KR100942789B1 - 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기 - Google Patents

위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기 Download PDF

Info

Publication number
KR100942789B1
KR100942789B1 KR1020080086209A KR20080086209A KR100942789B1 KR 100942789 B1 KR100942789 B1 KR 100942789B1 KR 1020080086209 A KR1020080086209 A KR 1020080086209A KR 20080086209 A KR20080086209 A KR 20080086209A KR 100942789 B1 KR100942789 B1 KR 100942789B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
line
phase
switch
hybrid
Prior art date
Application number
KR1020080086209A
Other languages
English (en)
Inventor
박정욱
성병철
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020080086209A priority Critical patent/KR100942789B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100942789B1 publication Critical patent/KR100942789B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0072—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 particular to three-phase switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 하이브리드 한류기에 위상동기회로(Phase-Locked Loop; 이하 'PLL')를 적용하여 전류의 위상을 관찰함으로써 정상상태일 경우 흐르는 유입전류와 사고가 발생하였을 경우 흐르는 사고전류 간의 위상차가 존재할 경우 작동되도록 하는 하이브리드 한류기에 관한 것이다.
본 발명은 대상선로로부터 분기되며 제 1 스위치와 한류저항을 포함하는 제 1 선로; 상기 대상선로로부터 분기되며 제 2 스위치를 포함하고 상기 제 1 선로와 병렬적으로 배치되는 제 2 선로; 및 상기 제 1 선로와 상기 제 2 선로의 일단에 연결되며, 상기 제 2 선로에 사고 전류 유입에 따른 위상 변화를 감지하는 위상변화 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기를 제공한다.
본 발명에 의하면 고가의 초전도 소재 대신에 상대적으로 저렴한 위상동기회로 를 이용하여 한류기를 제작하므로 한류기 제작에 소요되는 비용을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
위상동기회로, 한류기, 하이브리드 한류기, PLL

Description

위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기{Hybrid Fault Current Limiter by Using Phase-Locked Loop}
본 발명은 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 하이브리드 한류기에 위상동기회로를 적용하여 전류의 위상을 관찰함으로써 정상상태일 경우 흐르는 유입전류와 사고가 발생하였을 경우 흐르는 사고전류 간의 위상차가 존재할 경우 작동되도록 하는 하이브리드 한류기에 관한 것이다.
매 해마다 전력용량은 약 10% 정도씩 증가하는 추세에 있으며, 근래에 이르러서는 분산전원의 계통연계가 활발해짐으로써 계통의 단락용량의 증가가 필요하게 되었다. 이러한 경우 계통 불안정, 전력 품질의 저하를 초래할 수 있다는 것 뿐만 아니라 막대한 비용의 투자를 필요로 한다는 문제점이 있다. 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 초전도 소재를 이용한 송배전급의 한류기의 개발 및 상용화에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
종래기술 중에는 초전도 소재의 특성 중 과전류의 유입으로 인해 저항이 발생하는 성질을 이용하여 전류의 경로를 고속스위치로 변경하도록 하는 일체형 고속 스위치 모듈을 구비한 반파 비한류형 초전도 한류기가 있다. 이는 고속 스위치에 전류가 흐를 경우 연계된 스위치가 작동되도록 하고 이에 따라 과전류를 한류저항으로 흐르게 함으로써 전류의 크기를 줄일 수 있도록 한 것이다.
또한, 초전도 소재를 일종의 센서로 이용하여 사고에 의한 과전류가 발생할 경우 초전도 소재의 특성에 의해 짧은 시간 내에 다른 경로로 전류가 흐를 수 있도록 하여 전류의 크기를 줄이도록 고안된 것도 있다.
상기한 바와 같이 사고시에 발생되는 과전류가 흐르는 경로를 바꾸어 과전류가 한류저항으로 흐르도록 함으로써 과전류의 크기를 제한하는 한류기는 초전도 소재를 이용함으로써 빠른 동작속도를 발휘할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 초전도 소재는 고가인 점에 있어서 초전도 소재를 이용한 한류기를 상용화시키기에는 경제적인 이유로 인한 어려움에 직면할 수 밖에 없다는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하고자 본 발명은 과전류를 제한하는 한류기를 제작함에 있어 아직은 고가인 초전도 소재의 적용은 배제하나 한류기의 동작속도 면에 있어서는 한류기로써의 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 함으로써 한류기의 상용화에 이바지하는 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 대상선로로부터 분기되며 제 1 스위치와 한류저항을 포함하는 제 1 선로; 상기 대상선로로부터 분기되며 제 2 스위치를 포함하고 상기 제 1 선로와 병렬적으로 배치되는 제 2 선로; 및 상기 제 1 선로와 상기 제 2 선로의 일단에 연결되며, 상기 제 2 선로의 사고 전류 유입에 따른 위상 변화를 감지하는 위상변화 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기를 제공한다.
한편, 상기 위상변화 감지부는 PLL을 포함할 수 있다.
또한, 상기 위상변화 감지부는 상기 PLL을 통해 검출된 위상과 정상 상태일 때의 위상을 비교하는 비교기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 비교기의 비교결과에 따라 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 제어하는 스위치 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 고가의 초전도 소재 대신에 상대적으로 저렴한 위상동기회로를 이용하여 한류기를 제작하므로 한류기 제작에 소요되는 비용을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
또한, 한류기의 신속한 동작속도로 인해 전력계통상에 설치된 전력기기와 고급부하 등을 효율적으로 보호할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 3상 전력계통에 대한 a, b, c의 각 상의 전류가 흐르는 상태를 나타낸 그래프이다.
각 상의 그래프에 있어서 실선(100)은 정상상태인 경우에 선로에 유입되어 흐르는 전류를 나타낸 것이고, 점선(102)은 사고가 발생한 경우에 흐르는 전류를 나타낸 것이다. 낙뢰, 지락, 단락 등의 사고가 발생하면 정상 상태인 경우에 비하여 전류 값이 매우 커지게 되고 선로 임피던스에 변화가 생기게 되며 위상이 어긋나게 된다. 이렇게 큰 전류는 전력 계통 전체에 좋지 않은 영향을 미치게 되므로 보호 장치를 이용하여 그 값을 제한하거나 사고 부위를 전력 계통으로부터 분리할 필요가 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기를 적용한 전력계통의 회로도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기의 회로도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)는 제 1 선로(202), 제 2 선로(204), 위상변화 감지부(206)을 포함한다.
제 1 선로(202)는 사고시 전류가 흐르는 선로이며, 사고 전류가 유입되는지 여부를 확인하고자 하는 대상 선로(208)로부터 분기된다. 또한, 제 1 선로(202)는 전류값을 한정시키는 한류저항(210)과 전류를 차단시키거나 통과시키는 제 1 스위치(212)를 포함한다. 여기서 한류저항(210)은 임피던스 성분을 포함한 것일 수 있다.
제 2 선로(204)는 정상상태일 때 전류가 흐르는 선로로써, 사고 전류가 유입되는지 여부를 확인하고자 하는 대상선로(208)로부터 분기되며, 제 2 스위치를 포함한다.
위상변화 감지부(206)는 제 1 선로(202)와 제 2 선로(204)의 일단에 연결되어 사고시 사고전류의 유입에 따른 전류의 위상변화를 감지한다. 한편, 위상변화 감지부(206)는 PLL(216)과 비교기(218)를 포함한다.
PLL(216)이 회로로 유입되는 전류의 위상을 검출하면 비교기(218)는 이를 이미 저장되어 있는 정상전류의 데이터와 비교한다. 즉, PLL(216)이 전류의 위상을 관찰하는 중에 사고가 발생하여 사고전류가 회로에 유입되면 PLL(216)은 사고전류를 검출하고 비교기(218)는 사고전류를 정상전류와 비교하여 두 전류간에 위상차가 발생하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)가 작동할 수 있도록 한다.
도시하지는 않았으나 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)에는 스위치 제어부를 더 구비하여 상기 비교기(218)의 위상차 비교결과에 따라 제 1 스위치(212)와 제 2 스위치(214)를 제어하여 전류의 경로를 바꾸어 주도록 하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 이루어진 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 전원(220)으로부터 부하(222)로 가는 경로의 중간에 설치한다. 그리하여 그 경로 중에 사고가 발생할 경우 전류의 위상차를 통해 사고를 감지하고, 사고전류가 감지되면 정상경로인 제 2 선로(204)에서 한류저항(210)이 설치된 제 1 선로(202) 방향으로 경로를 바꾸어 전류가 흐르도록 한다. 이렇게 하면 전류가 한류저항(210)을 통과하게 되면서 전류 값이 줄어들게 되는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
정상시에는 제 2 선로(204)의 도선으로 전류가 흐르게 되어 아무런 손실이나 영향 없이 전력을 부하(222)에 공급하게 된다. 이후 사고가 발생해 선로 임피던스의 변화가 생기게 되면 도 1에서 확인했듯이 모든 상에 있어서 정상전류와 사고전류 간에 위상차가 발생하게 된다. 이를 PLL(216)을 통해 전류의 위상을 검출하고 비교기(218)를 통해 그 차이를 확인하여 위상차가 존재하는 것으로 확인된 경우 비교기(218)는 스위치 제어부로 신호를 보내고 스위치 제어부는 각 스위치로 동작신호를 내보내어 제 1 스위치(212)를 닫고 제 2 스위치(214)를 열게 된다. 이렇게 되면 사고전류는 원래의 경로가 아닌 한류저항(210)이 설치되어 있는 제 1 선로(202)로 흐르게 되고, 제 1 선로(202)에 설치된 한류저항(210)에 의해 사고전류의 크기가 줄어들게 된다.
이후 전류가 안정되어 정상상태로 돌아가면 비교기(218)는 유입되는 전류와 정상전류 간의 위상차가 없다는 판단을 하고 그 판단결과에 따라 스위치 제어부는 각 스위치로 동작신호를 내보내어 제 2 스위치(214)를 닫고 제 1 스위치(212)를 열어 제 2 선로(204)로 다시 전류가 흐르도록 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기를 적용한 전력계통에서의 a 상전류를 나타낸 그래프이다.
도 4에서 가는 실선(300)은 정상상태에서 전력계통에 흐르는 전류를 나타낸 것이고, 점선(302)은 사고시에 전력계통에 흐르는 전류를 나타낸 것이며, 굵은 실선(304)는 사고시에 발생되는 전류가 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)가 적용된 전력계통에 흐르는 것을 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 상기 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)가 적용된 전력계통에 사고전류가 유입될 경우에 검출되는 전류의 위상과 보통의 전력계통에 사고전류가 유입되어 검출되는 전류의 위상을 정상상태에서 전력계통에 흐르 는 전류의 위상과 비교했을 때, 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기(200)를 적용했을 때의 전류 위상이 정상상태인 경우의 위상과 더욱 유사하다는 것을 알 수 있다.
이에 있어서 한류저항(210)의 값을 정하는 것이 중요한데 그 값을 너무 크게 설정하였을 경우 사고전류의 크기를 많이 줄일 수 있지만 이후 전류가 안정되어 정상상태로 돌아가는 데에 악영향을 미칠 수 있고, 너무 작게 설정하였을 경우 사고전류의 크기를 제한하는데 별 효과가 없게 된다. 도 4에서와 같은 경우에서는 한류저항(210)의 크기를 1.3Ω 정도의 값으로 설정하여 사고전류의 크기를 어느 정도 줄이면서도 이후의 안정화에도 악영향을 미치지 않도록 하였으나 경우에 따라서 저항의 크기를 적절하게 설정하는 것이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 3상 전력계통에 대한 a, b, c의 각 상의 전류가 흐르는 상태를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기를 적용한 전력계통의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기를 적용한 전력계통에서의 a 상전류를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기
202 : 제 1 선로 204 : 제 2 선로
206 : 위상변화 감지부 208 : 대상선로
210 : 한류저항 212 : 제 1 스위치
214 : 제 2 스위치 216 : PLL
218 : 비교기 220 : 전원
222 : 부하

Claims (4)

  1. 대상선로로부터 분기되며 제 1 스위치와 한류저항을 포함하는 제 1 선로;
    상기 대상선로로부터 분기되며 제 2 스위치를 포함하고 상기 제 1 선로와 병렬적으로 배치되는 제 2 선로; 및
    상기 제 1 선로와 상기 제 2 선로의 일단에 연결되며, 상기 제 2 선로의 사고 전류 유입에 따른 위상 변화를 감지하는 위상변화 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상변화 감지부는 PLL을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상변화 감지부는 상기 PLL을 통해 검출된 위상과 정상 상태일 때의 위상을 비교하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비교기의 비교결과에 따라 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 제 어하는 스위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기.
KR1020080086209A 2008-09-02 2008-09-02 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기 KR100942789B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080086209A KR100942789B1 (ko) 2008-09-02 2008-09-02 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080086209A KR100942789B1 (ko) 2008-09-02 2008-09-02 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100942789B1 true KR100942789B1 (ko) 2010-02-18

Family

ID=42083499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080086209A KR100942789B1 (ko) 2008-09-02 2008-09-02 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100942789B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980027769A (ko) * 1996-10-18 1998-07-15 이종수 배전 선로용 개폐기 감시장치
KR19990044601A (ko) * 1995-09-14 1999-06-25 허버트 지. 버카드 과전류 방지 회로
KR19990044603A (ko) * 1995-09-14 1999-06-25 허버트 지. 버카드 과전류 방지 회로
KR20030077495A (ko) * 2003-08-26 2003-10-01 야베스텍 주식회사 가공송전선로 고장정보 수집시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990044601A (ko) * 1995-09-14 1999-06-25 허버트 지. 버카드 과전류 방지 회로
KR19990044603A (ko) * 1995-09-14 1999-06-25 허버트 지. 버카드 과전류 방지 회로
KR19980027769A (ko) * 1996-10-18 1998-07-15 이종수 배전 선로용 개폐기 감시장치
KR20030077495A (ko) * 2003-08-26 2003-10-01 야베스텍 주식회사 가공송전선로 고장정보 수집시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9214817B2 (en) Circuitry arrangement for a solar power plant comprising a DC voltage source for an offset voltage
EP2549501B1 (en) Fault current limiter
CN114977131B (zh) 一种串并联型柔性互联开关及其配电系统和故障保护方法
US8314596B2 (en) Poly-phase reactive power compensator
KR101673956B1 (ko) 전력계통을 보호하기 위한 복합형 초전도 한류기 및 이를 포함하는 차단기 시스템
US8830646B2 (en) Protection coordination system
US8411400B2 (en) Method and apparatus for mitigation of dynamic overvoltage
US6671151B2 (en) Network protector relay and method of controlling a circuit breaker employing two trip characteristics
ES2948917T3 (es) Dispositivos de interrupción de circuito semiconductor que utilizan filtrado de corriente para mejorar la coordinación de dispositivos
KR102186503B1 (ko) 배전계통에 연계된 분산전원 시스템
JP6619374B2 (ja) 自動電圧調整器およびその半導体保護方法
KR100942789B1 (ko) 위상동기회로를 이용한 하이브리드 한류기
KR101372823B1 (ko) 초전도 한류기 적용을 고려한 과전류 계전기 및 그 설정 방법
Thankachen et al. Hysteresis controller based fault current interruption using DVR
KR20180074231A (ko) 한류기 유지 보수 시스템 및 방법
JP5324151B2 (ja) 無停電電源システム
Chattopadhyay et al. Sag, swell, interruption, undervoltage and overvoltage
KR102186498B1 (ko) 전력계통 안정화 시스템
CN110100364B (zh) 电感元件的保护
Sivagami et al. GSM Entrenched Intelligent Phase Changer
JP3926980B2 (ja) サイリスタで制御される直列コンデンサの制御保護装置
Liu et al. Study of backup power supply adaptive to Distribution Line Non-Communication Protection
JP2001333537A (ja) 電源設備
KR20220087645A (ko) 분산전원 연계 계통 보호 장치 및 방법
JP3968660B2 (ja) 短絡電流供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121126

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140102

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150119

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160202

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee