리기 위한 방향으로 전력공급수신서브시스템(16)에 의한 작동을 실행 후, 주전력변압기(50) 및/혹은 선전압조정기(53)는 시스템 전압을 갖추기 위해 동작하는 것과 같이 최근 상반되고 무용한 작동을 수행할 수 있다. 본 실시예에서 그러한 문제는 송전단전압제어유닛(51)와/혹은 전압조정기제어유닛(54)내의 작동감도조정장치의 제공으로 해결된다. 작동감도조정장치를 포함하는 송전단전압제어유닛(51)는 제 11도를 참조하여 좋은 예로써설명된다. 송전단전압제어유닛(51)는 전압변동계산장치(201), 전압비교장치(202) 그리고 작동감도조정장치(203)로 구성된다. 버스전압센서(52)로부터의 출력 Vao는 전압비교장치(202)에서 대상전압 Vref와 비교된 만큼 전압변동계산 장치(201)에 입력된다. 전압변동계산장치(201)와 전압비교장치(202)로부터의 출력은 동작감도조정장치(203)안으로 입력된다. 작동감도조정장치(203)의 출력은 탭을 갖는 주전력변압기(50)로 입력된다. 작동감도조정장치(203)에서, 주전력변압기의 전압탭들이 탭변환작동을 시작할 때까지의 시간간격(이하에 전압탭변환작동 시작시기로 칭함)은 제 1도에서 보여진 것과 같이 전압비교장치(202)로부터의 입력을 근거로 감도곡선에 따라 설정된다. 즉 기준전압으로부터의 전압편차(Vao-Vref), 그리고 전압변동계산장치(201)로부터의 입력 Vd를 기초로 하여 제 12도에서 보여지는 감도곡선에 따라 설정된다. 예를 들어 제 12도에 도해된 것과 같이 대체적으로 동 음전압편차를 갖고 있는 a와 b점의 경우 다른 전압탭변환작동 시작시간은 그 전압변동률 Vd의 차이에 의존하여 설정된다. 점 a와 b는 입력버스전압 Vao가 기준전압 Vref보다 더 작은 곳에서의 상황들과 상응한다. 그 결과 송전단전압제어유닛(51)는 그것의 전압을 끌어올리는 방향으로 탭의 이동에 의해 출력버스전압 Vao를 증가시키기 위해 작동한다. 그러나 양의 방향에서 더 큰 전압변동률 Vd를 갖고 있는 점 b의 경우 당해 배전시스템에 접속된 각각의 전력공급수신서브시스템은 이미 시스템전압을 상승시키는 방향으로 동작들을 수행하고 있다고 판단된다. 전압탭변경작동시작시간은 늦추어지거나 동작감도조정장치(203)를 위한 둔감한 밴드는 확대된다. 그것에 의해, 전력공급수신서브시스템에 의한 전압상승작동 후 혹은 작동동안 선전압조정기(53)와탭을 갖는 주전력변압기(50)의 상반되고 무용한 전압탭변경작동은 방해를 받는다.

본 발명에서, 작동감도조정장치(203)를 포함하는 송전단전압제어유닛(51)는 단지 전형적인 실시예로서 설명된다. 그리나, 전압조정기제어유닛(54)는 작동감지조정장치를 포함하고, 송전단전압제어유닛(51)에서 처럼 같은 방식으로 동작한다. 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위하여 생략된다.

Claims

전력 송 배전시스템용 제어장치에 있어서:

전력송전선(65a, 65b, 65c, 65d);

상기 전력송전선(65a, 65b, 65c, 65d,)에 접속된 배전용변압기(1, 50, 80a, 80b),

상기 배전용변압기(1, 80a, 80b)에 접속된 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h);

상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)을 구분하는 다수의 단선스위치(5a-1, 5a-2, 5b-1, 5b-2, 5c-1, 5c-2, 6e, 6f, 6g),

상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)을 따라 각기 분산적으로 접속된 제어유닛(22, 91)을 포함하는 다수의 전력 공급수신유닛 (15, 89);

상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)의 구성에 관한 정보를 저장하고, 적어도 상기 전력공급수신유닛(15, 89)에서 상기 각각의 단전스위치(5a-1, 5a-2, 5b-1, 5b-2, 5c-1, 5c-2, 6e, 6f, 6g)의 현 개폐상태에 관한, 그리고 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)의 현 전기량(Vs, Is1, Is2, Ii, Vi, Pi, Qi, Vhi, Ihi)과 관련한 정보를 수집하고, 상기 저장되고 수집된 정보들을 기초로하여, 상기 각 전력 공급수신유닛(15, 89)에 특정된 개개의 제어명령신호를 만들고, 상기 각각의 대응하는 전릭공급수신유닛(15, 89)을 제어하기 위해 각각의 상기 제어유닛(22, 91)에 상기 제어명령신호를 전송하여, 상기 전력 배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)의 목표상태(Vd*, Pd*, Qd*, Vh*, Ihd*)가 상기 각각의 전력공급수신유닛(15, 89)의 최적상호제어를 통하여 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)안에서 자체적으로 달성되도록 한, 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)을 제어하는 1차 중앙제어유닛(18, 70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 송 배전시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 1차 중앙제어장치를 통한 배전용변압기(1, 80a, 80b)에서 현재의 전기량(Ps, Qs, Ihs)을 수집하고, 상기 배전용변압기(1, 80a, 80b)에서 수집된 현재의 전기량(Ps, Qs, Ihs)과 관련하여 상기 배전용변압기(1, 80a, 80b)에서의 목표상태(Ps*, Qs*, Ihs*)를 결정하고, 1차 중앙제어유닛(18, 70)에 상기 목표상태 값을 전송하도록, 상기 전력송전선(65a, 65b, 65c, 65d)을 제어하기 위한 2차 중앙제어유닛(72)를 더욱 포함하고,

상기 1차 중앙제어유닛(18, 70)은 상기 배전용변압기(1, 80a, 80b)에서의 목표상태와 관련하여 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)의 목표상태(Vd*, Pd*, Qd*, Vh*, Ihd*)를 결정하여 현재의 전기량(Vi, Pi, Qi, Vhi, Ihi)과 같은가를 비교하고, 만약 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c, 69a,69b, 69c, 69d, 69e, 69f, 69g, 69h)의 상기 목표상태(Vd*, Pd*, Qd*, Vh*, Ihd*)와 현재의 전기량(Vi, Pi, Qi, Vhi, Ihi)과의 편차가 소정 허용범위를 초과하는 경우, 편차를 줄이는 개개의 제어명령신호들을 발생시키는 거을 특징으로 하는 전력 송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 전력공급수신유닛(15, 89)은 연속적 방식의 가변형인 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 2항에 있어서,

상기 전력공급수신유닛(15, 89)은 연속적인 방식의 가변형인 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 1차 중앙제어유닛(18)은 각각의 전력공급수신유닛(15)이 접속된 전력배전선(4a, 4b, 4c)위의 각 위치에서 전력흐름방향을 결정하여 이를 상기 각 제어유닛(22)에 전송하며, 상기 각각의 제어유닛(22)은 상기 상기 각 전력공급수신유닛(15)이 접속된 각 위치의 양측으로부터 두 전류신호를 수신하고, 상기 1차 중앙제어유닛(18)으로부터 수신된 전력흐름방향과 관련하여 어떤 전류가 상기 각 전력공급수신유닛(15)의 부하 전류를 표시하는가를 결정하고, 상기 부하측에서의 각 전류를 사용하여 상기 각각 대응하는 전력공급수신유닛(15)에 대한 각각의 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 전력공급수신유닛(15)은 전압이 국부적 최대치 또는 국부적 최소치를 나타내는 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c)위의 위치들에 분산적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서

상기 각 전력공급수신유닛(15)은 고조파 전류가 비교적 빈번하게 발생되는 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c)위의 위치들에 분산적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전럭송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 전력배전선(4a, 4b, 4c)의 목표상태는 소정 허용범위를 가진 전압레벨인 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 전력배전선(4a, 4b, 4c)의 목표상태는 상기 전력배전선(4a, 4b, 4c)에 따른 소정 전압 배전패턴인 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 3항에 있어서,

상기 전력공급수신유닛(15)은 변환기(20)와, 상기 변환기(20)에 접속된 2차 전지로 구성된 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 배전용변압기(50)는 하나의 탭변환기를 갖는 배전용변압기이고, 상기 탭변환기를 갖는 상기 배전용변압기(50)를 제어하는 송전단전압제어유닛(51)을 더 포함하며, 상기 전송단 제어유닛(51)은 상기 배전용변압기(50)의 2차측 전압변동율에 의해 상기 배전용변압기(50)내의 상기 탭변환기의 작동감도를 조정하는 작동감도조정장치(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 전력배전선(4a, 4b, 4c)에 접속된 전압조정기(53)와, 상기 배전선(4a, 4b, 4c)의 상기 전압조정기(53)의 접속점에서의 전압변동률에 의해 상기 전압조정기(53)의 작동감도를 조정하기 위한 작동감도조정장치를 포함하는 전압조정기제어유닛(54)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 11항에 있어서,

상기 전력배전선(4a, 4b, 4c)에 접속된 전압조정기(53)와, 상기전력배전선(4a, 4b, 4c)위의 상기 전압조정기(53)의 접속점에서의 전압변동율에 의해 상기 전압조정기(53)의 작동감도를 조정하기 위한 작동감도조정장치를 포함하는 전압조정기제어유닛(54)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 1차 중앙제어유닛(18, 70)은 상기 각각의 전력공급수신유닛(15, 89)의 현재의 공급수신전력에 관한, 상기 각 전력공급수신유닛(15, 89)에 특정된 개개의 제어명령신호를 발생시키기 위해 고려되는 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 전력공급수신유닛(15, 89)에 특정된 개개의 제어명령신호는 상기 각 전력공급수신유닛(15, 89)의 제어속도와 제어이득을 포함하는 제어상수인 것을 특징으로 하는 전력송 배전 시스템용 제어장치.