KR100685481B1

KR100685481B1 - 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템

Info

Publication number: KR100685481B1
Application number: KR1020040087509A
Authority: KR
Inventors: 김수열; 차승태; 장병훈; 전영수; 오세일; 추진부
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2007-02-23
Also published as: KR20060038284A

Abstract

본 발명은, 전력계통 전압보상과 조류제어로 계통의 신뢰성을 증진시키기 위해 설치되는 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 변압기의 권선에 흐르는 전류 뿐만 아니라 반도체 바이패스 스위치의 전류도 감시할 수 있는 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템에 있어서, 유연송전시스템의 반도체 바이패스 스위치 입력단은 보호계전기 보호범위에 포함되고, 유연송전시스템의 반도체 바이패스 스위치 회로에 변류기를 설치하여, 전류신호가 직렬보조변압기 보호계전기 전류요소 w4로 입력되며, 직렬변압기 보호계전기의 전류요소 w4의 설정이 전류요소 w3의 설정과 동일하게 설정되도록 구성함으로써; 유연송전시스템이 송전선로의 고장전류를 감지하여, 유연송전시스템을 정지시킨 경우, 반도체 바이패스 스위치에 흐르는 순환전류를 직렬보조변압기 보호계전기가 인지하지 못하여 비율차동 트립요소가 발생하는 기존 보호방식을 개선함으로써, 유연전송시스템의 정보호 동작의 경우 2차적인 비율차동 트립요소가 발생하지 않게 하기 위해 전류요소 w4를 추가 구성하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 송전선로 고장전류로부터 유연송전시스템 보호 정지시, 반도체 바이패스 스위치에 흐르는 순환전류에 기인하는 비율차동 트립요소의 동작을 방지하여 보호계전기의 불필요한 보호동작을 보완할 수 있다.

Description

직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템{The protection reform of FACTS series inverter}

도 1은, 종래의 유연송전시스템의 보호 개념을 설명하기 위한 회로도,

도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 유연송전시스템 직렬보조변압기 보호를 설명하기 위한 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 병렬인버터,

11 : 병렬변압기,

12 : 병렬보조변압기,

13 : 병렬차단기,

14 : 인버터 모듈,

20 : 직렬인버터,

21 : 직렬변압기,

22 : 직렬보조변압기,

23 : 바이패스차단기,

24 : 반도체 바이패스 스위치,

25 : 변류기,

110 : 병렬변압기 보호계전기,

120 : 병렬보조변압기 보호계전기,

210 : 직렬변압기 보호계전기,

220 : 직렬보조변압기 보호계전기.

본 발명은, 전력계통 전압보상과 조류제어로 계통의 신뢰성을 증진시키기 위해 설치되는 유연송전시스템에 관한 것으로, 특히 보호계전기의 불필요한 동작을 방지하기 위해 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템에 관한 것이다.

종합조류제어기(UPFC: Unified Power Flow Controller)인 유연송전시스템(FACTS: Flexible AC Transmission System)은 설비별로 구분하면, 전력전자분야인 인버터와 이를 계통에 연계하는 변압기로 구성되어 있다.

도 1은, 기존의 전력계통 보상을 위해 운용하는 유연송전시스템의 보호 개념을 나타낸 구성도이다.

일반적으로, 유연송전시스템의 병렬인버터(10)는 Y/△변압기를 통해 계통 연계되어 계통의 무효전력을 보상하여 계통전압을 제어하며, 직렬인버터(20)는 개방 Y/△변압기를 통해 계통에 전압을 주입하여 계통의 조류를 제어한다. 병렬 및 직렬인버터(10, 20)는 각각 인버터모듈, 주변압기 및 보조변압기로 구성되며, 각각의 변압기는 보호계전기로 보호된다.

유연송전시스템은 송전선로에 고장 전류가 흐르면, 인버터를 보호하기 위해 시스템을 정지시키는데, 병렬인버터(10)의 병렬차단기(13)는 개방되고, 직렬인버터(20)의 바이패스차단기(23)는 투입되어 종합조류제어기를 계통으로부터 분리시킨다. 직렬인버터(20)의 경우, 동작특성이 느린 기계적인 바이패스차단기(23) 동작으로부터 직렬인버터(20)를 보호하기 위해 동작특성이 빠른 전기적인 반도체 바이패스 스위치(24)를 추가로 설치하여 직렬인버터(20)를 보호한다.

그러나, 전력계통의 전압보상 및 조류제어를 위해 설치되는 유연송전시스템 설비 중 종합조류제어기는 계통의 고장전류 감지에 따른 반도체 바이패스 스위치 동작시, 기존의 보호방법으로는 비율차동요소가 동작한다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 유연송전시스템의 구성요소인 변압기를 보호하기 위해 각각 보호계전기가 설치되어 있어, 변압기의 부싱 변류기(CT)의 전류요소가 보호계전기에 입력됨으로써, 유연송전시스템이 선로의 고장전류를 감지하여 시스템 정지시킨 직후, 바이패스차단기(23)의 동작 전까지 반도체 바이패스 스위치(24)에 순환전류가 흐르기 때문에, 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 변류기 전류신호 입력요소 w3에 직렬변압기(21)의 2차측 출력전류가 존재하지만, 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 변류기 전류신호 입력요소 w1, w2에 직렬보조변압기(22)의 2차측 출력전류가 존재하지 않기 때문에 입출력 전류 불균형으로, 비율차동요소가 동작하게 되는 것이다.

따라서, 종래의 유연송전시스템의 직렬인버터는 선로의 고장선류가 인버터로 유입되어 인버터가 소손되는 것을 방지하기 위해 상기와 같이 반도체 바이패스 회 로를 구성하고 있지만, 이 반도체 바이패스 회로 전류가 보호계전기의 입력요소에서 제외되어 있어 반도체 바이패스 스위치 동작이 일어날 때마다 비율차동 트립 요소가 동작한다는 문제를 갖고 있는 것이다.

결국, 보호계전기의 주보호는 설비의 입출력 전류요소를 감시하여 변전 설비의 정상 유무를 감시하는 것이 주 목적이지만, 종래의 종합조류제어기 직렬인버터 보호방식으로는 선로 고장전류의 파급효과에 따른 설비 정보호 동작으로 인한 정지의 경우에도, 정상적인 직렬보조변압기에 대해 비율차동 트립요소를 발생시켜 잘못된 정보를 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 변압기의 권선에 흐르는 전류만을 감시하는 기존 보호방식에서 반도체 바이패스 스위치의 전류도 추가 감시하여, 반도체 바이패스 스위치 회로 입력단을 보호범위에 포함시킴으로써 유연송전시스템의 정지시 직렬보조변압기 보호계전기 비율차동 트립요소의 발생을 방지할 수 있는 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 변압기의 권선에 흐르는 전류 뿐만 아니라 반도체 바이패스 스위치의 전류도 감시할 수 있는 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템에 있어서, 유연송전시스템의 반도체 바이패스 회로 입력단이 직렬보조변압기 보호계전기의 보호범위에 포함되고, 유연송전시스템의 반도체 바이패스 회로 전류가 변류기를 통해 전류신호로 변환되어, 직류보조변압기 보호계전기의 전류신호 입력요소 w4로 입력되며, 직렬보조변압기 보호계전기의 전류요소 w4의 설정을 전류요소 w3의 설정과 동일하게 구성함으로써 유연송전시스템이 송전선로의 고장전류를 감지하여, 유연송전시스템을 정지시킨 경우, 반도체 바이패스 스위치에 흐르는 순환전류를 직렬보조변압기 보호계전기가 인지하지 못하여 비율차동 트립요소가 발생하는 기존 보호방식을 개선함으로써, 유연송전시스템의 정보호 동작의 경우 2차적인 비율차동 트립요소가 발생하지 않게 하기 위해 전류요소 w4를 추가 구성한 것을 특징으로 한다.

따라서, 변압기의 권선에 흐르는 전류 뿐만 아니라, 반도체 바이패스 스위치의 전류도 추가 감시할 수 있도록 반도체 바이패스 스위치 입력단을 보호범위에 포함시킴으로써, 유연송전시스템 보호 정지 정동작시 직렬보조변압기 주보호계전기 비율차동 트립요소의 발생을 방지한다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

일반적으로, 전력계통의 변전설비는 보호계전기의 보호구간을 중복 설정하여 보호하므로, 도 1에서와 같이 직렬보조변압기(22)의 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 전류 입력요소 w3의 변류기(CT)와, 직렬변압기(21)의 직렬변압기 보호계전기(210)의 전류 입력요소 w1의 전류 변류기(CT)사이의 구간을 중복 설정하여 보호한다.

그리고, 반도체 바이패스 스위치(24)의 입력단은 직렬보조변압기 주보호계전기(220)의 보호구간에 포함되지만, 반도체 바이패스 스위치 회로는 포함되어 있지 않다.

따라서, 유연송전시스템 송전선로의 고장전류를 감지하여, 유연송전시스템을 정지시키면, 정지원인은 고장전류임에도 불구하고, 정지 완료 후, 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 비율차동 트립요소가 트립원으로 같이 발생한다.

결국, 설비의 입출력 전류요소를 감시하여, 설비 진단을 수행하는 주보호계전기가, 종래의 UPFC 직렬인버터 보호방식으로서는 선로 고장전류의 파급효과에 따른 설비 정보호 동작으로 인한 정지의 경우에는, 정상적인 직렬보조변압기에 대해서도 비율차동 트립요소를 발생시키는 잘못된 진단을 수행하는 문제가 있다.

도 2는, 본 발명의 실시예에 따라 보호되는 유연송전시스템 직렬보조변압기 주보호계전기(220)의 보호를 설명하기 위한 도면으로, 종래의 보호방식에 추가로 반도체 바이패스 스위치(24)의 전류 감시 목적의 변류기(CT: 25)를 설치하여, 그 신호를 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 전류요소 w4로 입력한다. 그리고, 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 전류요소 w4에 대한 설정은 전류요소 w3의 설정과 동일하게 한다. 이 경우, 유연송전시스템이 송전선로의 고장전류를 감지하여, 유연송전시스템을 정지시키면, 고장전류는 반도체 바이패스 스위치에 순환하므로, 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 전류요소 w1, w2에는 전류가 흐르지 않지만, 전류요소 w3, w4에는 동일한 전류가 흘러 직렬보조변압기 보호계전기(220)에 입력 전류요소의 차가 발생하지 않으므로, 비율차동 트립요소의 동작을 방지할 수 있다.

보호계전기가, 선로 고장전류의 파급효과에 따른 설비 정보호 동작으로 인한 정지의 경우에, 종래의 보호계전기 보호방식과는 달리 정상적인 직렬보조변압기(22)에 대해서 비율차동 트립요소를 발생시키지 않는다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 송전선로 고장전류로부터 유연송전시스템 보호 정지시, 직렬인버터 반도체 바이패스 스위치에 흐르는 순환전류에 기인하는 비율차동 트립요소의 동작을 방지하여 불필요한 보호동작을 보완할 수 있다.

따라서, 운전자에 대한 불필요한 트립요소에 대한 심리적 불안감을 해소시킬 수 있으며, 직렬보조변압기의 실 고장과의 명확한 구분이 가능하여 설비의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

변압기의 권선에 흐르는 전류 뿐만 아니라 반도체 바이패스 스위치의 전류도 감시할 수 있는 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템에 있어서,

상기 유연송전시스템의 직렬인버터 반도체 바이패스 스위치(24) 입력단이 직렬보조변압기 보호계전기(220) 보호범위에 포함되도록 구성하고,

상기 유연송전시스템의 반도체 바이패스 회로 전류가 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 전류요소 w4로 입력되도록 구성하고,

상기 반도체 바이패스 회로의 반도체 바이패스 스위치(24)의 전류를 감시하도록 변류기(25)를 설치하여, 전류요소 w4가 직렬보조변압기 보호계전기(220)에 입력되도록 구성하며,

직렬보조변압기 보호계전기(220)의 전류요소 w4의 설정이 전류요소 w3의 설정과 동일하게 설정되도록 구성함으로써, 유연송전시스템이 송전선로의 고장전류를 감지하여, 유연송전시스템을 정지시킨 경우, 직렬보조변압기 보호계전기(220)의 모든 전류요소 w1, w2, w3, w4에 대한 비율차동 트립요소가 발생하지 않아, 정상적인 시스템 보호를 수행하는 것을 특징으로 하는 직렬인버터의 보호가 강화된 유연송전시스템.