KR100540451B1 - 아날로그 백업 디지털 여자시스템 - Google Patents

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KR100540451B1
KR100540451B1 KR1020040087506A KR20040087506A KR100540451B1 KR 100540451 B1 KR100540451 B1 KR 100540451B1 KR 1020040087506 A KR1020040087506 A KR 1020040087506A KR 20040087506 A KR20040087506 A KR 20040087506A KR 100540451 B1 KR100540451 B1 KR 100540451B1
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임익헌
이주현
류호선
신만수
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 발전기 단자전압을 조정하는 아날로그 백업 디지털 여자시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명은, 디지털 제어기에서 출력되는 아날로그 출력신호가 아날로그 전류제어기의 출력신호와 차동증폭되는 차동증폭기와, 차동증폭기에 의해 차동증폭된 신호가 아날로그 정류회로를 거쳐 절대값 조절회로에서 양의 값으로 전환되고, 옵셋값 조정회로에서 미세 조정된 후, 톱니파 발생기에서 발생된 톱니파와 비교되는 비교기, 비교기에서 비교된 값이 디지털신호로 입력되고, 내부에서 카운터를 이용하여 입력된 디지털신호를 일정 기울기를 가지면서 증가 또는 감소되는 비트값으로 출력하는 복합 프로그래머블 반도체(CPLD: Complex Programmable Logic Device), CPLD에서 출력된 비트값을 아날로그 값으로 변환시키는 D/A컨버터, CLPD 내부로 입력되는 신호가 제어신호의 추종을 위한 상승신호인지 아니면 하강신호인지를 판별하기 위해 극성을 판별하는 극성 판별회로, D/A컨버터에 의해 아날로그 값으로 변환된 계자전류 기준신호는 실측 궤환 계자전류값과 가감되어 다시 전류제어기의 입력으로 사용되도록 하는 PI 제어부로 이루어진다.
따라서, 본 발명에 의하면, 발전기 단자전압 제어용으로 아날로그 백업 디지털 제어기를 혼용하여 사용함으로써, 한 기판 내에 각각의 절연된 전원을 사용하여 디지털 제어부와 아날로그 제어부를 배치하기 때문에 공간과 비용을 크게 감소시키면서 신뢰성을 높게 향상시킬 수 있다.

Description

아날로그 백업 디지털 여자시스템{Analog backup digital excitation system}
도 1은, 본 발명에 따른 아날로그 백업 디지털 제어기를 나타낸 블록도,
도 2는, 아날로그 백업 디지털 제어를 설명하기 위한 아날로그 백업 디지털 제어기의 개략 구성도,
도 3은, 아날로그 백업 디지털 제어를 설명하기 위한 아날로그 백업 디지털 제어기의 상세 회로도
도 4는, 디지털/아날로그 제어기 채널 선택회로도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 --- 디지털 제어부, 2 --- 아날로그 제어부,
3 --- 디지털 입력부, 5 --- 디지털 출력부,
6 --- 아날로그 출력부, 7 --- 아날로그 입력부,
8 --- LCD 표시부, 9 --- 통신부(COMM),
10 --- 플래쉬 메모리, 11 --- RAM,
12 --- ROM, 13 --- 감시 타이머,
14 --- 전원,
15 --- 제어용 변압기 신호 인터페이스 모듈(CON PT SIM),
16 --- 제어용 변류기 신호 인터페이스 모듈(CON CT SIM),
17 --- 필드신호 인터페이스 모듈,
60 --- 래치, 70 --- 디지털 릴레이,
101 --- 차동증폭기, 102 --- 절대값 조절회로,
103 --- 톱니파 발생기, 104 --- 비교기,
105 --- 옵셋값 조정회로,
106 --- 복합 프로그래머블 반도체(CPLD),
107 --- D/A컨버터, 108 --- 극성 판별회로,
109 --- 비례적분 제어부(PI 제어부), 116 --- 전류제어기,
117 --- 디지털 제어기, 118 --- 디지털 제어기 감시회로,
120 --- 전압제어기, 121 --- 전류제어기.
본 발명은 발전기 단자전압을 조정하는 아날로그 백업 디지털 제어기인 아날로그 백업 디지털 여자시스템에 관한 것으로, 정상운전중에는 디지털 제어기로 운전되다가 디지털 제어기의 불시 고장시 자동 추종하던 아날로그 제어기로 자동절환될 수 있는 발전기용 아날로그 백업 디지털 여자시스템에 관한 것이다.
최근, 대형 발전소용 발전기 여자시스템은 과도의 안정도를 향상시키기 위해, 속응성 있는 정지형 여자방식을 채용하고 있으며, 국내외에서 개발된 여자시스 템은 2중화, 3중화 디지털 시스템이 실증 적용되어 상업 운정중에 있다.
그러나, 이들은 대형(수백MW 발전기) 여자시스템 개발 당시 대형 발전소를 대상으로 제작되어 상당히 고가로 판매되고 있으며, 소형 발전소에 적용할 경우에는 많은 비용이 소요되는 문제점을 안고 있는 것이 현실이다.
또한, 소형으로 개발된 시스템은 주로 단일 제어시스템으로 개발되어 있으며, 2중화를 위해서는 통신포트를 이용하여 동일 시스템을 2개 사용한 형태가 되는데, 이 또한 동일 제어기를 2개 사용했을 경우에는 가격면에서 고가이고 공간이 아날로그 백업 디지털 제어기보다 2배가 필요하게되는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 정상적으로 운전할 경우에는 디지털 제어기로 동작되다가 디지털 제어기가 갑작스럽게 고장을 일으킬 경우에는 자동 추종하던 아날로그 제어기로 자동절환되어 동작될 수 있는 발전기용 아날로그 백업 디지털 여자시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전기 단자전압을 조정하는 아날로그 백업 디지털 여자시스템에 있어서, 전압제어기와 전류제어기에 따라 디지털 제어기에서 출력되는 아날로그 출력신호가 아날로그 전류제어기의 출력신호와 차동증폭되는 차동증폭기와, 차동증폭기에 의해 차동증폭된 신호가 아날로그 정류회로를 거쳐 절대값 조절회로에서 양의 값으로 전환되고, 옵셋값 조정회로에서 미세 조정된 후, 톱니파 발생기에서 발생된 톱니파와 비교되는 비교기, 비 교기에서 비교된 값이 디지털신호로 입력되고, 내부에서 카운터를 이용하여 입력된 디지털신호를 일정 기울기를 가지면서 증가 또는 감소되는 비트값으로 출력하는 CPLD, CPLD에서 출력된 비트값을 아날로그 값으로 변환시키는 D/A컨버터, CLPD 내부로 입력되는 신호가 제어신호의 추종을 위한 상승신호인지 아니면 하강신호인지를 판별하기 위해 극성을 판별하는 극성 판별회로, D/A컨버터에 의해 아날로그 값으로 변환된 계자전류 기준신호는 실측 궤환 계자전류값과 가감되어 다시 전류제어기의 입력으로 사용되도록 하는 PI 제어부를 구비하여 구성된다.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 정상적으로 운전할 경우에는 디지털 제어기로 동작되다가 디지털 제어기가 갑작스럽게 고장을 일으킬 경우에는 자동 추종하던 아날로그 제어기로 자동절환되어 동작될 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은, 아날로그 백업 디지털 여자시스템 제어기를 개략적으로 나타낸 블록도로, 주제어기인 디지털 제어부(1)와, 아날로그 제어부(2), 디지털 입력부(3), 디지털 출력부(5), 아날로그 출력부(6), 아날로그 입력부(7), LCD 표시부(8), 통신부(9), 플래쉬 메모리(10), RAM(11), ROM(12), 감시 타이머(13), 전원(14), CON PT SIM(15), CON PT SIM(16) 및 필드신호 인터페이스 모듈(17)로 이루어진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 주제어기는 디지털 제어기로 이루어져 있으며, 입출력부분과 아날로그 제어기는 기판을 분리하여 제작하고 있다.
도 2는 아날로그 백업 디지털 제어기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 아날로그 백업 디지털 제어기를 보다 상세히 나타낸 회로도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 디지털 제어기(117)에서 전압제어기(120)와 전류제어기(121)에 따라 출력되는 아날로그 출력신호는, 차동증폭기(101)에 의해, 아날로그 전류제어기(116)의 출력신호와 차동증폭된다.
상기 차동증폭기(101)에 의해 차동증폭된 신호는 아날로그 정류회로를 거쳐 절대값 조절회로(102)에서 양의 값으로 전환되고 옵셋값 조정회로(105)에서 미세 조정된 후, 톱니파 발생기(103)에서 발생된 톱니파와 비교기(104)에서 비교된다.
그 후, 상기 비교기(104)에서 비교된 값은 디지털신호인 0, 1의 값(5V 범위)으로 되어 CPLD(106) 내부로 입력된다. 한편, 상기 신호가 상승신호인지 아니면 하강신호인지를 판별하기 위해 극성을 판별하는 극성 판별회로(108)를 필요로 한다.
상기 CPLD(106) 내부에서는 카운터를 사용하여 일정 기울기를 가지면서 비트값이 증가 또는 감소하게 되는데, 이 값이 D/A컨버터(107)로 출력된다.
상기 출력된 값은 D/A컨버터(107)에 의해 아날로그 값으로 변환된 후, 계자전류 기준신호가 되는데, 그 계자전류 기준신호는 실측 궤환 계자전류값과 가감되어 PI 제어부(109)에 의해 전류제어기(116)의 입력으로 사용된다.
도 4는 아날로그 기판에 추가되어 있는 디지털/아날로그 제어기 채널 선택회로도를 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 감시 타이머(13)는 디지털 제어 클럭을 감시하는 회로부이고, 이 신호는 다시 OR게이트에 의해서 전원감시 부분과 디지털제어기에서 채널을 선택하기 위한 부분이 추가되어 있다.
상기 선택된 신호는 래치(60)에 의해 한번 동작하면, 리셋신호를 입력하기 전까지는 계속 상태를 유지하게 되어 있으며, 그 출력신호는 디지털 릴레이(70)의 구동을 위해 사용된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 아날로그 백업 디지털 여자시스템은, 크게 디지털 제어부와 아날로그 제어부로 나누어지도록 구성된 것이다.
그 첫번째 부분은, 전면 판넬의 구동 인터페이스 시스템(OIS: Operating Interface System) 부분과 주제어부(신호처리, 제어, 통신, 진단기능)로 구성된다.
두번째 부분은, 주제어기 고장시 저가형 아날로그 백업 제어기가 동작하여 정상운전이 가능하도록 구성된다.
따라서, 상기와 같이 본 발명에 따른 아날로그 백업 디지털 여자시스템의 제어부분을 전기적으로 절연된 디지털과 아날로그 제어부로 구성함으로써, 디지털 이중화 제어기보다 고주파에 강한 시스템을 구현할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발전기 단자전압 제어용으로 아날로그 백업 디지털 제어기를 사용함으로써, 공간과 비용을 크게 감소시키면서 신뢰성을 높게 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 발전기 단자전압을 조정하는 아날로그 백업 디지털 여자시스템에 있어서,
    전압제어기(120)와 전류제어기(121)에 따라 디지털 제어기(117)에서 출력되는 아날로그 출력신호가 아날로그 전류제어기(116)의 출력신호와 차동증폭되는 차동증폭기(101)와,
    상기 차동증폭기(101)에 의해 차동증폭된 신호가 아날로그 정류회로를 거쳐 절대값 조절회로(102)에서 양의 값으로 전환되고, 옵셋값 조정회로(105)에서 미세 조정된 후, 톱니파 발생기(103)에서 발생된 톱니파와 비교되는 비교기(104),
    상기 비교기(104)에서 비교된 값이 디지털신호로 입력되고, 내부에서 카운터를 이용하여 상기 입력된 디지털신호를 일정 기울기를 가지면서 증가 또는 감소되는 비트값으로 출력하는 CPLD(106),
    상기 CPLD(106)에서 출력된 비트값을 아날로그 값으로 변환시키는 D/A컨버터(107),
    상기 CLPD(106) 내부로 입력되는 신호가 상승신호인지 아니면 하강신호인지를 판별하기 위해 극성을 판별하는 극성 판별회로(108),
    상기 D/A컨버터(107)에 의해 아날로그 값으로 변환된 계자전류 기준신호는 실측 궤환 계자전류값과 가감되어 다시 전류제어기(116)의 입력으로 사용되도록 하는 PI 제어부(109)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 아날로그 백업 디지털 여자시스템.
  2. 제1항에 있어서, 디지털 제어 클럭을 감시하는 감시 타이머(13)와, 일단 동작하면 리셋신호를 입력하기 전까지는 선택된 신호의 상태를 계속 유지시켜 주는 래치(60) 및, 출력신호에 의해 구동되는 디지털 릴레이(70)로 이루어진 디지털/아날로그 제어기 채널 선택회로를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 아날로그 백업 디지털 여자시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101875251B1 (ko) * 2014-01-27 2018-07-05 엘에스산전 주식회사 디지털 출력 시스템

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