KR101073088B1 - Electric power distribution system and test method of apparatus for stabilizing electric power system - Google Patents

Electric power distribution system and test method of apparatus for stabilizing electric power system Download PDF

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Abstract

발전 시스템이 개시된다. 발전 시스템은 발전기의 출력 전압과 전력계통의 무효 전력을 제어하는 자동전압조정장치 및 상기 자동전압조정장치와 연결되어 상기 전력계통의 유효 전력을 조정하고, 상기 전력계통의 전력흐름을 안정시키는 전력계통 안정화 장치를 포함하되, 상기 자동전압조정장치는 상기 전력계통 안정화 장치의 동작 성능을 시험하는 안정화 시험부를 포함할 수 있다.A power generation system is disclosed. The power generation system is connected to an automatic voltage regulating device for controlling the output voltage of the generator and reactive power of the power system and the automatic voltage regulating device to adjust the effective power of the power system and to stabilize the power flow of the power system. Including a stabilization device, the automatic voltage regulator may include a stabilization test unit for testing the operating performance of the power system stabilization device.

발전기, 배전 Generator, distribution

Description

발전 시스템 및 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법{ELECTRIC POWER DISTRIBUTION SYSTEM AND TEST METHOD OF APPARATUS FOR STABILIZING ELECTRIC POWER SYSTEM}Performance test method of power generation system and power system stabilization device {ELECTRIC POWER DISTRIBUTION SYSTEM AND TEST METHOD OF APPARATUS FOR STABILIZING ELECTRIC POWER SYSTEM}

본 발명은 발전 시스템 및 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법에 관한 것으로, 특히 상시 성능 시험이 가능한 발전 시스템 및 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a performance test method for a power generation system and a power system stabilization apparatus, and more particularly, to a performance test method for a power generation system and a power system stabilization apparatus capable of constant performance testing.

동기발전기 자동전압 조정장치(Excitation Control System: 이하, ECS)는 발전기 출력전압을 제어하고, 전력계통 무효전력을 제어하는 역할을 하는 전기제어시스템이다. 동기발전기 자동전압 조정장치는 전자석 코일에 입력되는 직류 전류의 세기를 조정하여 발전기 내부에서 회전하는 전자석의 세기를 조정하고, 전자석의 세기를 조정하여 출력전압을 제어한다.Synchronous generator automatic voltage control device (ECS) is an electric control system that controls the output voltage of the generator, and controls the reactive power of the power system. The synchronous generator automatic voltage adjusting device controls the output voltage by adjusting the strength of the DC current input to the electromagnet coil and adjusting the strength of the electromagnet rotating inside the generator, and adjusting the strength of the electromagnet.

동기발전기 자동전압 조정장치에는 운전 전류 전체에서 일부분에 해당하는 운전 전류를 조정하여 발전기와 터빈이 보유하고 있는 관성 에너지 범위 내의 유효 전력을 조정하고, 전력 계통의 전력 흐름이 동요하지 않고 안정적으로 흐를 수 있도록 유효 전력을 제어하는 전력계통 안정화 장치(Power System Stabilizer: 이하, PSS)가 설치된다.The synchronous generator automatic voltage regulator adjusts the active current corresponding to a part of the operating current to adjust the active power within the inertial energy range possessed by the generator and the turbine, and the power flow of the power system can flow stably without fluctuation. Power System Stabilizer (PSS) is installed to control the active power.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전용 계측기가 없어도 주기적으로 시험이 가능한 발전 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a power generation system that can be periodically tested without a dedicated instrument.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전력계통 안정화 장치의 성능 시험을 간편하고 실제적으로 실시할 수 있는 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법을 제공하는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a performance test method of the power system stabilization device that can perform a simple and practical performance test of the power system stabilization device.

본 발명의 일 측면에 따르면, 발전 시스템이 제공된다.According to one aspect of the invention, a power generation system is provided.

본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 시스템은 발전기의 출력 전압과 전력계통의 무효 전력을 제어하는 자동전압조정장치 및 상기 자동전압조정장치와 연결되어 상기 전력계통의 유효 전력을 조정하고, 상기 전력계통의 전력흐름을 안정시키는 전력계통 안정화 장치를 포함하되, 상기 자동전압조정장치는 상기 전력계통 안정화 장치의 동작 성능을 시험하는 안정화 시험부를 포함할 수 있다.Power generation system according to an embodiment of the present invention is connected to the automatic voltage regulator and the automatic voltage regulator for controlling the output voltage of the generator and the reactive power of the power system to adjust the active power of the power system, the power system It includes a power system stabilization device for stabilizing the power flow of the automatic voltage regulating device may include a stabilization test unit for testing the operating performance of the power system stabilization device.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, there is provided a performance test method of the power system stabilization device.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법은 발전기의 출력 전압을 변동하는 단계, 발전기의 기계적 에너지량과 전기적 에너지량을 서로 다르게 형성하는 단계 및 제동 신호를 발생시켜 상기 발전기의 전압의 크 기를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.The performance test method of the power system stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention comprises the steps of varying the output voltage of the generator, forming a different amount of mechanical energy and electrical energy of the generator and generating a braking signal of the generator Adjusting the magnitude of the voltage may include.

본 발명에 따른 발전 시스템은 별도의 전력계통 안정화 성능 시험 장치가 없어도 자동전압조정장치 내에서 성능 시험이 가능하여 전력계통 안정화 성능 시험을 간편화게 실시할 수 있다. 또한, 성능 시험 결과를 통신망으로 연결한 저장 장치에 저장한 후 분석할 수 있고, 실제 상황 하에서 전력계통 안정화 장치의 운전 특성을 확인할 수 있다.The power generation system according to the present invention can perform a power system stabilization performance test simply by performing a performance test in an automatic voltage regulator even without a separate power system stabilization performance test apparatus. In addition, the performance test results can be stored in the storage device connected to the communication network for analysis, and the operating characteristics of the power system stabilization device can be confirmed under actual conditions.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명에 따른 발전 시스템 및 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a performance test method of a power generation system and a power system stabilization apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are the same drawings. The numbering and duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 발전 시스템은 발전기(70)에 연결된 자동전압조정장치(100) 및 전력계통 안정화 장치(300)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the power generation system includes an automatic voltage regulator 100 and a power system stabilization device 300 connected to the generator 70.

자동전압조정장치(100)는 발전기(70)의 출력 전압을 제어하고, 전력계통의 무효 전력을 제어하는 전기제어시스템이다. 자동전압조정장치(100)는 발전기(70) 내부에서 회전하는 전자석의 세기를 조정할 수 있다. 전자석의 세기는 전자석 코일에 입력되는 직류 전류의 세기를 조정하여 제어할 수 있다.Automatic voltage regulator 100 is an electric control system for controlling the output voltage of the generator 70, and controls the reactive power of the power system. The automatic voltage regulating device 100 may adjust the strength of the electromagnet rotating inside the generator 70. The intensity of the electromagnet can be controlled by adjusting the intensity of the DC current input to the electromagnet coil.

자동전압조정장치(100)는 발전기(70)의 출력 전압과 출력 전류를 전압 변성기(PT)와 전류 변성기(CT)를 통해 제어부(110)에서 입력받는다. 또한, 자동전압조정장치(100)는 위상제어정류기(290)의 출력인 계자 전압, 발전기 출력차단기(90) 및 스위치 야드(95)의 주요 차단기 개폐 동작상태를 입력받는다. 자동전압조정장치(100)는 입력받은 신호들을 가공해서 주파수, 무효전력, 유효전력 등을 연산해낸다. 또한, 자동전압조정장치(100)는 연산 결과를 모니터링(MMI) 시스템에 기록하거나 표시한다. 자동전압조정장치(100)는 모니터링의 한계로 인해 상대적으로 긴 주기로 변화하는 신호인 수십 또는 수백 밀리초 단위의 자료를 저장한다.The automatic voltage regulator 100 receives the output voltage and the output current of the generator 70 from the controller 110 through the voltage transformer PT and the current transformer CT. In addition, the automatic voltage regulator 100 receives the field voltage, the output of the phase control rectifier 290, the generator output breaker 90 and the main circuit breaker opening and closing operation state of the switch yard (95). The automatic voltage regulator 100 calculates a frequency, reactive power, active power, etc. by processing the received signals. In addition, the automatic voltage regulator 100 records or displays the calculation result in a monitoring (MMI) system. The automatic voltage regulator 100 stores data in units of tens or hundreds of milliseconds, which are signals that change in a relatively long period due to the limitation of monitoring.

전력계통 안정화 장치(300)는 자동전압조정장치(100)와 연결되어 자동전압조정장치(100)로 안정화 신호를 출력한다. 전력계통 안정화 장치(300)는 발전기(70)의 전압과 전력계통의 무효전력 이외에 발전기(70)와 터빈(60)이 보유하고 있는 관성 에너지 범위 안에서 유효전력을 조정한다. 이를 통해서 전력계통 안정화 장치(300)는 전력계통의 전력흐름이 동요하지 않고 안정적으로 흐를 수 있도록 전력계통을 안정화시킨다.The power system stabilization device 300 is connected to the automatic voltage regulator 100 and outputs a stabilization signal to the automatic voltage regulator 100. The power system stabilization apparatus 300 adjusts active power within an inertial energy range held by the generator 70 and the turbine 60 in addition to the voltage of the generator 70 and the reactive power of the power system. Through this, the power system stabilization apparatus 300 stabilizes the power system so that the power flow of the power system can stably flow without fluctuation.

도 2는 안정화 시험부가 포함된 자동전압조정장치를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an automatic voltage regulator including a stabilization test unit.

도 2에 도시된 바와 같이 자동전압조정장치(100)는 안정화 시험부(200), 제어부(110) 및 자료 취득 장치(190)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the automatic voltage adjusting device 100 includes a stabilization test unit 200, a control unit 110, and a data acquisition device 190.

안정화 시험부(200)는 전력계통 안정화 장치(300)의 성능을 시험한다. 안정화 시험부(200)는 발전기(70)의 출력이 약 70% 이상에 도달하면 자동전압조정장치(100)에서 발전기 자동전압 설정값(Vref)을 약 5% 정도 계단으로 변경한다. 안정화 시험부(200)는 발전기(70)의 제어 계통에 외란을 발생시켜 발전기(70)의 출력이 동요하게 하고, 발전기(70)의 출력 동요를 억제하기 위해 전력계통 안정화 장치(300)가 정상적으로 제어 동작을 수행하는지 시험한다. 안정화 시험부(200)는 출력의 동요가 기 설정된 범위 내에서 제동되는가를 시험하여 성능을 판단한다. 이를 위해, 안정화 시험부(200)는 안정화 시험 신호 발생기(210), 시험 신호 폭 조정기(220), 클럭 펄스 발생기(230), 시험 실행 명령 스위치(240), 시험 모드 절체 스위치(260), 제어부(110) 및 위상 제어 정류기(290)를 포함한다.The stabilization test unit 200 tests the performance of the power system stabilization device 300. When the output of the generator 70 reaches about 70% or more, the stabilization test unit 200 changes the generator automatic voltage set value Vref by about 5% from the automatic voltage regulator 100. The stabilization test unit 200 causes disturbance in the control system of the generator 70 to cause the output of the generator 70 to fluctuate, and the power system stabilization apparatus 300 is normally operated to suppress the output fluctuation of the generator 70. Test that the control action is performed. The stabilization test unit 200 determines whether the shaking of the output is braking within a preset range to determine the performance. To this end, the stabilization test unit 200 is a stabilization test signal generator 210, test signal width adjuster 220, clock pulse generator 230, test execution command switch 240, test mode switching switch 260, the control unit 110 and phase controlled rectifier 290.

안정화 시험 신호 발생기(210)는 안정화 성능을 시험하기 위해 전력계통 안정화 장치(300)의 출력 신호에 대한 소정 비율의 범위 내에서 시험 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 안정화 시험 신호 발생기(210)는 상기 출력 신호의 0~ 10% 범위 내에서 시험 신호를 발생시킨다.The stabilization test signal generator 210 generates a test signal within a predetermined ratio of the output signal of the power system stabilization device 300 to test the stabilization performance. For example, the stabilization test signal generator 210 generates a test signal within a range of 0-10% of the output signal.

시험 신호 폭 조정기(220)는 저항으로 이루어져 시험 신호의 폭을 조정한다. 시험 신호 폭 조정기(220)는 시험 신호의 폭을 일정 비율로 조정한다.The test signal width adjuster 220 is made of a resistor to adjust the width of the test signal. The test signal width adjuster 220 adjusts the width of the test signal at a predetermined ratio.

클럭 펄스 발생기(230)는 시험 신호에서 하나의 클럭 펄스를 생성한다.The clock pulse generator 230 generates one clock pulse from the test signal.

시험 실행 명령 스위치(240)는 안정화 성능 시험 실행시 클럭 펄스의 출력을 제어한다. 시험 실행 명령 스위치(240)는 시험 자료 취득을 명령하기 위해 트리거(trigger) 신호를 출력하는 취득 명령 스위치(250)와 연결된다. 시험 실행 명령 스위치(240)와 취득 명령 스위치(250)는 개방과 투입이 동일하게 이루어진다.The test run command switch 240 controls the output of the clock pulse when the stabilization performance test is executed. The test run command switch 240 is connected to an acquisition command switch 250 that outputs a trigger signal to command test data acquisition. The test execution command switch 240 and the acquisition command switch 250 are made to be opened and closed in the same manner.

시험 모드 절체 스위치(260)는 자동전압조정장치(100)의 운전 모드를 구분한다. 시험 모드 절체 스위치(260)는 자동전압조정장치(100)가 자동전압조정을 위한 정상 운전과 안정화 성능 시험을 위한 시험 운전 중 하나의 모드로 운전하도록 운전 모드를 결정한다.The test mode transfer switch 260 distinguishes the operation mode of the automatic voltage regulator 100. The test mode switching switch 260 determines the operation mode so that the automatic voltage regulator 100 operates in one of normal operation for automatic voltage regulation and test operation for stabilization performance test.

제어부(110)는 비교부(270) 및 비례 적분 증폭기(280)를 포함한다.The controller 110 includes a comparator 270 and a proportional integrated amplifier 280.

비교부(270)는 발전기 자동 전압 설정값(Vref), 발전기 전압 궤환 신호(Vf), 전력계통 안정화 장치(300)의 정상 운전 출력 신호(PSS) 및 시험 신호를 수신하고, 이들 신호들을 비교한다. 비교부(270)는 비교 결과를 비례적분 증폭기(280)로 출력한다. 예를 들어, 비교부(270)는 발전기 자동 전압 설정값(Vref)이 100이고, 발전기 전압 궤환 신호(Vt)가 -100이며, 정상 운전 출력 신호(PSS)가 5일 때 시험 신호의 값을 비교 결과로 출력한다.The comparator 270 receives the generator automatic voltage set value Vref, the generator voltage feedback signal Vf, the normal operation output signal PSS and the test signal of the power system stabilization device 300, and compares these signals. . The comparator 270 outputs the comparison result to the proportional integral amplifier 280. For example, the comparator 270 may determine the value of the test signal when the generator automatic voltage set value Vref is 100, the generator voltage feedback signal Vt is -100, and the normal operation output signal PSS is 5. Output as comparison result.

비례 적분 증폭기(280)는 비교부(270)로부터 비교 결과를 수신하여 비례 적분을 수행하고, 비례 적분된 신호를 위상 제어 정류기(290)로 출력한다.The proportional integral amplifier 280 receives the comparison result from the comparator 270, performs proportional integration, and outputs the proportional integrated signal to the phase control rectifier 290.

위상 제어 정류기(290)는 싸이리스터(thyristor)로 이루어지고, 비례 적분된 신호에 비례해서 교류전류를 직류전류신호로 출력하기 위한 것으로 기계에서 컨트롤 밸브 역할을 담당한다.The phase control rectifier 290 is composed of a thyristor, and outputs an AC current as a DC current signal in proportion to the proportionally integrated signal, and serves as a control valve in the machine.

안정화 시험부(200)는 위상 제어 정류기(290)를 통해 발전기(70)의 계자 권선(85)으로 비례 적분된 신호를 출력한다. 이때, 안정화 시험부(200)는 발전기(70)의 계자 권선(85)으로 신호의 출력을 제어하는 계자 차단기(미도시)를 더 포함할 수 있다.The stabilization test unit 200 outputs a signal proportionally integrated to the field winding 85 of the generator 70 through the phase control rectifier 290. At this time, the stabilization test unit 200 may further include a field breaker (not shown) for controlling the output of the signal to the field winding 85 of the generator 70.

안정화 시험부(200)는 제어부(110)의 비교부(270)에 신호를 보내고 이 신호는 비례적분 증폭기(290)에서 증폭된 다음 위상 제어 정류기(290)에서 교류를 직류로 변환하여 발전기(70)의 계자 권선(85)에 출력한다.The stabilization test unit 200 sends a signal to the comparator 270 of the control unit 110 and the signal is amplified by the proportional integral amplifier 290, and then converted into an alternating current in a phase controlled rectifier 290 to the generator 70 ) Is output to the field winding 85.

자료 취득 장치(190)는 제어부(110)와 연결되어 대용량의 데이터를 고속으로 취득한다.The data acquisition device 190 is connected to the control unit 110 to acquire a large amount of data at high speed.

도 3은 자동전압조정장치의 제어부를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a control unit of the automatic voltage adjusting device.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(110)는 발전기(70)를 제어하기 위해 입출력 신호를 처리한다. 제어부(110)는 입출력 신호를 처리하는 메인 처리 장치(120), 각종 데이터 및 제어 프로그램을 저장하는 메모리(130), 외부의 기기와 통신하기 위한 통신 단말부(135), 외부로부터 아날로그 신호를 입력받아 처리하는 신호 조정부(140), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 변환부(150), 메인 처리 장치(120)로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 제2 변환부(160), 전압, 주파수 및 위상 등의 매개 변수와 조건들에 대한 다양한 논리 처리를 수행하는 논리소자(170) 및 디지털 신호의 입출력 처리를 수행하는 디지털 입출력부(180)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the controller 110 processes an input / output signal to control the generator 70. The control unit 110 inputs an analog signal from a main processor 120 for processing input / output signals, a memory 130 for storing various data and control programs, a communication terminal 135 for communicating with an external device, and an external device. A signal adjusting unit 140 for receiving and processing, a first converter 150 for converting an analog signal into a digital signal, a second converter 160 for converting a digital signal output from the main processor 120 into an analog signal, And a logic device 170 that performs various logic processes on parameters and conditions such as voltage, frequency, and phase, and a digital input / output unit 180 that performs input / output processing of a digital signal.

메인 처리 장치(120)는 전압 변성기(BT)와 전류 변성기(CT)를 통해 발전기(70)의 운전 상태를 검출하고, 발전기(70)의 계자전선(85)에 인가되는 계자전류를 검출기를 통해 검출한다. 메인 처리 장치(120)는 검출된 계자 전류에 상응하는 전압 제어 및 전류 제어를 수행함으로써 과부하 및 과전압으로부터 발전기(70)를 보호한다. 또한, 메인 처리 장치(120)는 계자 권선(85)의 과전류도 보호하는 기능도 갖는다.The main processing unit 120 detects an operating state of the generator 70 through the voltage transformer BT and the current transformer CT, and detects the field current applied to the field wire 85 of the generator 70 through a detector. Detect. The main processing unit 120 protects the generator 70 from overload and overvoltage by performing voltage control and current control corresponding to the detected field current. In addition, the main processing apparatus 120 also has a function of protecting overcurrent of the field winding 85.

메모리(130)는 무효전력 제어 알고리즘을 저장한다. 무효전력 제어 알고리즘은 발전기(70)가 동기투입되어 운전중일 때 부하의 유효전력에 관계없이 기 설정된 무효전력량이나 역률을 일정하게 유지하기 위해 기 설정된 전압 기준값을 소정 레벨만큼 가변시킨다.The memory 130 stores a reactive power control algorithm. The reactive power control algorithm varies the preset voltage reference value by a predetermined level to maintain a predetermined reactive power amount or power factor constant regardless of the active power of the load when the generator 70 is synchronously input and operated.

신호 조정부(140)는 외부로부터 다양한 아날로그 신호(AS)를 수신한다. 예를 들어, 신호 조정부(140)는 계자 전류, 계자 전압, 발전기 전압, 발전기 전류 및 전력계통 안정화 신호를 수신하고 이들 신호를 메모리(130)에서 저장할 수 있도록 신호처리한다.The signal adjusting unit 140 receives various analog signals AS from the outside. For example, the signal adjusting unit 140 receives a field current, a field voltage, a generator voltage, a generator current, and a power system stabilization signal, and performs signal processing to store these signals in the memory 130.

디지털 입출력부(180)는 디지털 입력 신호(DIS)를 수신하여 논리 소자(170)에 제공하고, 논리 소자(170)에서 출력되는 디지털 출력 신호(DOS)를 외부로 출력한다. 디지털 출력 신호(DOS)는 외부의 경보 장치로 출력되어 경고 동작을 명령할 수 있다.The digital input / output unit 180 receives the digital input signal DIS and provides it to the logic element 170, and outputs the digital output signal DOS output from the logic element 170 to the outside. The digital output signal DOS may be output to an external alarm device to instruct a warning operation.

통신 단말부(135)는 자료 취득 장치(190)와 연결되어 전력계통의 변동과 관련된 자료를 자료 취득 장치(190)로 전송한다.The communication terminal 135 is connected to the data acquisition device 190 and transmits data related to the change of the power system to the data acquisition device 190.

자료 취득 장치(190)는 RS485 통신으로 통신 단말부(135)와 연결되고, 전력계통의 변동과 관련된 자료를 저장한다. 자료 취득 장치(190)는 고속으로 대용량의 자료를 취득할 수 있다.The data acquisition device 190 is connected to the communication terminal 135 through RS485 communication, and stores data related to changes in the power system. The data acquisition device 190 can acquire a large amount of data at high speed.

한편, 안정화 시험부(200)는 정상 운전 중에 전력계통의 동요를 가져올 수 있는 신호를 보내면서 자료 취득을 명령하기 위해 트리거 신호를 출력한다. 트리거 신호는 시험을 위해서 만든 신호이다. 트리거 신호는 발전기 전압을 급변시켜 전력계통을 강제로 동요시킨다. 트리거 신호와 유사한 전력계통 동요 상황을 만드는 이벤트는 다음과 같다. 이벤트 중 첫번째는 유사한 용량을 갖는 발전기들(70)이 발전 소 구내의 스위치 야드(95)에서 동일 전력계통의 모선에 연계되어 있다가 내부 고장 등의 이유로 비상 정지되어 전력계통에서 병행되는 경우이다. 두번째는 전력계통으로 인출되는 송전 선로가 2회선 이상으로 연계되는 송전계통에서 1개 선로가 개방되거나, 1회선으로 있다가 정지된 1회선이 투입되어 2회선으로 되는 경우이다. 세번째는 전력계통에서 연계된 대용량 발전기의 계통 탈락 또는 부하단의 탈락으로 전력계통 주파수가 일정값 이상으로 동요를 가져온 경우이다. 네번째는 전력계통 안정화 장치의 출력 신호가 기 설정된 범위를 벗어나 급변동하는 경우이다. 예를 들어, 전력계통 안정화 장치의 출력 신호가 약 ±5% 이상으로 급변동하는 경우이다. 다섯번째는 운전원이 안정화 시험부를 통해 성능 시험의 실행을 명령한 경우이다.On the other hand, the stabilization test unit 200 outputs a trigger signal to command the data acquisition while sending a signal that can cause a fluctuation of the power system during normal operation. The trigger signal is the signal created for the test. The trigger signal causes the power system to fluctuate rapidly by changing the generator voltage. The events that create a power system fluctuation situation similar to the trigger signal are as follows. The first of the events is when the generators 70 having similar capacities are connected to the bus lines of the same power system in the switch yard 95 of the power plant, and are emergency stopped due to an internal failure or the like and parallel to the power system. The second is a case where one line is opened in a transmission system in which a transmission line drawn out to the power system is connected to two or more lines, or one line which is stopped after being in one line is input and becomes two lines. The third case is that the power system frequency fluctuates more than a certain value due to system dropout or load dropout of the large-capacity generator linked to the power system. Fourth, the output signal of the power system stabilization device suddenly fluctuates out of a preset range. For example, when the output signal of the power system stabilization device fluctuates more than about ± 5%. Fifth, the operator commanded the performance test through the stabilization test unit.

자동전압조정장치(100)는 상기 이벤트가 발생하면 전력계통 안정화 장치(300)와 함께 기 설정된 프로그램 및 장치에 따라 자료 취득 장치(190)에서 전력계통 안정화 장치(300)의 작동을 유발한 원인 요소, 발전기(70)의 유효 전력 및 무효 전력, 발전기(70)의 3상 전압, 전류 순시치, 계통 주파수, 발전기(70)의 계자전압 등을 자동으로 취득하여 한 묶음의 자료 파일로 저장한다. 이때, 자동전압조정장치(100)는 예컨대, 이벤트 발생 전 5초부터 발생 후 15초 동안의 자료를 한 개의 파일로 묶어서 저장하고, 자료를 외부 분석 장치로 전송할 수 있다. 외부 분석 장치는 전력계통 안정화 분석 프로그램을 이용하여 자료 파일에 저장된 전력계통 안정화 성능을 분석할 수 있다.When the event occurs, the automatic voltage regulator 100 causes the operation of the power system stabilizer 300 in the data acquisition device 190 according to a preset program and device together with the power system stabilizer 300. The automatic power and reactive power of the generator 70, the three-phase voltage of the generator 70, the instantaneous current value, the system frequency, the field voltage of the generator 70, and the like are automatically acquired and stored as a set of data files. In this case, the automatic voltage adjusting device 100 may store, for example, the data for 5 seconds before the event occurrence and the 15 seconds after the occurrence in one file, and transmit the data to the external analysis device. The external analysis device may analyze the power system stabilization performance stored in the data file using a power system stabilization analysis program.

또한, 자동전압조정장치(100)는 상기 자료 파일을 보조 기억 장치에 저장시 킬 수 있고, 보조 기억 장치에 저장된 자료를 분석하고 처리할 수도 있다. 이러한 자동전압조정장치(100)는 전력계통 안정화 장치(300)의 성능을 평가할 수 있다.In addition, the automatic voltage regulator 100 may store the data file in the auxiliary memory device, and may analyze and process the data stored in the auxiliary memory device. The automatic voltage regulator 100 may evaluate the performance of the power system stabilization apparatus 300.

따라서, 본 발명에 따른 발전 시스템은 별도의 시험 장치를 준비하거나 임시로 신호를 취득하기 위한 배선을 설치할 필요없이 자동전압조정장치(100)의 프로그램에 따라 상시 전력계통 안정화 장치(300)의 동작 성능을 확인할 수 있다. 또한, 필요시에는 발전기(70)를 시험 조건에 맞추고 간단하게 스위치를 조작하여 내부 시험 신호에 의해 전력계통 안정화 장치의 성능 시험을 실시하고, 시험 결과를 자료 파일로 저장할 수 있다.Therefore, the power generation system according to the present invention does not need to prepare a separate test device or temporarily install a wire for acquiring a signal, the operating performance of the power system stabilization device 300 at all times according to the program of the automatic voltage regulator 100 can confirm. In addition, if necessary, the generator 70 may be adjusted to test conditions, and a switch may be simply operated to perform a performance test of the power system stabilization device using an internal test signal, and the test results may be stored in a data file.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법을 나타내는 도면이다.4 is a view showing a performance test method of the power system stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 단계 S10에서 발전기의 유효 전력이 정격 부하의 약 70% ~ 약 90%의 범위 내에 있고, 상기 발전기의 무효 전력이 거의 0인 상태에서 자동전압조정장치(100)의 발전기 자동전압 설정값을 약 ±5% 이내로 변동하여 발전기 출력 전압을 변동시킨다. 발전기 출력 전압은 발전기 및 터빈 축계가 가지고 있는 관성모멘트 에너지 범위 내에서 변동될 수 있다.As shown in FIG. 4, in step S10, the active power of the generator is in the range of about 70% to about 90% of the rated load, and the reactive power regulator 100 of the generator is set to zero in terms of the reactive power of the generator. The generator output voltage is changed by changing the generator automatic voltage setting value within approximately ± 5%. The generator output voltage can vary within the range of moment of inertia of the generator and turbine shaft system.

단계 S20에서 전압 변동을 주어 발전기에서 들어오는 터빈의 기계적 에너지량과 발전기 출력인 전기적 에너지량이 불균등하도록 만든다. 이때, 전력계통 안정화 장치(300)는 발전기 전압 및 전류 신호를 입력받아 내부 프로그램에 의한 연산을 수행하고, 연산 결과를 자동전압조정장치(100)로 출력한다.In step S20, the voltage variation is applied to make the amount of mechanical energy of the turbine coming from the generator and the amount of electrical energy of the generator output uneven. At this time, the power system stabilization device 300 receives the generator voltage and current signal to perform the calculation by the internal program, and outputs the calculation result to the automatic voltage regulator 100.

단계 S30에서 전력계통 안정화 장치(300)는 기계적 에너지와 전기 에너지의 불균등으로 인한 전력계통의 동요를 억제시키기 위해 제동 신호를 발생시켜 발전기의 전압의 크기를 조정한다. 이때, 전력계통 안정화 장치(300)는 다른 조건들이 정상일 때 발전기의 전압의 크기가 커지면 출력의 증가로 발전기(70)의 회전자가 가속하는 현상을 억제시키고, 발전기의 전압의 크기가 작아지면 출력의 감소로 발전기에 대한 제동을 해제하여 회전자의 정상 속도를 유지시킨다.In step S30, the power system stabilization device 300 generates a braking signal to adjust the magnitude of the voltage of the generator in order to suppress the fluctuation of the power system due to inequality of mechanical energy and electrical energy. At this time, the power system stabilization device 300 suppresses the phenomenon that the rotor of the generator 70 accelerates due to the increase of the output when the magnitude of the voltage of the generator increases when other conditions are normal, and the output of the output when the magnitude of the voltage of the generator decreases The reduction releases braking to the generator to maintain the rotor's normal speed.

도 5는 자료 취득 장치의 동작 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a method of operating a data acquisition device.

도 5에 도시된 바와 같이, 단계 S100에서 자동전압조정장치(100) 내에서 메인 처리 장치(120)는 자료취득을 명령하는 트리거 신호가 감지되면 이벤트 신호를 발생시키고, 외부 통신을 이용하여 자료 취득 장치에 상기 이벤트 신호를 전송한다.As shown in FIG. 5, when the trigger signal for commanding data acquisition is detected in the automatic voltage regulator 100 in step S100, the main processing unit 120 generates an event signal and acquires data using external communication. Send the event signal to the device.

단계 S110에서 자료 취득 장치는 자동전압조정장치(100)에서 RS-485 통신으로 전송되는 상기 이벤트 신호와 자료 파일을 수신한다.In step S110, the data acquisition device receives the event signal and the data file transmitted from the automatic voltage regulator 100 in RS-485 communication.

단계 S120에서 자료 취득 장치는 수신된 이벤트 신호에 따라서 메모리(130)의 칩을 선택하는 메모리칩 선택 신호를 메인 처리 장치(120)로 전송한다.In operation S120, the data acquisition device transmits a memory chip selection signal for selecting a chip of the memory 130 to the main processing device 120 according to the received event signal.

단계 S130에서 메인 처리 장치(120)는 메모리칩 선택 신호를 수신하여 메모리(130)에 메모리칩의 선택을 요청하고, 메모리(130)는 자동전압조정장치(100)에서 송신한 자료 파일을 선택된 메모리칩에 저장한다.In operation S130, the main processing apparatus 120 receives the memory chip selection signal and requests the memory 130 to select the memory chip, and the memory 130 selects the data file transmitted from the automatic voltage regulator 100. Store on chip.

본 발명에 따른 자료 취득 장치는 전력계통에 중대한 이벤트가 발생해서 자 동전압조정장치에 이벤트 신호가 입력되면 상기 이벤트 신호에 따라 이벤트 전후의 소정 시간동안 상세한 자료를 취득한다. 취득한 자료는 출력되어 전력계통 안정화 장치의 동작을 분석하거나 모니터링 시스템을 통해 감시할 때 사용될 수 있다.The data acquisition device according to the present invention acquires detailed data for a predetermined time before and after the event according to the event signal when an event signal is input to the automatic voltage regulating device when a significant event occurs in the power system. The acquired data can be output and used to analyze the operation of the power system stabilizer or to monitor it through a monitoring system.

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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 발전 시스템의 자동전압조정장치를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an automatic voltage regulator of a power generation system.

도 3은 자동전압조정장치의 제어부를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a control unit of the automatic voltage adjusting device.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력계통 안정화 장치의 성능 시험 방법을 나타내는 도면이다.4 is a view showing a performance test method of the power system stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 자료 취득 장치의 동작 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a method of operating a data acquisition device.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

60: 터빈 70: 발전기60: turbine 70: generator

100: 자동전압조정장치 110: 자동전압조정장치 제어부100: automatic voltage regulator 110: automatic voltage regulator control unit

190: 자료 취득 장치 200: 안정화 시험부가 포함된 자동전압조정장치190: data acquisition device 200: automatic voltage regulator including a stabilization test unit

Claims (12)

발전기의 출력 전압과 전력계통의 무효 전력을 제어하는 자동전압조정장치; 및Automatic voltage regulating device for controlling the output voltage of the generator and the reactive power of the power system; And 상기 자동전압조정장치와 연결되어 상기 전력계통의 유효 전력을 조정하고, 상기 전력계통의 전력흐름을 안정시키는 전력계통 안정화 장치를 포함하되,A power system stabilization device connected to the automatic voltage regulating device to adjust the effective power of the power system and to stabilize the power flow of the power system; 상기 자동전압조정장치는 상기 전력계통 안정화 장치의 동작 성능을 시험하는 안정화 시험부;The automatic voltage regulator includes a stabilization test unit for testing the operating performance of the power system stabilization device; 상기 발전기의 자동 전압 설정값, 상기 발전기의 전압 궤환 신호, 상기 전력계통 안정화 장치의 정상 운전 출력 신호 및 시험 신호를 비교하고 비교 결과를 이용하여 비례 적분을 수행하여 상기 발전기를 제어하기 위한 입출력 신호를 처리하는 제어부; 및Compare the automatic voltage set value of the generator, the voltage feedback signal of the generator, the normal operation output signal and the test signal of the power system stabilization device and perform proportional integration using the comparison result to control the input / output signal for controlling the generator. A control unit for processing; And 상기 전력 계통의 안정화 시험 및 성능 확인을 위해 상기 전력계통 안정화 장치의 작동을 유발한 원인 요소를 취득하여 저장하는 자료 취득 장치를 포함하고,It includes a data acquisition device for acquiring and storing the causative factors that caused the operation of the power system stabilization device for the stabilization test and performance verification of the power system, 상기 안정화 시험부는The stabilization test unit 안정화 성능을 시험하기 위한 시험 신호를 발생시키는 안정화 시험 신호 발생기;A stabilization test signal generator for generating a test signal for testing stabilization performance; 상기 시험 신호의 폭을 조정하는 시험 신호 폭 조정기;A test signal width adjuster for adjusting the width of the test signal; 상기 시험 신호에서 하나의 클럭 펄스를 생성하는 클럭 펄스 발생기;A clock pulse generator for generating one clock pulse from the test signal; 상기 클럭 펄스의 출력을 제어하는 시험 실행 명령 스위치;A test execution command switch controlling an output of the clock pulse; 상기 시험 실행 명령 스위치와 연동되고, 시험 자료 취득을 명령하기 위한 트리거 신호를 출력하는 취득 명령 스위치; 및An acquisition command switch interlocked with the test execution command switch and outputting a trigger signal for instructing a test data acquisition; And 자동 전압 조정을 위한 정상 운전과 안정화 성능 시험을 위한 시험 운전 중 하나의 모드로 운전하도록 운전 모드를 결정하여 상기 자동전압조정장치의 시험 모드를 제어하는 시험 모드 절체 스위치를 포함하며,It includes a test mode switch for controlling the test mode of the automatic voltage regulator by determining the operation mode to operate in one of the normal operation for automatic voltage regulation and the test operation for the stabilization performance test, 상기 자료 취득 장치는 상기 전력계통에서 이벤트가 발생하여 이벤트 신호가입력되면 상기 이벤트 신호에 따라 자료를 취득하여 취득한 상기 자료를 상기 전력 계통 안정화 장치의 동작 분석에 사용하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.And when the event occurs in the power system and an event signal is input, the data acquiring device uses the acquired data according to the event signal to analyze the operation of the power system stabilization device. 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제어부는The control unit 상기 입출력 신호를 처리하는 메인 처리 장치;A main processing unit which processes the input / output signal; 상기 메인 처리 장치로부터 상기 전력 계통의 데이터를 입력받아 저장하는 메모리;A memory configured to receive and store data of the power system from the main processing apparatus; 상기 메인 처리 장치와 연결되어 외부로부터 입력받은 매개 변수와 조건의 논리 처리를 수행하는 논리소자;A logic device connected to the main processing device to perform logic processing of parameters and conditions received from an external device; 상기 전력 계통의 아날로그 신호를 입력받아 상기 아날로그 신호의 신호처리를 수행하는 신호 조정부; 및A signal adjusting unit configured to receive an analog signal of the power system and perform signal processing of the analog signal; And 외부 기기와 통신하기 위한 통신 단말부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.A power generation system comprising a communication terminal for communicating with an external device. 삭제delete 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 자료 취득 장치는 상기 발전기의 3상 전압, 전류 실효치, 발전기 계자전압, 발전기 유효전력, 발전기 무효전력 및 상기 전력계통의 동요 상황에 의한 이벤트 신호 종류를 저장하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.And the data acquisition device stores a three-phase voltage of the generator, an effective current value, a generator field voltage, a generator active power, a generator reactive power, and an event signal type due to a fluctuation of the power system. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 자동전압조정장치는 PSS를 성능 시험하기 위한 PSS 시험 신호 발생기, 시험 신호 폭 조정기, 시험신호 클럭펄스 발생기, PSS 시험시행 Mode 절체 스위치, 시험실행 명령 스위치, 시험 Mode 절체 스위치를 포함하며, 상기 시험 모드 절체 스위치를 절환 후에 상기 시험 실행 명령 스위치의 조작과 시험 자료 취득의 명령이 일괄로 수행되는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.The automatic voltage regulator includes a PSS test signal generator, a test signal width regulator, a test signal clock pulse generator, a PSS test execution mode switch, a test execution command switch, and a test mode switch for testing the PSS. And a command for acquiring the test data acquisition command and the operation of the test execution command switch after the mode switching switch is switched. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 자료 취득 장치가 자료를 취득하기 위한 이벤트는 발전소 구내의 스위치 야드에 대용량 발전기가 전력계통 모선에 연계되어 있다가 전력계통에서 탈락되는 상태를 표시하는 차단기 개폐 상태 신호, 전력계통으로 인출되는 송전선로가 2회선 이상으로 연계되는 송전계통에서 1개 선로가 개방되거나 투입되는 상태를 표시하는 차단기 개폐 상태 신호, 전력계통에 연계된 대용량 발전기의 계통탈락 또는 부하단의 탈락으로 전력계통 주파수가 운영자가 지정한 일정값 이상으로 동요를 가져와서 상기 전력계통 안정화 장치의 출력신호가 운영자가 지정한 임의 설정 값을 초과하는 것을 감지해서 표시하는 상태 신호 및 상기 발전기 출력 일정값 이상에서 상기 전력계통 안정화 장치의 수동 시험 실시 명령 실행 신호인 것을 특징으로 하는 발전 시스템.The event for the data acquisition device to acquire data is a circuit breaker open / close status signal indicating a state in which a large-capacity generator is connected to a power system busbar in a switch yard of a power plant yard, and then dropped out of the power system, and a transmission line drawn out to the power system. The power system frequency is designated by the operator due to breaker open / close status signal indicating the state that one line is opened or closed in the transmission system connected to two or more lines, the system is disconnected from the large capacity generator connected to the power system, or the load is dropped. Perform a manual test of the power system stabilization device by bringing the fluctuation above a certain value to detect and display the output signal of the power system stabilization device exceeding a predetermined set value specified by the operator, and the generator output predetermined value or more. A power generation system, characterized in that the command execution signal. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 자동전압조정장치는 상기 수동 시험 실시 명령 실행 신호를 수신하여 상기 전력계통 안정화 장치와 함께 상기 전력계통에 동요를 일으킨 후 상기 동요를 제동시키는 방향으로 동작하는 상황을 상기 자동전압조정장치 내의 자료저장 프로그램에 따라 상기 자동전압조정장치 내부에 있는 고속 대용량의 상기 자료 취득 장치에서 상기 전력계통 안정화 장치가 동작했던 사건의 원인 요소와 발전기 유/무효출력, 단자전압, 주파수, 여자시스템 계자 전압 등을 자동으로 취득하여 한 묶음의 자료파일로 저장하여 외부의 기억장치에 저장시키고, 상기 기억장치에 저장된 자료를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.The automatic voltage regulating device receives the manual test execution command execution signal, causes the power system to shake with the power system stabilizing device, and operates in a direction to brake the shaking, and stores data in the automatic voltage adjusting device. According to the program, the cause factor of the event that the power system stabilization device was operated in the high speed and large capacity data acquisition device inside the automatic voltage regulator, the generator active / invalid output, terminal voltage, frequency, excitation system field voltage, etc. And storing the data stored in a bundle of data files in an external storage device and monitoring the data stored in the storage device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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