KR101342435B1 - 고전압 ｄｃ시스템의 ｖｄｃｏｌ 유닛 및 그 제어방법 - Google Patents

고전압 ｄｃ시스템의 ｖｄｃｏｌ 유닛 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛으로서, 외부 시스템으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터 또는 데이터베이스에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 최소 교류전압 계산모듈; 및 산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 최대직류전압 계산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 DC시스템의 VDCOL 유닛에 관한 것이다.

Description

고전압 ＤＣ시스템의 ＶＤＣＯＬ 유닛 및 그 제어방법{VDCOL UNIT OF HIGH VOLTAGE DC SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 고전압 DC시스템(HVDC)의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(voltage dependent current order limiter, VDCOL) 유닛 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 할 수 있는 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하여 제공함으로써 고전압 DC시스템으로 하여금 다양한 계통 조건 하에서도 최적으로 동작할 수 있도록 하는 고전압 DC시스템의 VDCOL 유닛 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 배경기술은 일본 공개특허공보 제 1997-511899호(1997. 11. 25 공개)에 개시되어 있다.
고전압 DC(High Voltage Direct Current; HVDC) 시스템은 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜 송전한 이후, 수전단에서 교류로 재변환시켜 부하에 전력을 공급하는 방식이다. 이러한 고전압 DC 송전 방식은 교류 송전방식의 장점인 전압 승압을 통한 효율적이며 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, 교류 송전의 여러 가지 단점을 극복할 수 있게 한다.
HVDC 시스템은 직류(DC) 송전을 위하여 교류(AC)를 직류로 변환하는 정류기(Rectifier)와, 송전된 직류를 교류로 다시 변환하는 인버터(Inverter)를 포함하여 구성된다. 이들 정류기와 인버터는 각각의 제어기에 의해 구동되며, 도 1은 이들 제어기에 의한 HVDC 시스템의 동작 특성, 즉 정류기 제어기와 인버터 제어기에 의한 고전압 DC시스템의 동작 특성을 도시한 특성곡선이다.
정류기 제어기의 경우 정 전류 제어(CC : constant dc Current Control)를 하는 제어기를 주 제어기로 사용하고, 인버터 제어기는 정 전압 제어(constant dc Voltage Control)를 하는 제어기를 주 제어기로 사용한다. 부가적으로, 정류기 제어의 경우에는, 정류기의 점호각 제어가 최소값에서 제한되도록 하는 CIA(Constant Iginition Angle, αmin) 제어기능과 계통 사고시 HVDC 비상 제어를 위한 VDCOL(Voltage Depend Current Order Limit) 제어 기능이 추가되어 있다. 인버터 제어기의 경우에는, 정 전류 제어(constant dc Current Control) 기능과, 인버터 소호각이 최소값에서 제한되도록 하는 CEA(Constant Extinction Angle, γmin) 제어기능, 인버터 점호각이 최소값에서 제한되도록 하는 최소 점호각 제한 제어기능 등이 부가된다. 도 1에서 이러한 정류기 제어기와 인버터 제어기의 제어특성이 만나거나 겹체는 지점이 전체 HVDC 시스템 즉, 정류기와 인버터 사이의 운전점(Operating Point)이 된다.
전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛은 HVDC시스템의 정류기 제어기에 포함되어 있는 제어 유닛으로서, 도 1에 있어 VDCOL 제어 특성 영역에서의 직류전압, 직류전류 간 제어특성을 제어하는 역할을 하고, 특히 계통 고장에 의한 저전압 발생시 전압 변화에 따라 전류를 안정적으로 제어 또는 조절해 주는 역할을 한다.
도 2는 HVDC 시스템에서 VDCOL 유닛에 의한 제어특성을 도시한 특성그래프를 자세히 나타낸 것이다. 도 2에서 VDCOL 제어 구간에서의 직선의 기울기(이하, "VDCOL 기울기"라 함)는 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112012055604063-pat00001
VDCOL 제어유닛에서, 상기 VDCOL 기울기를 증가시키면, AC 계통의 고장으로 인한 과도 상태시 같은 전압(Vdc)에서 흐르는 전류(Idc)의 양이 감소하기 때문에 직류(DC) 선로를 통한 유효 전력 P의 전송량이 감소하며, 그에 따라 컨버터의 무효전력 소비 Q를 작게 한다. 이는, 계통의 유효전력 조류 복구와 이로 인한 계통의 동적 안정도 향상에 좋지 않은 영향을 미친다. 하지만, 무효전력 소모량은 작아지기 때문에 전압 안정도에는 좋은 영향을 준다.
반면, 만일 VDCOL의 기울기를 작게 하면, 직류전류(Idc) 및 직류(DC) 전력전송량은 증가하며, 이 경우 과도 안정도는 좋지만 무효전력을 많이 소모하므로 전압 안정도는 나빠진다. 즉, 상기의 경우와는 반대의 현상이 나타난다. 따라서, 이러한 특성을 감안하여 VDCOL 특성 및 VDCOL 기울기의 결정은 사전에 많은 계통 해석을 통하여 결정된다.
그런데, 종래 HVDC 시스템에 사용되는 VDCOL 유닛에서는 VDCOL 특성 및 VDCOL 기울기 등은 고정되어 있는 반면에, 계통의 상태는 수시로 변하는 특징이 있다. 따라서 종래의 HVDC 시스템의 VDCOL 유닛의 VDCOL 특성은 현 계통 상태에 맞는 최적의 값이 아니며, 따라서 종래 VDCOL 유닛은 다양한 계통 조건 하에서 각 계통 조건에 따라 최적으로 동작하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 할 수 있는 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하여 제공함으로써 고전압 DC시스템으로 하여금 다양한 계통 조건 하에서도 최적으로 동작할 수 있도록 하는 고전압 DC시스템의 VDCOL 유닛 및 그 제어방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛으로서, 외부 시스템으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터 또는 데이터베이스에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 최소 교류전압 계산모듈; 및 산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 최대직류전압 계산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 DC시스템의 VDCOL 유닛을 제공한다.
본 발명에서, 상기 최소 교류전압 계산모듈은, 계통의 부하증가에 따른 모선측 교류전압의 상관 관계를 이용하되, 유효전력변화에 대한 상기 모선측 교류전압의 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는 때의 모선측 교류전압을 상기 모선측 최소 교류전압으로서 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 최대직류전압 계산모듈은, 상기 최소 교류전압을 변압기 2차측의 값으로 환산한 2차측 최소 교류전압 및 점호각을 적어도 이용하여 상기 최대 직류전압의 임계값을 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 최대 직류전압의 임계값은,
Figure 112012055604063-pat00002
(단, Vd는 상기 최대 직류전압의 임계값, Vl은 상기 2차측 최소 교류전압, α는 점호각, Xc는 변압기 리액턴스, Id는 직류 전류)에 의해 산출되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 외부시스템은 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)시스템 또는 EMS(Energy Management System)인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛의 제어방법으로서, 외부 시스템으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터 또는 데이터베이스에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여, 최소 교류전압 계산모듈이 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 단계; 및 산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 최대직류전압 계산모듈이 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 모선측 최소 교류전압을 산출하는 단계는, 상기 외부 시스템으로부터 상기 계통 데이터를 취득하는 단계; 계통의 부하증가에 따른 모선측 교류전압의 상관 관계를 이용하여, 상기 최소 교류전압 계산모듈이 유효전력변화에 대한 상기 모선측 교류전압의 변화율을 계산하는 단계; 상기 최소 교류전압 계산모듈이 상기 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는 경우, 상기 최소 교류전압 계산모듈이 상기 초과할 때의 모선측 교류전압을 상기 모선측 최소 교류전압으로서 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 변화율의 절대값이 상기 미리 결정된 값을 초과하지 않는 경우, 상기 유효전력을 증가시킨 후 상기 모선측 교류전압의 변화율을 계산하는 단계로 회귀하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 최대 직류 전압의 임계값 산출시, 상기 최대직류전압 계산모듈은 상기 최소 교류전압을 변압기 2차측의 값으로 환산한 2차측 최소 교류전압 및 점호각을 적어도 이용하여 상기 최대 직류전압의 임계값을 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 최대 직류전압의 임계값은,
Figure 112012055604063-pat00003
(단, Vd는 상기 최대 직류전압의 임계값, Vl은 상기 2차측 최소 교류전압, α는 점호각, Xc는 변압기 리액턴스, Id는 직류 전류)에 의해 산출되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 외부시스템은 SCADA 시스템 또는 EMS인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고전압 DC시스템의 VDCOL 유닛 및 그 제어방법은 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 할 수 있는 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하여 제공함으로써 고전압 DC시스템으로 하여금 다양한 계통 조건 하에서도 최적으로 동작할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 정류기 제어기와 인버터 제어기에 의한 고전압 DC시스템의 동작 특성을 도시한 특성곡선이다.
도 2는 고전압 DC 시스템에서 VDCOL 유닛에 의한 제어특성을 도시한 특성그래프이다.
도 3은 고전압 DC 시스템 계통에 있어 유효전력과 교류 전압 간의 관계를 나타내는 특성곡선이다.
도 4는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 VDCOL 유닛의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 실시예에 따른 VDCOL 유닛의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 VDCOL 유닛 및 그 제어방법에 의해 산출되는 최대 직류 전압의 임계값을 적용한 제어 특성 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로하여 본 발명의 실시예에 대하여 본발명이속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지않는다. 그리고 도면에서 본발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 고전압 DC 시스템 계통에 있어 유효전력과 교류 전압 간의 관계를 나타내는 특성곡선이고, 도 4는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 VDCOL 유닛의 구성을 도시한 것이며, 도 5는 본 실시예에 따른 VDCOL 유닛의 제어방법을 나타내는 흐름도로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 VDCOL 유닛(100)은, 외부 시스템(미도시)으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터(P, Q, V, θ) 또는 HVDC 시스템(200)의 데이터베이스(미도시)에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 최소 교류전압 계산모듈(110); 및 산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 최대직류전압 계산모듈(120)을 포함할 수 있다.
최소 교류전압 계산모듈(110)은, 계통의 부하증가에 따른 모선측 교류전압의 상관 관계를 이용하되, 유효전력변화에 대한 상기 모선측 교류전압의 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는 때의 모선측 교류전압을 상기 모선측 최소 교류전압으로서 산출할 수 있다.
최대직류전압 계산모듈(120)은, 상기 최소 교류전압을 변압기(미도시) 2차측의 값으로 환산한 2차측 최소 교류전압 및 점호각을 적어도 이용하여 상기 최대 직류전압의 임계값을 산출할 수 있다.
본 실시예에서는 HVDC 시스템에 있어 종래의 고정된 VDCOL 특성 제어를 사용하지 않고, 현재의 계통 특성에 적합한 VDCOL 특성 그래프(기울기)를 도출하여 적용하는 제어방법을 제안한다. 도 2에서 보듯이 VDCOL 유닛에 의한 제어 특성 그래프 상에서, 최대 직류전압(Vdmax)이 낮아지면 낮아질수록(즉, VDCOL 특성그래프의 기울기가 작아질수록) 계통 사고 이후의 복구 특성은 좋아지는 반면, 전압안정도는 나빠진다. 반면, 최대직류전압(Vdmax)이 높아지면 높아질수록(즉, VDCOL 기울기가 커질수록) 전압안정도는 좋아진다. 즉, VDCOL 특성 그래프 상의 최대 직류전압(Vdmax)에 따라 복구 특성과 전압 안정도는 반대의 특성을 나타내게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 계통 사고 이후의 복구 성능을 최대로 높이면서도 전압 안정도를 유지할 수 있도록 최대 직류전압(Vdmax)을 가변적으로 조절하는 가변 VDCOL 방식을 구성하고자 한다. 이를 위해서, 도 2에서 최대 직류전압(Vdmax)을 가변하여 전체 VDCOL 특성그래프의 기울기를 가변토록 한다.
현재의 계통 상태는 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)시스템 또는 EMS(Energy Management System)를 통해서 실시간으로 감시되고 있기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이 SCADA 시스템이나 EMS를 통하여 취득되는 유효전력, 무효전력, 전압, 역률 등의 실시간 계통 데이터(P, Q, V, θ), 또는 주기적으로 데이터베이스에 축적되어 제공되는 축적 계통데이터를 통하여, 계통 부하 변경시 계통 전압이 안정적으로 운영될 수 있는 모선측 최소 교류(AC) 전압을 확인할 수 있다. 그리고, 이 모선측 최소 교류전압을 이용하면 VDCOL 특성그래프 상에서의 설정 가능한 최대직류 전압(Vmax)의 임계값(또는 최소값)을 계산할 수 있다. 이를 통해 계통의 현재 상태를 반영하여 전압안정도의 한계를 유지하면서 복구 특성을 최대로 할 수 있는 최적의 VDCOL 유닛을 구성할 수 있다.
본 실시예의 동작 및 작용을 도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, HVDC시스템의 정류기 제어기(미도시)에 포함된 VDCOL 유닛(100)은 SCADA 시스템이나 EMS 등의 외부 시스템(미도시)으로부터 제공되는 유효전력, 무효전력, 전압, 역률 등의 현재 계통상태에 관한 계통 데이터(P, Q, V, θ), 또는 주기적으로 데이터베이스에 축적되어 제공되는 축적 계통 데이터(Xc, α, Id) 등을 취득한다(S10).
이어서, VDCOL 유닛(100)은 상기 계통 데이터에 기초하여 조류 계산을 수행한다(S20).
다음으로, 최소 교류전압 계산모듈(110)은 계통의 부하증가에 따른 모선측 교류전압의 상관 관계를 이용하여, 유효전력변화에 대한 상기 모선측 교류전압의 변화율을 계산한다(S30). SCADA시스템이나 EMS에 의해 취득되는 계통의 데이터를 이용하여 부하증가에 따른 부하플로우(Load Flow)를 수행하면, 도 3에 도시된 바와 같은 현 계통에 대한 전압 안정도 특성 그래프(PV곡선)을 도출할 수 있다.
도 3에서 계통의 현재 상태에 따른 운전점은 (2-1)과 같으며, (2-2)는 계통의 최대 공급전력과 그 때 계통이 붕괴되지 않고 유지할 수 있는 최소의 전압을 나타낸다. 하지만 (2-2)는 계통운영의 극점이기 때문에 안정적인 계통 운영을 위해서는 일정 마진(PMargin)이 필요하게 된다. 본 실시예에서는, P-V 곡선의 접선의 기울기가 0<m<∞이고 안정적인 운전점에서는 기울기가 서서히 증가하다가 극점 근처에서 급격히 증가한다는 사실에 착안하여, 접선 기울기(dV/dP)의 절대값의 크기가 미리 결정된 특정값(예를 들면 1 또는 2)보다 커지는 극점 근처의 운전점을 최대 허용 운전 전압으로 설정하였다. 최대 허용 운전 전압은 도 3의 (2-3)의 지점으로부터 구해질 수 있다. 현재의 운전점에서 모선의 유효전력과 모선측 교류 전압 사이의 관계는 수학식 (2)와 같이 주어진다.
Figure 112012055604063-pat00004
(단, Pk는 특정 k모선에서의 유효전력, n은 k모선에 연결된 선로의 갯수, G는 어드미턴스의 실수성분인 컨덕턴스, B는 어드미턴스의 허수성분인 서셉턴스,θkm는 역률)
위의 수학식 (2)을 이용하여 유효전력 변화에 대한 모선측 교류 전압의 변화율을 계산하면 PV 곡선의 접선의 기울기와 같은 의미가 된다. 따라서 위의 식으로부터 유효전력에 대한 모선측 교류 전압의 변화율, 즉 접선의 기울기(m)은 수학식 (3)과 같이 얻어진다.
Figure 112012055604063-pat00005
이어서, 최소 교류전압 계산모듈(110)은 상기 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는지 여부를 판단한다(S40). 상술한 바와 같이, 도 3에서 유효전력에 대한 모선측 교류 전압의 변화율(dV/dP)의 절대값이 미리 결정된 특정값(예를 들어, 1 또는 2)을 초과하는 지점에서의 교류전압을 전압 안정도 한계를 만족하는 계통의 최소 교류 전압으로 설정할 수 있다.
상기 단계(S40)에서의 판단결과, 상기 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는 경우, 최소 교류전압 계산모듈(110)은 상기 초과할 때의 모선측 교류전압을 상기 모선측 최소 교류전압으로서 산출하여, 이를 최대직류전압 계산모듈(120)로 출력한다(S60). 반면, 상기 단계(S40)에서의 판단결과, 상기 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하지 않는 경우, 최소 교류전압 계산모듈(110)은 부하 및 발전력을 증가시키는 등 유효전력을 증가시킨 후(S50), 단계(S20)으로 회귀하여 상기 단계(S20) 이하의 단계들을 다시 반복한다.
다음으로, 산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 최대직류전압 계산모듈(120)은 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압(Vdmax)의 임계값(또는 최소값)을 산출하는데, 이를 자세히 살펴 보면 다음과 같다.
전압안정도 한계를 만족하면서 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압(Vdmax)의 임계값(또는 최소값)은 계통의 상기 모선측 최소 교류전압을 이용하여, HVDC의 특성을 나타내는 컨버터 방정식인 수학식 (4)로부터 계산될 수 있다.
Figure 112012055604063-pat00006
(단, Vd는 상기 최대 직류전압의 임계값, Vl은 2차측 최소 교류전압, α는 점호각, Xc는 변압기 등의 리액턴스, Id는 직류 전류)
상기에서 Vl은 상기 모선측 최소 교류전압을 변압기 2차측의 값으로 환산한 2차측 최소 교류전압을 의미한다.
수학식 (3)의 절대값이 특정값보다 크게 되는 전압, 즉 전압 안정도 한계를 만족하는 계통의 최소 교류 전압을 구한 후 수학식 (4)를 이용하여 최대 직류전압의 임계값(최소값)(Vd)을 구한다. 이 때, 수학식 (4)로 부터 VDCOL 특성 그래프 상의 최대 직류전압(Vmax)의 임계값(최소값)을 계산하기 위해서는 안정도 한계를 만족하는 계통의 모선측 최소 교류 전압과 HVDC 운전상태를 나타내는 제어기의 제어각(α)과 직류전류(Id)에 대한 정보를 반영해야 한다. 따라서 전압 안정도 한계를 만족하면서 복구 특성을 최대로 하는 VDCOL 유닛(100)은 현재 계통의 운영상태 뿐만 아니라 HVDC의 운전 상태까지 반영하게 된다. 이상의 내용을 바탕으로 종래에 있어 고정된 VDCOL 제어특성을 개선한 본 실시예에 있어서의 VDCOL 유닛(100)의 VDCOL 제어특성 그래프는 도 6과 같다.
이상 살펴 본 바와 같이, 본 실시예에 따른 고전압 DC시스템의 VDCOL 유닛 및 그 제어방법은 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 할 수 있는 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하여 제공함으로써 고전압 DC시스템으로 하여금 다양한 계통 조건 하에서도 최적으로 동작할 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본발명의기본 개념을 이용한 당업자의 여러변형 및 개량형태 또한 본발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛으로서,
    외부 시스템으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터 또는 데이터베이스에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 최소 교류전압 계산모듈; 및
    산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 최대직류전압 계산모듈을 포함하되,
    상기 최대직류전압 계산모듈은,
    상기 최소 교류전압을 변압기 2차측의 값으로 환산한 2차측 최소 교류전압 및 점호각을 적어도 이용하여 상기 최대 직류전압의 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 고전압 DC 시스템의 VDCOL 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 최소 교류전압 계산모듈은,
    계통의 부하증가에 따른 모선측 교류전압의 상관 관계를 이용하되,
    유효전력변화에 대한 상기 모선측 교류전압의 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는 때의 모선측 교류전압을 상기 모선측 최소 교류전압으로서 산출하는 것을 특징으로 하는, 고전압 DC시스템의 VDCOL 유닛.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 최대 직류전압의 임계값은,
    Figure 112013077905455-pat00007

    (단, Vd는 상기 최대 직류전압의 임계값, Vl은 상기 2차측 최소 교류전압, α는 점호각, Xc는 변압기 리액턴스, Id는 직류 전류)
    에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, 고전압 DC 시스템의 VDCOL 유닛.
  5. 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛으로서,
    외부 시스템으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터 또는 데이터베이스에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 최소 교류전압 계산모듈; 및
    산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 최대직류전압 계산모듈을 포함하되,
    상기 외부시스템은 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)시스템 또는 EMS(Energy Management System)인 것을 특징으로 하는, 고전압 DC 시스템의 VDCOL 유닛.
  6. 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛의 제어방법으로서,
    외부 시스템으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터 또는 데이터베이스에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여, 최소 교류전압 계산모듈이 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 최대직류전압 계산모듈이 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 최대 직류 전압의 임계값 산출시, 상기 최대직류전압 계산모듈은 상기 최소 교류전압을 변압기 2차측의 값으로 환산한 2차측 최소 교류전압 및 점호각을 적어도 이용하여 상기 최대 직류전압의 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는, VDCOL 유닛의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 모선측 최소 교류전압을 산출하는 단계는,
    상기 외부 시스템으로부터 상기 계통 데이터를 취득하는 단계;
    계통의 부하증가에 따른 모선측 교류전압의 상관 관계를 이용하여, 상기 최소 교류전압 계산모듈이 유효전력변화에 대한 상기 모선측 교류전압의 변화율을 계산하는 단계;
    상기 최소 교류전압 계산모듈이 상기 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 변화율의 절대값이 미리 결정된 값을 초과하는 경우, 상기 최소 교류전압 계산모듈이 상기 초과할 때의 모선측 교류전압을 상기 모선측 최소 교류전압으로서 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, VDCOL 유닛의 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 변화율의 절대값이 상기 미리 결정된 값을 초과하지 않는 경우, 상기 유효전력을 증가시킨 후 상기 모선측 교류전압의 변화율을 계산하는 단계로 회귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, VDCOL 유닛의 제어방법.
  9. 삭제
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 최대 직류전압의 임계값은,
    Figure 112013077905455-pat00008

    (단, Vd는 상기 최대 직류전압의 임계값, Vl은 상기 2차측 최소 교류전압, α는 점호각, Xc는 변압기 리액턴스, Id는 직류 전류)
    에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, VDCOL 유닛의 제어방법.
  11. 고전압 DC시스템의 정류기 제어기에 포함된 전압 의존 전류 오더 리미터(VDCOL) 유닛의 제어방법으로서,
    외부 시스템으로부터 제공되는 현재 계통상태에 관한 계통 데이터 또는 데이터베이스에 축적된 축적 계통데이터에 기초하여, 최소 교류전압 계산모듈이 계통의 전압 안정도 한계를 만족하는 모선측 최소 교류전압을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 최소 교류전압에 기초하여, 최대직류전압 계산모듈이 전압 안정도 한계를 만족하고 복구 특성을 최대로 하기 위한 VDCOL 제어특성 그래프 상의 최대 직류 전압의 임계값을 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 외부시스템은 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)시스템 또는 EMS(Energy Management System)인 것을 특징으로 하는, VDCOL 유닛의 제어방법.
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