KR101173507B1 - Automatic power factor correction system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 일 실시예는 자동역률 개선시스템에 관한 것이다.
One embodiment of the present invention relates to an automatic power factor improvement system.
역률(Power Factor)이란 피상전력에 대한 유효전력의 비율을 말하는 것으로서 역률이 낮다는 것은 전동기 등의 부하에서 동력으로 소비되지 않고 전원 측으로 되돌려지는 불필요한 무효전력이 크다는 의미이다.Power factor refers to the ratio of active power to apparent power, and a low power factor means that a large amount of unnecessary reactive power returned to the power supply side is not consumed by power in a load such as an electric motor.
무효전력이 커지면 송전선에 흐르는 전류의 크기가 커지고 열손실과 같은 송전 손실이 커지게 되어 변압기나 배전반 등의 설비 용량이 증가한다. 따라서 전력수용가의 부하 역률을 개선할 필요가 있다.As the reactive power increases, the amount of current flowing through the transmission line increases and transmission loss such as heat loss increases, thereby increasing the capacity of a transformer or switchboard. Therefore, there is a need to improve the load power factor of power consumers.
한편, 무효전력(Reactive Power, Q)이란 리액턴스를 포함하는 부하에 교류 전압을 가했을 때 어떤 일을 하지 않고 전원과 부하 사이를 끊임없이 순환하는 전력이며, 단상 교류에서 전압이 V이고 전류가 I일 때 'Q=VIsinθ'로 계산된다.On the other hand, reactive power (Q) is power that continually circulates between the power supply and the load without doing anything when an AC voltage is applied to the load including the reactance, and when the voltage is V and the current is I in single phase AC. Calculated as 'Q = VIsinθ'.
부하에서 실제로 소비되는 전력인 유효전력(Active power, P)은 'P=VIcosθ'로 계산된다. Active power (P), the power actually consumed at the load, is calculated as 'P = VIcosθ'.
또한, 피상전력(Apparent Power, S)은 교류의 부하 또는 전원의 용량을 나타내기 위해 일반적으로 사용하는 값이며, 단상 교류일 경우에 'S=VI'로 계산된다. 이때, 유효전력과 피상전력의 비인 'cosθ'를 역률이라 하며, 이상적인 경우에 '1'(백분율로 표시하면 100%)이 된다.In addition, apparent power (S) is a value generally used to represent an AC load or a power supply capacity, and is calculated as 'S = VI' in the case of single-phase AC. At this time, 'cosθ', which is the ratio of the active power and the apparent power, is called a power factor, and in an ideal case, it is '1' (100% when expressed as a percentage).
교류 회로의 유도성 부하에서는 지상(遲相) 전류가 발생하여 역률이 낮아지게 되고, 무효전력이 증가하여 전력선이나 변압기의 고 부하에 의한 전력 손실이 증가 되며, 이에 따라 용량을 증설하는 등의 비용 지출이 필요하게 된다. 현재, 국내의 경우 역률은 최대 90%를 넘지 않으며 부하의 성질에 따라서는 60%까지 되는 경우도 있다.In inductive loads of AC circuits, ground currents are generated and power factor is lowered, and reactive power is increased to increase power loss due to high loads of power lines or transformers. You need to spend. At present, the power factor does not exceed 90% in Korea and may reach 60% depending on the nature of the load.
전력회사에서 일괄적으로 역률을 개선하는 것은 선로 및 전압 조정의 차원까지 고려해야 하므로 용이한 일이 아니므로, 일반적으로는 전력수용가 측에서 다수 개의 콘덴서로 이루어지는 콘덴서 뱅크를 통해 전력 설비 회로에 적절한 콘덴서 용량을 유지시켜 줌으로써 역률을 개선하고 있다.Improving the power factor collectively at the utility company is not an easy task because it takes into account the line and voltage adjustments. Therefore, the capacitor capacity appropriate for the power equipment circuit is generally provided through a capacitor bank composed of a plurality of capacitors at the power receiver. By maintaining the power factor, the power factor is improved.
도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 역률 개선 장치에 사용되는 콘덴서 뱅크의 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 1A to 1E are block diagrams for explaining the operation of a capacitor bank used in a power factor correction apparatus according to the prior art.
이러한 종래의 역률 개선 장치는 역률을 개선하기 위하여 다수 개의 콘덴서를 이루어지는 콘덴서 뱅크와 다수 개의 콘덴서에 연결되어 콘덴서를 부하에 연결하는 스위치를 설치하여 역률에 따라 콘덴서의 연결개수(이하, 투입개수라 한다)를 조절함으로써, 목표한 역률에 근접하도록 하는 방법을 일반적으로 사용하고 있다. Such a conventional power factor improving apparatus is provided with a capacitor bank including a plurality of capacitors and a switch connected to the plurality of capacitors to connect the capacitors to a load in order to improve the power factor. ), It is generally used to bring the target power factor closer to the target power factor.
도 1a 내지 1e를 참조하면, 상기 콘덴서 뱅크를 구성하는 다수 개의 콘덴서는 전력 설비 회로의 역률에 따라 하단부터 투입이 시작(도 1a 참조)되고, 역률이 목표 역률값에 근접할 경우 적은 양의 콘덴서가 투입되며, 역률이 나빠질 대마다 콘덴서의 투입개수가 늘어나게 된다. 상기 콘덴서의 투입의 순서는 일반적으로 순서에 입각하여 첫 번째부터 상단측으로 순차적으로 투입(도 1b 참조)된다. 여기서, 상기 전력 설비의 역률이 나빠질 수록 콘덴서의 투입개수는 더욱 증가되어 많은 양의 콘덴서가 투입(도 1c 참조)되고, 역률이 다시 좋아 질수록 콘덴서의 투입개수는 줄어들게 되나, 이때 콘덴서의 투입개수를 줄이는 것은 상단부터 차단시켜 하단 방향으로 줄여 나감으로써 투입개수를 줄이게 된다(도 1d 참조). 그 결과 역률이 매우 좋아지면, 콘덴서의 투입양은 최소화되게 된다(도 1e 참조).1A to 1E, a plurality of capacitors constituting the capacitor bank are started from the bottom according to the power factor of the power equipment circuit (see FIG. 1A), and a small amount of capacitor when the power factor approaches the target power factor value. When the power factor decreases, the number of input of the capacitor increases. The order of the input of the condenser is generally sequentially input from the first to the top side in accordance with the order (see FIG. 1B). Here, as the power factor of the power equipment worsens, the number of inputs of the capacitor is further increased, so that a large amount of capacitors are injected (see FIG. 1C), and as the power factor is improved, the number of inputs of the capacitors decreases, but at this time, the number of inputs of the capacitors is reduced. To reduce the number of inputs by cutting off from the top to the bottom (see Fig. 1d). As a result, when the power factor becomes very good, the input amount of the capacitor is minimized (see FIG. 1E).
이에 따라, 상기 콘덴서 뱅크를 장시간 사용 후에는 하단의 콘덴서일수록 열화가 많이 진행되므로, 제 수명을 다하지 못하고 손상되거나 고장이 발생될 수 있다. 즉, 종래의 역률 개선장치에 사용되는 콘덴서 뱅크는 선단 콘덴서부터 단계적으로 투입됨으로 인하여, 선단의 콘덴서의 수명이 현저히 짧아져서 역률 개선장치 전체의 수명이 짧아진다는 문제점이 있고, 나아가 역률의 급변동에 자주 투입 및 개폐됨으로 인하여 콘덴서의 열화 및 폭발사고 발생의 원인이 된다는 문제점이 있었다.
Accordingly, after the capacitor bank has been used for a long time, the lower the capacitor, the more deterioration proceeds, and thus may fail or fail. In other words, the capacitor bank used in the conventional power factor improving device has a problem that the life of the power factor improving device is shortened due to the shortening of the life of the capacitor at the front end, because the capacitors are introduced step by step. There was a problem that the deterioration of the capacitor and the occurrence of an explosion accident due to frequent input and opening and closing in the.
본 발명의 일 실시예는 전력 설비의 역률을 개선하기 위하여 사용되는 콘덴서의 수명을 일정하게 유지시킬 수 있는 자동역률 개선시스템을 제공한다.One embodiment of the present invention provides an automatic power factor improvement system capable of maintaining a constant life of a capacitor used to improve the power factor of a power plant.
또한, 본 발명의 일 실시예는 콘덴서의 수명을 연장시켜 전력 설비의 역률을 적절하게 관리할 수 있고, 나아가 역제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 자동역률 개선시스템을 제공한다.
In addition, an embodiment of the present invention provides an automatic power factor improvement system that can properly manage the power factor of the power equipment by extending the life of the capacitor, and further improve the reliability of the reverse product.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동역률 개선시스템은 외부로부터 전력설비로 공급되는 전압과 전류를 전력량계가 계량할 수 있는 레벨의 변압 및 변류하는 변성기와, 상기 외부로부터 공급되는 전력을 부하에 공급할 수 있는 레벨의 전압으로 강압하는 변압기와, 상기 변압기와 상기 부하 사이에서 상기 변압기에 인가되는 전압과 전류에 따른 역률값을 기준역률값의 범위 내에 있도록 설정된 자동으로 조정하는 자동역률 개선장치를 포함하는 자동역률 개선시스템이고, 상기 자동역률 개선장치는 상기 변압기에 인가되는 전압 및 전류를 계측하여, 전압과 전류의 위상차, 유효전력, 무효전력, 피상전력을 포함하는 역률정보를 연산하는 연산부; 적어도 하나 이상의 콘덴서로 이루어진 콘덴서 뱅크; 상기 콘덴서 뱅크의 각 콘덴서에 대응하는 스위치를 구비하고, 스위치 제어신호에 따라 각 콘덴서를 상기 부하에 선택적으로 연결하는 스위치부; 및 상기 연산부로부터 연산된 역률정보에 기초하여, 상기 부하의 역률 제어에 필요한 콘덴서의 용량을 계산하고, 상기 계산된 결과에 따라 상기 콘덴서 뱅크의 각 콘덴서를 투입 또는 차단하기 위하여 링카운트 방식의 제어신호를 출력하며, 상기 제어신호에 의하여 각 콘덴서를 미리 설정된 방향으로 회전이동하면서 투입 또는 차단하여 스위치를 온오프시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Automatic power factor improvement system according to an embodiment of the present invention is a transformer for converting and converting the level of the power meter can measure the voltage and current supplied to the power equipment from the outside, and can supply the power supplied from the outside to the load A transformer for stepping down to a voltage having a predetermined level; and an automatic power factor improving device for automatically adjusting a power factor value according to the voltage and current applied to the transformer between the transformer and the load so as to be within a range of a reference power factor value. A power factor improvement system, wherein the automatic power factor improvement apparatus measures a voltage and a current applied to the transformer, and calculates a power factor information including a phase difference between a voltage and a current, active power, reactive power, and apparent power; A condenser bank consisting of at least one condenser; A switch unit having a switch corresponding to each capacitor of the capacitor bank, and selectively connecting each capacitor to the load according to a switch control signal; And a ring count control signal for calculating a capacity of a capacitor required for power factor control of the load based on the power factor information calculated from the calculator, and for inserting or blocking each capacitor in the capacitor bank according to the calculated result. And a controller for turning on or off the switch by turning on or off each capacitor in a predetermined direction by the control signal.
상기 제어부는 상기 미리 설정된 방향을 기준으로 하여 상기 콘덴서의 투입은 전단측에서 상기 전단측의 반대인 후단측의 제1 방향으로 투입하되, 상기 콘덴서의 차단은 상기 후단측에서 전단측의 제2 방향으로 차단하는 것을 특징으로 한다.The control unit inputs the condenser in a first direction on the rear end side opposite to the front end side from the front end on the basis of the preset direction, and the blocking of the condenser is a second direction on the front end side from the rear end side. It is characterized by blocking.
상기 제어부는 상기 투입된 콘덴서의 투입 시간을 측정하는 시간측정부를 더 포함하여, 상기 시간측정부에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서중 가장 많은 시간 동안 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 이용하여 그 투입을 제한하도록 상기 스위치를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.The control unit further includes a time measuring unit for measuring the input time of the input capacitor, so as to limit the input by using the information on the condenser that is input for the most time of the input capacitor measured by the time measuring unit The switch can be controlled.
상기 제어부는 상기 투입된 콘덴서의 투입 횟수를 측정하는 횟수측정부를 더 포함하여, 상기 횟수측정부에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서중 가장 많은 횟수로 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 이용하여 그 투입을 제한하도록 상기 스위치를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
The control unit further includes a number measuring unit for measuring the number of times of the input capacitor, so as to limit the input by using the information about the capacitor that is input the most number of the input capacitor measured by the number measuring unit The switch can be controlled.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템은 역률 개선을 위한 다수의 콘덴서의 투입, 차단 방식을 링카운트 방식, 즉 다수의 콘덴서에 일렬의 순서를 지정하고, 용량 증가 요인에 따라 콘덴서 투입 수량이 증가될 경우에는 투입 상단방향의 앞 부분으로만 추가하고, 용량 감소 요인이 발생하면 콘덴서 투입 수량을 투입 하단방향에서 투입 상단방항으로 투입 하단측의 콘덴서를 우선 차단하는 방식을 사용한다.In the automatic power factor improvement system according to an embodiment of the present invention, the order of inputting and disconnecting a plurality of capacitors for power factor improvement and a ring count method, that is, assigning a sequence of lines to a plurality of capacitors, and supplying capacitors according to capacity increase factors If this is increased, it is added only to the front part of the input top direction, and if a factor of capacity decrease occurs, the method of blocking the condenser at the bottom of the input bottom side first from the lower direction of the input to the input top direction is used.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템에 의하면, 링카운트 방식의 순환 방식의 투입 개폐로 인하여 콘덴서의 전체적 수명이 일정하게 유지될 수 있다.Therefore, according to the automatic power factor improvement system according to an embodiment of the present invention, the overall life of the condenser may be kept constant due to the closing and closing of the ring count circulation system.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템에 의하면, 이러한 링카운트 동작과정에서 콘덴서 투입 전체 누적 시간과 투입 회수를 카운트하여 여러 개 중 가장 많은 투입 시간 및 투입 회수의 누적을 기록한 콘덴서는 투입을 일시 보류하도록 제어함으로써, 가동시간을 평균적으로 균질되도록 할 수 있다.
In addition, according to the automatic power factor improvement system according to an embodiment of the present invention, in the ring count operation, the capacitor accumulating the total accumulated time and the number of times of the capacitor input and recording the most input time and the cumulative number of times of the condenser By controlling the input to be temporarily held, the running time can be made homogeneous on average.
도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 역률 개선 장치에 사용되는 콘덴서 뱅크의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템이 사용되는 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 자동역률 개선장치의 구조를 나타내는 회로도이다.
도 4a 내지 4h는 도 2의 자동역률 개선장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 도 2의 자동역률 개선장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5의 자동역률 개선장치의 동작방법 중 콘덴서 개별투입방법을 나타내는 순서도이다.1A to 1E are circuit diagrams for explaining the operation of a capacitor bank used in a power factor correction apparatus according to the prior art.
2 is a block diagram illustrating an example in which an automatic power factor improving system according to an embodiment of the present invention is used.
3 is a circuit diagram illustrating the structure of the automatic power factor improving apparatus of FIG. 2.
4A to 4H are circuit diagrams for describing an operation of the automatic power factor improving apparatus of FIG. 2.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of operating the automatic power factor improving apparatus of FIG. 2.
FIG. 6 is a flow chart illustrating a condenser individual input method of an operation method of the automatic power factor improving apparatus of FIG. 5.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템이 사용되는 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2의 자동역률 개선장치의 구조를 나타내는 회로도이며, 도 5는 도 2의 자동역률 개선장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 6은 도 5의 자동역률 개선장치의 동작방법 중 콘덴서 개별투입방법을 나타내는 순서도이다.2 is a block diagram illustrating an example in which an automatic power factor improving system according to an embodiment of the present invention is used, FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a structure of the automatic power factor improving apparatus of FIG. 2, and FIG. 5 is an automatic diagram of FIG. 2. 6 is a flowchart illustrating an operating method of the power factor improving device, and FIG. 6 is a flowchart illustrating an individual capacitor input method among the operating methods of the automatic power factor improving device of FIG. 5.
도 2내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템은 변성기(1), 전력량계(3), 변압기(2) 및 자동역률 조정장치(10)를 포함한다.2 to 3, an automatic power factor improving system according to an embodiment of the present invention includes a
상기 변성기(MOF: Metering Out Fit)(1)는 외부의 전력설비에서 공급되는 고압의 전력을 전력량계(3)가 안정적으로 계량할 수 있도록 제1 보조 변압기(PT: Potential Transformer)(1a)와 제1 보조 변류기(CT: Current Transformer)(1b)를 통해 공급 전압과 전류를 기준 레벨의 전압과 전류로 변환하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 제1 보조 변압기(1a)는 고전압을 저전압(예를 들면, 110V)으로 변성하는 기기이며, 상기 제1 보조 변류기(1b)는 대전류를 소전류(예를 들면, 5A)로 변성하는 기기이다. The transformer (MOF) Metering Out Fit (MOF) 1 and the first auxiliary transformer (PT) (1a) and the first power transformer (PT) so as to reliably measure the high-voltage power supplied from the external power equipment (3) 1 A current transformer (CT) 1b converts a supply voltage and a current into a voltage and a current of a reference level. In addition, the first auxiliary transformer 1a is a device for converting a high voltage into a low voltage (for example, 110V), and the first
상기 변압기(2)는 외부의 전력설비로부터 공급되는 전력을 부하(4)에 공급할 수 있는 레벨의 전압으로 강압하는 역할을 수행한다.The
상기 자동역률 조정장치(10)는 부하(4)의 역률을 조정하는 장치로서, 변압기(2)와 부하(4) 사이에서 변압기(2)에 인가되는 전압과 전류에 따른 역률값을 기준 역률값의 범위 내에 있도록 설정된 자동으로 조정하는 역할을 수행한다.The automatic power
이러한 자동역률 조정장치(10)는 연산부(120), 콘덴서 뱅크(150), 스위치부(140) 및 제어부(130)를 포함한다. 또한, 상기 자동역률 조정장치(10)는 시간측정부(132)와 횟수측정부(133)를 더 포함한다. The automatic power
한편, 상기 자동역률 조정장치(10)는 그 후단에 설치되는 부하(4)가 전력수요가 상대적으로 많은 경우에는 제2 변압기(PT)와 제2 변류기(CT)를 포함하는 보조 변성기(110)를 구비하여, 변압기(2)를 경유한 전력을 자동역률 조정장치(10)에서 처리할 수 있는 레벨로 변환할 수 있다.On the other hand, the automatic power
상기 연산부(120)는 변압기(2)에 인가되는 전압 및 전류를 계측하여, 전압과 전류의 위상차, 유효전력, 무효전력, 피상전력을 포함하는 역률정보를 연산한다. 즉, 상기 연산부(120)는 전력사용량을 계량하기 위해 전압, 전류, 전압과 전류의 위상차, 유효전력(P), 무효전력(Q), 피상전력(S) 등의 역률 정보를 연산하게 된다.The
상기 역률 정보는 역률 계산에 필요로 하는 정보로 이루어져 역률값을 계산하도록 구성할 수 있다.The power factor information may be configured to calculate a power factor value by using information required for power factor calculation.
상기 유효전력(P), 무효전력(Q), 피상전력(S)의 관계는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The relationship between the active power (P), reactive power (Q), apparent power (S) can be expressed by the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
한편, 후술하는 제어부(130)는 연산부(120)로부터 역률 정보를 수신하여, 변압기(2)로부터 인가되는 전압과 전류에 따른 역률값이 기 설정된 값의 범위 내에 있도록 조정하는 역할을 수행한다. 일반적으로, 전력선에 연결되는 부하(4)는 대부분 유도성이므로, 제어부(130)는 전력선에 연결될 용량성 부하를 조정함으로써 역률을 조정하지만, 부하(4)가 용량성 부하라면 유도성 부하를 조정하여 역률을 조정할 수 있고, 필요에 따라서는 용량성 부하와 유도성 부하를 모두 조정하도록 구성할 수도 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 필요에 따라 콘덴서 뱅크(150)의 용량성 부하 또는 인덕터 뱅크의 유도성 부하를 조정하여 역률을 조정할 수 있다. 본 발명에서는 제어부(130)가 콘덴서 뱅크(150)의 용량성 부하를 조정함으로써 역률을 조정하는 것을 일 예로 들어 설명하기로 한다. Meanwhile, the
상기 콘덴서 뱅크(150)는 적어도 하나 이상의 콘덴서를 포함하고 있다. 상기 콘덴서 뱅크(150)를 구성하는 각 콘덴서 C1 내지 Cn은 스위치부(140)를 구성하는 각 스위치를 통해 회로의 양단에 병렬로 연결될 수 있으며, 회로에 연결될 콘덴서의 조합에 따라 다양한 용량을 설정할 수 있다. 또한, 각 콘덴서의 용량은 필요에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들면, 각 콘덴서 C1 내지 Cn은 기본 용량 C0의 2(n-1)배가 되도록 구성할 수 있다. 이와 같이 콘덴서 뱅크(150)를 이루는 각 콘덴서는 스위치를 통하여 제어부와 부하를 연결하게 된다. 이를 통하여 각 콘덴서는 제어부(130)의 제어에 의한 스위치의 온오프를 통하여 부하(4)의 역률을 조정할 수 있게 된다. The
상기 스위치부(140)는 콘덴서 뱅크(150)의 각 콘덴서에 대응하는 스위치를 구비하고, 스위치 제어신호에 따라 각 콘덴서를 부하에 선택적으로 연결하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 스위치부(140)는 제어부(130)에서 전달하는 제어신호에 따라 각 스위치의 온/오프 상태가 결정되어 온 상태로 설정된 스위치에 연결되어 있는 콘덴서가 부하에 연결된다. 따라서, 하나 이상의 콘덴서가 부하와 함께 회로를 구성하여 역률을 개선할 수 있게 된다. 이때, 상기 스위치부(140)를 구성하는 각 스위치는 마그네틱 스위치(magnetic switch)일 수 있다.The
상기 제어부(130)는 연산부(120)로부터 연산된 역률정보에 기초하여, 상기 부하(4)의 역률 제어에 필요한 콘덴서 뱅크(150)의 용량을 계산하고, 상기 계산된 결과에 따라 상기 콘덴서 뱅크(150)의 각 콘덴서를 투입 또는 차단하기 위하여 링카운트 방식의 제어신호를 출력하며, 상기 제어신호에 의하여 각 콘덴서를 미리 설정된 방향으로 회전이동하면서 투입 또는 차단하여 스위치를 온오프시키는 역할을 수행한다. 즉, 상기 제어부(130)는 링카운트 방식의 제어신호를 출력하여 역률값 조정에 필요한 만큼의 콘덴서를 회로에 포함시키게 된다. 이러한 동작을 수행하기 위하여, 상기 제어부(130)는 역률 조정에 필요로 하는 스위치 제어신호를 각 출력포트(1~n)(131)를 통해 스위치부(140)로 전달할 수 있다. 그러면, 스위치부(140)의 각 스위치는 해당 출력포트에서 전달되는 제어신호에 따라 온 또는 오프 상태가 된다.The
상기 링카운트 방식의 제어신호는, 미리 설정된 방향을 기준으로 하여 콘덴서의 투입(즉, 스위치의 온에 의한 연결)은 전단측에서 상기 전단측의 반대인 후단측의 제1 방향으로 투입하되, 콘덴서의 차단(즉, 스위치의 오프에 의한 연결차단)은 후단측에서 전단측의 제2 방향으로 차단하는 방식의 제어신호이다. 상기 링카운트 방식의 제어신호에 대한 설명은 도 4a 내지 4h에 관한 설명부분에서 보다 상세하게 다루기로 한다.The control signal of the ring count method may be inputted in the first direction of the rear end side opposite to the front end side from the front side of the capacitor (ie, connection by switching on) based on a preset direction. The blocking of (i.e., disconnection by switching off) is a control signal of the method of blocking in the second direction of the front end side from the rear end side. Description of the ring count control signal will be described in more detail in the description of FIGS. 4A to 4H.
상기 시간측정부(132)는 투입된 콘덴서의 투입 시간을 측정하는 역할을 수행한다. 이에 따라 상기 제어부(130)는, 시간측정부(132)에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서 중 가장 많은 시간 동안 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 이용하여 그 투입을 제한하도록 할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 투입된 콘덴서 중 가장 많은 시간 동안 투입되어있는 콘덴서의 투입을 소정시간동안 유보시킬 수 있다. The
상기 횟수측정부(133)는 투입된 콘덴서의 투입 횟수를 측정하는 역할을 수행한다. 이에 따라 상기 제어부(130)는, 횟수측정부(133)에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서 중 가장 많은 횟수로 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 이용하여 그 투입을 제한하도록 할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 투입된 콘덴서 중 가장 많은 횟수로 투입되어있는 콘덴서의 투입을 소정시간동안 유보시킬 수 있다.The
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템에 사용되는 자동역률 개선장치(10)는, 연산부(120)에 의하여 부하(4)의 역률을 계산(S100)하고, 그 계산된 결과값(즉, 역률값)을 통하여 제어부(130)가 미리 설정된 기준 역률값과 비교(S200)를 수행하게 된다. 상기 제어부(130)는 계산된 역률값과 기준 역률값과 비교(S200)한 결과, 계산된 역률값이 기준 역률값을 초과하는 경우에 콘덴서의 개수를 감소시켜야 하는 것으로 판단되면, 콘덴서 뱅크(150)의 콘덴서 투입 하단측으로부터 콘덴서를 차단(S210)시키도록 스위치부(140)를 제어한다. 또한, 상기 제어부(130)는 계산된 역률값과 기준 역률값과 비교(S200)한 결과, 계산된 역률값이 기준 역률값에 비하여 부족한 경우에 콘덴서의 개수를 증가시켜야 하는 것으로 판단되면, 콘덴서 뱅크(150)의 콘덴서 투입 상단측으로부터 콘덴서를 투입(S220)시키도록 스위치부(140)를 제어한다. 또한, 상기 제어부(130)는 계산된 역률값과 기준 역률값과 비교(S200)한 결과, 계산된 역률값이 기준 역률값에 비하여 적정하다고 판단되는 경우, 그 시점의 동작 상태를 계속 유지(S230)하도록 제어한다.Referring to FIG. 5, the automatic power
또한, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역률 개선시스템에 사용되는 자동역률 개선장치(10)는, 제어부(130)가 계산된 역률값과 기준 역률값과 비교한 결과, 콘덴서를 투입하여야 하는 상황인 경우에, 콘덴서의 투입신호를 스위치부(140)로 전달(S240)하여 스위치의 온/오프를 제어하게 된다. 이때, 상기 제어부(130)는 시간측정부(132)에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서 중 가장 많은 시간 동안 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 조회(S250)한 후 이를 이용하여 그 투입을 제한(즉, 투입 보류)(S251)할 수 있다. 그런 다음, 상기 제어부(130)는, 횟수측정부(133)에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서 중 가장 많은 횟수로 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 조회(S260)한 후 이를 이용하여 그 투입을 제한(즉, 투입 보류)(S261)하도록 할 수 있다. 그런 다음, 상기 제어부(130)는 상기 투입된 콘덴서 중 상대적으로 횟수가 적은 콘덴서를 투입(S270)시키도록 스위치부를 제어하게 된다.In addition, referring to Figure 6, the automatic power
상기 제어부(130)를 구성하는 시간측정부(132)와 횟수측정부(133)는 본 자동역률 개선장치(10)가 동작되는 동안에는 콘덴서 뱅크(150)를 이루는 콘덴서의 투입시간(운전시간) 및 투입횟수를 카운트하게 된다(S280).The
따라서, 본 발명에서는 콘덴서 뱅크(150)를 이루는 콘덴서의 투입은 미리 설정된 방향을 기준으로 하여 전단측에서 상기 전단측의 반대인 후단측의 제1 방향으로 투입하되, 콘덴서의 차단은 후단측에서 전단측의 제2 방향으로 차단하는 것을 원칙으로 하나, 콘덴서 투입후 운영 시간의 누적 목표값으로 투입을 제한하거나, 일단 투입 및 차단된 콘덴서의 지정시간 내에 재투입을 금지하여 콘덴서의 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는 콘덴서 뱅크(150)를 이루는 콘덴서의 투입 및 개수를 조정하기 위한 링카운터 동작과정에서 투입전체 누적 시간과 투입 회수를 카운트하여 복수 개의 콘덴서 중 가장 많은 투입 시간 및 투입 회수의 누적을 기록한 콘덴서는 투입을 일시 보루 함으로써, 가동시간의 불균질한 특성을 평균적으로 균질되도록 할 수 있다.
Therefore, in the present invention, the input of the capacitor constituting the
도 4a 내지 4h는 도 2의 자동역률 개선장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. 도 4a 내지 4h에서는 콘덴서 뱅크를 이루는 콘덴서의 개수를 9개로 하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에서는 콘덴서의 개수를 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 4a 내지 4h에서는 도 2의 자동역률 개선장치의 구성 및 해당 도면부호를 사용하여 설명하기로 한다.4A to 4H are circuit diagrams for describing an operation of the automatic power factor improving apparatus of FIG. 2. 4A to 4H, the number of capacitors constituting the capacitor bank will be described as nine. However, the present invention does not limit the number of capacitors. In addition, in Figs. 4a to 4h will be described using the configuration and the reference numerals of the automatic power factor improving apparatus of FIG.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)가 계산된 역률값과 기준 역률값과 비교한 결과, 역률이 나빠질 때 콘덴서를 투입하는 순서는 상단 방향으로 증가시켜 투입되도록 스위치부(140)를 제어하여, 부하(4)의 역률을 제어할 수 있다.First, as shown in FIG. 4A, when the
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)가 부하(4)의 역률을 제어하는 도중에, 역률이 개선되어 콘덴서의 투입양이 줄어들 필요가 있을 때에는 하단부터 차단되도록 스위치부(140)를 제어한다.As shown in FIG. 4B, while the
도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)가 계산된 역률값과 기준 역률값과 비교한 결과, 역률이 나빠져 다시 콘덴서 투입양을 늘일 필요가 있을 경우에는 콘덴서를 상단부터 투입하도록 스위치부(140)를 제어한다. As shown in FIG. 4C, when the
도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)가 부하(4)의 역률을 제어하는 도중에, 콘덴서의 투입양이 감소될 필요가 있을 때에는 다시 하단부터 콘덴서를 차단하도록 스위치부(140)를 제어한다.As shown in FIG. 4D, when the
도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)가 부하(4)의 역률을 제어하는 도중에, 콘덴서 투입개수를 증가시킬 필요가 있으면 다시 상단측으로 콘덴서 투입개수를 증가시키도록 스위치부(140)를 제어한다. 이때, 역시 콘덴서의 투입 개수를 줄일 필요가 있는 경우에는 하단부터 콘덴서 투입개수를 줄이도록 스위치부(140)를 제어한다.As shown in FIG. 4E, when the
만약, 도 4f에 도시된 바와 같이, 최상단의 콘덴서가 투입된 상태에서 콘덴서의 투입개수를 더 증가시킬 필요가 있는 경우에는, 상기 제어부(130)는 최하단부터 다시 상단 방향으로 콘덴서의 투입개수를 증가시키도록 스위치부(140)를 제어한다.If, as shown in Figure 4f, it is necessary to further increase the number of input of the condenser in the state that the uppermost capacitor is inserted, the
이때, 도 4g에 도시된 바와 같이, 최상단의 콘덴서가 투입된 상태에서 콘덴서의 투입개수를 감소할 필요가 있을 경우에는, 상기 제어부(130)는 상단측의 하단 방향을 차단하도록 스위치부(140)를 제어한다.At this time, as shown in Figure 4g, when it is necessary to reduce the number of input of the condenser in the state that the uppermost condenser is put, the
도 4h에 도시된 바와 같이, 이때에도 콘덴서의 투입개수를 증가시킬 필요가 있는 경우에는, 상기 제어부(140)가 콘덴서의 투입개수를 하단에서 상단 방향으로 증가시키도록 스위치부(140)를 제어한다.As shown in FIG. 4H, in this case, when it is necessary to increase the number of inputs of the condenser, the
상기와 같이, 본 발명에서는 콘덴서 투입 및 차단을 제어하기 위하여 링카운트 방식의 제어신호를 사용함으로써, 역률에 따른 콘덴서의 투입개수의 적절한 수량 제어과정에서 발생할 수 있는 특정 콘덴서의 수명 열화를 방지할 수 있고, 전체적인 콘덴서 사용시간의 고른 평균을 유지할 수 있게 되어, 역률 개선장치의 고질적인 고장 원인인 콘덴서 고장, 손상 및 화재의 위험을 현저히 줄일 수 있다.
As described above, in the present invention, by using a ring count control signal to control the closing and closing of the capacitor, it is possible to prevent the deterioration of the life of a specific capacitor that may occur in the appropriate quantity control process of the number of input of the capacitor according to the power factor. In addition, it is possible to maintain an even average of the overall condenser use time, thereby significantly reducing the risk of condenser failure, damage and fire, which are the causes of the chronic failure of the power factor improving device.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 자동역률 개선시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is only one embodiment for implementing the automatic power factor improvement system according to the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and as claimed in the following claims, the gist of the present invention Without departing from the scope of the present invention, any person having ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
1: 변성기 2: 변압기
3: 전력량계 4: 부하
10: 자동역률 조정장치 110: 변압부
120: 연산부 130: 제어부
131: 제어단자 132: 시간측정부
133: 횟수측정부 140: 스위치부
150: 콘덴서 뱅크1: transformer 2: transformer
3: wattmeter 4: load
10: automatic power factor adjustment device 110: transformer
120: calculator 130: controller
131: control terminal 132: time measuring unit
133: counting unit 140: switch unit
150: capacitor bank
Claims (4)
상기 자동역률 개선장치는
상기 변압기에 인가되는 전압 및 전류를 계측하여, 전압과 전류의 위상차, 유효전력, 무효전력, 피상전력을 포함하는 역률정보를 연산하는 연산부;
적어도 하나 이상의 콘덴서로 이루어진 콘덴서 뱅크;
상기 콘덴서 뱅크의 각 콘덴서에 대응하는 스위치를 구비하고, 스위치 제어신호에 따라 각 콘덴서를 상기 부하에 선택적으로 연결하는 스위치부; 및
상기 연산부로부터 연산된 역률정보에 기초하여, 상기 부하의 역률 제어에 필요한 콘덴서의 용량을 계산하고, 상기 계산된 결과에 따라 상기 콘덴서 뱅크의 각 콘덴서를 투입 또는 차단하기 위하여 링카운트 방식의 제어신호를 출력하며, 상기 제어신호에 의하여 각 콘덴서를 미리 설정된 방향으로 회전이동하면서 투입 또는 차단하여 스위치를 온오프시키는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 미리 설정된 방향을 기준으로 하여 상기 콘덴서의 투입은 전단측에서 상기 전단측의 반대인 후단측의 제1 방향으로 투입하되, 상기 콘덴서의 차단은 상기 후단측에서 전단측의 제2 방향으로 차단하는 것을 특징으로 하는 자동역률 개선시스템.A transformer for transforming and converting a voltage and a current supplied from an external power source into a power meter, and a transformer for stepping down the voltage supplied from an external power supply to a load; An automatic power factor improving system including an automatic power factor improving device that automatically adjusts a power factor value according to a voltage and a current applied to the transformer between the loads so as to be within a range of a reference power factor value,
The automatic power factor improving device
A calculator for measuring a voltage and a current applied to the transformer and calculating power factor information including a phase difference between the voltage and the current, active power, reactive power, and apparent power;
A condenser bank consisting of at least one condenser;
A switch unit having a switch corresponding to each capacitor of the capacitor bank, and selectively connecting each capacitor to the load according to a switch control signal; And
Based on the power factor information calculated by the calculating unit, a capacity of a capacitor required for power factor control of the load is calculated, and a ring count type control signal is input to block or inject each capacitor in the capacitor bank according to the calculated result. And a control unit which turns on and off the switch by turning on or off each capacitor while rotating the capacitor in a predetermined direction by the control signal.
The control unit inputs the condenser in a first direction on the rear end side opposite to the front end side from the front end on the basis of the preset direction, and the blocking of the condenser is a second direction on the front end side from the rear end side. Automatic power factor improvement system, characterized in that the blocking.
상기 제어부는 상기 투입된 콘덴서의 투입 시간을 측정하는 시간측정부를 더 포함하여, 상기 시간측정부에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서중 가장 많은 시간 동안 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 이용하여 그 투입을 제한하도록 상기 스위치를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동역률 개선시스템.The method of claim 1,
The control unit further includes a time measuring unit for measuring the input time of the input capacitor, so as to limit the input by using the information on the condenser that is input for the most time of the input capacitor measured by the time measuring unit Automatic power factor improvement system, characterized in that to control the switch.
상기 제어부는 상기 투입된 콘덴서의 투입 횟수를 측정하는 횟수측정부를 더 포함하여, 상기 횟수측정부에 의하여 측정된 상기 투입된 콘덴서중 가장 많은 횟수로 투입되어있는 콘덴서에 대한 정보를 이용하여 그 투입을 제한하도록 상기 스위치를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동역률 개선시스템.The method of claim 1,
The control unit further includes a number measuring unit for measuring the number of times of the input capacitor, so as to limit the input by using the information about the capacitor that is input the most number of the input capacitor measured by the number measuring unit Automatic power factor improvement system, characterized in that to control the switch.
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KR101450646B1 (en) | 2013-09-12 | 2014-10-15 | 주식회사 비츠로시스 | Method for measuring reactive power |
KR101797022B1 (en) * | 2015-07-28 | 2017-12-12 | 엘에스산전 주식회사 | Power-factor controller and test device including the same |
KR101914725B1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-11-02 | 한전케이디엔주식회사 | Electric power monitoring apparatus |
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KR101797022B1 (en) * | 2015-07-28 | 2017-12-12 | 엘에스산전 주식회사 | Power-factor controller and test device including the same |
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