KR101040104B1 - 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터 - Google Patents

무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터 Download PDF

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류호선
이주현
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load

Abstract

본 발명은 DSP(Digital Signal Processor)로 구성되어 있는 디지털신호처리부와 상기 디지털신호처리부와 신호를 교환하는 파워 증폭기와 전력변환 시스템의 부하능력을 시험하기 위한 가부하 장치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터이다. 계통 연계형 대형 전력변환 시스템들을 동시에 모의 계통에 연결되어 운전되는 것처럼 운전하는 것은 이 시스템의 특징이다. 전력계통 또는 단독 발전설비 전기기기에 전력변환 시스템과 직접 연결하기 전에 시뮬레이터를 이용하여 각종 제한 및 제어 동특성 시험을 실시할 수 있게 함으로서 시운전시에 발생할 수 있는 큰 고장사고를 미연에 방지함은 물론 시운전 시간을 최대한 단축할 수 있는 장점이 있다.

Description

무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터{WIRELESS MOVABLE REAL-TIME DIGITAL SIMULATOR}
본 발명은 디지털 전기기기 및 전력계통 시뮬레이터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 무선 이동형 실시간 디지털 전기기기 및 전력계통 시뮬레이터에 관한 것이다.
기존의 발전설비의 시뮬레이션은 상용분산제어시스템(DCS)과 발전설비기계모델을 기계/제어모델의 변수연결관계를 정의해 놓은 통신테이블을 이용하여 공유메모리상에서 공유메모리데이터베이스로 각종 변수들을 검색하여 수행하였다. 이와 같은 시스템에서는 상용분산제어시스템이 일정상태로 셋팅된 하드웨어로 구현되므로 현장상황에 적합한 제어모듈을 개발하여 사용하기 어려워 해당 발전설비의 특성에 따른 적합한 시뮬레이션이 불가능할 뿐만 아니라, 그 특성상 실시간으로는 시뮬레이션이 불가능해 작업시 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다. 또한 기존 각종 전력변환 설비의 제어특성 시험은 개별 카드 및 전력 변환부 부분시험 후 전체 통합 시험시 실제 계통 또는 제어대상이 되는 전기기와 직접 연계하기 어려워 동특성 시험을 실시하기 매우 어려웠다. 더불어 보통의 발전설비가 교외에 있고 각종 시험할 수 있는 공간 확보가 어려운 단점도 지니고 있다.
종래기술의 경우 PC를 기반으로 이루어진 경우가 많으며 주로 소신호 모델베이스 시뮬레이션을 주로 사용했다. 산업용 전력변환 시스템의 경우에는 대용량이 많은데 소신호만 적용할 수 있어 현장에서 직접 시험하기 어려운 점이 많았다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발전설비 기기에 전력변환 시스템과 직접 연결하기 전에 시뮬레이터를 이용하여 각종 제한 없이 제어 동특성 시험을 실시할 수 있게 하는 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터를 제공하기 위한 목적이 있다.
본 발명의 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터는 DSP(Digital Signal Processor)로 구성되어 있는 디지털신호처리부와 상기 디지털신호처리부와 신호를 교환하는 파워 증폭기와 전력변환 시스템의 부하능력을 시험하기 위한 가부하장치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털신호처리부는 DSP와 외부 MMI(Man Machine Interface)와 유선으로 연결되는 통신 포트와 무선으로 파워증폭기와 가부하장치부가 연결되는 무선통신모듈로 구성되는 것 특징으로 한다.
상기 파워증폭기는 엔코더 및 토크파형 발생기와 직교류발생기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가부하장치부는 스위치 형태로 저항, 리액터, 콘덴서 성분이 가감될수 있고, 유선 또는 무선으로 신호가 연결할 수 있는 것을 특징으로 한다.
제한적으로 사용되는 PC기반의 시뮬레이터와 달리 계통 연계형 대형 전력변환 시스템들을 동시에 모의 계통에 연결되어 운전되는 것처럼 운전하는 것은 이 시스템의 특징이다. 전력계통 또는 단독 발전설비 전기기기에 전력변환 시스템과 직접 연결하기 전에 시뮬레이터를 이용하여 각종 제한 및 제어 동특성 시험을 실시할 수 있게 함으로서 시운전시에 발생할 수 있는 큰 고장사고를 미연에 방지함은 물론 시운전 시간을 최대한 단축할 수 있는 장점이 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터(400)의 구성도이다.
도 1에 도시된 바에 의하면 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터(400)는 디지털신호처리부(100), 가부하장치부(300), 파워증폭기(200)를 포함한다.
디지털신호처리부(100)는 DSP(110)(Digital Signal Processor)로 전력변환설비에서 모의로 시뮬레이션 되는 각종 파라미터를 받아 처리 파워증폭기(200)로 전달하고, 디지털신호처리부(100)로부터 신호를 받은 파워 증폭기(200)는 신호를 증폭시켜 가부하장치부(300)로 신호를 넘기게 된다. 다시 증폭된 신호를 받은 가부하장치부(300)는 피드백으로 디지털신호처리부(100)로 전달을 한다.
도 2는 도 1의 디지털 신호 처리부(100)의 블록 구성도이다.
상기 디지털신호처리부(100)는 DSP(110)와 무선통신모듈(120), 통신포트를 포함한다. 기존의 방식과 달리 직접 AO/AI, DI/DO가 직접 연결되는 것이 아니라 무선 통신으로 연결되기 때문에 보드가 상당히 간략화되었다. 주제어칩은 고속의 DSP(110)로 구성하였으며 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), Flash Memory등이 부속되어 기능을 수행하고 있다.
동기기, 유도기 및 전력계통을 개인용 PC가 아닌 보드 형태로 실시간 시뮬레이션을 수행하기 위하여 고속의 프로세서 소자들이 사용된다. 디지털신호처리부(100)는 외부 MMI와 유선으로 연결되는 통신 포트, 그리고 무선으로 파워증폭기(200)와 가부하 장치부(300)가 연결되는 무선통신모듈(120)이 장착되어 있다.
무선 통신모듈은 모의로 시뮬레이션 되는 각종 파라미터가 실시간 다른 장치로 전송된다. DSP(110)에서 신호를 받아 무선통신모듈(120)로 보내어 통신을 한다. 무선통신모듈(120)의 경우 입출력이 동시에 가능한 양방향 통신을 하기 때문에 상호 통신이 가능하다. 시뮬레이터의 주목적은 전력계통 연계형 시스템 또는 단독으로 운전되는 전기기기(동기기, 유도기)등을 성능시험 하는 것이기 때문에 시스템의 주 피드백 요소인 전압, 전류, 주파수 등을 실시간으로 궤환시켜 전력변환 시스템의 제어가 원활하게 이루어지도록 하였다. 모든 시뮬레이터의 모의 정수들은 MMI를 통하여 변환가능하도록 설계하여 특성이 다른 전기기기를 모의하기 편리하게 구성하였다.
도 3은 도 1의 파워증폭기(200)의 블럭 구성도이다.
상기 파워증폭기(200)는 전력변환 장치의 궤환 제어 입력신호 요소가 전압, 전류 그리고 속도제어를 위한 엔코더 및 토크 미터로 되어 있다는 점에 착안하여 구성하였다. 디지털신호처리부(100)와 무선 통신 신호를 교환하는 파워증폭기(200)는 증폭소자와 직교류발생기(210)와 엔코터 및 토크 모의 파형 발생기(220)를 포함한다. 직교류발생기(210)의 경우에는 교류, 직류의 전압, 전류가 생기는 부분이고, 엔코더 및 토크 모의 파형 발생기(220)는 DC전류나 엔코더 파형을 발생시켜 전달한다.
각상의 전압, 전류를 각각 피드백 받아 처리 고속 PI처리 연산하게 되어 시스템의 오차를 최소화하였다. 또한 파워증폭기(200)가 최종 시험하려고 하는 장치의 입력요소가 되기 때문에 혹시 발생할 수 있는 전기적 충격을 없애기 위하여 과전압,과전류를 보호하는 회로인 과부하보호모듈(230)이 장착되어 있다.
파워 증폭기(200)는 특화된 모듈형태가 있다. 한대의 전력변환 시스템을 시험 할 수 있게 설계되었으며, 다수의 파워 증폭기(200)가 동시에 시뮬레이터 한대와 연결될 수 있도록 각 파워 증폭기(200)에는 고유의 번호(Address)를 가지고 있어 (수정이 가능함) 디지털신호처리부(100)에서는 번호를 각각 인지할 수 있게 하였다. 또한 파워 증폭기(200)는 디지털신호처리부(100)와 일체형 또는 분리형으로 나타날 수 있다. 도 6에서는 파워 증폭기(200)가 분리된 형태의 시뮬레이터의 태양을 나타냈다.
도 4는 도 1의 가부하장치부(300)의 블록 구성도이다.
상기 가부하장치부(300)는 전력변환 시스템의 부하 능력을 시험하기 위하여 설계되었다. 전력변환 시스템은 기준 제어신호에 따라서 유효, 무효 전력 성분을 공급 또는 흡수하게 되어있다. 파워증폭기(200)처럼 다수의 이동형 가부하장치부(300)가 동시에 시뮬레이터에 연결될 수 있도록 각각의 가부하장치부(300)에는 고유의 번호(Address)를 갖고 있어(수정이 가능함) 디지털신호처리부(100)가 번호로 각각 인지할 수 있게 하였다.
가부하장치부(300)는 시뮬레이터와 연결되어 시험 될 때 실제로 계통 또는 전기기기에 연계형 전력변환 시스템의 궤환 신호로 사용되기 때문에 유선 또는 무선으로 신호가 연결 가능하게 되어 있다. 또한 시뮬레이터와 연결되어 시험 될 때 실제로 계통에 연결되어 운전되는 것처럼 하기 위하여 스위치(320) 형태로 저항, 리액터, 콘덴서 성분이 가감될 수 있도록 설계되었다.
가부하장치부(300)는 최종 시험하려고 하는 장치의 출력요소가 되기 때문에 혹시 발생할 수 있는 전기적 충격을 없애기 위하여 과전압, 과전류 보호회로(310) 가 장착되어있다.
도 5는 프로그램 내부 로직을 간략하게 표현한 것이다. 발전기용 터빈 및 여자시스템을 시험하기 위하여 동기전동기(410)(SM/G), 유도전동기(420)(IM/G)가 동기기로 모델링 되어 있다. 무선으로 통신 되는 시뮬레이터 신호는 발전기 전압, 전류, 계자 전압, 계자 전류, 각주파수, 주파수 및 기계적 토크 등이 있다.
도 6은 서로 떨어져 있는 시스템상에서 동시에 시뮬레이션을 시행하는 예시도 이다. 디지털신호처리부(100)에서 신호를 받아 파워 증폭기(200)를 통해 전력변환 시스템 1로 전달을 한다. 별도의 출력장치 대신 가부하장치부(300)를 장착하여 신호를 받아 다시 디지털신호처리부(100)로 신호를 피드백해 준다.
본 발명의 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 무선으로 통신되는바 이동이 자유롭고 원거리에 있는 시스템을 대상으로 시뮬레이션할 수 있다.
도 7은 디지털신호처리부(100), 파워 증폭기(200), 가부하장치부(300)를 한 시뮬레이터에 장착한 실시예의 외관이다. 무선인 특징을 살려 이동이 편한 구조로 제작하였다.
도 8은 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터의 MMI의 한 화면을 예시한 것이다. 가부화장치부(300)로부터 신호를 피드백 받은 디지털신호처리부(100)에서 MMI로 전달하여 화면으로 나타나게 된다.
본 발명은 제한적으로 사용되는 PC기반의 시뮬레이터와 달리 계통 연계형 대형 전력변환 시스템들을 동시에 모의 계통에 연결되어 운전되는 것처럼 운전하는 것은 이 시스템의 특징이다. 전력계통 또는 단독 발전설비 전기기기에 전력변환 시스템과 직접 연결하기 전에 시뮬레이터를 이용하여 각종 제한 및 제어 동특성 시험을 실시할 수 있게 함으로서 시운전시에 발생할 수 있는 큰 고장사고를 미연에 방지함은 물론 시운전 시간을 최대한 단축할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 나타낸 무선 이동형 실시간 시뮬레이터 연결 단선도이다.
도 2는 디지털신호처리부 블럭 구성도이다.
도 3은 파워증폭기의 블럭 구성도이다.
도 4는 가부하장치부의 단선도이다.
도 5는 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터 내부에 프로그램 되어 있는 모의 계통선도이다.
도 6은 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터를 서로 떨어져 있는 시스템 상에서 동시에 시뮬레이션시키는 무선 시뮬레이션 예시도이다.
도 7은 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터의 외관사진이다.
도 8은 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터의 MMI의 한 화면을 예시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 주요부호의 설명>
100 : 디지털신호처리부
110 : DSP
120 : 무선통신모듈
200 : 파워 증폭기
210 : 직교류 발생기
220 : 엔코더 및 토크파형 발생기
230 : 파워증폭기의 과부하보호모듈
300 : 가부하 장치부
310 : 가부하 장치부의 가부하 보호 및 무선통신모듈
320 : 가부하 장치부의 스위치
400 : 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터
410 : 동기 전동기
420 : 유도 전동기
430 : 계좌 전압

Claims (4)

  1. 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터에 있어서,
    DSP(Digital signal Processor)와 무선통신모듈을 포함하는 디지털신호처리부와;
    상기 디지털신호처리부와 무선으로 신호를 교환하고 고유의 어드레스를 갖는 파워 증폭기와;
    상기 디지털신호처리부와 무선으로 신호를 교환하고 고유의 어드레스를 가지며, 상기 파워 증폭기의 증폭된 신호를 받아 전력변환 시스템의 부하능력을 시험하며 상기 디지털신호처리부에 피드백 신호를 전달하는 가부하장치부를 포함하며,
    상기 디지털신호처리부는 무선으로 복수의 파워 증폭기 및 가부하장치부와 통신하여 신호 처리 가능한 것을 특징으로 하는 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털신호처리부는 외부 MMI(Man Machine Interface)와 유선으로 연결되는 통신 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파워증폭기는 엔코더 및 토크파형 발생기와 직교류발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가부하장치부는 스위치 형태로 저항, 리액터, 콘덴서 성분이 가감될수 있고, 유선 또는 무선으로 신호가 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동형 실시간 디지털 시뮬레이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101151521B1 (ko) * 2010-09-27 2012-05-30 한국전력공사 발전소 설비 캐비닛 간 케이블 연결 감시 장치 및 그 방법
CN102495624B (zh) * 2011-12-02 2014-03-19 湖南大学 Absecu自动检测设备
CN103809581A (zh) * 2012-11-13 2014-05-21 沈阳高精数控技术有限公司 Ssb-iii总线伺服模拟器及其控制方法
CN105159282A (zh) * 2015-09-01 2015-12-16 国家电网公司 一种智能变电站测控装置过程层仿真系统及闭环测试方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189630A (ja) * 2001-12-20 2003-07-04 Shinko Electric Co Ltd インバータ用試験装置及び回転角信号発生装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189630A (ja) * 2001-12-20 2003-07-04 Shinko Electric Co Ltd インバータ用試験装置及び回転角信号発生装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
전기학회논문지 49A권 9호, 2000.09., 허진 외 4, "전력계통 안정화장치(PSS)의 성능 분석을 위한 실시간 디지털 시뮬레이터 응용", pp. 459-465.*

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