KR101342333B1

KR101342333B1 - Ｈｖｄｃ 차단기 및 ｈｖｄｃ 차단기 제어용 제어 장치

Info

Publication number: KR101342333B1
Application number: KR1020127013559A
Authority: KR
Inventors: 라르스-에릭 율린
Original assignee: 에이비비 테크놀로지 아게
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2013-12-16
Also published as: KR20120079156A; US8884176B2; EP2494571A1; CN102656656B; US20120234796A1; CN102656656A; EP2494571B1; SA110310797B1; WO2011050832A1

Abstract

본 발명은 직렬로 접속된 적어도 2 개의 개별적으로 제어 가능한 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함하는 HVDC 차단기 (300) 에 관한 것이고, HVDC 차단기의 트리핑시 트리핑되는 HVDC 차단기 구획의 개수는 트리핑이 발생하는 작동 조건에 따르도록 HVDC 차단기가 배치된다. 또한, 본 발명은 HVDC 차단기를 제어하는 제어 장치 (400) 뿐만 아니라 HVDC 라인 차단 방법에 관한 것이다. 이 방법은 HVDC 라인의 차단을 요구하는 작동 조건을 표시하는 시스템 상태 신호를 수신하는 단계 (500), 및 차단을 위해 요구되는 HVDC 차단기 구획의 개수를 결정하는 단계 (505) 를 포함한다.

Description

ＨＶＤＣ 차단기 및 ＨＶＤＣ 차단기 제어용 제어 장치 {AN HVDC BREAKER AND CONTROL APPARATUS FOR CONTROLLING AN HVDC BREAKER}

본 발명은 고압 직류 송전 분야에 관한 것이고, 특히 고압 직류 차단기에 관한 것이다.

고압 직류 (HVDC) 차단기는 고 전압에서 DC 전류를 만들고, 차단하고 지속적으로 운반할 수 있는 스위칭 기기이다. HVDC 차단기는 종종 송전용 HVDC 시스템에서 구성요소로서 사용된다.

직류 시스템에서 전류 또는 전압의 자연적 제로-크로싱 (natural zero-crossing) 은 없으므로, HVDC 회로 차단기 설계에 특별한 주의를 해야 한다. HVDC 시스템을 통하여 전달되는 전력은 통상적으로 매우 높고, 예를 들어 대략 기가와트 (GW) 일 수 있다. HVDC 차단기에서 기계적 인터럽터 (interrupter) 로 HVDC 시스템의 전류를 차단할 때, 인터럽터 접점 사이에서 아크가 형성되는데, 이 아크는 단지 강제로 전류를 제로로 만들어 줌으로써 소멸될 수 있다. 아크가 부성 저항을 가짐에 따라, 기계적 HVDC 차단기에 인위적 전류 제로를 유발하도록 공진 회로가 도입되었다. 게다가, 비선형 저항기는 통상적으로 공진 회로와 평행하게 접속된다. 일단 아크 전류가 강제로 제로가 되면, 전류는 중단 (interruption) 프로세스의 에너지를 흡수하고 전압을 제한하는 비선형 저항기로 정류된다. 아크의 소멸을 용이하게 하기 위해 알려진 추가 기법은 SF6 와 같은 불활성 가스를 사용하거나 진공 용기에 인터럽터 접점을 배치하는 것이다. 기계적 HVDC 차단기의 대안으로서, 고상 (solid state) HVDC 차단기가 당 기술분야에 제안되는데 이것은 인터럽터로서 전력 반도체 스위치를 이용한다.

본 발명이 관련된 문제점은 정상 작동중 뿐만 아니라 라인 결함 상황에서 HVDC 전류를 차단하기 위해 효과적으로 사용될 수 있는 HVDC 전압 차단기를 얻는 법이다.

본 발명은 직렬로 접속된 적어도 2 개의 HVDC 차단기 구획을 포함하는 HVDC 차단기에 관한 것으로, HVDC 차단기 구획 중 적어도 하나 또는 HVDC 차단기 구획 중 적어도 일 그룹이 다른 HVDC 차단기 구획과 개별적으로 제어되도록 배치된다. HVDC 차단기의 트리핑 (tripping) 시 트리핑되는 HVDC 차단기 구획의 수가 트리핑이 발생하는 작동 조건 (operational event) 에 의해 결정되도록 HVDC 차단기가 배치된다.

HVDC 차단기의 트리핑이라 함은 전류가 HVDC 차단기를 통하여 흐르는 동안 HVDC 차단기의 상태가 폐쇄 상태에서 개방 상태로 바뀌는 것을 의미하고, 발명에 따르면 HVDC 차단기의 모든 직렬 접속된 구획이 항상 작동되는 것이 아니라 그 중 특정 수의 구획만 작동된다. 특정 수의 HVDC 차단기 구획만 트리핑 또는 작동할 수 있도록, 구획은 그룹으로 또는 하나씩 또는 이것을 혼합하여 개별적으로 제어되도록 배치된다. 트리핑되는 HVDC 차단기 구획의 수는 트리핑이 발생하는 작동 조건에 의해 결정된다. 이것은 HVDC 차단기의 차단 능력이 현재 작동 조건의 요구에 맞출 수 있다는 장점을 가진다. 개별적으로 각각의 작동 조건에 대해 차단 작동에 의해 야기되는 시스템의 장애와 신속한 차단 작동간 알맞은 균형을 알 수 있다.

일 양태에서, HVDC 차단기 구획은 적어도 하나의 기계적 인터럽터 및/또는 적어도 하나의 전력 반도체 인터럽터를 포함한다.

다른 양태에서, 적어도 하나의 HVDC 차단기 구획은 HVDC 차단기 구획의 작동이 실패하였는지 검출하도록 배치된 구획 상태 표시 기기를 포함한다. 구획 상태 표시 기기는, HVDC 차단기 구획이 성공적으로 작동하지 못한 경우에, 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호를 발생시키도록 추가 배치된다. 이것에 의하여, HVDC 차단기 구획의 실패한 작동을 빨리 검출할 수 있고 차단 과정에서 이러한 결함으로 인한 큰 영향을 대개 막을 수 있도록 달성된다.

또 다른 양태에서, HVDC 차단기는 적어도 하나의 리던던트 (redundant) HVDC 차단기 구획, 즉 HVDC 차단기의 충분한 작동을 위해 실제로 필요한 것보다 많은 적어도 하나의 HVDC 차단기 구획을 포함한다. 이것에 의하여 하나 이상의 결함이 있는 HVDC 차단기 구획인 경우에도 효과적인 차단 작동이 보장될 수도 있도록 달성된다.

또한 본 발명은 HVDC 차단기의 트리핑을 제어하기 위한 제어 장치에 관한 것이다. 제어 장치는 적어도 2 가지 다른 유형의 시스템 상태 신호를 수신하도록 배치된 시스템 상태 신호 인터페이스를 포함하고, 시스템 상태 신호 유형은 HVDC 차단기가 일부를 형성하는 HVDC 시스템에서 작동 조건을 표시하고; HVDC 차단기에 구획 작동 신호를 송신하여서 HVDC 차단기의 적어도 하나의 개별적으로 제어 가능한 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹이 트리핑하도록 배치된 구획 작동 신호 인터페이스를 포함하고; 그리고 시스템 상태 신호 인터페이스와 구획 작동 신호 인터페이스에 접속된 작동 제어 기구를 포함한다. 작동 제어 기구는 적어도 하나의 수신된 시스템 상태 신호의 유형에 관한 정보를 기초로 트리핑되어야 하는 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹의 개수를 결정하고, 상기 개수의 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹을 트리핑하도록 구획 작동 신호 인터페이스를 통하여 대응하는 구획 작동 신호(들)을 전송하도록 배치된다.

일 양태에서, 제어 장치의 작동 제어 기구는 또한 시스템 상태 신호 수신에 응하여 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹 중 어느 것이 트리핑되어야 하는지 선택하고 선택된 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹을 트리핑하기 위해서 구획 작동 신호 인터페이스를 통하여 대응하는 구획 작동 신호(들)을 전송하도록 배치된다.

다른 양태에서, 제어 장치는 HVDC 차단기 구획의 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호를 구획 상태 표시 기기로부터 수신하도록 배치된 인터페이스를 더 포함한다. 이 양태에서, 작동 제어 기구는 HVDC 차단기 구획의 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호의 수신에 응하여 구획 작동 신호를 전송하여서 현재 폐쇄된 HVDC 차단기 구획 또는 HVDC 차단기 구획의 그룹을 트리핑하도록 배치된다.

본 발명은 또한 전술한 실시형태에 따른 HVDC 차단기와 제어 장치를 포함한 HVDC 차단기 시스템뿐만 아니라, 이러한 HVDC 차단기 시스템을 포함한 HVDC 송전 시스템에 관한 것이다.

또한 본 발명은 HVDC 시스템에서 DC 전류를 중단하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 적어도 2 개의 HVDC 차단기 구획을 가지는 HVDC 차단기를 제어하기 위한 제어 장치에서 DC 전류의 중단을 요구하는 작동 조건을 표시하는 유형의 시스템 상태 신호를 수신하는 단계; 수신된 시스템 상태 신호의 유형에 따라 DC 전류의 중단을 위해 사용될 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹의 개수를 결정하는 단계; 및 상기 개수의 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹을 트리핑하기 위해서 대응하는 구획 작동 신호(들)을 HVDC 차단기로 전송하는 단계를 포함한다.

도 1 은 HVDC 차단기의 실시예를 보여준다.
도 2 는 HVDC 차단기를 포함한 송전용 HVDC 시스템의 실시예를 보여준다.
도 3 은 HVDC 차단기가 4 개의 HVDC 차단기 구획을 포함하는 구획화된 HVDC 차단기 설계의 실시예를 보여준다.
도 4 는 구획화된 HVDC 차단기에 접속된 제어 장치를 포함하는 HVDC 차단기 시스템의 실시예를 보여주는데, 상기 제어 장치는 구획화된 HVDC 차단기의 트리핑을 제어하도록 배치된다.
도 5 는 구획화된 HVDC 차단기를 제어하기 위한 제어 장치에 의해 수행되는 방법의 실시예이다.
도 6 은 제어 장치가 인터럽터의 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호를 수신하도록 배치된 시스템에서 제어 장치에 의해 수행되는 방법의 실시예이다.
도 7 은 구획화된 HVDC 차단기를 제어하기 위한 하드웨어 구현된 작동 제어 기구의 실시예이다.
도 8 은 구획화된 HVDC 차단기를 제어하기 위한 소프트웨어 구현된 작동 제어 기구의 실시예의 개략도이다.
도 9 는 HVDC 차단기가 2 개의 독립 제어 장치에 의해 독립적으로 제어될 수 있는 HVDC 차단기 시스템의 개략도이다.
도 10 은 구획화된 HVDC 차단기를 포함한 HVDC 시스템의 실시예의 개략도이다.
도 11 은 구획화된 HVDC 차단기를 포함한 다른 HVDC 시스템의 실시예의 개략도이다.

HVDC 회로 차단기 (100) 의 실시예는 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 의 HVDC 회로 차단기 (100) 는 2 개의 접속점 (110a, 110b) 사이에 접속된 기계적 인터럽터 (105) 를 포함한다. 공진 회로 (115) 는 인터럽터 (105) 에 병렬로 접속된다. 비선형 전압 의존 저항기 (120) 는 또한 인터럽터 (105) 에 병렬로 접속된다. 비선형 저항기 (120) 의 저항은 전압이 증가함에 따라 감소한다. 공진 회로 (115) 는 커패시턴스 (130) 뿐만 아니라 인덕턴스 (125) 를 포함한다.

도 1 의 HVDC 회로 차단기 (100) 를 포함하는 전류 전달 회로가 인터럽터 (105) 의 개방에 의해 중단될 때, 아크는 인터럽터 접점 (135a, 135b) 사이에서 형성된다. 아크는 부성 저항 특징을 가지고, 아크 전압은 전류가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 아크 전압은 전부 일정하지 않아서, 결과적으로 공진 회로 (115) 에 의해 전류/전압 변동이 발생한다. 공진 회로가 알맞게 치수가 정해지면, 전류 제로 크로싱이 발생할 것이고, 여기에서 아크가 소멸될 것이다. 그 후, 전류는 대전될 커패시턴스 (130) 로 정류될 것이고, 커패시턴스 (130) 와 비선형 저항기 (120) 를 가로질러 전압이 형성될 것이다. 비선형 저항기 (120) 를 가로질러 전압이 증가함에 따라, 전류는 비선형 저항기 (120) 로 정류될 것이다. 인터럽터 (105) 로부터 비선형 저항기 (120) 로 정류 프로세스는 상당히 빠르다. 따라서, 차단기 (100) 를 통과하는 DC 전류는 회로의 총 인덕턴스 때문에 정류 프로세스동안 통상적으로 거의 일정할 것이다.

2 개의 HVDC 컨버터 (205) 가 HVDC 라인 (210) 에 의하여 접속되는 HVDC 시스템 (200) 의 실시예는, HVDC 컨버터 (205) 중 하나를 포함하는 시스템 (200) 의 절반만 나타나 있는, 도 2 에 개략적으로 도시되어 있다. 도 2 의 HVDC 라인 (210) 은 HVDC 차단기 (100) 에 접속되고 이 차단기에 의하여 HVDC 라인 (210) 이 분리될 수도 있다. 도 2 의 HVDC 시스템 (200) 의 HVDC 라인 (210) 의 타 단부 (미도시) 는 다른 HVDC 차단기 (100) 를 통하여 유사한 컨버터 (205) 에 접속된다. 도 2 에서, HVDC 라인 (210) 에서 접지 결함은 화살표 (255) 로 표시되었다.

도 2 에 나타낸 HVDC 컨버터 (205) 는 AC 전원 (207) 에 접속된다. 예시적 목적으로, 도 2 의 HVDC 시스템 (200) 은 접지된 전극 라인 (215) 이 복귀 전류 (return current) 를 위해 사용되는 단극 HVDC 시스템인 것으로 나타나 있다

그러나, 본 발명은 쌍극 시스템을 포함한 모든 유형의 HVDC 시스템 (200) 에 적용할 수 있다.

HVDC 컨버터 (205) 의 AC 측에 위치한 HVDC 시스템 (200) 의 장비는 HVDC 시스템 (200) 의 AC 측 일부를 형성한다고 하고, 반면에 HVDC 컨버터 (205) 사이에 위치한 장비는 HVDC 시스템 (200) 의 DC 측 일부를 형성한다고 한다. AC 회로 차단기 (220) 는 변압기 (225) 뿐만 아니라 HVDC 시스템 (200) 의 AC 측에 나타나 있다. DC 측에서, 어레스터 (235) 는 과전압으로부터 HVDC 시스템 (200) 을 보호하기 위해서 차단기 (100) 의 양측에 포함된다. 또한, 전류 측정 장비 (240) 는 HVDC 시스템 (200) 의 위치에서 전압을 측정하기 위한 전압 측정 장비 (245) 뿐만 아니라 HVDC 라인 (210) 에서 전류 측정을 용이하게 하도록 DC 측에 포함된다. 전류 측정 장비 (240) 는 임의의 유형의 DC 전류 변환기 (transducer) 를 위한 것일 수 있다. 도 2 의 전압 측정 장비 (245) 는 컨버터 (205) 와 차단기 (100) 사이에 위치한다. 추가의 또는 대안의 모니터링 장비와 보호 기기는 시스템 (200) 에 또한 포함될 수 있다. 도 2 에 나타난 것처럼, 단로기 (250) 는 HVDC 라인 (210) 이 분리되어야 하는 상황에서 HVDC 차단기 (100) 의 트리핑 이후 원한다면 컨버터 (205) 를 완전히 절연시키도록 차단기 (100) 와 직렬로 접속될 수 있다. HVDC 시스템 (200) 은 통상적으로 명료성을 위해 도 2 에서 생략된 추가 장비를 포함한다.

HVDC 차단기 (100) 는 통상적으로 특정 전압에서 특정 전류의 차단을 위해 치수가 정해진다. 예를 들어, 비선형 저항기 (120) 는 이것의 저항이 특정 전압에서 강하하도록 설계될 수 있고, 이 전압 값은 예를 들어 차단기 (100) 의 정격 서지 전류에서 전압 강하가 차단기 (100) 의 정격 전압에 따르도록 선택되고; 인터럽터 (105) 의 개방시 전류 변동이 아크 전류 등을 소멸시키기에 충분히 크도록 커패시턴스 (130) 가 선택될 수 있다. 정격 서지 전류에서 비선형 저항기 (120) 를 가로지르는 전압은 종종 스위칭 임펄스 보호 수준 (SIPL) 이라고 한다.

HVDC 차단기 (100) 가, 이하 라인 결함 상황이라고 하는, 단락 또는 접지 결함 상황에서 DC 전류를 중단하기 위해 사용될 때, 차단 시간은 종종 시스템의 비결함부에서 송전 장애를 제한하기 위한 결정적 인자이다. 단락 전류가 시스템 내부에서 흐르도록 허용되는 시간이 길어짐에 따라 단락 전류에 의해 야기되는 손상의 위험과 시스템의 스트레스가 통상적으로 증가한다.

하지만, HVDC 차단기 (100) 에 의한 HVDC 시스템 (200) 에서 DC 전류의 중단은 다수의 상이한 환경에서 원할 수도 있다. 위에서 살펴본 바와 같이, HVDC 라인 (210) 에서 라인 결함이 있는 경우에, 단락 전류에 의해 야기되는 장애 및 손상을 제한하도록 HVDC 라인 (210) 의 차단이 매우 절실할 수도 있다. 또한 때때로 정상 작동하에 HVDC 라인 (210) 의 분리를 원할 수도 있다. 예를 들어, HVDC 차단기 (100) 는 HVDC 라인 (210) 으로부터 HVDC 컨버터 (205) 의 분리를 위해; 그리고 다중스테이션 HVDC 시스템 (200) 으로부터 HVDC 라인 (210) 의 분리 등을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 정상 작동중 HVDC 라인 (210) 을 차단하기 위한 HVDC 차단기 (100) 의 요건은 통상적으로 비결함 라인을 차단하기 위한 HVDC 차단기 (100) 의 요건과 상이하다. 단락 또는 접지 결함과 같은 라인 결함 상황에서, 차단기 (100) 에 대해 요구되는 전압은 일반적으로 정격 전압을 초과한다. 한편, 정상 작동 중 HVDC 라인 (210) 을 차단할 때, 요구되는 전압은 상당히 더 작고, 통상적으로 정격 전압의 대략 20 ~ 40 % 이다. 상당히 더 높은 역전압 (counter voltage) 을 설정하도록 설계된 차단기 (100) 는 정상 작동 중 HVDC 라인의 차단을 위해 사용된다면, 과도 전압이 발생할 것이고, 이것은 시스템 (200) 의 다른 부분에 스트레스를 주고 장애가 발생할 것이다.

정상 작동 중, HVDC 라인 (210) 의 차단이 수용 불가하게 HVDC 시스템 (200) 의 작동에 장애를 발생시키지 않는 반면 전류 차단에 시간이 걸린다면 시간이 결정적 인자가 될 수 없고, 아무런 피해가 없음이 통상적으로 중요하다. 한편, 단락 또는 접지 결함 상태에서, 전류의 차단은 절실하고, 신속한 전류의 차단은 HVDC 시스템 (200) 의 다른 부분의 장애를 낮은 수준으로 유지하는 것보다 보다 우선적이다. 또한, HVDC 차단기 (100) 의 일측에서 전압이 영 (0) 이므로 전압 스트레스는 더 적을 것이다. 정상 부하의 차단시, HVDC 차단기 (100) 의 양측에서 전압은 정격 전압에 달하고, 그 상부에서 HVDC 차단기 (100) 로부터의 과도 전류가 부가될 것이다.

시간에 대한 비선형 저항기 (120) 를 통과하는 전류의 미분의 절대값은 비선형 저항기 (120) 를 통하여 전압이 증가함에 따라 증가한다. 그러므로, 비선형 저항기 (120) 의 특성은 HVDC 차단기 (100) 의 전류 차단 시간에 영향을 미친다. 비선형 저항 (120) 에 대하여 전압이 높아짐에 따라, 전류 감소율이 더 높아질 것이다. 따라서, 비선형 저항기 (120) 의 SIPL 의 큰 값은 라인 결함 상황에서 요구된다. 하지만, 더 큰 SIPL 때문에, 더 큰 과도 전류가 발생할 것이고, 이것은 시스템 (200) 의 어레스터 (235) 등에 스트레스를 줄 것이다. 그러므로, 정상 작동 중 HVDC 라인 (210) 을 차단하기 위한 HVDC 차단기 (100) 에서, 비선형 저항기 (120) 의 SIPL 의 더 작은 값이 통상적으로 라인 결함 상황에서보다 요구될 것이다. 더 작은 SIPL 을 가지는 비선형 저항기 (120) 에 대해, 차단 작동 속도를 희생하여 과도 전류는 더욱 작아질 것이다.

일 세트의 HVDC 차단기 구획을 직렬로 접속함으로써, HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 예비 선택된 그룹은 개별적으로 제어 가능하고, 라인 결함 상황과 정상 작동 중 둘 모두에서 HVDC 라인 (210) 을 차단하기에 적합한 HVDC 차단기가 달성될 수 있다. 일 세트의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함하는 HVDC 차단기 (300) 가 개략적으로 도 3 에 도시되어 있다. 이러한 HVDC 차단기 (300) 는 구획화된 HVDC 차단기 (300) 라고 할 수 있다. 도 3 의 HVDC 차단기 (300) 는 4 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함하고, 각각의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 인터럽터 (105), 커패시터 (130) 를 가지는 공진 회로 (115), 및 비선형 저항기 (120) 를 포함한다. 일 세트의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 임의의 수의 개별적으로 제어 가능한 HVDC 차단기 구획 및/또는 하나를 초과하는 HVDC 차단기 구획 그룹을 포함할 수 있다. 도 3 의 실시예에서, 모두 4 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 각각 개별적으로 제어 가능할 수 있다. 대안적으로, 도면 좌측의 2 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 제 1 제어 가능한 그룹을 형성할 수 있고 도면 우측의 나머지 2 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 제 2 제어 가능한 그룹을 형성할 수 있는데, 각 그룹의 HVDC 차단기 구획은 동시에 작동하도록 배치된다. 그 밖의 다른 조합이 가능한데, 예를 들어 좌우측으로 가장 멀리 있는 HVDC 차단기 구획 (305) 은 별도로 제어할 수 있고 중간에 있는 2 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 제어 가능한 그룹을 형성할 수 있다. HVDC 차단기 구획 (300) 의 인터럽터 (105) 는 통상적으로 인터럽터 (105) 의 접점 (135) 의 분리 작동을 위한 기계적 설비 (arrangement) 를 가진다. 인터럽터 (105) 는 예를 들어 피스톤 차단기라고도 하는 파퍼 (puffer) 차단기, 자력 소호 (self-blast) 차단기, 또는 그 밖의 다른 적합한 차단기일 수 있다. 인터럽터 (105) 의 변형예는 SF6 또는 진공 차단기를 포함할 수도 있다. 대안적으로 인터럽터 (105) 는 독립형이거나 다른 기계적 및/또는 전력 반도체 인터럽터 조합형인 전력 반도체 인터럽터 또는 스위치일 수도 있다. 기계적 인터럽터 (105) 의 액추에이터는 예를 들어 스프링 작동 기구, 공압 작동 기구, 유압 작동 기구, 유압 스프링 작동 기구, 또는 그 밖의 다른 적합한 기구일 수 있다. HVDC 차단기 (300) 의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 분리 제어할 수 있도록, 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 의 작동 기구는 바람직하게 물리적으로 분리되어야 하고 개별적으로 제어 가능해야 한다. HVDC 차단기 구획 (305) 은 예를 들어 그것의 인터럽터 (105) 를 트리핑시킬 구획 작동 신호를 수신하도록 배치될 수 있다. 이러한 구획 작동 신호는 하나 이상의 구획 작동 신호를 수신하고 이러한 신호(들)를 관련된 HVDC 차단기 구획(들) (305) 으로 분배하도록 배치된 HVDC 차단기 (300) 의 기기를 통하여 또는 외부 제어 장치로부터 직접 수신될 수 있다. 이러한 기기는 예를 들어 프로세서 또는 다른 논리 회로일 수 있다.

직렬로 접속된 일 세트의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함하는 HVDC 차단기 (300) 에서, 작동 조건에 응하여 트리핑되는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 비선형 저항기 (120) 는 중단 프로세스의 에너지를 흡수하도록 함께 작동할 것이다. 그러므로, 단 하나의 HVDC 차단기 구획을 가지는 HVDC 차단기 (100) 가 사용되어야 할 때보다 각각의 비선형 저항기 (120) 에 대한 전압은 더 낮을 것이다. 따라서, 더 낮은 SIPL 값을 가지는 비선형 저항기 (120) 가 사용될 수 있다. 그 결과, 커패시턴스 (130) 에 의해 경험되는 최대 전압은 더 낮을 것이고, 커패시턴스 (130) 를 제공하는 커패시터의 물리적 크기가 감소될 수 있다.

구획들이 하나씩 또는 그룹으로 또는 이것을 혼합하여 개별적으로 제어할 수 있는 HVDC 차단기 (300) 에 일 세트의 직렬 접속된 HVDC 차단기 구획 (305) 을 제공함으로써, HVDC 차단기 (300) 의 차단 능력은 특정 작동 조건의 요구에 맞출 수 있다. 예를 들어, 세트의 모든 HVDC 차단기 구획 (305) 이 동시에 트리핑될 때, HVDC 차단기 (300) 의 HVDC 차단 능력이 라인 결함 상황의 요건에 대응하도록 HVDC 차단기 (300) 는 설계될 수 있다. 그러므로, 라인 결함 상황의 작동 조건에서, 이러한 HVDC 차단기 (300) 의 모든 HVDC 차단기 구획 (305) 이 트리핑될 것이다. 한편, 예를 들어 유지보수를 목적으로, 정상 작동 중 HVDC 컨버터 (205) 또는 HVDC 라인 (210) 을 분리하는 작동 조건에서, 시간 요건은 엄격하지 않기 때문에, 이것은 이러한 HVDC 차단기 (300) 의 HVDC 차단기 구획 (305) 중 단 하나 또는 일부를 트리핑하기에 충분할 수도 있다. 그러므로, 라인 결함 상황에서 HVDC 라인 (200) 을 차단하도록 설계된 대형 HVDC 차단기 (100) 가 트리핑되어야 할 때보다 라인 차단 작용에서 발생하는 임의의 과도 전압은 더 작을 것이다.

그러므로, 일 세트의 직렬 접속되고, 개별적으로 제어 가능한 HVDC 차단기 구획 (305) 또는 HVDC 차단기 구획의 그룹을 포함하는 HVDC 차단기 (300) 는 현재 요구에 맞출 수 있고, 온디맨드 (on-demand) 전류 차단 특성을 제공할 수 있다.

특정 작동 조건에 응하여 트리핑될 HVDC 차단기 구획 (305) 의 개수는 조건의 유형에 의해 결정될 수 있다. HVDC 차단기 (300) 의 하나 이상의 HVDC 차단기 구획 (305) 또는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 그룹의 트리핑을 요구할 수 있는 작동 조건의 예로는 HVDC 컨버터 (205) 의 예정된 분리, HVDC 차단기 (300) 를 통하여 접속된 HVDC 라인 (210) 에서 접지 결함, HVDC 컨버터 (205) 로 보조 전력의 손실 등이 있다. 트리핑될 HVDC 구획 (305) 및/또는 HVDC 구획 (305) 의 그룹의 알맞은 수는 신속 차단 작동과 적은 과도 전류 사이에서 알맞은 균형을 얻도록 특정 조건을 위해 설정될 수 있다.

HVDC 차단기 (300) 및 HVDC 차단기 (300) 의 HVDC 차단기 구획 (305) 의 트리핑 작용을 개별적으로 제어하기 위한 제어 장치 (400) 를 포함하는 HVDC 차단기 시스템 (401) 의 실시예가 도 4 에 개략적으로 도시되어 있다. 도 4 의 실시예에서, 제어 장치 (400) 는 4 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함하는 HVDC 차단기 (300) 의 트리핑 작용을 제어하도록 나타나 있고, 도면의 명료성을 높이기 위해서, 도면 부호는 단지 이들 중 하나에 대해 표시되었다. 하지만, 제어 장치 (400) 는 임의의 개수의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함하는 HVDC 차단기 (300) 를 제어하도록 설계될 수 있다. 2 개의 분리된 물리적 요소로 도 4 에 나타내었지만, 차단기 (300) 와 제어 장치 (400) 는 원한다면 동일한 물리적 기기에 통합될 수 있다.

도 4 의 제어 장치 (400) 는 작동 제어 기구 (405), 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 및 구획 작동 신호 인터페이스 (415) 를 포함하고, 작동 제어 기구 (405) 는 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 및 구획 작동 신호 인터페이스 (415) 에 접속된다.

시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 는 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 배치된다. 시스템 상태 신호 (420) 는 예를 들어 HVDC 시스템 (200) 의 특정 부분에서 발생하는 특정 결함을 검출하도록 배치된 보호 기기에 의해 발생된 신호일 수 있다. 시스템 상태 신호 (420) 를 발생시킬 수 있는 보호 기기의 예는 도 2 의 전류 측정 장비 (240) 와 전압 측정 장비 (245) 인데, 이러한 장비들은 HVDC 라인 (210) 의 DC 라인 결함을 감지하도록 배치된다. 차동 보호 기기가 사용될 수 있는데, 이것은 HVDC 라인 (210) 의 두 단부에서 전류를 비교하거나, 2 개를 초과하는 HVDC 컨버터 (205) 를 포함한 HVDC 시스템 (200) 에서 DC 버스로 유입되는 전류의 합을 결정하도록 배치될 수 있다. 보호 기기는 HVDC 컨버터 (205) 에서 예를 들어 접지 결함, 라인 결함, 스위칭 결함, 과전류, 내부 결함 등을 검출하도록 시스템 (200) 의 적합한 위치에 배치될 수 있다. 보호 기기는 일반적으로 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로, 본원에서 더 검토되지 않을 것이다.

작동 및 유지보수 (O & M) 시스템은 또한 시스템 상태 신호 (420) 를 발생시키도록 배치될 수 있고 시스템 상태 신호는 원한다면 예를 들어 HVDC 라인 (210) 의 예정된 차단 작동의 경우에 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 에 의해 수신된다. 시스템 상태 신호 (420) 는 또한 사용자 인터페이스에 의해 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 로 수동으로 들어갈 수 있다.

시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 에 의해 수신된 임의의 시스템 상태 신호 (420) 는 작동 제어 기구 (405) 로 릴레이될 것이다. 작동 제어 기구는 적어도 2 가지 유형의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 배치된다. 동일한 방식으로 응하도록 작동 제어 기구 (405) 가 배치된 시스템 상태 신호 (420) 는 동일한 시스템 상태 신호 유형이라고 할 것이다. 동일한 유형의 다른 시스템 상태 신호 (420) 는 다른 시스템 상태 신호원에서 나올 수도 있다. 수신된 시스템 상태 신호(들) (420) 의 유형을 기초로, 작동 제어 기구 (405) 는 트리핑하는 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 그룹의 개수를 결정할 것이다. 또한, 작동 제어 기구 (405) 는 트리핑되어야 하는 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 그룹의 개수를 표시하는 적어도 하나의 구획 작동 신호 (435) 를 구획 작동 신호 인터페이스 (415) 를 통하여 HVDC 차단기 (300) 로 전송할 것이다. 일 구현예에서, 이러한 구획 작동 신호 (435) 는 개별 구획 작동 신호 (435) 로서 트리핑되어야 하는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 각각의 인터럽터 (105) 로 전송되고 (도 4 참조), 이러한 구획 작동 신호 (435) 는 예를 들어 펄스의 형태이다. 다른 구현예에서, 이러한 구획 작동 신호 (435) 는 트리핑되어야 하는 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획의 그룹의 개수를 표시하는 단일 신호로서 전송될 수 있다. HVDC 차단기 (300) 의 설계에 따라, 제어 장치 (400) 에 의해 전송되는 구획 작동 신호 (435) 는 예를 들어 전기 펄스 신호, 광 펄스 신호, 전기 데이터 신호, 광 데이터 신호, 무선 신호 등일 수 있다.

도 4 에서, 각각의 HVDC 차단기 구획 (305) 은, 특정 HVDC 차단기 구획 (305) 의 트리핑이 성공적인지 아닌지 검출하도록 각각의 인터럽터 (105) 에 배치된 선택적 구획 상태 표시 기기 (440) 를 더 포함하는 것으로 나타나 있다. 구획 상태 표시 기기 (440) 는 예를 들어 인터럽터 (105) 가 기계적으로 개방되었는지를 표시하기 위한 보조 접점, 인터럽터 (105) 의 개방된 접점 (135a, 135b) 사이에서 임의의 아크 전류를 측정하도록 접속된 DC 전류 측정 기기, 이 둘의 조합체 또는 인터럽터 (105) 가 정확하게 개방되었는지 그리고/또는 인터럽터 (105) 로부터 커패시터 (130) 까지 전류의 정류가 성공적으로 발생하였는지 검출할 수 있는 그 밖의 다른 알맞은 기기일 수 있다. HVDC 차단기 구획 (305) 의 인터럽터 (105) 가 정확하게 작동하는지 아닌지를 표시하는 구획 상태 신호 (445) 가 그 후 구획 상태 표시 기기 (440) 로부터 제어 장치 (400) 로 전송될 수 있다. 도 4 의 제어 장치 (400) 는 이러한 구획 상태 신호 (445) 를 수신하도록 배치된 구획 상태 신호 인터페이스 (450) 를 포함한다. 구획 상태 신호 인터페이스 (450) 는 임의의 수신된 구획 상태 신호 (445) 를 작동 제어 기구 (405) 로 릴레이하도록 배치된다. 유리하게도, 작동 제어 기구 (405) 는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 작동이 실패하였음을 표시하는 구획 상태 신호 (445) 의 수신에 응하여 구획 작동 신호 (435) 를 예를 들어 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305) 과 같은 아직 개방되지 않은 HVDC 차단기 구획 (305) 으로 전송하도록 배치될 수 있다. 인터럽터 (105) 에 구획 상태 표시 기기 (440) 를 제공함으로써, 인터럽터 (105) 의 결함이 있는 작동을 검출하는 시간이 상당히 감소될 수 있고, 이 시간은 통상적으로 대략 1 ~ 10 ms 정도의 기간 스케일 내에 있을 수 있는데, 이것은 HVDC 차단기 (300) 가 HVDC 차단기 (300) 를 통과하는 전류를 강제로 제로가 되게 하는데 성공하지 못하였음을 발견한 후에만 결함이 있는 작동이 검출되는 상황과 비교했을 때 상당히 감소된다. HVDC 차단기 (300) 는 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 그룹 중 아무것도 구획 상태 표시 기기 (440) 를 포함하지 않거나 일부 또는 전체가 구획 상태 표시 기기를 포함하도록 설계될 수 있다.

구획 상태 신호 (445) 는 시스템 상태 신호 (420) 의 유형으로 볼 수 있고, 구획 상태 신호 인터페이스 (450) 는 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 의 일부로 볼 수 있다. 동일하거나 상이한 물리적 인터페이스는 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 와 구획 상태 신호 인터페이스 (450) 의 구현을 위해 사용될 수 있다. 또한, 인터페이스 (410, 415) 는 동일하거나 상이한 물리적 인터페이스일 수 있다.

바람직하게, 작동 제어 기구는 다른 유형의 시스템 상태 신호가 동시에 수신된다면, 최대 수의 HVDC 차단기 구획 (305) 의 개방을 요구하는 유형의 신호가 우세하도록 설계될 수 있다. 이런 식으로, 필요한 수의 HVDC 차단기 구획 (305) 이 항상 개방되도록 지시됨을 보장할 수 있다.

HVDC 차단기 (300) 는 하나 이상의 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함하도록 설계될 수 있어서, 모든 수 미만의 HVDC 차단기 구획 (305) 의 트리핑이 최악의 라인 결함 시나리오의 경우에도 요구될 것이다. 이것은 모든 수 미만의 HVDC 차단기 구획 (305) 의 비선형 저항기 (130) 의 SIPL 값의 합이 HVDC 차단기 (300) 의 정격 라인 전압을 초과하도록 보장함으로써 달성될 수 있어서, 모든 수 미만의 HVDC 차단기 구획 (305) 의 트리핑시 HVDC 차단기 (300) 를 가로질러 발생된 역전압은 전류를 중단하기 위해서 충분한 여유를 가지고 정격 전압을 초과할 것이다. 따라서, HVDC 차단기 구획 (305) 의 결함 있는 작동이 예를 들어 구획 상태 표시 신호 (445) 의 수신에 의해 작동 제어 기구 (405) 에 의해 발견되는 경우에, 최악의 시나리오 경우에도 트리핑하는 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 이 있을 것이다.

원한다면, 구획 상태 표시 기기 (440) 가 제공되지 않은 HVDC 차단기 (300) 에 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305) 이 또한 제공될 수 있다. 이러한 구현예에서, 리던던트 HVDC 차단기 구획을 포함한 모든 HVDC 차단기 구획 (305) 은 최악의 라인 결함 시나리오 경우에 응하여 즉시 트리핑될 수 있어서, 모든 HVDC 차단기 구획 (305) 이 정확하게 작동할 때 단락된 HVDC 라인 (210) 을 차단하기 위한 요건을 초과하는 차단 속도를 유발한다.

작동 제어 기구 (405) 의 실시예의 작동을 개략적으로 도시한 흐름도가 도 5 에 나타나 있고, 작동 제어 기구 (405) 는 일 세트의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 포함한 HVDC 차단기 (300) 의 트리핑 작용을 제어하기 위한 제어 장치 (400) 의 일부를 형성한다.

도 5 의 단계 (500) 에서, 작동 제어 기구 (405) 는 하나 이상의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신한다. 단계 (505) 에서, 작동 제어 기구 (405) 는 HVDC 차단기 (300) 의 HVDC 차단기 구획 (305) 또는 HVDC 차단기 구획의 그룹 중 트리핑되어야 하는 수를 결정한다. 수신된 시스템 상태 신호(들) (420) 의 유형에 따라 결정된 현재 작동 조건을 기초로 결정된다. 구현예에서 시스템 상태 신호 (420) 의 유형은 수신된 시스템 상태 신호 (420) 자체에 포함된 정보 및/또는 시스템 상태 신호가 수신된 상태 신호 인터페이스 (410) 의 입력부로부터 얻을 수 있는데, 왜냐하면 다른 공급원에 의해 발생된 시스템 상태 신호는 다른 입력부에서 수신될 수 있기 때문이다. 예를 들어 미리 수신된 시스템 상태 신호 (420) 에 포함된 정보와 같은 추가 정보는 원한다면 결정을 위한 근거로서 또한 사용될 수 있다. 단계 (515) 에서, 구획 작동 신호 (435) 는 그 후 필요한 수의 HVDC 차단기 구획 및/또는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 그룹으로 전송된다.

일 실시형태에서, 단계 (505) 는 하나 이상의 시스템 상태 신호 (420) 에 응하여 트리핑되어야 하는 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 그것의 그룹의 개수에 관한 결정을 할 수 있을 뿐만 아니라, HVDC 차단기 (300) 의 부분 트리핑 경우에, 즉 모든 수 미만의 HVDC 차단기 구획 (305) 이 전류를 차단하도록 개방되어야 하는 경우에, 어느 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 그것의 그룹이 차단되어야 하는지 선택하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 또한 부분 트리핑 경우에, 남아있는 폐쇄된 HVDC 차단기 구획 (305) 은 아래에 설명되는 것처럼 일단 전류가 중단되고 나면 결국 개방될 수 있다. 어느 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 그것의 그룹이 개방되어야 하는지 선택하는 것은 예를 들어 무작위 개수의 발전기로부터 얻은 값을 기초로 또는 마지막으로 HVDC 차단기 (300) 가 부분적으로 트리핑되었을 때 어느 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 그것의 그룹이 사용되었는지에 관한 정보 또는 각각의 HVDC 차단기 구획 (305) 이 트리핑된 횟수에 관한 정보 또는 수신된 시스템 상태 신호 (420) 의 유형을 기초로 또는 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다. HVDC 차단기 (300) 의 부분 트리핑시 트리핑되는 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 그것의 그룹을 변경함으로써 그리고/또는 만약에 있다면 리던던트 차단기 구획 (305) 이 될 HVDC 차단기 구획 (305) 을 변경함으로써, 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 의 사용이 대략적으로 동일해질 수 있다. 따라서, 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 은 대략적으로 동일한 비율로 노후화될 것이다. 또한, 결함 있는 HVDC 차단기 구획 (300) 의 검출 가능성이 증가할 것이다. 일 실시형태에서, 트리핑할 HVDC 차단기 구획 및/또는 그것의 그룹을 선택하는 단계는 그 대신에 HVDC 차단기 (300) 에서 수행되고, 선택은 유사한 원칙을 기초로 한다. 대안적으로, 어떠한 선택 단계도 수행되지 않아, 동일한 유형의 시스템 상태 신호 (420) 에 응하여 동일한 HVDC 차단기 구획 (305) 이 트리핑될 것이다.

일 실시형태에서, 특정 작동 조건일 때 트리핑되는 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 그것의 그룹은 동시에 트리핑되고, 임의의 추가 HVDC 차단기 구획 (305) 은 폐쇄된 상태로 유지될 것이다. 다른 실시형태에서, 모든 수 미만의 HVDC 차단기 구획 (305) 의 개방이 아크 전류를 차단하기 위해 필요하다면, 각각의 비선형 저항기 (130) 가 위험을 경험하는 최대 전압을 감소시키도록 일단 전류가 중단되고 나면 남아있는 폐쇄된 HVDC 차단기 구획 (305) 중 일부 또는 전체가 또한 개방될 수 있다. 예를 들어, 일단 전류가 요구되는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 즉각적인 트리핑에 의해 중단되고 나면, 남아있는 폐쇄된 HVDC 차단기 구획 (305) 은 특정 시간격으로, 예를 들어 10 ~ 100 ms 로, 순차적으로 잇따라 트리핑될 수 있다. 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 의 트리핑 타이밍은 예를 들어 순차적으로 구획 작동 신호 (435) 를 전송하는 작동 제어 기구 (405) 에 의해 제어될 수 있다. 대안적으로, 일단 아크 전류가 중단되면, 남아있는 폐쇄된 HVDC 차단기 구획 (305) 이 모두 동시에 개방될 수 있다. 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 의 트리핑 사이 시간격은 트리핑이 발생하는 작동 조건에 의해 결정될 수 있거나, 작동 조건에 독립적일 수 있다.

도 4 에 대해 언급한 대로, HVDC 차단기 구획 (305) 은 선택적으로 구획 상태 표시 기기 (440) 를 포함할 수 있다. 구획 상태 신호 (445) 를 수신했을 때 제어 장치 (400), 예를 들어 작동 제어 기구 (405) 에 의해 수행되는 방법의 실시예의 흐름도가 개략적으로 도 6 에 도시되어 있다. 단계 (600) 에서, 구획 상태 신호 (445) 는 구획 상태 표시 기기 (440) 로부터 수신된다. 단계 (605) 에서, 구획 상태 신호 (445) 는 구획 상태 신호 (445) 가 관련된 인터럽터 (105) 가 정확하게 트리핑되었는지 아닌지를 결정하기 위해서 분석된다. 이런 분석은 예를 들어 구획 상태 표시 기기 (440) 가 전류 측정 기기를 포함하는 경우에 아크 전류가 특정 값에 도달하였는지 그리고/또는 구획 상태 표시 기기가 보조 접점을 포함한다면 인터럽터 접점 (135a, 135b) 이 정확하게 분리되었는지 점검하는 단계를 포함할 수 있다. 인터럽터 (105) 가 성공적으로 트리핑되면, 방법이 종료되는 단계 (615) 로 들어간다. 하지만, 구획 상태 신호 (445) 가 인터럽터 (105) 가 정확하게 트리핑되지 않았다고 표시한다면, 단계 (610) 로 들어가고, 이 단계에서 구획 작동 신호 (435) 는 현재 폐쇄된 추가 HVDC 차단기 구획 (305) 으로 전송된다 (도 5 의 단계 (515) 참조).

일 구현예에서, HVDC 차단기 구획 (305) 의 구획 상태 표시 기기 (440) 는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 트리핑이 실패한다면 단지 구획 상태 신호 (445) 를 전송할 것이다. 그러므로, 이 구현예에서, 단계 (605) 는 생략될 수 있고, 구획 상태 신호 (445) 를 수신할 때 무조건 단계 (610) 로 들어갈 것이다.

작동 제어 기구 (435) 는 하드웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 알맞은 조합에 의해 구현될 수 있다. 도 7 은 작동 제어 기구 (405) 의 하드웨어 구현예의 실시예를 도시한다. 도 7 의 작동 제어 기구 (405) 는 5 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 가지는 HVDC 차단기 (300) 를 제어하도록 배치되고, 5 개의 차단기 중 하나의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 리던던트이다. 이것은 도 7 에 도시되지 않았지만, 도 7 의 작동 제어 기구 (405) 에 의해 제어될 HVDC 차단기 구획 (300) 의 5 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 은 이하 HVDC 차단기 구획 (305i, 305ⅱ, 305ⅲ, 305ⅳ, 305ⅴ) 이라고 할 것이고, 여기에서 HVDC 차단기 구획 (305v) 은 리던던트 HVDC 차단기 구획에 부여된다.

도 7 의 작동 제어 기구 (405) 는 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 를 통하여 다음과 같은 시스템 상태 신호 유형의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 배치되고, 시스템 상태 신호 유형으로는, 수신했을 때 4 개의 HVDC 차단기 구획 (305i ~ 305ⅳ) 을 즉시 트리핑하도록 작동 제어 기구 (405) 가 구획 작동 신호 (435) 를 전송하는 유형 (420a) 의 시스템 상태 신호; 수신했을 때 1 개의 HVDC 차단기 구획 (305i) 을 즉시 트리핑시키고 나머지 HVDC 차단기 구획 (305ⅱ ~ 305v) 을 지연 (τ) 의 지연된 순차적 방식으로 트리핑시키도록 작동 제어 기구 (405) 가 구획 작동 신호 (435) 를 전송하는 유형 (420b) 의 시스템 상태 신호; 수신했을 때, 4 개의 HVDC 차단기 구획 (305i ~ 305ⅳ) 을 즉시 트리핑시키고 지연 (τ) 이후 나머지 HVDC 차단기 구획 (305v) 을 트리핑시키도록 작동 제어 기구 (405) 가 구획 작동 신호 (435) 를 전송하는 유형 (420c) 의 시스템 상태 신호; 및 수신했을 때, 2 개의 HVDC 차단기 구획 (305i ~ 305ⅱ) 을 즉시 트리핑시키고 나머지 HVDC 차단기 구획 (305ⅱi ~ 305v) 을 지연 (τ) 의 지연된 순차적 방식으로 트리핑시키도록 작동 제어 기구 (405) 가 구획 작동 신호 (435) 를 전송하는 유형 (420d) 의 시스템 상태 신호가 있다. 도 7 에서, 작동 제어 기구 (405) 는 전술한 각각의 시스템 상태 신호 유형 (420a ~ 420d) 의 2 개의 다른 공급원으로부터 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 배치되지만, 작동 제어 기구 (405) 는 임의의 개수의 시스템 상태 신호원으로부터 특정 제어 신호 유형의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 배치될 수 있고, 이러한 공급원은 예를 들어 다른 보호 기기, O&M 시스템, 사용자 인터페이스 등임을 보여준다.

하나를 초과하는 공급원으로부터 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 작동 제어 기구 (405) 가 배치된 각각의 시스템 상태 신호 유형에 대해, 작동 제어 기구 (405) 는 입력 OR 게이트를 포함한다. 도 7 의 입력 OR 게이트 (700a ~ 700d) 는, 작동 제어 기구 (405) 가 일부를 형성하는 제어 시스템 (400) 에 의해 수신되는 유형 (420a ~ 420d) 의 모든 시스템 상태 신호 (420) 를 각각 수신하고, 각각의 유형 (420a ~ 420d) 의 적어도 하나의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신했을 때 출력 신호 (705a ~ 705d) 를 발생시키도록 배치된다. 출력 신호 (705a ~ 705d) 는 이하 트리핑 신호 (705a ~ 705d) 라고 할 것이다.

도 7 에서, 도면 부호 (420, 700, 705) 와 도면 부호 (305, 435, 445, 710, 715, 720) 만 인덱스 (index) 와 함께 나타나 있고, 여기에서 각각 인덱스 (a ~ e) 는 다른 시스템 상태 신호 (420a ~ 420e) 와 관계를 표시하고 인덱스 (i ~ v) 는 다른 HVDC 차단기 구획 (305i ~ 305v) 과 관계를 표시하며, 도 7 의 설명에서, 도 7 의 이런 기기를 일반적으로 언급할 때 인덱스는 종종 생략된다.

작동 제어 기구 (405) 는, 작동 제어 기구 (405) 가 일부를 형성하는 제어 장치 (400) 에 의해 제어될 각각의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 위해, 릴레이 기기 (710) 를 더 포함한다. 도 7 에, 릴레이 기기 (710i ~ 710v) 가 도시되어 있다. 릴레이 기기 (710) 는 트리핑 신호 (705) 를 수신했을 때 인터페이스 (415) 를 통하여 구획 작동 신호 (435) 를 전송하도록 배치된다.

입력 OR 게이트 (700) 로부터 출력은 하나 이상의 릴레이 기기 (710) 의 입력에 접속될 수 있어서, 시스템 상태 신호 (420) 의 수신은 구획 작동 신호 (435) 가 HVDC 차단기 (300) 의 하나 이상의 HVDC 차단기 구획 (305) 으로 전송되도록 야기할 것이다. 입력 OR 게이트 (700) 로부터 출력은 예를 들어 직접적으로 또는 반직접적으로 아래에서 설명되는 것처럼 출력 OR 게이트 (715) 에 의하여 또는 하나 이상의 시간 지연 기구 (720) 에 의하여 릴레이 기기 (710) 의 입력에 접속될 수 있다. 시간 지연 기구 (720) 는 시한 (τ) 만큼 릴레이 기기 (710) 로 트리핑 신호 (705) 의 송신을 지연하도록 배치된다. 4 개의 시간 지연 기구 (720ⅱ ~ 720v) 가 도 7 의 작동 제어 기구 (405) 에 포함되고, 4 개의 시간 지연 기구 (720ⅱ ~ 720v) 는 각각 τ, 2τ, 3τ 또는 4τ 의 지연을 각각 발생시키도록 캐스케이드 (cascade) 방식으로 직렬 접속된다. 원한다면, 릴레이 기기 (710) 는 입력 OR 게이트 (700) 에 의해 수신된 시스템 상태 신호 (420) 에 응하여 릴레이 기기 (710) 에 의해 전송되는 구획 작동 신호 (435) 의 알맞은 지연을 발생시키도록 알맞은 개수의 시간 지연 기구 (720) 를 통하여 입력 OR 게이트 (700) 의 출력에 접속될 수 있다. 예를 들어 HVDC 차단기의 초기 개방이 모든 이용할 수 있는 수 미만의 HVDC 차단기 구획 (305) 을 개방함으로써 수행될 때 구획 작동 신호(들) (435) 의 지연이 요구될 수 있어서, 결국 나머지 폐쇄된 HVDC 차단기 구획 (305) 을 개방함으로써, 차단기 (300) 는 서로에 대해 HVDC 라인 (210) 의 두 부분의 더 나은 장기 절연을 제공할 수 있다. 그 후, 나머지 HVDC 차단기 구획 (305) 의 캐스케이드 또는 순차적 개방이 유익할 수 있다. 시한 (τ) 은 예를 들어 10 ~ 100 ms 일 수 있다. 시한 (τ) 은 작동 제어 기구 (405) 의 모든 시간 지연 기구 (720) 에 대해 동일할 수 있고, 또는 상이한 시간 지연 기구 (720) 사이에서 변할 수 있다.

릴레이 기기 (710) 는 1 개를 초과하는 입력 OR 게이트 (700) 에 접속될 수 있어서, 릴레이 기기 (710) 에 의한 구획 작동 신호 (435) 의 송신은 1 개를 초과하는 유형의 시스템 상태 신호 (420) 에 의해 트리거 (trigger) 될 수 있다.

그러므로, 입력 OR 게이트 (700) 와 릴레이 기기 (710) 사이의 접속은 예를 들어 직접 접속일 수 있고; 다른 시스템 상태 신호 유형의 역할을 하는 다른 OR 게이트 (700) 가 또한 접속되는, 출력 OR 게이트 (715) 라고 하는, 추가 OR 게이트 (715) 를 통한 접속일 수 있고; 지연 기구 (720) 를 통한 접속일 수 있고; 또는 지연 기구 (720) 와 출력 OR 게이트 (715) 를 통한 접속일 수 있다. 직접 접속은 특정 릴레이 기기 (710) 에 의한 구획 작동 신호 (435) 의 트리거가 일 유형의 단지 시스템 상태 신호 (420) 에 응하여 즉시 발생해야 할 때 사용될 수 있다. 어떠한 접속도 도 7 에 나타나 있지 않지만, 도 7 의 입력 OR 게이트 (700) 와 릴레이 기기 (710) 사이의 모든 접속은 출력 OR 게이트 (715) 를 통한 접속이다. 5 개의 출력 OR 게이트 (715i ~ 715v) 가 도 7 에 나타나 있고, 각각의 출력부는 릴레이 기기 (710i ~ 710v) 에 접속된다. 그러므로, 도 7 의 작동 제어 기구 (405) 에 의해 제어될 HVDC 차단기 (300) 의 HVDC 차단기 구획 (305i ~ 305v) 은 각각 일 유형보다 많은 시스템 상태 신호 (420) 에 의해 트리핑될 수 있다.

전술한 대로, 도 7 의 작동 제어 기구 (405) 에 의해 제어될 HVDC 차단기 (300) 는 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305v) 을 포함한다. 작동 제어 신호 (435v) 를 HVDC 차단기 구획 (305v) 으로 전송하기 위해서 배치된 도 7 의 릴레이 기기 (710v) 의 입력은 임의의 입력 OR 게이트 (700a ~ 700d) 에 직접 접속되지 않고, 시간 지연 기구 (720) 에 의하여 입력 OR 게이트 (700a ~ 700d) 에 접속된다. 하지만, 도 7 의 작동 제어 기구 (405) 는 HVDC 차단기 (300) 로부터 구획 상태 신호 (445) 를 수신하도록 배치되고 이하 구획 상태 입력 OR 게이트 (700e) 라고 하는 입력 OR 게이트 (700e) 를 더 포함한다. 구획 상태 입력 OR 게이트 (700e) 의 출력은 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305v) 의 역할을 하는 릴레이 기기 (710v) 의 입력에 접속되어서, 구획 작동 신호 (435v) 는 구획 상태 신호 (435) 를 수신했을 때 HVDC 차단기 구획 (305v) 으로 즉시 송신된다. 이런 식으로, HVDC 차단기 구획 (305i ~ 305ⅳ) 중 하나의 작동이 실패했다면 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305v) 의 신속 작동이 달성될 수 있다.

도 7 의 작동 제어 기구는 단지 실시예로서 주어지고, 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, HVDC 차단기 구획 (305i ~ 305v) 의 즉시 작동이 바람직하다면, 시간 지연 기구 (720) 의 일부 또는 모두 생략될 수 있다. 한편, 모든 유형의 시스템 상태 신호 (420) 의 수신이 적어도 하나의 HVDC 차단기 구획 (435) 의 시간 지연된 트리핑을 트리거하도록 요구된다면, 모든 입력 OR 게이트 (700a ~ 700d) 의 출력은 적어도 하나의 시간 지연 기구 (420) 에 접속될 수 있다. 릴레이 기기 (710) 의 개수는 제어될 HVDC 차단기 (300) 의 다른 개수의 HVDC 차단기 구획 (305) 에 대응하도록 변경될 수 있다. AND-OR 게이트의 개수는 다른 개수의 시스템 상태 신호 유형에 대응하도록 변경될 수 있다. 작동 제어 기구 (405) 가 단 하나의 공급원으로부터 특정 시스템 상태 신호 유형의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 배치된다면, 이 특정 유형의 OR 게이트 (700) 는 생략될 수 있다.

도 7 의 입력 AND-OR 게이트 (700a ~ 700e) 와 출력 OR 게이트 (715i ~ 715v) 는 종래의 방식으로 다이오드 (705) 에 의하여 설계된다. 릴레이 기기 (710) 는 도 7 에 나타낸 것처럼 예를 들어 릴레이와 릴레이 코일에 의해 실현될 수 있다. 도 7 의 시간 지연 기구 (720) 는 지속 기간 (t) 의 펄스를 발생시키는 펄스 발생기, 릴레이 코일 및 시간 지연 구조 (time delay make) 에 의해 설계된다. OR 게이트 (700, 715), 시간 지연 기구 (720) 및 릴레이 기기 (710) 를 실현하는 다른 방식도 예상할 수 있다.

시스템 상태 신호 인터페이스 (410), 구획 작동 신호 인터페이스 (415) 및 구획 상태 신호 인터페이스 (450) 는 도 7 에 나타나 있지 않다. 이러한 인터페이스는 예를 들어 종래의 신호 입력부/출력부일 수 있다.

도 8 에서, 도 4 의 제어 장치 (400) 를 개략적으로 도시한 대안적인 방식이 나타나 있고, 작동 제어 기구 (405) 는 하드웨어와 소프트웨어의 조합체를 사용함으로써 구현된다. 도 8 은 메모리 형태의 컴퓨터 프로그램 제품 (805) 뿐만 아니라 인터페이스 (410, 415, 450) (도 4 참조) 에 접속된 프로세싱 수단 (800) 을 포함하는 제어 장치 (400) 를 보여준다. 메모리 (805) 는 컴퓨터 프로그램 (810) 형태인 컴퓨터 판독 가능한 코드 수단을 저장하는데, 이 프로그램은 프로세싱 수단 (800) 에 의해 실행될 때 작동 제어 기구 (405) 가 구획 작동 제어 방법을 수행하도록 하고, 이것의 예는 도 5 와 도 6 에 도시되어 있다. 다시 말해서, 이 실시형태에서 작동 제어 기구 (405) 는 하나 이상의 범용 프로세서 또는 구획 작동 제어를 수행하기 위한 소프트웨어 (810) 와 조합한 제어 장치 (400) 용으로 특별히 개발된 하나 이상의 프로세서에 의해 구현될 것이다. 소프트웨어 (810) 는 예를 들어 매핑 표 (mapping table) 를 포함할 수 있고, 이러한 매핑 표는 예를 들어 시스템 상태 신호 (420) 에 포함될 수도 있는 가능한 값, 또는 시스템 상태 신호 (420) 가 수신될 수도 있는 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 의 가능한 입력을 트리핑되어야 하는 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 그룹의 개수를 표시하는 제 1 값으로 매핑한다. 추가 실시형태에서, 매핑은 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 HVDC 차단기 구획 (305) 의 그룹 중 어느 것이 트리핑되어야 하는지 표시하는 제 2 값을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 값 대신에, 매핑 표는 어느 HVDC 차단기 구획 (305) 및/또는 그것의 그룹이 트리핑될 것인지 단지 표시하는 것을 포함할 수 있지만 그 수는 명확하게 지정되지 않는다. 도 8 에서, 소프트웨어 (810) 는 하나의 물리적 메모리 (805) 에 저장되는 것으로 나타나 있지만, 소프트웨어 (810) 는 하나를 초과하는 물리적 메모리 (805) 로 나누어질 수 있다. 메모리 (805) 는 하드 드라이브, 플래시 메모리, EEPROM (전기적 소거 및 프로그램 가능 읽기 전용 메모리), DVD 디스크, CD 디스크, USB 메모리 등과 같은 임의의 유형의 비휘발성 컴퓨터 판독 수단일 수 있다.

구획화된 HVDC 차단기 (300) 의 신뢰성을 더욱 향상시키기 위해서, 구획화된 HVDC 차단기 (300) 는 리던던트 제어 시스템과 조합될 수도 있다. 도 9 에, 2 개의 독립적으로 작동하는 HVDC 제어 장치 (400A, 400B) 로부터 구획 작동 신호 (435) 를 수신하도록 배치된 구획화된 HVDC 차단기 (300) 를 포함하는 HVDC 차단기 시스템 (401) 이 나타나 있다. 도 9 의 제어 장치 (400A, 400B) 는 독립 공급원에서 비롯되는 시스템 상태 신호 (420A) 와 시스템 상태 신호 (420B) 를 각각 수신하도록 차례대로 배치된다. HVDC 차단기 (300) 의 신뢰성을 더욱더 개선하기 위해서, HVDC 차단기 구획 (305) 은 리던던트 트리핑 기구, 예를 들어 리던던트 트리핑 코일을 포함할 수 있고, 이것은 각각 두 제어 장치 (400A, 400B) 에 접속된다.

구획화된 HVDC 차단기 (300) 와 이중화된 제어 시스템의 조합으로 신뢰도가 매우 높아진다. 어떠한 단일 우발적 고장 (failure) 도 HVDC 차단기 (300) 의 작동 실패를 야기하지 않을 것이다. 예를 들어, 상태 신호 (420A) 가 작동하지 않으면, 대응하는 상태 신호 (420B) 가 여전히 제어 장치 (400B) 에 의해 수신될 것이고; 제어 장치 (400A) 가 작동하지 않으면, 제어 장치 (400B) 가 여전히 HVDC 차단기 (300) 의 필요한 작동을 명령할 것이고; 1 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 이 작동하지 않으면, 구획 상태 표시 기기 (440) 는 추가 HVDC 차단기 구획 (305) 의 작동을 개시할 수 있다. 또한, 여러 개의 HVDC 차단기 구획 (305) 이 DC 전류를 중단하도록 명령을 받는 대부분의 경우에, 1 개의 HVDC 구획 (305) 이 작동하지 않을지라도 정확하게 작동하는 HVDC 차단기 구획 (305) 은 DC 전류를 중단할 것이다.

도 10 은 3 개의 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 을 가지는 구획화된 HVDC 차단기 (300) 를 포함하는 단극 HVDC 시스템 (200) 을 도시하고, 차단기 구획의 트리핑은 제어 장치 (400) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (400) 는 적어도 하나의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하고, 수신된 시스템 상태 신호(들) (420) 에 응하여 트리핑될 HVDC 차단기 구획 (305) 의 개수를 결정하도록 배치된다. 게다가, 제어 장치 (400) 는 결정된 개수의 HVDC 차단기 구획 (305) 의 어느 인터럽터 (105) 가 트리핑될 것인지에 응하여 HVDC 차단기 구획 (305) 에 구획 작동 신호(들) (435) 를 전송하도록 배치된다.

도 10 의 단극 HVDC 시스템 (200) 은 예시를 목적으로 일 실시예로 나타내었다. 하지만, 본원에 설명한 기술은 전압원 컨버터 (205) 또는 라인 정류된 컨버터 (205), 여러 개의 HVDC 컨버터 스테이션 (205) 의 네트워크 또는 2 개의 컨버터 스테이션 (205) 을 접속하는 단일 라인을 포함하는 시스템 등을 가지는 임의의, 단극 또는 쌍극 HVDC 시스템 (200) 에 적용할 수 있다. 도 11 에, 다른 HVDC 시스템 (200) 이 나타나 있고, 3 개의 HVDC 컨버터 스테이션 (205:1, 205:2, 205:3) 이 HVDC 라인 (210:1, 210:2, 210:3) 및 DC 버스 (1100:1, 1100:2, 1100:3) 을 통하여 네트워크에 배치된다. 또한, HVDC 컨버터 (205:1, 205:2, 205:3) 는 각각 버스 바 설비 (1103:1, 1103:2, 1103:3) 를 통하여 DC 버스 (1100:1, 1100:2, 1100:3) 에 접속된다. 명료함을 위해서, 도 11 에 나타난 대부분의 구성요소 유형에 대해 도면 부호는 한 번만 표시되었다. 해당하는 경우, 도 2 및 도 9 와 동일한 도면 부호가 사용되었다.

구획화된 HVDC 차단기 (300) 는 도 11 의 시스템 (200) 에서 여러 위치에 설치되어서, HVDC 라인 (210:1, 210:2, 210:3) 은 효과적으로 분리될 수도 있고, 또는 HVDC 컨버터 (205:1, 205:2, 205:3) 가 필요한 다수의 작동 조건에 따라 효과적으로 분리될 수도 있다. 도 11 에서, 구획화된 HVDC 차단기 (300) 는 HVDC 라인 (210:1, 210:2, 210:3) 의 각 단부에서뿐만 아니라 HVDC 컨버터 (205) 및 이 HVDC 컨버터 (205) 를 네트워크에 접속시키는 DC 버스 (1100) 사이에 접속된다. 각각의 구획화된 HVDC 차단기 (300) 는 제어 장치 (400) 에 접속되고, 제어 장치는 차례로 시스템 상태 신호 (420) 의 공급원에 접속된다. 시스템 상태 신호 (420) 의 공급원은 예를 들어 전류 측정 기기 (240), 전압 측정 기기 (245) 또는 O&M 시스템 (1105) 일 수도 있다. 명료한 예시를 목적으로, 제어 장치 (400) 와 시스템 상태 신호 (240) 의 공급원 사이 접속은 각 제어 장치 (400) 로 들어오는 점선으로 단지 표시되었다. 특정 제어 장치 (400) 는 통상적으로 제어 장치 (400) 에 의해 제어되는 HVDC 차단기 (300) 의 부분 트리핑을 포함한 트리핑을 요구하는 작동 조건을 모니터하는 시스템 상태 신호 (240) 의 공급원에 접속된다.

시스템 (200) 에서 낮은 과도 전류와 짧은 차단 시간 사이의 절충이 다른 작동 조건을 위해 맞춤화될 수 있게 HVDC 라인 (210) 을 효과적으로 차단하는 가능성을 제공함으로써, 시스템 (200) 의 다른 부분이 결함을 나타내거나 서비스 또는 유지보수되어야 할 때 구획화된 HVDC 차단기 (300) 의 사용은 적절히 작동하는 HVDC 컨버터 (205) 또는 HVDC 라인 (210) 이 작동을 멈추어야 하는 위험을 상당히 줄일 수 있다. 예를 들어, 도 11 의 HVDC 라인 (210:1) 이 라인 결함을 나타내었다면, HVDC 라인 (210:1) 이 작동을 멈추어야 할지라도, HVDC 컨버터 (205:1, 205:2, 205:3) 는 HVDC 라인 (210:2, 210:3) 을 통하여 네트워크로 전력을 지속적으로 공급할 수 있다.

HVDC 차단기 구획 (305) 은 예를 들어 도 1 의 HVDC 차단기 (100) 에 따라 또는 그 밖의 다른 적합한 HVDC 차단기 설계에 따라 설계될 수 있다. 예를 들어, HVDC 차단기 구획 (305) 은 HVDC 차단기 (300) 를 재폐쇄할 때 돌입 전류를 제한하기 위해서 예비 삽입 저항기 및/또는 인터럽터 (105) 를 개방할 때 강제로 전류를 제로로 만들기 위해서 전류 변동 발생을 보조하기 위한 전자 지지 회로 등을 포함할 수 있다. 전자 지지 회로의 예는 EP 0 660 352 호에 개시된다.

첨부 도면에서, 구획 작동 신호 (435) 가 HVDC 차단기 구획 (305) 의 인터럽터 (105) 에 의하여 직접 수신되도록 HVDC 차단기 (300) 가 도시되어 있다. 하지만, 본 발명은 예를 들어 인터럽터 (105) 의 작동을 제어하는 프로세서와 같은 HVDC 차단기 (300) 의 다른 부분에 의해 구획 작동 신호 (435) 가 처음 수신되는 HVDC 차단기 설계에 동일하게 적용할 수 있다.

차단기 (300) 에서 발생하도록 기대되는 최대 전류, 예를 들어 대략 정격 라인 전류의 10 배가 효과적으로 커패시턴스 (130) 로 정류될 수 있도록 HVDC 차단기 구획 (305) 의 커패시턴스 (130) 의 크기가 통상적으로 선택된다. 공진 회로 (115) 의 인덕턴스 (125) 는 종종 회로 (115) 의 표유 (stray) 인덕턴스에 의해 형성될 수 있어서, 어떠한 별개의 인덕턴스 (125) 도 요구되지 않고, 또는 대안적으로, 유도자가 공진 회로 (115) 에 도입될 수도 있다.

HVDC 차단기 (300) 의 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 은 동일할 수 있고 또는 다른 특성을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 HVDC 차단기 구획 (305) 의 비선형 저항기 (120) 는 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 의 비선형 저항기 (120) 와 다른 값을 가질 수 있다. 이것은 또한 커패시턴스 (130) 에서 다른 요건을 야기할 것이다. 또한, HVDC 차단기 구획 (305) 의 전부가 아닌 일부 구획들은 예비 삽입 저항기를 포함할 수 있고; 전부가 아닌 일부 구획들은 전자 지지 회로를 포함할 수 있고, 전부가 아닌 일부 구획들은 구획 상태 표시 기기 (440) 등을 포함할 수 있다.

HVDC 차단기 (300) 의 총 SIPL 값, 즉 임의의 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305) 의 SIPL 값을 포함하지 않는 다른 HVDC 차단기 구획 (305) 의 비선형 저항기 (120) 의 SIPL 값의 합은 바람직하게 HVDC 라인 (210) 의 정격 라인 전압을 초과해야 한다. 개방된 HVDC 차단기 (300) 가 더 장기간동안 충분한 라인 전압에 노출될지라도 비선형 저항기 (120) 가 손상되지 않도록, 그리고 접지 결함의 경우에 HVDC 라인 (210) 으로부터 통전된 HVDC 컨버터 (205) 가 HVDC 라인 (210) 으로부터 효과적으로 절연되도록 총 SIPL 값과 정격 라인 전압간 비율 값이 바람직하게 설정될 수 있다. 총 SIPL 의 알맞은 값은 특히 비선형 저항기 (120) 를 형성하는 재료의 특성에 따른다. 비선형 저항기 (120) 가 산화 아연으로 형성될 때, 이 값은 예를 들어 정격 라인 전압의 1.5 ~ 1.8 배일 수 있다. 하나 이상의 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305) 이 HVDC 차단기 (300) 에 포함된다면, 리던던트 구획(들)을 포함한 HVDC 차단기 (300) 의 비선형 저항기의 모든 SIPL 값의 합은 통상적으로 원하는 총 SIPL 값을 적어도 리던던트 HVDC 차단기 구획 (305) 의 SIPL 값만큼 초과한다.

위에서 언급한 바와 같이, 비선형 저항기 (120) 는 예를 들어 원하는 SIPL 을 제공하는 구성으로 배치된 산화 아연 저항기일 수 있다. 대안적으로, 비선형 저항기 (120) 는 예를 들어 탄화 규소와 같은 다른 재료로 형성될 수 있다.

본 발명의 다양한 양태가 첨부된 독립항에 나타나 있지만, 발명의 다른 양태는 첨부된 청구항에 명확하게 나타낸 조합뿐만 아니라 위의 상세한 설명 및/또는 첨부 도면에 나타낸 임의의 특징의 조합을 포함한다.

본 기술분야의 당업자는 본원에 제시된 기술이 단지 예시를 목적으로 나타낸 위의 상세한 설명과 첨부 도면에 개시된 실시형태에 국한되지 않고 다수의 다른 방식으로 구현될 수 있고, 이것은 아래 청구항에 의해 한정된다는 것을 이해할 것이다.

Claims

비선형 저항기 (130) 와 적어도 하나의 인터럽터 (105) 의 병렬 접속부를 포함하는 HVDC 차단기 (300) 로서, 상기 비선형 저항기의 저항은 전압이 증가함에 따라 감소하고,
상기 HVDC 차단기는 상기 HVDC 차단기가 상기 비선형 저항기 (130) 와 상기 적어도 하나의 인터럽터 (105) 의 적어도 하나의 추가 병렬 접속부를 더 포함하도록 구획화되고, 상기 병렬 접속부 및 상기 추가 병렬 접속부는 직렬로 접속되고,
상기 병렬 접속부의 적어도 하나, 상기 병렬 접속부의 적어도 하나의 그룹, 또는 이들 모두가 다른 상기 병렬 접속부와 개별적으로 제어되도록 배치되고,
상기 HVDC 차단기는, 상기 HVDC 차단기의 트리핑시 적어도 하나의 상기 인터럽터가 트리핑되는 병렬 접속부 개수가 상기 HVDC 차단기의 트리핑이 발생하는 작동 조건에 의해 결정되도록 배치되는 HVDC 차단기 (300).
제 1 항에 있어서,
다른 유형의 상기 작동 조건은,
라인 결함 상황; 및
정상 작동 중 HVDC 라인 (205) 의 차단을 포함하는 HVDC 차단기 (300).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 병렬 접속부는 적어도 하나의 기계 작동식 인터럽터 (105), 적어도 하나의 전력 반도체 인터럽터, 또는 이들 모두를 포함하는 HVDC 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 병렬 접속부는, 병렬 접속부의 작동이 실패했는지 검출하고 병렬 접속부가 성공적으로 작동하지 않은 경우에 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호 (445) 를 발생시키도록 배치되는 구획 상태 표시 기기 (440) 를 포함하는 HVDC 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 HVDC 차단기는 비선형 저항기와 적어도 하나의 인터럽터의 적어도 하나의 리던던트 병렬 접속부를 포함하는 HVDC 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항의 HVDC 차단기를 포함하는 HVDC 차단기 시스템으로서, 상기 HVDC 차단기 시스템은 HVDC 차단기 (300) 의 트리핑을 제어하기 위한 제어 장치 (400) 를 더 포함하고, 상기 제어 장치는:
적어도 2 개의 유형 (420a; 420b; 420c; 420d) 의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하도록 배치된 시스템 상태 신호 인터페이스 (410) 로서, 상기 시스템 상태 신호 유형은 상기 HVDC 차단기가 일부를 형성하는 HVDC 시스템 (200) 에서 작동 조건을 표시하는, 상기 시스템 상태 신호 인터페이스 (410);
상기 HVDC 차단기의 적어도 하나의 개별적으로 제어 가능한 병렬 접속부, 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두가 트리핑되도록 유발하는 적어도 하나의 구획 작동 신호 (435) 를 상기 HVDC 차단기에 송신하도록 배치된 구획 작동 신호 인터페이스 (415); 및
상기 시스템 상태 신호 인터페이스 및 상기 구획 작동 신호 인터페이스에 접속된 작동 제어 기구 (405) 를 포함하고,
상기 작동 제어 기구는 적어도 하나의 수신된 시스템 상태 신호 (420) 의 유형에 관한 정보를 기초로 트리핑되어야 하는 상기 병렬 접속부, 상기 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두의 개수를 결정하고, 상기 개수의 병렬 접속부, 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두를 트리핑하도록 상기 구획 작동 신호 인터페이스를 통하여 대응하는 구획 작동 신호(들)를 전송하도록 배치되는 HVDC 차단기 시스템.
제 6 항에 있어서,
시스템 상태 신호가 표시할 수도 있는 다른 유형의 작동 조건은,
라인 결함 상황; 및
정상 작동 중 HVDC 라인 (205) 의 차단을 포함하는 HVDC 차단기 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 작동 제어 기구는 상기 시스템 상태 신호의 수신에 응하여 상기 병렬 접속부, 상기 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두 중 어느 것이 트리핑될 것인지 선택하고, 선택된 병렬 접속부(들), 병렬 접속부(들)의 그룹(들), 또는 이들 모두를 트리핑하기 위해서 상기 구획 작동 신호 인터페이스를 통하여 상기 대응하는 구획 작동 신호(들)을 전송하도록 추가로 배치되는 HVDC 차단기 시스템.
제 6 항에 있어서,
병렬 접속부의 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호 (445) 를 구획 상태 표시 기기 (440) 로부터 수신하도록 배치된 인터페이스 (450) 를 더 포함하고,
상기 작동 제어 기구는 병렬 접속부의 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호의 수신에 응하여 구획 작동 신호를 전송하여서 현재 인터럽터(들)가 폐쇄된 병렬 접속부 또는 병렬 접속부의 그룹의 적어도 하나의 인터럽터를 트리핑하도록 배치되는 HVDC 차단기 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 작동 제어 기구는, 제 1 시점에 적어도 하나의 상기 병렬 접속부, 상기 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두의 상기 인터럽터를 트리핑하고 다른 시점에 적어도 추가의 상기 병렬 접속부, 상기 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두의 인터럽터를 트리핑하도록 적어도 일 유형의 시스템 상태 신호 수신에 응하여 대응하는 구획 작동 신호(들)을 전송하도록 배치되는 HVDC 차단기 시스템.
제 6 항에 있어서,
추가 제어 장치 (400B) 를 더 포함하고, 상기 HVDC 차단기는 제 1 제어 장치 (400A) 및 서로 독립적인 추가 제어 장치에 의해 제어되도록 배치되고,
상기 추가 제어 장치는 상기 제 1 제어 장치와 다른 적어도 하나의 상이한 구획 상태 신호원 (440, 445, 1105) 으로부터 적어도 하나의 구획 상태 신호를 수신하도록 배치되는 HVDC 차단기 시스템.
제 6 항의 HVDC 차단기 시스템을 포함하는 HVDC 송전 시스템 (200).
HVDC 시스템 (200) 에서 DC 전류를 중단하는 방법으로서, 상기 방법은:
HVDC 차단기 (300) 를 제어하는 제어 장치 (400) 에서, DC 전류의 중단을 요구하는 작동 조건을 표시하는 유형의 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하는 단계 (500) 로서, 상기 제어 장치는 HVDC 차단기가 비선형 저항기 (130) 와 적어도 하나의 인터럽터 (105) 의 적어도 2 개의 직렬 접속된 병렬 접속부를 포함하도록 구획화된 HVDC 차단기를 제어하도록 배치되고, 비선형 저항기의 저항은 전압이 증가함에 따라 감소하고, 상기 병렬 접속부 중 적어도 하나, 상기 병렬 접속부 중 적어도 하나의 그룹, 또는 이들 모두는 다른 상기 병렬 접속부와 개별적으로 제어되도록 배치되는, 상기 시스템 상태 신호 (420) 를 수신하는 단계 (500) 를 포함하고, 상기 방법은,
수신된 상기 시스템 상태 신호의 유형에 따라, DC 전류를 중단하기 위해 사용될 상기 병렬 접속부, 상기 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두의 개수를 결정하는 단계 (505); 및
상기 개수의 병렬 접속부, 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두를 트리핑하기 위해서 HVDC 차단기로 대응하는 구획 작동 신호(들) (435) 를 전송하는 단계 (515) 를 포함하는 DC 전류를 중단하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 시스템 상태 신호 유형이 표시할 수도 있는 가능한 작동 조건은,
라인 결함 상황; 및
정상 작동 중 HVDC 라인의 차단을 포함하는 DC 전류를 중단하는 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 매핑 표에 의하여 수행되고, 상기 매핑 표는 적어도 2 개의 시스템 상태 신호 유형에 대해 상기 시스템 상태 신호의 유형을 그 시스템 상태 신호 유형을 수신했을 때 트리핑될 병렬 접속부, 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두의 개수로 매핑하는 DC 전류를 중단하는 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 상기 시스템 상태 신호 수신에 응하여 상기 병렬 접속부, 상기 병렬 접속부의 그룹, 또는 이들 모두 중 어느 것이 트리핑될 것인지 선택하는 것을 더 포함하고;
상기 대응하는 구획 작동 신호(들)은 선택된 병렬 접속부(들), 병렬 접속부의 그룹(들), 또는 이들 모두의 인터럽터를 트리핑하도록 전송되는 DC 전류를 중단하는 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
병렬 접속부의 실패한 작동을 표시하는 구획 상태 신호 (445) 를 구획 상태 표시 기기 (440) 로부터 수신하는 단계 (600); 및
인터럽터(들)가 현재 폐쇄된 병렬 접속부 또는 병렬 접속부의 그룹의 인터럽터(들)를 트리핑하도록 상기 구획 상태 신호 수신에 응하여 구획 작동 신호를 전송하는 단계 (610) 를 더 포함하는 DC 전류를 중단하는 방법.