KR101374504B1

KR101374504B1 - Method for operating direct current transimission system

Info

Publication number: KR101374504B1
Application number: KR1020130034198A
Authority: KR
Inventors: 조진상; 이욱화; 정용호
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-03-14

Abstract

Provided is a method for operating a direct current (DC) power transmission device including an improved method capable of detecting an extinction angle by measuring the voltage of both ends of a thyristor and directly measuring the extinction angle , and calculating the extinction angle by measuring voltage once. To that end, provided is the method for operating a DC power transmission device with n number of thyristors, which comprises the steps of: applying a current to a thyristor after the thyristor is randomly selected among n number of thyristors, and measuring the voltage when reverse voltage is applied to both ends of the thyristor; and calculating an extinction angle using the measured voltage only. [Reference numerals] (AA) Thyristor current; (BB) Thyristor voltage; (CC) Thyristor state signal; (DD) Soho signal

Description

Method for operating direct current transmission device {Method for operating Direct Current Transimission System}

본 발명은 직류 송전장치에 관련된 것으로 보다 자세하게는 직류 송전장치의 구동방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a direct current power transmission device, and more particularly, to a method of driving a direct current power transmission device.

전류형 HVDC 시스템의 사이리스터로 구성된 컨버터에 인가되는 3상 교류 전압 중에서 기준이 되는 한 상의 영점으로부터 사이리스터가 턴온되는 시점까지의 지연각(α), 사이리스터가 순간적으로 턴오프하지 않아 발생하는 중첩각(μ), 중첩각 이후 사이리스터에 역방향 전압이 걸리는 시점까지의 소호각(γ)이 존재한다.Delay angle (α) from the zero point of one phase to the point of time when the thyristor is turned on among the three-phase AC voltages applied to the converter composed of the thyristor of the current type HVDC system, and the overlap angle caused by the thyristors not turning off momentarily ( μ), there is an arc angle γ from the overlap angle until the reverse voltage is applied to the thyristor.

중첩각(μ)은 변압기의 누설 리액턴스 성분에 의해 결정이 되고 사이리스터로 구성된 컨버터 중 정류기단(rectifier)에서는 지연각이 최소가 되어야 무효전력을 최소화하고, 용량 활용을 최대화할 수 있다. 또한, 인버터(inverter)단에서는 소호각이 최소가 되어야 운전의 안전성 향상, 인버터의 용량 활용의 최대화, 무효전력을 최소화할 수 있다. 사이리스터라는 전력 소자의 특성상 소호각이 최소 소호각이하로 작아지면 전류 실패가 발생하게 된다. 초고전압 직류 송전 장치에서 소호각의 측정은 소호각 제어 및 최소 소호각 보호를 위하여 꼭 필요한 부분이다.
The overlap angle (μ) is determined by the leakage reactance component of the transformer, and the delay angle must be minimized in the rectifier stage of the thyristor converter to minimize reactive power and maximize capacity utilization. In addition, in the inverter stage, the arc angle should be minimized to improve the safety of operation, maximize the utilization of the capacity of the inverter, and minimize reactive power. Due to the characteristics of the thyristors, the current failure occurs when the arc angle becomes smaller than the minimum arc angle. The measurement of the whistle angle is an essential part of the whistle control and the minimum whistle protection in the ultra high voltage DC transmission system.

본 발명은 싸이리스터 양단 전압을 측정하여 직접 소호각을 측정하여 소호각을 검출할 수 있고, 한번의 전압측정으로 소호각을 계산할 수 있는 개선된 방법을 포함하는 직류 송전장치의 구동방법을 제공한다.
The present invention provides a method of driving a DC power transmission apparatus including an improved method of measuring an excitation angle by directly measuring the excitation angle by measuring the voltage across the thyristor, and calculating the excitation angle with a single voltage measurement. .

본 발명은 n개의 싸이리스터를 구비한 직류 송전 장치의 구동방법에 있어서, n개의 싸이리스터중 선택된 임의의 싸이리스터가 도통된 후, 상기 선택된 싸이리스터의 양단에 역전압이 인가되는 시점에 전압을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 전압만을 이용하여 소호각을 계산하는 단계를 포함하는 직류 송전 장치의 구동방법을 제공한다.The present invention provides a method for driving a direct current transmission device having n thyristors, wherein a voltage is applied at a time when a reverse voltage is applied to both ends of the selected thyristor after conducting any thyristor selected from the n thyristors. Measuring; And calculating an arc angle using only the measured voltage.

또한, 상기 측정된 전압만을 이용하여 소호각을 계산하는 단계는 상기 n개의 싸이리스터중 턴온되어 도통되다가 턴오프되어, 싸이리스터 양단전압이 역전압이 되는 싸이리스들에 대응하여 구비된 다수의 게이트 유닛에서 각각의 싸이리스터 소호 신호들을 생성하는 단계; 상기 소호 신호들의 평균값을 이용하여 한개의 대표 소호 신호를 선택하는 단계; 및 상기 대표 소호신호와 해당 밸브를 점호하기 위하여 측정하였던 기준전압이 영전압이 되는 순간까지의 시간을 계산하여 소호각을 계산하는 단계를 포함한다.In addition, the step of calculating the arc angle using only the measured voltage is a plurality of gates provided to correspond to the cycles of the thyristor voltage between the n thyristor is turned on and turned off and turned off Generating respective thyristor arcuate signals in the unit; Selecting one representative arc signal using the average value of the arc signals; And calculating the extinguishing angle by calculating the time until the reference voltage measured to interrogate the representative arc signal and the corresponding valve becomes zero voltage.

또한, 상기 측정된 전압만을 이용하여 소호각을 계산하는 단계는 상기 선택된 싸이리스터중 턴온되어 도통되다가 턴오프되어, 싸이리스터 양단전압이 역전압이 되는 싸이리스들에 대응하여 구비된 게이트 유닛에서 싸이리스터 소호 신호를 생성하는 단계; 및 상기 소호신호와 해당 밸브를 점호하기 위하여 측정하였던 기준전압이 영전압이 되는 순간까지의 시간을 계산하여 소호각을 계산하는 단계를 포함한다.
In addition, the step of calculating the arc angle using only the measured voltage is turned on in the selected thyristor conduction and then turned off, the cycle in the gate unit provided to correspond to the thyristor voltage of the thyristor is a reverse voltage Generating a Lister arc signal; And calculating the extinguishing angle by calculating the time until the reference voltage measured to interlock the arcing signal and the corresponding valve becomes zero voltage.

본 발명에 의해, 기존의 소호각을 측정하기 위하여 싸이리스터 양단 전압을 두 번씩 측정하던 것을 한번으로 줄임으로써 측정 오차, 계산 오차를 감소시킬수 있는 효과를 기재할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to describe the effect of reducing the measurement error and the calculation error by reducing the measurement of the voltage between the thyristor twice in order to measure the existing arc angle.

도1은 본 발명을 설명하기 위해 제시된 것으로 싸이리스터를 구비하는 인버터를 나타내는 회로도.
도2는 싸이리스터의 양단전압을 측정하여 소호각을 계산하는 방법을 도시하기 위한 파형도.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 싸이리스터 양단전압을 측정하기 위한 측정부를 나타내는 블럭도.
도4와 도5는 실시예에 따른 소호각을 측정하기 위한 방법을 도시한 파형도.1 is a circuit diagram showing an inverter having a thyristor as presented to illustrate the present invention.
Fig. 2 is a waveform diagram for illustrating a method for calculating an arc angle by measuring the voltage across the thyristor.
Figure 3 is a block diagram showing a measuring unit for measuring the voltage across the thyristor according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are waveform diagrams showing a method for measuring an arc angle according to an embodiment.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. do.

본 발명은 초고전압 직류 송전 장치의 소호각 측정에 관한 것으로, 특히 싸이리스터가 도통된 후 싸이리스터 양단에 역전압이 인가되는 시점의 전압만을 측정하여 소호각을 계산하는 소호각 측정방법 및 전송방법을 제공한다.The present invention relates to the measurement of the arc angle of the ultra-high voltage direct current transmission apparatus, and more particularly, to measure the arc angle by measuring only the voltage at the time when the reverse voltage is applied to both ends of the thyristor after the thyristor is conducted. To provide.

또한, 본 발명은 싸이리스터 양단 전압을 측정하여 직접 소호각을 측정하여 소호각을 검출할 수 있으며, 이때 한번의 전압측정으로 소호각을 계산할 수 있는 개선된 방법이다.In addition, the present invention can directly detect the arc angle by measuring the voltage between the thyristor and directly measuring the arc angle, in which case it is an improved method for calculating the arc angle by one voltage measurement.

도1은 본 발명을 설명하기 위해 제시된 것으로 싸이리스터를 구비하는 인버터를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an inverter having a thyristor as presented to explain the present invention.

인버터 단은 12개의 사이리스터 블럭(2)을 포함하고 있고, 3상 연결(1)에 4개의 사이리스터 블럭들이 각각 연결되어 있다. 하나의 사이리스터 블럭은 다수의 사이리스터가 직렬로 연결되어 있으며, 각각 대응하는 게이트 유닛(3)이 구비되어 사이리스터의 동작을 제어한다. 밸브기반 제어부(5, Valve Base Electronics(이하 VBE)) 및 제어기(6)는 게이트 유닛(3)을 제어하여 사이리스터가 적절하게 동작하도록 제어한다.The inverter stage includes twelve thyristor blocks 2, and four thyristor blocks are connected to the three-phase connection 1, respectively. In one thyristor block, a plurality of thyristors are connected in series, and corresponding gate units 3 are provided to control the operation of the thyristor. The valve base controller 5 (VBE) and the controller 6 control the gate unit 3 to control the thyristor to operate properly.

인버터 단의 출력 상 전압 및 출력 상 전류를 측정하여, 측정된 상 전압 및 상 전류 값을 이용하여 사이리스터의 중첩각 및 소호각을 계산한다. 계산된 소호각이 최소 소호각 이하로 내려가거나 다른 문제로 인해 중첩각이 증가하게 되면 전류 실패가 발생하고, 소호각이 커지면 인버터단의 무효 전력이 증가하므로, 소호각의 제어가 필요하다.By measuring the output phase voltage and the output phase current of the inverter stage, the overlap angle and the arc angle of the thyristor are calculated using the measured phase voltage and phase current values. If the calculated angle of incidence falls below the minimum angle of incidence or the overlapping angle is increased due to other problems, current failure occurs. When the angle of incidence increases, the reactive power of the inverter stage increases.

사용자는 지연각을 제어하여 소호각을 제어할 수 있고, 지연각을 제어하는 것은 사이리스터의 게이트 전압의 타이밍으로 조절할 수 있다. 인버터 단의 출력을 검출하여 일련의 연산과정을 거쳐 중첩각 및 소호각을 측정하고, 측정된 소호각을 증가 또는 감소시키기 위해 지연각을 제어하여 전류 실패를 회피하면서 무효 전력을 줄이도록 소호각을 제어할 수 있는 것이다.The user may control the arc angle by controlling the delay angle, and controlling the delay angle may be adjusted by timing the gate voltage of the thyristor. Detects the output of the inverter stage and measures the superimposition angle and the arc angle through a series of calculations, and controls the delay angle to increase or decrease the measured angle of arc angle, and reduces the arc power to avoid reactive power. It can be controlled.

도2는 싸이리스터의 양단전압을 측정하여 소호각을 계산하는 방법을 도시하기 위한 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram for illustrating a method of calculating an arc angle by measuring the voltage across the thyristor. FIG.

도2를 참조하여 살펴보면, 측정된 사이리스터 전류와 사이리스트 전압을 통해 t2 시점의 싸이리스터 양단 전압과 t3 시점의 싸이리스터 양단 전압을 측정하여 t2와 t3의 시간 간격을 계산하여 소호각을 계산하게 된다. 게이트 유닛에서 대응하는 사이리스터로 제공하는 신호는 일반적으로 펄스 신호이지만, 사이리스터는 소자 특성상 게이트 신호가 제거된다고 해서 바로 턴오프되지 않는다. 사이리스터의 양단에 역방향 전압이 걸리거나, 강제로 전류의 방향을 반대로 하여야 턴오프된다. Referring to Figure 2, through the measured thyristor current and the thyristor voltage, the voltage across the thyristor at time t2 and the voltage across the thyristor at time t3 are measured to calculate the time interval between t2 and t3 to calculate the arc angle. . The signal provided by the gate unit to the corresponding thyristor is generally a pulse signal, but the thyristor is not immediately turned off due to the removal of the gate signal due to device characteristics. The reverse voltage is applied to both ends of the thyristor, or the direction of the current is forced to turn off.

t2 시점의 싸이리스터 양단 전압이 역전압이 되는 순간 밸브상태 진단부에서 디지털 상태신호 데이터(A1)를 생성하게 되며, 이는 광케이블을 통하여 소호각 검출부로 전송된다. 소호각 검출부에서는 n개의 디지털 상태신호 데이터(A1)를 받은후 이의 평균을 계산한다. t3 시점에서 위의 동작을 반복하게 된다. 전술한 방법에서 싸이리스터 양단의 전압을 t2, t3시점에 측정하여 소호각 검출부로 보내 소호각을 계산하기 때문에, 싸이리스터가 직렬로 연결된 수량이 증가할수록 전압 측정 오차, 전송 오차, 평균값의 오차가 증가할 수 있다.
As soon as the voltage across the thyristor at time t2 becomes the reverse voltage, the valve state diagnosis unit generates digital state signal data A1, which is transmitted to the angle relief angle detection unit through the optical cable. The arc angle detection unit receives n digital state signal data A1 and calculates an average thereof. At the time t3, the above operation is repeated. In the above method, the voltage across the thyristor is measured at the time t2 and t3 and sent to the arc angle detector to calculate the angle of arc, so that as the number of thyristors connected in series increases, the error of voltage measurement, transmission error, and average value increases. Can increase.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 초고전압 직류 송전 장치의 소호각 측정을 위해, 싸이리스터가 도통된 후 싸이리스터 양단에 역전압이 인가되는 시점의 전압만을 측정하여 소호각을 계산하는 소호각 측정방법 및 전송방법을 제안한다.The present invention has been proposed to solve the above-described problem, and for measuring the firing angle of the ultra-high voltage direct current transmission apparatus, the firing angle is measured by measuring only the voltage at the time when the reverse voltage is applied to both ends of the thyristor after the thyristor is conducted. We propose a method for measuring the arc angle and calculating the calculation.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 싸이리스터 양단전압을 측정하기 위한 측정부를 나타내는 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a measuring unit for measuring a voltage across a thyristor according to an embodiment of the present invention.

도3을 참조하여 살펴보면, 싸이리스터(16) 양단의 전압을 게이트 유닛(20)에서 측정하여 소호 신호로 변환하여 광케이블(18)을 통하여 VBE(21)로 전송하면, VBE(21)는 n개의 싸이리스터(17)에서 전송된 동일한 소호 신호를 처리한 후 대표 소호신호를 광케이블(19)을 통하여 제어기(도1의 6 참조)로 전송한다. 전송된 대표 소호신호는 제어기에서 측정된 1번의 전압과의 시간 차이를 계산하여 소호각을 계산한다.Referring to FIG. 3, the voltage across the thyristor 16 is measured by the gate unit 20, converted into an arc signal, and transmitted to the VBE 21 through the optical cable 18. After processing the same SO signal transmitted from the thyristor 17, the representative SO signal is transmitted to the controller (see 6 in Fig. 1) through the optical cable 19. The transmitted representative arc signal calculates the arc angle by calculating the time difference from the voltage measured by the controller.

도4와 도5는 실시예에 따른 소호각을 측정하기 위한 방법을 도시한 파형도이다.4 and 5 are waveform diagrams illustrating a method for measuring an arc angle according to an embodiment.

도4를 참조하여 살펴보면, 싸이리스터가 턴온되어 도통되다가 턴오프되면 싸이리스터 양단전압이 역전압이 된다. 이때 역전압이 되는 순간 게이트 유닛의 디지털 로직에서 싸이리스터 소호 신호(100)가 생성되고 이렇게 생성된 신호는 광케이블을 통하여 VBE(21)로 전송된다.Referring to FIG. 4, when the thyristor is turned on and then turned off, the voltage across the thyristor becomes a reverse voltage. At this time, the thyristor arc extinguishing signal 100 is generated from the digital logic of the gate unit at the instant of the reverse voltage, and the generated signal is transmitted to the VBE 21 through the optical cable.

VBE(21)로 전송된 n개의 소호 신호는 평균값을 취한 후 한개의 대표 소호 신호를 광케이블(19)을 통해 제어기로 전송한다. 제어기는 VBE에서 전송된 소호신호와 해당 밸브를 점호하기 위하여 측정하였던 기준전압이 영전압이 되는 순간까지의 시간을 계산하여 소호각(200)을 계산하게 된다.The n SO signals sent to the VBE 21 take an average value and transmit one representative SO signal to the controller via the optical cable 19. The controller calculates the arcing angle 200 by calculating the time until the arcing signal transmitted from the VBE and the reference voltage measured to burn the corresponding valve become zero voltage.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의해, 기존의 소호각을 측정하기 위하여 싸이리스터 양단 전압을 두 번씩 측정하던 것을 한번으로 줄임으로써 측정 오차, 계산 오차를 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the measurement error and the calculation error can be reduced by reducing the measurement of the voltage between the thyristor twice in order to measure the existing arc angle.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

Claims

In the method of driving a DC power transmission device having n thyristors,
measuring a voltage at a point in time when a reverse voltage is applied to both ends of the selected thyristor after the selected one of the n thyristors is turned on; And
Computing an arc angle using only the measured voltage
Method of driving a DC power transmission device comprising a.

The method of claim 1,
Calculating the arc angle using only the measured voltage
Generating respective thyristor arcing signals in a plurality of gate units provided to correspond to the thyristors whose thyristor voltages become reverse voltages, being turned on and turned off among the n thyristors;
Selecting one representative arc signal using the average value of the arc signals; And
Calculating an arc extinguishing angle by calculating a time until the reference voltage measured to arc the representative arc signal and the corresponding valve becomes zero voltage;
Method of driving a DC power transmission device comprising a.

The method of claim 1,
Calculating the arc angle using only the measured voltage
Generating a thyristor arcing signal in a gate unit provided in correspondence with the thyristors whose thyristor voltages are reversed, being turned on and turned off among the selected thyristors; And
Calculating the arc extinguishing angle by calculating the time until the reference voltage measured to arc the arc signal and the corresponding valve becomes zero voltage;
Method of driving a DC power transmission device comprising a.