KR101142946B1 - 발전기 무효전력 성능시험 장치 및 방법 - Google Patents

발전기 무효전력 성능시험 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

발전기의 무효전력 성능시험 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전기의 성능을 시험하는 성능시험 장치에 있어서, 부족 여자 제한 또는 과여자 제한의 시험 모드를 선택하는 선택부; 시험 모드에 따라 발전기 전압신호 또는 변환전류신호를 제어하여 발전기 여자 시스템으로 출력하는 신호 관리부; 발전기 전압신호 또는 변환전류신호에 의해 발전기 여자 시스템으로부터 여자 경보 신호를 수신하면 발전기 전압신호 또는 변환전류신호를 이용하여 시험 결과 데이터를 생성하는 생성부; 및 발전기 여자 시스템이 동작하도록 계통 병입 신호를 발전기 여자 시스템으로 출력하는 신호 처리부를 포함하는 발전기의 무효전력 성능시험 장치가 제공된다.

Description

발전기 무효전력 성능시험 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TESTING REACTIVE POWER PERFORMANCE OF GENERATOR}
본 발명은 무효전력 성능시험 장치에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 발전기 무효전력 성능시험 장치 및 방법에 관한 것이다.
전력계통의 발전기가 안정하게 운전되는 상태란 발전기 내의 어느 지점에서 전압 및 주파수가 규정된 허용 범위로 유지되고, 각각의 유효전력과 무효전력이 균형이 잡혀 있는 상태를 말한다. 여기서 유효전력(Active Power)은 전등을 켜거나 전동기를 돌려 실제로 일을 하는 것으로 에너지원을 필요로 한다. 반면 무효전력(Reactive Power)은 유효전력의 흐름을 원활하게 하는 역할을 하는 것으로 별도의 에너지 원을 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 전력계통 안정도를 유지하기 위해서는 무효전력의 성능을 시험하는 것이 중요하다.
그러나, 종래의 경우 발전기의 무효전력 성능시험은 고도로 숙련된 기술자들에 의해서 3상 전원 공급 장치 등을 이용하여 발전기가 정지 상태일 경우에 수행되었으며, 시간과 노력의 소비가 많은 문제점이 있다.
또한, 현대에는 전력계통 운용에 있어서 무효전력 운용능력이 전력계통 안정도에 기여도가 증대하고 있는데 반해서 아직까지도 무효전력 성능을 확인하는 경우가 극히 드물었다. 심지어 발전소가 건설되고, 준공 시험을 하는 경우에도 서류로 대체하는 경우가 많았다. 이에 따라, 종래의 경우에는 전력계통 전압 붕괴 등의 위급한 상황에서 발전기가 제대로 성능을 발휘할 지는 미지수로 남아 있다.
그리고, 지금까지 국내 발전소에서는 발전기의 무효전력 성능시험을 수행하고, 무효전력 성능시험의 실계통 데이터를 구비하고 있는 곳이 매우 미미한 설정이다.
본 발명은 발전기가 정지 상태일 경우에 발전기의 무효전력 성능시험을 수행하는 발전기 무효전력 성능시험 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명은 실계통에서 발전기의 무효전력 성능시험을 수행하는 발전기 무효전력 성능시험 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 발전기의 성능을 시험하는 무효전력 성능시험 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에 있어서, 부족 여자 제한 시험 모드 또는 과여자 제한 시험 모드를 선택하는 선택부, 상기 선택된 시험 모드가 부족 여자 제한 시험 모드인 경우, 상기 발전기 여자 시스템의 부족 여자 제한 회로가 동작하여 부족 여자 경보 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로부터 수신할 때까지 발전기 전압신호를 감소 기준량 만큼씩 감소시켜 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 신호 관리부, 상기 발전기 여자 시스템로부터 상기 부족 여자 경보 신호를 수신하면 상기 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 이용하여 유효전력 및 무효전력을 연산하고, 상기 유효전력 및 무효전력을 포함하는 상기 시험 결과 데이터를 생성하는 생성부를 포함할 수 있다.
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상기 발전기의 무효전력 성능시험 장치는, 상기 발전기 여자 시스템으로부터 여자 경보 신호를 수신하면, 상기 발전기 여자 시스템에 저장된 상기 여자 경보 신호를 리셋(reset)시키기 위해 리셋 제어 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 리셋 관리부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에서 발전기의 무효전력 성능을 실험하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에서 발전기의 무효전력 성능을 실험하는 방법에 있어서, 상기 발전기 여자 시스템의 부족 여자 제한 회로가 동작하여 부족 여자 경보 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로부터 수신할 때까지 발전기 전압신호를 감소 기준량 만큼씩 감소시켜 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 단계;
상기 발전기 여자 시스템으로부터 상기 부족 여자 경보 신호를 수신하는 경우, 상기 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 이용하여 유효전력 및 무효전력을 연산하고, 상기 유효전력 및 무효전력을 포함하는 상기 시험 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
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한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에서 발전기의 무효전력 성능을 실험하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에서 발전기의 무효전력 성능을 실험하는 방법에 있어서, 상기 발전기 여자 시스템의 과여자 제한 회로가 동작하여 과여자 경보 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로부터 수신할 때까지 변환 전류신호를 증가 기준량 만큼씩 증가시켜 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 단계 및 상기 발전기 여자 시스템으로부터 상기 과여자 경보 신호를 수신하는 경우, 상기 변환 전류신호를 포함하는 시험 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 발전기의 무효전력 성능시험 방법이 제공된다.
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본 발명의 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치 및 방법은 발전기가 정지 상태일 경우에 발전기의 무효전력 성능시험을 수행할 수 있어서, 트립 위험없이 전력계통의 무효전력 공급 및 소비 범위를 부하대 별로 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치 및 방법은 실계통에서 발전기의 무효전력 성능시험을 수행하므로 트립 위험없이 발전기의 무효전력 공급 및 소비 범위를 부하대 별로 측정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치 및 방법은 발전기의 진상 영역 및 지상 영역에서 발전기의 성능을 시험할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치를 포함하는 발전기 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법에 대한 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 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.
이하, 본 발명에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치를 포함하는 발전기 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 발전기 제어 시스템(50)은 전원 공급기(100), 정류기(120), 계자신호 변환부(130), 자동 전압 조정기(150) 및 무효전력 성능시험 장치(200)를 포함한다.
전원 공급기(100)는 발전기를 구동하기 위해 필요한 발전기 전원 신호를 생성한다. 전원 공급기(100)는 정류기(120)로 발전기 전원 신호를 공급한다.
정류기(120)는 전원 공급기(100) 및 계자신호 변환부(130)와 접속한다. 정류기(120)는 발전기가 전원 공급기(100)로부터 구동 전원 신호를 공급받는다. 정류기(120)는 발전기를 구동하기 위해 필요한 발전기 전원 신호를 정류하여 정류 전원 신호를 생성한다. 즉, 정류기(120)는 발전기 전원 신호를 발전기의 구동에 적합한 전원 신호인 정류 전원 신호로 변환한다. 정류기(120)는 정류 전원 신호를 발전기로 공급한다.
또한, 정류기(120)는 자동 전압 조정기(150)로부터 공급받은 임의의 제어 신호에 대응되는 출력 신호를 발생한다. 이때, 제어 신호는 자동 전압 조정기(150)에서 발전기를 구동하기 위해 생성한 신호를 나타내며, 출력 신호는 실질적으로 발전기를 구동시키기 위한 신호를 나타낸다. 정류기(120)는 출력 신호를 발전기로 출력한다.
계자신호 변환부(130)는 정류기(120) 및 무효전력 성능시험 장치(200)와 접속한다. 계자신호 변환부(130)는 정류기(120)로부터 출력 신호를 공급받는다. 계자신호 변환부(130)는 출력 신호를 일정 레벨로 변환하여 계자신호를 생성한다.
이렇게 계자신호 변환부(130)에서 출력 신호를 일정 레벨로 변환하는 이유는 정류기(120)에 출력되는 출력 신호의 경우 발전기를 구동하기 위한 것으로 매우 큰 전력이므로 작은 레벨을 처리하는 무효전력 성능시험 장치(200)로 신호를 공급하기 위함이다. 이에 따라, 계자신호 변환부(130)는 출력 신호를 일정 레벨로 감소시켜 계자신호를 생성한다. 즉, 계자신호 변환부(130)는 출력 신호 중 일부의 신호를 일정 레벨의 전압으로 변환하여 계자전압신호를 생성한다. 계자신호 변환부(130)는 출력 신호 중 일부의 신호를 일정 레벨의 전류로 변환하여 계자전류신호를 생성한다.
계자신호 변환부(130)는 계자전압신호 및 계자전류신호를 포함하는 계자신호를 무효전력 성능시험 장치(200)로 출력한다.
한편, 계자 신호 변환부는 무효전력 성능시험 장치(200)로부터 변환전류신호를 공급받는다. 이렇게 변환전류신호를 공급받는 이유는 발전기가 정지한 상태에서 성능시험을 수행하기 때문에 매우 작은 계자전류신호를 무효전력 성능시험 장치(200)로 출력하므로 자동 전압 조정기(150)가 과여자 제한 상태가 될 수 없기 때문에 계자전류신호의 레벨을 높이기 위함이다. 계자 신호 변환부는 변환전류신호를 이용하여 계자전류신호의 레벨을 높여서 무효전력 성능시험 장치(200)로 출력한다.
발전기가 정지 상태일 경우에 계자신호 변환부(130)는 정류기(120)로부터 발전기 전원 신호를 공급받지 않고, 무효전력 성능시험 장치(200)로부터 구동 전원 신호를 공급받는다. 이때, 구동 전원 신호는 출력 신호와 동일한 전원 신호일 수 있다.
자동 전압 조정기(150)는 발전기의 전압을 조정하고, 발전기에 발생된 발전기의 무효전력을 조정한다. 또한, 자동 전압 조정기(150)는 발전기의 안정도를 증대시킨다.
자동 전압 조정기(150)는 자동 전압 조정(Automatic Voltage Regulator : AVR), 무효전력 조정(Automatic Reactive Power Regulator : AQR), 역률 조정, 부족 여자 제한(Under Excitation Limit : UEL), 과여자 제한(Over Excitation Limit : OEL), 과자속 제한(Over eXcitation Limit : OXL) 및 과전압 억제(Over Voltage Limit : OVL) 등의 기능을 수행한다.
자동 전압 조정기(150)는 무효전력 성능시험 장치(200)로부터 발전기 전압신호를 공급받고, 발전기 전압신호가 부족 여자 제한에 해당되는 경우에 무효전력 성능시험 장치(200)로 부족 여자 경보 신호를 전송한다. 또한, 자동 전압 조정기(150)는 계자신호 변환부(130)에서 무효전력 성능시험 장치(200)로 출력하는 계자전류신호를 판단하고, 계자전류신호가 과여자 제한에 해당하는 경우에 무효전력 성능시험 장치(200)로 과여자 경보 신호를 전송한다.
그리고, 자동 전압 조정기(150)는 무효전력 성능시험 장치(200)로부터 리셋 제어 신호를 수신하면, 자동 전압 조정기(150)에 저장된 부족 여자 경보 신호 또는 과여자 경보 신호를 리셋한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 발전기의 무효전력 성능을 시험하며, 발전기 여자 시스템(110)과 접속한다. 구체적으로, 무효전력 성능시험 장치(200)는 시험 모드에 따라 발전기 전압신호 또는 변환전류신호를 제어하여 발전기 여자 시스템(110)으로 출력한다. 무효전력 성능시험 장치(200)는 발전기 여자 시스템(110)으로부터 여자 경보 신호를 수신한다. 무효전력 성능시험 장치(200)는 여자 경보 신호를 수신하면 여자 경보 신호를 수신할 때 발전기 여자 시스템(110)으로 출력한 발전기 전압신호 또는 변환전류신호를 이용하여 시험 결과 데이터를 생성한다.
또한, 무효전력 성능시험 장치(200)는 외부에 의해 계통 병입되고, 계통 병입 신호를 발전기 여자 시스템(110)으로 출력한다. 이러한, 무효전력 성능시험 장치(200)는 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무효전력 성능시험 장치(200)는 선택부(210), 신호 관리부(220), 신호 처리부(230), 제어부(240), 통신부(250), 디지털 아날로그 변환부(255), 아날로그 디지털 변환부(260), 생성부(265), 리셋 관리부(270), 표시부(280) 및 저장부(285)를 포함한다.
선택부(210)는 부족 여자 제한의 시험 모드 또는 과여자 제한의 시험 모드를 선택한다.
신호 관리부(220)는 시험 모드에 따라 발전기 전압신호 또는 변환전류신호를 제어하여 발전기 여자 시스템(110)으로 출력한다. 이를 위해, 신호 관리부(220)는 신호 조절부(225) 및 신호 공급부(227)를 포함한다.
신호 조절부(225)는 선택부(210)에서 부족 여자 제한의 시험 모드를 선택하면 발전기 전압신호를 감소시킨다. 즉, 신호 조절부(225)는 자동 전압 조정기(150)에서 부족 여자 제한 회로가 동작할 때까지 발전기 전압신호를 감소 기준량 만큼씩 감소시킨다. 여기서, 감소 기준량은 발전기 전압신호를 감소하는 량을 나타내며, 사용자로부터 입력부(도시하지 않음)를 통해 입력받아 설정되거나, 미리 설정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델 등)에 따라 설정될 수 있다. 신호 조절부(225)는 감소시킨 발전기 전압신호를 자동 전압 조정기(150)로 출력하기 위해 디지털 아날로그 변환부(255)로 제공한다.
신호 공급부(227)는 선택부(210)에서 과여자 제한의 시험 모드를 선택하면 변환전류신호를 증가시킨다. 다시 말하면, 신호 공급부(227)는 자동 전압 조정기(150)에서 과여자 제한 회로가 동작할 때까지 변환전류신호를 증가 기준량 만큼씩 증가시킨다. 이때, 변환전류신호는 직류 성분의 신호일 수 있다. 증가 기준량은 변환전류신호를 증가시키는 량을 나타내며, 사용자로부터 입력받아 설정되거나, 미리 설정된 알고리즘에 따라 설정될 수 있다. 신호 공급부(227)는 증가시킨 변환전류신호를 계자신호 변환부(130)로 출력하기 위해 디지털 아날로그 변환부(255)로 제공한다.
신호 처리부(230)는 외부에 의해 계통 병입되고, 계통 병입 신호를 생성한다. 신호 처리부(230)는 생성한 계통 병입 신호를 자동 전압 조정기(150)로 출력하기 위해 통신부(250)로 제공한다.
제어부(240)는 발전기의 무효전력 성능을 시험하기 위해 무효전력 성능시험 장치(200)의 구성 요소를 제어한다. 즉, 제어부(240)는 선택부(210), 신호 관리부(220), 신호 처리부(230), 신호 공급부(227), 디지털 아날로그 변환부(255), 아날로그 디지털 변환부(260), 생성부(265), 리셋 관리부(270), 표시부(280) 및 저장부(285)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(240)는 터빈과 같은 외부 장치로부터 수신한 유효전력을 이용하여 무효전력 성능시험 장치(200)를 동작한다. 그리고, 제어부(240)는 아날로그 디지털 변환부(260)를 통해 변환한 계자전압신호를 이용하여 연산해서 발전기 전압신호를 생성하고, 계자전류신호를 이용하여 연산해서 발전기 전류신호를 생성한다. 제어부(240)는 생성한 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 자동 전압 조정기(150)로 출력하기 위해 디지털 아날로그 변환부(255)를 제어한다.
통신부(250)는 자동 전압 조정기(150)와 접속하여 발전기의 무효전력 성능을 시험할 때 필요한 데이터를 송수신한다. 구체적으로, 통신부(250)는 신호 처리부(230)에서 생성한 계통 병입 신호를 자동 전압 조정기(150)로 전송한다. 통신부(250)는 리셋 관리부(270)에서 생성한 리셋 제어 신호를 자동 전압 조정기(150)로 전송한다. 그리고, 통신부(250)는 자동 전압 조정기(150)로부터 여자 경보 신호를 수신한다.
디지털 아날로그 변환부(255)는 자동 전압 조정기(150) 및 계자신호 변환부(130)와 접속한다. 디지털 아날로그 변환부(255)는 디지털 신호인 변환전류신호를 계자신호 변환부(130)로 전송하기 위해 아날로그 신호로 변환한다. 디지털 아날로그 변환부(255)는 디지털 신호로 변환한 변환전류신호를 계자신호 변환부(130)로 출력한다.
그리고, 디지털 아날로그 변환부(255)는 디지털 신호인 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 아날로그 신호로 변환한다. 디지털 아날로그 변환부(255)는 디지털 신호로 변환한 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 자동 전압 조정기(150)로 출력한다.
아날로그 디지털 변환부(260)는 계자신호 변환부(130)와 접속한다. 아날로그 디지털 변환부(260)는 계자신호 변환부(130)로부터 계자전압신호 및 계자전류신호를 포함하는 계자신호를 수신한다. 아날로그 디지털 변환부(260)는 아날로그 신호인 계자신호를 디지털 신호로 변환한다. 이렇게 디지털 신호로 변환하므로 신호의 처리 속도가 향상되며, 데이터 취득이 용이하다. 아날로그 디지털 변환부(260)는 변환한 계자신호를 제어부(240)로 제공한다.
생성부(265)는 통신부(250)를 통해 여자 경보 신호를 수신하면 시험 결과 데이터를 생성한다. 다시 말하면, 생성부(265)는 통신부(250)를 통해 자동 전압 조정기(150)로부터 부족 여자 경보 신호를 수신하면 부족 여자 경보 신호를 수신하였을 때 자동 전압 조정기(150)로 출력한 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 이용하여 유효전력 및 무효전력을 생성한다. 생성부(265)는 유효전력 및 무효전력을 포함하는 시험 결과 데이터를 생성한다.
리셋 관리부(270)는 리셋 제어 신호를 생성하여 발전기 여자 시스템(110)의 자동 전압 조정기(150)로 출력한다. 즉, 리셋 관리부(270)는 자동 전압 조정기(150)로부터 통신부(250)를 통해 여자 경보 신호를 수신하면 자동 전압 조정기(150)에 저장된 여자 경보 신호를 리셋(reset)하기 위해 리셋 제어 신호를 생성한다. 리셋 관리부(270)는 생성한 리셋 제어 신호를 통신부(250)로 제공한다.
표시부(280)는 선택부(210), 신호 관리부(220), 신호 처리부(230), 제어부(240), 신호 공급부(227), 디지털 아날로그 변환부(255), 아날로그 디지털 변환부(260), 생성부(265) 및 리셋 관리부(270)에서 수행하는 과정 및 결과 데이터를 표시한다. 예를 들어, 표시부(280)는 선택부(210)를 통해 입력받은 시험 모드를 표시할 수 있다. 표시부(280)는 신호 조절부(225)에서 발전기 전압신호를 감소시키는 과정 및 신호 공급부(227)에서 변환전류신호를 증가시키는 과정을 표시할 수 있다. 표시부(280)는 아날로그 디지털 변환부(260)를 통해 수신한 계자전압신호 및 계자전류신호를 표시할 수 있다. 표시부(280)는 생성부(265)에서 유효전력 및 무효전력을 생성하는 과정 및 생성부(265)에서 생성한 시험 결과 데이터를 표시할 수 있다. 표시부(280)는 리셋 관리부(270)에서 통신부(250)를 통해 리셋 제어 신호를 자동 전압 조정기(150)로 출력하는 것을 표시할 수 있다.
표시부(280)는 선택부(210), 신호 관리부(220), 신호 처리부(230), 제어부(240), 신호 공급부(227), 디지털 아날로그 변환부(255), 아날로그 디지털 변환부(260), 생성부(265), 리셋 관리부(270) 및 저장부(285)에서 요류가 발생하면 오류 발생 사항을 표시할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 표시부(280)를 통해 표시된 오류 발생 사항을 확인하고 이를 대체할 수 있다.
이때, 표시부(280)는 음극선관, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 유기 발광 장치(Organic Light Emitting Display : OLED), 전기 영동 표시 장치(Electro Phoretic Display : EPD) 및 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel : PDP) 등과 같이 표시하는 장치일 수 있고, 표시하는 장치를 포함하는 컴퓨터일 수 있다. 또한, 표시부(280)는 터치 스크린 등을 이용하여 사용자로부터 데이터를 입력받는 선택부(210)와 일체형으로 구현될 수 있다.
저장부(285)는 무효전력 성능시험 장치(200)의 구성 요소에서 생성한 데이터 및 무효전력 성능시험 장치(200)의 구성 요소에서 필요한 데이터를 저장한다. 즉, 저장부(285)는 선택부(210)를 통해 입력받은 시험 모드를 저장한다. 저장부(285)는 신호 조절부(225)에서 감소시킨 발전기 전압신호 및 신호 공급부(227)에서 증가시킨 변환전류신호를 저장할 수 있다. 저장부(285)는 아날로그 디지털 변환부(260)를 통해 수신한 계자전압신호 및 계자전류신호를 저장할 수 있다. 저장부(285)는 생성부(265)에서 생성한 시험 결과 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 저장부(285)는 신호 관리부(220), 신호 처리부(230), 제어부(240), 통신부(250), 디지털 아날로그 변환부(255), 아날로그 디지털 변환부(260), 생성부(265), 리셋 관리부(270) 및 표시부(280)의 요청에 따라 필요한 데이터를 제공한다. 이러한, 저장부(285)는 예를 들어 롬(Read Only Memory : ROM), 램(Random Access Memory : RAM) 및 플래시 메모리(Flash memory) 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부족 여자 제한의 시험 모드에 대한 발전기의 무효전력 성능시험 방법은 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 우선, 무효전력 성능시험 장치(200)는 시험 모드에서 부족 여자 제한을 선택한다. 시험 모드를 선택하기 이전에 사용자는 진상 영역의 부족 여자 제한 회로의 정정치가 적정한지를 검토한다. 이때, 정정치는 발전기 성능 곡선으로부터 대략 5~15% 여유가 있는 것을 의미할 수 있다. 그리고, 사용자는 무효전력 성능시험 장치(200)를 튜닝하고, 무효전력 성능시험 장치(200)를 발전기 여자 시스템(110)과 연결시킨다. 이후, 사용자는 발전기 여자 시스템(110)을 운전시킨다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 계통 병입 신호를 발전기 여자 시스템(110)으로 출력하고, 유효전력을 이용하여 동작한다(S310). 즉, 무효전력 성능시험 장치(200)는 외부에 의해 계통 병입되면 발전기 여자 시스템(110)의 자동 전압 조정기(150)로 계통 병입 신호를 출력한다. 그리고, 무효전력 성능시험 장치(200)는 터빈 등의 외부 장치로부터 수신한 유효전력을 이용하여 동작한다. 초기의 유효전력은 0pu일 수 있다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 발전기 전압신호를 감소시켜 자동 전압 조정기(150)로 출력한다(S320). 다시 말하면, 무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)에서 부족 여자 제한 회로가 동작하여 부족 여자 경보 신호를 자동 전압 조정기(150)로부터 수신할 때까지 발전기 전압신호를 감소 기준량 만큼씩 감소시켜 자동 전압 조정기(150)로 출력한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)로부터 부족 여자 경보 신호를 수신한다(S330). 즉, 자동 전압 조정기(150)는 발전기 전압신호에 의해 부족 여자 제한 회로가 동작하면 부족 여자 경보 신호를 생성하여 무효전력 성능시험 장치(200)로 출력한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 발전기 전압신호를 이용하여 시험 결과 데이터를 생성한다(S340). 즉, 무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)로부터 부족 여자 경보 신호를 수신하였을 때 자동 전압 조정기(150)로 출력한 발전기 전압신호를 이용하여 연산해서 유효전력을 생성하고, 발전기 전류신호를 이용하여 연산해서 무효전력을 생성한다. 그리고, 무효전력 성능시험 장치(200)는 생성한 유효전력 및 무효전력을 포함하는 시험 결과 데이터를 생성한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)에 저장된 부족 여자 경보 신호를 리셋시키기 위해 리셋 제어 신호를 생성하여 자동 전압 조정기(150)로 출력한다(S350). 이때, 무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)로부터 부족 여자 경보 신호를 수신하고 일정 시간이 흐른 뒤에 리셋 제어 신호를 자동 전압 조정기(150)로 출력할 수 있다. 그리고, 자동 전압 조정기(150)는 무효전력 성능시험 장치(200)로부터 리셋 제어 신호를 수신하면 저장된 부족 여자 경보 신호를 리셋한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 유효전력을 증가시킨다(S360). 즉, 무효전력 성능시험 장치(200)는 유효전력을 설정 증가량 만큼씩 증가시킨다. 예를 들어, 설정 증가량은 0.3pu로 설정할 수 있다. 무효전력 성능시험 장치(200)는 0pu인 유효전력을 0.3pu인 설정 증가량 만큼 증가시키면 최종적으로 유효전력이 0.3pu될 수 있다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 유효전력이 전력 기준량 이상인지를 판단한다(S370). 이때, 전력 기준량은 발전기에서 출력할 수 있는 유효전력의 양을 나타낼 수 있다.
만약, 무효전력 성능시험 장치(200)는 유효전력이 전력 기준량 이하이면 단계 S320으로 돌아가서 발전기 전압신호를 감소시킨다(S380). 이후, 무효전력 성능시험 장치(200)는 단계 S320 이하의 단계를 수행한다.
한편, 무효전력 성능시험 장치(200)는 유효전력이 전력 기준량 이상이면 성능시험을 완료한다(S390).
본 발명의 일 실시예에 따른 과여자 제한의 시험 모드에 대한 발전기의 무효전력 성능시험 방법은 도 4을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 무효전력 성능시험 장치(200)는 과여자 제한의 시험 모드일 경우에 무부하 상태에서 동작한다(S410). 구체적으로, 사용자는 무효전력 성능시험 장치(200)를 튜닝하고, 무효전력 성능시험 장치(200)를 발전기 여자 시스템(110)과 연결시킨다. 사용자는 발전기 여자 시스템(110)을 운전시킨다. 그리고, 무효전력 성능시험 장치(200)는 무부하 상태에서 운전하고, 과여자 제한의 시험 모드를 선택한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 변환전류신호를 증가시켜 발전기 여자 시스템(110)으로 출력한다(S420). 다시 말하면, 무효전력 성능시험 장치(200)는 발전기 여자 시스템(110)의 자동 전압 조정기(150)에서 과여자 제한 회로가 동작하여 과여자 경보 신호를 자동 전압 조정기(150)로부터 수신할 때까지 변환전류신호를 증가 기준량 만큼씩 증가시켜 발전기 여자 시스템(110)의 계자신호 변환부(130)로 출력한다. 이때, 계자신호 변환부(130)는 변환전류신호를 이용하여 계자전류신호를 증가시켜 무효전력 성능시험 장치(200)로 출력한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)로부터 과여자 경보 신호를 수신한다(S430). 즉, 자동 전압 조정기(150)는 변환전류신호에 의해 과여자 제한 회로가 동작하면 과여자 경보 신호를 생성하여 무효전력 성능시험 장치(200)로 출력한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)로부터 과여자 경보 신호를 수신하였을 때 계자신호 변환부(130)로 출력한 변환전류신호를 포함하는 시험 결과 데이터를 생성한다(S440).
무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)에 저장된 과여자 경보 신호를 리셋시키기 위해 리셋 제어 신호를 생성하여 자동 전압 조정기(150)로 출력한다(S450). 다시 말하면, 무효전력 성능시험 장치(200)는 자동 전압 조정기(150)로부터 과여자 경보 신호를 수신하고 일정 시간이 흐른 뒤에 리셋 제어 신호를 자동 전압 조정기(150)로 출력할 수 있다. 그리고, 자동 전압 조정기(150)는 무효전력 성능시험 장치(200)로부터 리셋 제어 신호를 수신하면 저장된 과여자 경보 신호를 리셋한다.
무효전력 성능시험 장치(200)는 계통 병입된 상태인지를 판단한다(S460).
만약, 무효전력 성능시험 장치(200)는 무효전력 성능시험 장치(200)가 계통 병입된 상태가 아니면 외부에 의해 계통 병입되고, 계통 병입 신호를 생성하여 자동 전압 조정기(150)로 출력한다. 그리고, 무효전력 성능시험 장치(200)는 단계 S420으로 돌아가서 변환전류신호를 증가시켜 계자신호 변환부(130)로 출력한다(S470). 이후, 무효전력 성능시험 장치(200)는 단계 S420 이후의 단계를 수행한다.
한편, 무효전력 성능시험 장치(200)는 무효전력 성능시험 장치(200)가 계통 병입된 상태이면 성능시험을 종료하고, 계자직류신호 및 역률을 이용하여 지상 영역에서의 운전 범위 정보를 판단한다(S480). 그리고, 무효전력 성능시험 장치(200)는 판단한 지상 영역에서의 운전 범위 정보를 표시부(280)를 통해 표시한다.
실계통에서 발전기의 진상영역에서 수행한 본 발명의 일 실시예에 따른 성능시험은 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 무효전력 성능시험 장치(200)는 부족 여자 제한의 시험 모드 시 생성한 시험 결과 데이터를 이용하여 분석한다(S500). 그리고, 무효전력 성능시험 장치(200)는 시험 결과 데이터를 이용하여 전력계통 모의해석 상용 프로그램(PSS/E)을 통해 전력 계통을 해석한다. 무효전력 성능시험 장치(200)는 진상 운전에 맞는 시간대를 선정한다. 그리고, 사용자는 계통 지령에 따라 발전소 및 인근 발전소의 운전을 조작한다.
실계통인 발전기는 계통 지령에 따라 정격 출력 대의 지상 영역에서 운전한다(S510). 이때, 정격 출력은 유효전력이 최대인 상태를 나타내며, 예를 들어 0.9pu ~ 1.0pu일 수 있다.
발전기는 부족 여자 제한 회로가 동작할 때까지 발전기 전압신호를 감소 기준량 만큼씩 감소시킨다(S520).
발전기는 감소하는 발전기 전압신호에 의해 부족 여자 제한 회로가 동작하면 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 이용하여 시험 결과 데이터를 생성한다(S530, S540).
발전기는 목표 출력 대에 시험이 완료되었는지를 판단한다(S550).
만약, 발전기는 목표 출력 대에 시험이 완료되지 않았으면 발전기의 출력을 조정한다(S560). 즉, 발전기는 발전기의 출력을 0.3pu ~ 0.8pu로 조정할 수 있다.
발전기는 목표 출력 대에 시험이 완료되었으면 성능시험을 완료한다(S570).
실계통에서 발전기의 지상영역에서 수행한 본 발명의 일 실시예에 따른 성능시험은 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 무효전력 성능시험 장치(200)는 과여자 제한의 시험 모드 시 생성한 시험 결과 데이터를 이용하여 분석한다(S600). 그리고, 무효전력 성능시험 장치(200)는 시험 결과 데이터를 이용하여 전력계통 모의해석 상용 프로그램(PSS/E)을 통해 전력 계통을 해석한다. 무효전력 성능시험 장치(200)는 지상 운전에 맞는 시간대를 선정한다. 그리고, 사용자는 계통 지령에 따라 발전소 및 인근 발전소의 운전을 조작한다.
발전기는 계통 지령에 따라 정격 출력 대의 지상 영역에서 운전한다(S610). 여기서, 정격 출력은 유효전력이 최대인 상태를 나타내며, 예를 들어 0.9pu ~ 1.0pu일 수 있다.
발전기는 과여자 제한 회로가 동작할 때까지 발전기 전압신호를 증가 기준량 만큼씩 증가시킨다(S620). 여기서, 발전기가 정지일 경우와 상이하게 변환전류신호를 증가시키지 않고 발전기 전압신호를 증가시키는 이유는 실계통인 발전기에서는 발전기 전압신호가 증가하면 계자전류신호도 증가하므로 제어하기 용이한 발전기 전압신호를 증가시킨다.
발전기는 증가하는 발전기 전압신호에 의해 과여자 제한 회로가 동작하면 계자신호 및 역률을 이용하여 운전 범위 정보를 생성하고, 운전 범위 정보를 포함하는 시험 결과 데이터를 생성한다(S630, S640).
발전기는 목표 출력 대에 시험이 완료되었는지를 판단한다(S650).
만약, 발전기는 목표 출력 대에 시험이 완료되지 않았으면 발전기의 출력을 조정한다 (S660). 즉, 발전기는 발전기의 출력을 0.3pu ~ 0.8pu로 조정할 수 있다.
한편, 발전기는 목표 출력 대에 시험이 완료되었으면 성능시험을 완료한다(S670).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 무효전력 성능시험 방법에 대한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7에 나타낸 그래프는 발전기 정지 중과 발전기가 운전 중의 시험 결과를 나타낸다. 이때, 발전기는 500MW의 유효전력의 발전기일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 X축은 유효전력을 나타내며, Y축은 무효전력을 나타낸다. 도면 번호 710번은 과여자 제한 설정 곡선을 나타내며, 도면 번호 730번은 부족 여자 제한 설정 곡선을 나타낸다. 그리고, 도면 번호 720번은 역률을 나타낸다.
발전기가 운전 중에 성능시험에 대한 결과는 과여자 제한 시험 모드일 경우에 도면 번호 740번과 같이 나타낼 수 있으며, 부족 여자 제한 시험 모드일 경우에 도면 번호 750번과 같이 나타낼 수 있다.
발전기가 정지 중에 성능시험에 대한 결과는 과여자 제한 시험 모드일 경우에 도면 번호 760번과 같이 나타낼 수 있으며, 부족 여자 제한 시험 모드일 경우에 도면 번호 770번과 같이 나타낼 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
50 : 발전기 제어 시스템
100 : 전원 공급기
110 : 발전기 여자 시스템
120 : 정류기
130 : 계자신호 변환부
150 : 자동 전압 조정기
200 : 무효전력 성능시험 장치
220 : 신호 관리부
223 : 신호 조절부
227 : 신호 공급부
230 : 신호 처리부
265 : 생성부
270 : 리셋 관리부

Claims (15)

  1. 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에 있어서,
    부족 여자 제한 시험 모드 또는 과여자 제한 시험 모드를 선택하는 선택부;
    상기 선택된 시험 모드가 부족 여자 제한 시험 모드인 경우, 상기 발전기 여자 시스템의 부족 여자 제한 회로가 동작하여 부족 여자 경보 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로부터 수신할 때까지 발전기 전압신호를 감소 기준량 만큼씩 감소시켜 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 신호 관리부;
    상기 발전기 여자 시스템로부터 상기 부족 여자 경보 신호를 수신하면 상기 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 이용하여 유효전력 및 무효전력을 연산하고, 상기 유효전력 및 무효전력을 포함하는 상기 시험 결과 데이터를 생성하는 생성부를 포함하는 발전기 무효전력 성능시험 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 신호 관리부는,
    상기 선택된 시험 모드가 상기 과여자 제한 시험 모드인 경우
    상기 발전기 여자 시스템의 과여자 제한 회로가 동작하여 과여자 경보 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로부터 수신할 때까지 변환 전류신호를 증가 기준량 만큼씩 증가시켜 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하고,
    상기 생성부는,
    상기 발전기 여자 시스템으로부터 상기 과여자 경보 신호를 수신하면, 상기 변환전류신호를 이용하여 상기 시험 결과 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 발전기 무효전력 성능시험 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발전기 여자 시스템으로부터 부족 여자 경보 신호를 수신하면, 상기 발전기 여자 시스템에 저장된 상기 부족 여자 경보 신호를 리셋(reset)시키기 위해 리셋 제어 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 리셋 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 무효전력 성능시험 장치.
  7. 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에서 발전기의 무효전력 성능을 실험하는 방법에 있어서,
    상기 발전기 여자 시스템의 부족 여자 제한 회로가 동작하여 부족 여자 경보 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로부터 수신할 때까지 발전기 전압신호를 감소 기준량 만큼씩 감소시켜 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 단계;
    상기 발전기 여자 시스템으로부터 상기 부족 여자 경보 신호를 수신하는 경우, 상기 발전기 전압신호 및 발전기 전류신호를 이용하여 유효전력 및 무효전력을 연산하고, 상기 유효전력 및 무효전력을 포함하는 상기 시험 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 발전기 무효전력 성능 실험 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 부족 여자 경보 신호를 리셋시키기 위해 리셋 제어 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 무효전력 성능 실험 방법.
  11. 삭제
  12. 발전기에 계자전류를 공급하고, 발전기 단자전압을 일정하게 유지하기 위하여 발전기를 제어하는 발전기 여자 시스템과 연결되어 발전기 무효전력 성능을 시험하는 발전기 무효전력 성능시험장치에서 발전기의 무효전력 성능을 실험하는 방법에 있어서,
    상기 발전기 여자 시스템의 과여자 제한 회로가 동작하여 과여자 경보 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로부터 수신할 때까지 변환 전류신호를 증가 기준량 만큼씩 증가시켜 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 단계;
    상기 발전기 여자 시스템으로부터 상기 과여자 경보 신호를 수신하는 경우, 상기 변환 전류신호를 포함하는 시험 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 발전기 무효전력 성능 실험 방법.
  13. 삭제
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 발전기 여자 시스템에 저장된 상기 과여자 경보 신호를 리셋시키기 위해 리셋 제어 신호를 상기 발전기 여자 시스템으로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 무효전력 성능 실험 방법.


  15. 삭제
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