KR101152364B1 - Control device for reactive power compansator of hvdc system and hvdc system having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 HVDC 시스템의 무효전력 보상 설비 제어 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a reactive power compensation facility control apparatus for an HVDC system and an HVDC system including the same.
HVDC 시스템은 교류전원에서 발생된 교류전력을 컨버터를 이용하여 직류전력으로 변환하여 장거리 가공선로나 케이블로 전송한 후 다시 인버터를 이용해 직류전력을 교류전력으로 변환시켜서 수용가에 전송하는 전력 전송 시스템이다. The HVDC system is a power transmission system that converts AC power generated from an AC power source to DC power using a converter, transfers it to a long-distance line or cable, and then converts the DC power to AC power using an inverter.
HVDC 시스템은 컨버터에 필요한 무효전력의 공급과 HVDC 시스템 수전단 전압의 유지를 위하여 필터, 병렬 콘덴서, 동기 조상기, SVC(70) 등을 포함한다. 필터와 병렬 콘덴서는 컨버터에 필요한 무효전력을 공급하고, 동기조상기와 SVC는 HVDC 시스템 수전단의 전압을 유지시킨다.The HVDC system includes a filter, a parallel capacitor, a synchronous ancillary unit, an SVC (70), and the like for supplying reactive power required for the converter and maintaining the HVDC system number front end voltage. The filter and the parallel capacitor supply the reactive power needed for the converter, while the synchronous shunt and the SVC maintain the voltage of the HVDC system before the water supply.
이때 필터와 병렬 콘덴서의 투입과 개방을 통해 무효전력 공급을 증가시키거나, 무효전력 공급을 감소시키게 된다. 이러한 무효전력의 증가와 감소에 따른 특성 곡선은 불연속적으로 수행된다. 즉, 필터나 병렬 콘덴서에 의한 무효전력 공급의 증감이 유효전력에 따라 계단식으로 이루어진다.At this time, the input and the opening of the filter and the parallel capacitor increase the reactive power supply or reduce the reactive power supply. The characteristic curves according to the increase and decrease of the reactive power are performed discontinuously. That is, the increase or decrease of the reactive power supply by the filter or the parallel capacitor is performed stepwise according to the effective power.
무효전력 과보상 영역과 부족 보상 영역에서는 연속적으로 무효전력의 제어가 가능한 동기조상기나 SVC와 같은 연속 가변 보상기에서 추가적인 무효전력의 증감이 이루어져야 하며, 이때 연속 가변 보상기에서 추가로 증가시켜야 할 최대 무효전력은 △Qunder(무효전력 감소량)이고, 추가로 감소시켜야 할 최대 무효전력은 △Qover(무효전력 증가량)가 된다. 이때 연속 가변 보상기에서 추가로 증가 또는 감소시키는 무효전력의 양은 연속 가변 보상기의 본래 목적인 전압의 유지를 위한 무효전력의 용량을 감소시키는 원인이 되고, 이로 인해 계통의 외란에 따른 전압의 변동에 적절히 대응하지 못함으로써 HVDC의 성능을 저하시킨다.In the reactive power, the compensating region and the under compensating region, an additional reactive power must be increased or decreased in a synchronous phase compensator such as a synchronous phase compensator or SVC which can continuously control the reactive power. In this case, Quot; Qunder " (reactive power reduction amount), and the maximum reactive power to be further reduced is " Qover (reactive power increase amount). At this time, the amount of the reactive power which is further increased or decreased in the continuous variable compensator causes the capacity of the reactive power for maintaining the voltage of the continuous variable compensator as the original purpose thereof to be reduced, and accordingly, it corresponds to the fluctuation of the voltage according to the disturbance of the system The performance of the HVDC is deteriorated.
또한, 연속 가변 보상기는 전력전자 스위치를 이용하기 때문에 응답 속도가 빠르고, 불연속 보상기는 기계적 스위치를 이용하기 때문에 응답 속도가 느린 특성이 있다. 따라서 계통의 고장이나 HVDC의 정지와 같은 큰 외란이 발생했을 경우에는 먼저 연속 가변 보상기가 동작하여 제어능력을 상실할 때까지 무효전력을 공급하거나 소비하고, 불연속 보상기의 투입이나 개방을 통한 무효전력 보상이 이루어지게 된다. 따라서, 불연속 보상기에 의해 무효전력을 보상하는 시점에서는 연속 가변 보상기가 보상하는 만큼의 무효전력이 과보상되는 결과를 초래하여 과전압이나 저전압이 발생하여 HVDC의 절연비용을 상승시키는 원인을 제공한다. 또한 불연속 보상기의 투입 이후에 연속 가변 보상기의 제어 동작에 의해 무효전력의 감소함으로 인해 전압 진동 현상이 발생하는 문제점이 있다.
In addition, since the continuous variable compensator uses a power electronic switch, the response speed is fast, and the discontinuous compensator uses a mechanical switch, so that the response speed is slow. Therefore, when a large disturbance such as a system failure or HVDC stop occurs, first, the continuous variable compensator is operated to supply or consume reactive power until the control power is lost, and the reactive power compensation . Therefore, at the time of compensating the reactive power by the discontinuous compensator, the reactive power is compensated as much as compensated by the continuous variable compensator, resulting in overvoltage or undervoltage, which causes the increase of the insulation cost of the HVDC. Also, after the discontinuous compensator is turned on, there is a problem that the voltage fluctuation phenomenon occurs due to the reduction of the reactive power due to the control operation of the continuous variable compensator.
본 발명은 필터 또는 병렬 콘덴서에 의해 공급되는 무효전력의 불연속성으로 인하여 컨버터에서 필요한 무효전력에 대한 수급 균형을 맞추기 위해 동기 조상기, SVC등에 공급해야될 무효전력을 감소하고, 필터나 병렬 콘덴서의 조작시 발생하는 무효전력의 과부족 현상을 완화시킬 수 있는 HVDC 시스템의 무효전력 보상 설비 제어 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템을 제공하는 데 있다.
The present invention reduces the reactive power to be supplied to the synchronous phase shifter, the SVC, and the like in order to balance the supply and demand of the reactive power required by the converter due to the discontinuity of the reactive power supplied by the filter or the parallel condenser, And an HVDC system including the reactive power compensating facility control apparatus of the HVDC system, which can mitigate the excess or deficiency of the generated reactive power.
본 발명의 일 측면에 따르면, HVDC 시스템의 교류전원에 병렬로 연결된 불연속 무효전력 보상기와 가변 무효전력 보상부로 구성된 무효전력 보상부를 제어하는 제어 장치에 있어서, HVDC 시스템의 유효전력을 입력받아 설정된 기준값들과 비교하여 불연속 무효전력 보상부에 포함된 스위치 소자를 온 또는 오프 시키는 필터 제어기; 및 상기 불연속 무효전력 보상부에서 입력된 무효전력량과 가변 무효전력 보상부에서 입력된 무효전력량을 비교하여 상기 스위치 소자를 온 또는 오프 시키는 스위치 제어 신호를 생성하는 무효전력 보상 협조 제어기를 포함하는 HVDC 시스템의 무효전력 보상 설비 제어 장치를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a control device for controlling a reactive power compensator comprising a discontinuous reactive power compensator and a variable reactive power compensator connected in parallel to an AC power source of an HVDC system, A filter controller for turning on or off a switch element included in the discontinuous reactive power compensator; And a reactive power compensation coordinator controller for generating a switch control signal for turning on or off the switch element by comparing the reactive power input from the discontinuous reactive power compensator with the reactive power input from the variable reactive power compensator The reactive power compensation facility control device of the present invention can be provided.
상기 필터 제어기는 상기 설정된 기준값들의 크기에 비례하는 개수로 상기 복수의 스위치 소자들을 온 시키는 스위치 제어 신호를 공급할 수 있다.The filter controller may supply a switch control signal to turn on the plurality of switch elements in a number proportional to the set reference values.
상기 가변 무효전력 보상부는 동기 조상기, SVC 및 STATCOM 중 어느 하나이며, 상기 무효전력 보상 협조 제어기는 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 복수의 필터 중 어느 하나의 필터의 무효전력량을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 비교된 필터의 무효전력량보다 작으면 상기 비교된 필터 필터와 연결된 스위치 소자를 오프시킬 수 있다.Wherein the variable reactive power compensating unit is any one of a synchronous ancillary unit, an SVC, and a STATCOM, and the reactive power compensating cooperative controller is operable to set a reactive power of any one of the synchronous phase shifter, the SVD, If the reactive power amount of either the synchronous phase shifter, the SVD or the STATCOM is smaller than the reactive power amount of the compared filter, the switch element connected to the compared filter filter can be turned off.
상기 무효전력 보상 협조 제어기는 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 복수의 필터 중 2개 이상의 필터의 무효전력량합의 합을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 작을 경우, 비교된 중 2개 이상의 필터를 오프시키는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템.
Wherein the reactive power compensation cooperative controller compares the sum of the reactive power amount of any one of the synchronous phase converter, the SVD, and the STATCOM and the reactive power amount sum of two or more filters among the plurality of filters, And turns off at least two of the compared filters when any one of the reactive power amounts is small.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 교류 전력을 생산하는 교류 전원; 상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 송전하는 컨버터; 상기 컨버터에 무효 전력을 공급하며, 불연속 무효전력 보상부와 가변 무효전력 보상부가 구비된 무효전력 보상부; 및 상기 교류전원과 병렬로 연결되며, 상기 무효전력 보상부를 제어하는 무효전력 보상부 제어 장치를 포함하되, 상기 무효전력 보상부 제어 장치는 상기 컨버터의 유효전력을 입력받아 설정된 기준값들과 비교하여 상기 불연속 무효전력 보상부에 포함된 스위치 소자들을 선택적으로 온 또는 오프 시키는 필터 제어기와, 상기 불연속 무효전력 보상기에서 입력된 무효전력량과 상기 가변 무효전력 보상부에서 입력된 무효전력량을 비교하여 상기 스위치 소자를 온 또는 오프 시키는 스위치 제어 신호를 생성하는 무효전력 보상 협조 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an AC power source for generating AC power; A converter for converting the AC power into DC power and transmitting the AC power; A reactive power compensator for supplying reactive power to the converter and including a discontinuous reactive power compensating unit and a variable reactive power compensating unit; And a reactive power compensator control unit connected in parallel with the AC power source and controlling the reactive power compensator, wherein the reactive power compensator controller compares the active power of the converter with the reference values, A filter controller for selectively turning on or off switch elements included in the discontinuous reactive power compensating unit; and a controller for comparing the reactive power input from the discontinuous reactive power compensator and the reactive power input from the variable reactive power compensating unit, And a reactive power compensation cooperative controller for generating a switch control signal for turning on or off the power supply.
상기 불연속 무효전력 보상부는 제1 내지 제n 스위치 소자 별로 각각 연결된 제1 내지 제n 필터를 더 포함할 수 있다.-여기서 n은 2 이상의 자연수임-The discontinuous reactive power compensator may further include first through n-th filters connected to the first through the n-th switch elements, respectively, where n is a natural number equal to or greater than 2,
상기 필터 제어기는 상기 설정된 기준값들의 크기에 비례하는 개수로 상기 복수의 스위치 소자들을 온 시키는 스위치 제어 신호를 공급할 수 있다.The filter controller may supply a switch control signal to turn on the plurality of switch elements in a number proportional to the set reference values.
상기 가변 무효전력 보상부는 동기 조상기, SVC 및 STATCOM 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The variable reactive power compensating unit may include any one of a synchronous phase shifter, an SVC, and a STATCOM.
상기 무효전력 보상 협조 제어기는 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 제1 내지 제n 필터 중 어느 하나의 필터의 무효전력량을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 상기 필터의 무효전력량보다 작으면 상기 제1 내지 제n 필터 중 어느 하나의 필터와 연결된 스위치 소자를 오프시킬 수 있다.Wherein the reactive power compensation cooperative controller compares the reactive power amount of any one of the synchronous phase converter, the SVD, and the STATCOM with the reactive power amount of any one of the first to the n-th filters, The first switch and the second switch may be turned off when the reactive power of the first filter is less than the reactive power of the filter.
상기 무효전력 보상 협조 제어기는 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 제1 내지 제n 필터 중 2개 이상의 필터의 무효전력량합의 합을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVD 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 작을 경우, 상기 제1 내지 제n 필터 중 2개 이상의 필터를 오프시킬 수 있다.
Wherein the reactive power compensation cooperative controller compares the sum of the reactive power amount of any one of the synchronous phase converter, the SVD, and the STATCOM and the reactive power amount sum of two or more filters among the first to n-th filters, If any one of the STATCOM's reactive power is small, two or more of the first to n-th filters may be turned off.
본 발명의 실시예에 의하면, 동기 조상기, SVC 등에서 전압의 유지와 상관 없이 무효전력 수급을 위해 사용되는 용량을 감소시킴으로써 계통의 고장이나, HVDC의 정지 등과 같은 전압의 커다란 변화에 대한 대응 능력을 증가시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by reducing the capacity used for reactive power supply irrespective of the voltage maintenance in the synchronous phase shifter, SVC, etc., it is possible to increase the ability to cope with a large change in voltage such as system failure, HVDC shutdown, .
또한, 저가의 필터나 병렬콘덴서의 협조제어를 통해 고가의 동기조상기나 SVC에 대한 설비용량의 감소를 유도할 수 있으므로 HVDC 설치비를 감소할 수 있다.In addition, the cooperative control of a low-cost filter or a parallel capacitor can lead to a reduction in facility capacity for an expensive synchronous phase converter and SVC, thereby reducing the HVDC installation cost.
또한, 불연속 무효전력 보상기와 가변 무효전력 보상기의 응동 속도 차이로 인해 발생하는 무효전력의 과보상을 저감시켜 과전압 레벨을 낮춤으로 인해 HVDC 절연 비용을 절감할 수 있다.In addition, the HVDC insulation cost can be reduced by lowering the overvoltage level by reducing the over-compensation of the reactive power caused by the difference in the operation speed between the discontinuous reactive power compensator and the variable reactive power compensator.
본 발명의 실시예에 의하면, 필터의 스위칭 회수를 줄여 수명을 증가시킬 수 있고, 고조파 간섭에 의해 시스템 불안정을 개선할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the number of switching times of the filter to increase the lifetime and to improve the system instability by harmonic interference.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 HVDC 필터 제어기에서 출력된 스위치 제어신호에 의해 무효전력 제어 특성 그래프.1 is a block diagram illustrating an HVDC system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a graph of a reactive power control characteristic by a switch control signal output from an HVDC filter controller.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 HVDC 시스템의 무효전력 보상 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템에 관하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a reactive power compensating apparatus for an HVDC system and an HVDC system including the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an HVDC system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템은 교류전원(10), 변압기(20), 컨버터(30), 무효 전력 보상부 및 무효전력 보상부 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.1, an HVDC system according to an embodiment of the present invention includes an
구체적으로, 교류전원(10)은 발전기 등의 교류전원을 생산하는 전력용 전원장치를 포함할 수 있다. 교류전원(10)은 3상의 교류전원을 생산할 수 있다.Specifically, the AC
변압기(20)는 교류전원(10)에서 발생된 교류 전력을 변압비에 따라 승압하여 출력할 수 있다. 변압기는 3상의 교류 전력을 변압비에 따라 변압하기 위하여 Y-Y, Y-△, △-△ 결선 중 어느 하나의 결선 방식 또는 이들이 조합된 결선 방식이 사용될 수 있다.The
컨버터(30)는 변압기(20)에서 입력된 교류 전력을 고압 또는 초고압 직류 전력으로 변환하여 수용가측에 전송한다. 컨버터는 사이리스터 밸브 조합으로 구현될 수 있다. 컨버터(30)는 정류기를 포함하며 브릿지 동작을 통해 전형적인 전압 및 전류 파형을 출력할 수 있다.The
무효전력 보상부는 교류전원(10)과 변압기(20) 사이에 연결되어 컨버터(30)에 필요한 무효전력을 공급한다. 무효전력 보상부는 불연속 무효전력 보상부와 가변 무효전력 보상부(50)를 포함할 수 있다.The reactive power compensating unit is connected between the
불연속 무효전력 보상부는 필터부(40) 또는 병렬 콘덴서를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는 병렬 콘덴서에 관한 설명은 생략하기로 한다.The discontinuous reactive power compensating unit may include a
필터부(40)는 커패시터 및 인덕터가 직렬 연결된 형태의 1차 필터를 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 2차 또는 3차 필터를 사용할 수 있다. 필터부(40)는 상시에 고조파를 제거하는 필터로 사용된다.The
필터부(40)와 교류전원(10)은 스위치 소자(S1 내지 S3)에 의해 무효전력 공급량을 결정할 수 있다. 스위치 소자(S1 내지 S3)는 필터부(40)와 교류전원(10) 사이에 배치되어 무효전력을 공급해야 할 경우 온되고, 무효전력을 공급하지 않아도 될 경우에는 오프 될 수 있다.The
필터부(40)는 복수의 필터(41 내지 43)가 병렬로 접속될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 3개의 LC 공진 필터가 사용될 수 있다.A plurality of
각각의 필터(41 내지 43)는 스위치 소자들(S1 내지 S3)의 온/오프에 의해 무효전력을 계통에 공급할 수 있다.Each of the
도 1에서는 3개의 필터들(41 내지 43)이 사용된 것을 도시하고 있다. 제1 내지 제3 필터(41 내지 43)는 교류전원(10)과 병렬로 배치된다.In Fig. 1, three
여기서, 제1 내지 제3 필터(41 내지 43)와 교류전원(10) 사이에 제1 내지 제3 스위치 소자(S1 내지 S3)가 구비되어 온/오프됨에 따라 무효전력을 공급할 수 있다.The first to
가변 무효전력 보상부(50)는 무효전력 보상, 전압조정, 전압 플리커 억제 등의 기능을 수행할 수 있다. 가변 무효전력 보상부(50)는 동기 조상기(60), 정지형 무효전력 보상기(Static Var Compensator; SVC), STATCOM(Static Compansator)를 포함할 수 있다.The variable reactive
본 발명의 실시 예에서, 가변 무효전력 보상부(50)는 상기 동기 조상기(60), SVC(70), STATCOM(80)가 교류전원(10)에 병렬로 접속된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 가변 무효전력 보상부(50)에 포함된 동기 조상기(60), SVC(70), STATCOM(80) 중 어느 하나만 설치될 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the variable reactive
동기 조상기(60)는 동기전동기의 여자전류와 단자전압 특성을 이용한 기계식 보상기로서 무효전력을 제어할 수 있다. The synchronous anchorage (60) is a mechanical compensator using the excitation current and terminal voltage characteristics of the synchronous motor to control the reactive power.
SVC(70)는 정지형 무효전력 보상기로서 고장이 적고 정비가 용이하며, 동적 성능이 우수하여 전압 안정도 개선, 역률 개선, 플리커 방지, 상불평형보정 등의 기능을 수행할 수 있다. 특히 SVC(70)는 능동적으로 무효전력을 공급하거나 흡수할 수 있다. The
SVC(70)는 가변 리액터 기능을 얻기 위한 사이리스터 제어 리액터와 가변커패시터 기능을 얻기 위한 사이리스터 스위치 커패시터를 포함할 수 있다.The
TCR은 양방향 사이리스터 스위치와 이에 직렬로 연결된 리액터로 구성되어 검호각을 제어하며 리액터에 흐르는 무효전류를 연속적으로 조절한다. The TCR consists of a bidirectional thyristor switch and a reactor connected in series to control the angle of deflection and continuously regulate the reactive current flowing through the reactor.
TSC는 양방향 사이리스터 스위치와 이에 직렬로 연결된 커패시터로 구성된다. TSC는 계통과 동기시켜 모선 전압이 최대인 순간에 스위치를 온 또는 오프하여 진상 무효 전력을 계단적으로 공급 또는 차단한다.The TSC consists of a bidirectional thyristor switch and a capacitor connected in series. TSC synchronizes with the grid to turn on or off the switch at the moment when the bus voltage is at its maximum, thereby constantly supplying or interrupting the reactive power.
STATCOM(80)는 모선전압이 0.2pu에 해당하는 낮은 전압에서도 최대 출력전류로 동작이 가능하도록 한다. STATCOM(80)는 최대 진상 전류와 최대 지상 전류가 모선 전압에 대해 독립적으로 유지되며, 공급되거나 흡수되는 무효전력이 모선 전압에 선형적으로 변화할 수 있다.The STATCOM (80) allows operation at maximum output current even at low voltages with a bus voltage of 0.2 pu. The
또한, STATCOM(80)는 낮은 전압에서 최대 진상전류를 유지할 수 있어 전력 계통의 과도안정도를 개선할 수 있다.In addition, the
무효전력 보상부 제어 장치(100)는 HVDC 필터 제어기(120)와 무효전력 보상 협조 제어기(110)를 포함할 수 있다.The reactive
HVDC 필터 제어기(120)는 HVDC 시스템의 유효전력(PHVDC)을 수신하고, 수신된 유효 전력값을 무효전력 보상 협조 제어기(110)에 제공한다. HVDC 필터 제어기(120)는 필터 스위치들(S1 내지 S3)을 제어하는 필터 스위치 제어신호를 필터부(40)에 전송할 수 있다.The
HVDC 필터 제어기(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, HVDC 시스템의 유효전력(PHVDC)이 0.3pu 이하일 경우 제1 스위치(S1)를 온시키는 필터 스위치 제어 신호를 전송하고, 0.3pu를 초과하여 0.6pu이하일 경우 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 온시키는 필터 스위치 제어신호를 전송하며, 0.6pu를 초과하고, 0.9pu이하일 경우 제1 스위치(S1) 내지 제3 스위치(S3)를 온시키는 필터 스위치 제어신호를 전송할 수 있다. The
무효전력 보상 협조 제어기(110)는 동기 조상기(60), SVC(70), STATCOM(80)에서 입력된 무효전력들(QS.C, QSVC, QSTATCOM)을 입력 받아 필터의 무효전력(Qfilter1, Qfilter2, Qfilter3)과 비교하여 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.The reactive power
무효전력 보상 협조 제어기(110)는 동기 조상기의 무효전력량(QS.C)과 각 필터들의 무효전력량을 비교하여 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.The reactive power
예를 들면, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 동기 조상기의 무효전력량(QS.C)이 제1 필터의 무효전력량보다 작을 경우 제1 스위치(S1)를 오프시키는 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다. 또한, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 동기 조상기의 무효전력량(QS.C)이 제1 필터와 제2 필터의 무효전력량의 합보다 작을 경우 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 모두 오프 시키는 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.For example, the reactive power
이와 반대로, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 동기 조상기의 무효전력량(QS.C)이 제1 필터의 무효전력량보다 클을 경우 제1 스위치(S1)를 온시키는 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다. 또한, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 동기 조상기의 무효전력량(QS.C)이 제1 필터와 제2 필터의 무효전력량의 합보다 클 경우 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 모두 온시키는 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.
On the other hand, the reactive power
표 1은 동기 조상기의 무효전력량 조건에 따른 필터 스위치 제어신호 상태를 도시한 도면이다.Table 1 shows filter switch control signal states according to the reactive power amount condition of the synchronous phase shifter.
상기에서는 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 온/오프 시키는 것을 예를 들어 설명하였으나, 제3 스위치(S3)를 온/오프 시킬 수 있다. 즉, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 SVC의 무효전력량(QS.C)이 제1 필터, 제2 필터 및 제3 필터의 무효전력량의 합보다 작으면 경우 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)를 모두 오프시키는 필터 스위치 제어신호를 생성하고, 동기 조상기의 무효전력량(QS.C)이 제1 필터, 제2 필터 및 제3 필터의 무효전력량의 합보다 크면 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)를 모두 온시키는 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.In the above description, the first switch S1 and the second switch S2 are turned on / off by way of example, but the third switch S3 may be turned on / off. That is, when the reactive power amount Q SC of the SVC is smaller than the sum of the reactive power amounts of the first filter, the second filter and the third filter, the reactive power
무효전력 보상 협조 제어기(110)는 SVC의 무효전력량(QSVC)과 각 필터들의 무효전력량을 비교하여 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다.The reactive power
예를 들면, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 SVC의 무효전력량(QSVC)이 제1 필터의 무효전력량보다 작을 경우 제1 스위치(S1)를 오프시키는 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다. 또한, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 SVC의 무효전력량(QSVC)이 제1 필터와 제2 필터의 무효전력량의 합보다 작을 경우 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 모두 오프 시키는 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.For example, the reactive power
이와 반대로, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 SVC의 무효전력량(QSVC)이 제1 필터의 무효전력량보다 클을 경우 제1 스위치(S1)를 온시키는 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다. 또한, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 SVC의 무효전력량(QSVC)이 제1 필터와 제2 필터의 무효전력량의 합보다 클 경우 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 모두 온시키는 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.On the other hand, the reactive power
표 2는 SVC의 무효전력량 조건에 따른 필터 스위치 제어신호 상태를 도시한 도면이다.Table 2 shows the state of the filter switch control signal according to the reactive power amount condition of the SVC.
상기에서는 무효전력 보상 협조 제어기(110)가 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 온/오프 시키는 것을 예를 들어 설명하였으나, 제3 스위치(S3)를 온/오프 시킬 수 있다. 즉, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 SVC의 무효전력량(QSVC)이 제1 필터, 제2 필터 및 제3 필터의 무효전력량의 합보다 작으면 경우 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)를 모두 오프시키는 필터 스위치 제어신호를 생성하고, SVC의 무효전력량(QSVC)이 제1 필터, 제2 필터 및 제3 필터의 무효전력량의 합보다 크면 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)를 모두 온시키는 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.In the above description, the reactive power compensation
무효전력 보상 협조 제어기(110)는 STATCOM의 무효전력량(QSTATCOM)과 각 필터들의 무효전력량을 비교하여 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다.The reactive power
예를 들면, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 STATCOM의 무효전력량(QSTATCOM)이 제1 필터의 무효전력량보다 작을 경우 제1 스위치(S1)를 오프시키는 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다. 또한, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 STATCOM의 무효전력량(QSTATCOM)이 제1 필터와 제2 필터의 무효전력량의 합보다 작을 경우 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 모두 오프 시키는 필터 스위치 제어신호를 전송할 수 있다.For example, the reactive power
이와 반대로, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 STATCOM의 무효전력량(QSTATCOM)이 제1 필터의 무효전력량보다 클을 경우 제1 스위치(S1)를 온시키는 필터 스위치 제어신호를 출력할 수 있다. 또한, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 STATCOM의 무효전력량(QSTATCOM)이 제1 필터와 제2 필터의 무효전력량의 합보다 클 경우 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 모두 온시키는 필터 스위치 제어신호를 전송할 수 있다.On the other hand, the reactive power
표 3은 무효전력량 조건에 따른 필터 스위치 제어신호 상태를 도시한 도면이다.Table 3 shows filter switch control signal states according to the reactive power amount condition.
상기에서는 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 온/오프 시키는 것을 예를 들어 설명하였으나, 제3 스위치(S3)를 온/오프 시킬 수 있다. 즉, 무효전력 보상 협조 제어기(110)는 STATCOM의 무효전력량(QSTATCOM)이 제1 필터, 제2 필터 및 제3 필터의 무효전력량의 합보다 작으면 경우 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)를 모두 오프시키는 필터 스위치 제어신호를 생성하고, STATCOM의 무효전력량(QSTATCOM)이 제1 필터, 제2 필터 및 제3 필터의 무효전력량의 합보다 크면 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)를 모두 온시키는 필터 스위치 제어신호를 생성할 수 있다.In the above description, the first switch S1 and the second switch S2 are turned on / off by way of example, but the third switch S3 may be turned on / off. That is, when the reactive power amount Q STATCOM of the STATCOM is smaller than the sum of the reactive power amounts of the first filter, the second filter and the third filter, the reactive power
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무효전력 보상부 제어 장치는 필터 스위치의 스위치 회수를 줄여 필터부의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 고조파 간섭으로 인하여 HVDC 시스템의 불안정을 해결하여 안정도를 높일 수 있다.
As described above, the reactive power compensation unit control apparatus according to the embodiment of the present invention can reduce the number of switches of the filter switch, thereby increasing the lifetime of the filter unit. In addition, the stability of the HVDC system can be improved by solving the instability of the HVDC system due to the harmonic interference.
상기에서는 본 발명의 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.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
10: 교류전원
20: 변압기
30: 컨버터
40: 필터부
41: 제1 필터
42: 제2 필터
43: 제3 필터
50: 무효전력 보상부
60: 동기 조상기
70: SVC
80: STATCOM
100: 무효전력 보상부 제어 장치
110: 무효전력 보상 협조 제어기
120: HVDC 필터 제어기10: AC power source
20: Transformer
30: Converter
40:
41: first filter
42: second filter
43: third filter
50: reactive power compensating unit
60: Synchronous ancestors
70: SVC
80: STATCOM
100: reactive power compensator control device
110: reactive power compensation cooperative controller
120: HVDC filter controller
Claims (10)
HVDC 시스템의 유효전력을 입력받아 설정된 기준값들과 비교하여 불연속 무효전력 보상부에 포함된 스위치 소자를 온 또는 오프 시키는 필터 제어기; 및
상기 불연속 무효전력 보상부에서 입력된 무효전력량과 가변 무효전력 보상부에서 입력된 무효전력량을 비교하여 상기 스위치 소자를 온 또는 오프 시키는 스위치 제어 신호를 생성하는 무효전력 보상 협조 제어기를 포함하되,
상기 불연속 무효전력 보상부는 제1 내지 제n 스위치 소자 별로 각각 연결된 제1 내지 제n 필터를 더 포함하고-여기서 n은 2이상의 자연수임-,
상기 가변 무효전력 보상부는 동기 조상기, SVC 및 STATCOM 중 어느 하나이며,
상기 무효전력 보상 협조 제어기는
상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 제1 내지 제n 필터 중 어느 하나의 필터의 무효전력량을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 비교된 필터의 무효전력량보다 작으면 비교된 필터와 연결된 스위치 소자를 오프시키는 HVDC 시스템의 무효전력 보상 설비 제어 장치.
A control apparatus for controlling a reactive power compensating unit including a discontinuous reactive power compensating unit and a variable reactive power compensating unit connected in parallel to an AC power source of an HVDC system,
A filter controller which compares the active power of the HVDC system with the reference values and receives a switch element included in the discontinuous reactive power compensator; And
And a reactive power compensation cooperative controller for generating a switch control signal for turning on or off the switch element by comparing the reactive power input from the discontinuous reactive power compensator with the reactive power input from the variable reactive power compensator,
Wherein the discontinuous reactive power compensator further comprises first through nth filters connected to the first through the nth switch elements, respectively, wherein n is a natural number of 2 or more,
Wherein the variable reactive power compensator is any one of a synchronous phase shifter, an SVC, and a STATCOM,
The reactive power compensation cooperative controller
The SVC and the STATCOM are compared with the reactive power amount of any one of the filters of the first to the n-th filters so that the reactive energy amount of any one of the synchronous phase shifter, the SVC, and the STATCOM And turns off the switch element connected to the compared filter if the reactive power of the comparator is less than the reactive power of the compared filter.
상기 필터 제어기는
상기 설정된 기준값들의 크기에 비례하는 개수로 상기 스위치 소자를 온 시키는 스위치 제어 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 무효전력 보상 설비 제어 장치.
The method according to claim 1,
The filter controller
And a switch control signal for turning on the switch element in a number proportional to the magnitude of the set reference values is supplied to the HVDC system.
상기 무효전력 보상 협조 제어기는
상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 제1 내지 제n 필터 중 적어도 2개의 필터의 무효전력량합의 합을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 작을 경우, 비교된 중 적어도 2개의 필터를 오프시키는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 무효전력 보상 설비 제어 장치.
The method according to claim 1,
The reactive power compensation cooperative controller
The sum of the reactive power amount of any one of the synchronous converter, the SVC, and the STATCOM and the sum of the reactive power amounts of at least two filters among the first to the n-th filters, And turns off at least two of the compared filters when the power is small.
상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 송전하는 컨버터;
상기 컨버터에 무효 전력을 공급하며, 불연속 무효전력 보상부와 가변 무효전력 보상부가 구비된 무효전력 보상부; 및
상기 교류전원과 병렬로 연결되며, 상기 무효전력 보상부를 제어하는 무효전력 보상부 제어 장치를 포함하되,
상기 무효전력 보상부 제어 장치는
상기 컨버터의 유효전력을 입력받아 설정된 기준값들과 비교하여 상기 불연속 무효전력 보상부에 포함된 스위치 소자들을 선택적으로 온 또는 오프 시키는 필터 제어기와,
상기 불연속 무효전력 보상부에서 입력된 무효전력량과 상기 가변 무효전력 보상부에서 입력된 무효전력량을 비교하여 상기 스위치 소자를 온 또는 오프 시키는 스위치 제어 신호를 생성하는 무효전력 보상 협조 제어기를 포함하고,
상기 불연속 무효전력 보상부는 제1 내지 제n 스위치 소자 별로 각각 연결된 제1 내지 제n 필터를 포함하고-여기서 n은 2 이상의 자연수임-,
상기 가변 무효전력 보상부는 동기 조상기, SVC 및 STATCOM 중 어느 하나를 포함하며,
상기 무효전력 보상 협조 제어기는
상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 제1 내지 제n 필터 중 어느 하나의 필터의 무효전력량을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 비교된 필터의 무효전력량보다 작으면 상기 제1 내지 제n 필터 중 어느 하나의 필터와 연결된 스위치 소자를 오프시키는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템.
AC power generating AC power;
A converter for converting the AC power into DC power and transmitting the AC power;
A reactive power compensator for supplying reactive power to the converter and including a discontinuous reactive power compensating unit and a variable reactive power compensating unit; And
And a reactive power compensation unit controller connected in parallel to the AC power source and controlling the reactive power compensator,
The reactive power compensator control device
A filter controller for selectively turning on or off the switch elements included in the discontinuous reactive power compensator by comparing the active power of the converter with preset reference values,
And a reactive power compensation cooperative controller for generating a switch control signal for turning on or off the switch element by comparing the amount of reactive power inputted from the discontinuous reactive power compensating section and the amount of reactive power inputted from the variable reactive power compensating section,
Wherein the discontinuous reactive power compensator comprises first through n-th filters connected to the first through the n-th switch elements, respectively, wherein n is a natural number of 2 or more,
Wherein the variable reactive power compensator includes any one of a synchronous phase shifter, an SVC, and a STATCOM,
The reactive power compensation cooperative controller
The SVC and the STATCOM are compared with the reactive power amount of any one of the filters of the first to the n-th filters so that the reactive energy amount of any one of the synchronous phase shifter, the SVC, and the STATCOM And turns off the switch element connected to any one of the first to the n-th filters if it is smaller than the reactive power of the compared filter.
상기 필터 제어기는
상기 설정된 기준값들의 크기에 비례하는 개수로 상기 제1 내지 제n 스위치 소자를 온 시키는 스위치 제어 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템.
6. The method of claim 5,
The filter controller
And a switch control signal for turning on the first to the n-th switch elements in a number proportional to the magnitude of the set reference values.
상기 무효전력 보상 협조 제어기는
상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량과 상기 제1 내지 제n 필터 중 적어도 2개의 필터의 무효전력량합의 합을 비교하여 상기 동기 조상기, 상기 SVC 및 상기 STATCOM 중 어느 하나의 무효전력량이 작을 경우, 상기 제1 내지 제n 필터 중 적어도 2개의 필터를 오프시키는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템.6. The method of claim 5,
The reactive power compensation cooperative controller
The sum of the reactive power amount of any one of the synchronous converter, the SVC, and the STATCOM and the sum of the reactive power amounts of at least two filters among the first to the n-th filters, And turns off at least two of the first through n-th filters when the power is small.
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