KR101553774B1 - 고전압 직류 송전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 장치와 상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와 상기 정류 장치에서 변환된 직류 전력을 상기 인버터에 전달하는 직류 송전 선로와 상기 정류장치에 입력되는 제1 유효전력을 측정하는 제1 유효전력 측정부와 상기 인버터에서 출력되는 제2 유효전력을 측정하는 제2 유효전력 측정부 및 상기 측정된 제1 유효전력 및 제2 유효전력에 기초하여 상기 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출하는 제1 제어부를 포함한다.

Description

고전압 직류 송전 시스템{HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT TRANSMISSION SYSTEM}
본 발명은 고전압 직류 송전 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직류 송전 선로 상의 이상 전압을 검출할 수 있는 고전압 직류 송전 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
고전압 직류 송전(HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT, HVDC)은 송전소가 발전소에서 생산되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시켜서 송전한 후, 수전소에서 교류로 재변환시켜 전력을 공급하는 송전 방식을 말한다.
HVDC 시스템은 해저 케이블 송전, 대용량 장거리 송전, 교류 계통 간 연계 등에 적용된다. 또한, HVDC 시스템은 서로 다른 주파수 계통 연계 및 비동기(asynchronism) 연계를 가능하게 한다.
송전소는 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 즉, 교류 전력을 해저 케이블 등을 이용하여 전송하는 상황은 매우 위험하기 때문에, 송전소는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 수전소로 전송한다.
이 때, 송전소는 송전 선로를 통해 수전소에 직류 전력을 전달한다. 그러나, 송전 선로 상에 흐르는 직류 전류 또는 송전 선로 상에 걸리는 직류 전압에 이상 상태가 발생한 경우, 즉, 송전 선로 상에 일정 시간 동안 과전류 또는 과전압이 발생하는 경우, 고전압 직류 전송 시스템이 손상될 수 있다.
이에 송전 선로 상에서 발생되는 이상 상태를 단시간에 검출하여 그에 대응하는 방법이 요구된다.
본 발명은 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 효율적으로 검출하여 고전압 직류 송전 시스템의 동작을 제어할 수 있는 고전압 직류 송전 시스템 및 그의 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 장치와 상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와 상기 정류 장치에서 변환된 직류 전력을 상기 인버터에 전달하는 직류 송전 선로와 상기 정류장치에 입력되는 제1 유효전력을 측정하는 제1 유효전력 측정부와 상기 인버터에서 출력되는 제2 유효전력을 측정하는 제2 유효전력 측정부 및 상기 측정된 제1 유효전력 및 제2 유효전력에 기초하여 상기 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출하는 제1 제어부를 포함한다.
상기 제1 제어부는 상기 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율을 측정하여 상기 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출한다.
상기 제1 제어부는 상기 상기 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위를 벗어나는 경우, 상기 직류 송전 선로 상에 이상 전압이 발생한 것으로 확인한다.
상기 제1 제어부는 상기 상기 직류 송전 선로 상에 이상 전압이 발생한 것으로 확인된 경우, 상기 고전압 직류 송전 시스템의 동작을 중단시키는 트립 신호를 생성한다.
상기 제1 유효전력 측정부는 상기 정류장치에 입력되는 교류 전류와 교류 전압을 측정하여 상기 제1 유효 전력을 측정하고, 상기 제2 유효전력 측정부는 상기 인버터에서 출력되는 교류 전류와 교류 전압을 측정하여 상기 제2 유효 전력을 측정한다.
상기 고전압 직류 송전 시스템은 상기 제2 유효전력 측정부로부터 측정된 제2 유효전력을 전달받는 제2 제어부를 더 포함한다.
상기 제1 제어부는 상기 제2 제어부로부터 상기 제2 유효전력에 대한 정보를 수신하고, 상기 제1 유효전력 및 상기 수신된 제2 유효전력에 대한 정보에 기초하여 상기 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출한다.
상기 고전압 직류 송전 시스템은 상기 정류 장치의 전력 변환 과정에서 발생하는 고조파 전류를 제거하는 제1 교류 필터 및 상기 인버터의 전력 변환 과정에서 발생하는 고조파 전류를 제거하는 제2 교류 필터를 더 포함한다.
상기 정류장치 및 상기 인버터 각각은 싸이리스터 밸브 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터 밸브 중 어느 하나를 포함한다.
상기 고전압 직류 송전 시스템은 상기 정류장치에 병렬로 연결되고, 상기 정류장치에서 출력되는 직류 전압을 평활시키는 제1 커패시터 및 상기 인버터에 병렬로 연결되고, 상기 인버터에 입력되는 직류 전압을 평활시키는 제2 커패시터를 더 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전력 변환 장치의 일 지점에서 측정된 유효전력과 제2 전력 변환 장치의 일 지점에서 측정된 유효전력만을 이용하여 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출할 수 있다.
이에 따라 시스템의 불안정한 동작이 일어나는 것을 방지할 수 있고, 고전압 직류 송전 시스템의 단가도 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 전송 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 실제 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 전송 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 전송 시스템(1)은 사이리스터형 HVDC 시스템 및 전압형 HVDC 시스템 중 어느 하나의 시스템일 수 있다. 사이리스터형 HVDC 시스템은 정류장치로 싸이리스터 밸브를 사용하는 전류형 HVDC 시스템일 수 있고, 전압형 HVDC 시스템은 IGBT 소자를 이용하는 시스템일 수 있다.
사이리스터형 HVDC 시스템은 사이리스터 밸브를 정류하기 위해 발전기나 동기조상기와 같은 회전기기가 인버터 측 계통에 필요하며, 무효전력 보상을 위한 커패시터 뱅크가 정류 장치나 인버터 측 계통에 포함될 수 있다.
전압형 HVDC 시스템은 고속 스위칭을 통해 고조파를 큰 폭으로 감소시켜 고조파 제거를 위한 고조파 필터의 크기가 작을 수 있으며, 무효 전력 공급이 필요하지 않다. 또한, 전압형 HVDC 시스템은 독립적으로 유효전력 및 무효전력을 제어 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 전송 시스템(1)은 제1 전력 변환 장치(10) 및 제2 전력 변환 장치(20)를 포함한다.
제1 전력 변환 장치(10)는 교류전력 공급장치(11), 제1 트랜스포머(12), 정류 장치(13), 냉각 장치(14) 및 제1 제어부(15)를 포함한다.
교류전력 공급장치(11)는 교류전력을 생산하여 제1 트랜스포머(12)로 전달할 수 있다. 일 실시 예에서 교류전력 공급장치(11)는 풍력 발전소 등과 같이 전력을 생산하여 공급할 수 있는 발전소일 수 있다.
제1 트랜스포머(12)는 교류전력 공급장치(11)로부터 전달받은 교류전력의 교류전압의 크기를 높여 고전압을 갖는 교류전력으로 변환할 수 있다.
정류 장치(13)는 제1 트랜스포머(12)로부터 변환된 고압의 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있다.
냉각 장치(14)는 정류 장치(13)에서 발생하는 열을 냉각시킬 수 있다. 구체적으로, 냉각 장치(14)는 정류 장치(13) 및 이와 관련된 부품들에 의해 발생한 열을 냉각수를 순환시켜 냉각시킬 수 있다.
제1 제어부(15)는 제1 전력 변환 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 제1 제어부(15)는 제1 전력 변환 장치(10)의 어느 한 단자에 대한 교류전력의 크기, 교류전력의 위상, 유효전력, 무효전력 등을 제어할 수 있다.
정류 장치(13)을 통해 변환된 직류전력을 DC 라인을 통해 제2 전력 변환 장치(20)로 전달될 수 있다.
제2 전력 변환 장치(20)는 인버터(21), 제2 트랜스포머(22), 교류전력 수급 장치(230, 냉각 장치(24) 및 제2 제어부(25)를 포함한다.
인버터(21)는 제1 전력 변환 장치(10)로부터 DC 라인을 통해 전달받은 직류 전력을 교류전력을 변환한다.
제2 트랜스포머(22)는 인버터(21)로부터 변환된 교류전력을 저압의 교류전력으로 변환한다.
교류전력 수급 장치(23)는 제2 트랜스포머(23)로부터 저압의 교류전력을 수신한다.
냉각 장치(24)는 인버터(21)에서 발생된 열을 냉각시킬 수 있다.
제2 제어부(25)는 제2 변환 장치(20)의 전반적인 구성을 제어한다. 제2 제어부(25)는 제2 전력 변환 장치(20)의 어느 한 단자에 대한 교류전력의 크기, 교류전력의 위상, 유효전력, 무효전력 등을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 실제 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템(1)은 제1 전력 변환 장치(10) 및 제2 전력 변환 장치(20)를 포함한다.
제1 전력 변환 장치(10)는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 제2 전력 변환 장치(20)에 제공할 수 있고, 제2 전력 변환 장치(20)는 제1 전력 변환 장치(10)로부터 전달받은 직류 전력을 교류전력으로 변환할 수 있다.
제1 전력 변환 장치(10) 및 제2 전력 변환 장치(20)는 양극의 직류 송전 선로(W1, W2)에 의해 접속될 수 있다. 직류 송전 선로(W1, W2)는 제1 전력 변환 장치(10)가 출력하는 직류 전류 또는 직류 전압을 제2 전력 변환 장치(20)에 전달할 수 있다.
직류 송전 선로(W1, W2)는 가공 선로(overhead line), 케이블 중 어느 하나일 수도 있고, 이 둘의 조합으로 구성될 수도 있다.
제1 전력 변환 장치(10)는 교류전력 공급장치(11), 제1 AC 필터(16), 제1 인덕터(17), 정류장치(13), 제1 커패시터(C1), 제1 측정부(M1), 제2 측정부(M3), 제3 측정부(M7), 제1 제어부(15)를 포함한다.
교류전력 공급장치(11)는 교류전력을 생성하여 정류장치(13)로 전달할 수 있다. 교류전력 공급장치(11)는 풍력 발전소 등과 같이 전력을 생산하여 공급할 수 있는 발전소일 수 있다.
교류전력 공급장치(11)는 3상 교류전력을 정류장치(13)로 전달할 수 있다.
제1 AC 필터(16)는 교류전력 공급장치(11) 및 정류장치(13) 사이에 배치될 수 있다. 제1 AC 필터(16)는 정류장치(13)가 교류전력을 직류전력으로 변환하는 과정에서 발생하는 전류 고조파를 제거할 수 있다. 즉, 제1 AC 필터(16)는 전류 고조파를 제거하여 교류전력 공급장치(11)에 전류 고조파가 들어가는 것을 차단시킬 수 있다. 일 실시 예에서 제1 AC 필터(16)는 커패시터, 인덕터 및 저항을 포함하는 공진회로를 포함할 수 있다.
또한, 제1 AC 필터(16)는 정류장치(13)에서 소비되는 무효전력을 공급할 수도 있다.
제1 인덕터(17)는 제1 AC 필터(16) 및 정류장치(13) 사이에 배치될 수 있다.
제1 인덕터(17)는 제1 AC 필터(16)를 통해 전류 고주파가 제거된 교류 전류를 정류장치(13)에 전달할 수 있다. 제1 인덕터(17)는 제1 AC 필터(16)를 통해 전류 고주파가 제거된 교류 전류의 위상을 조절하는 위상 인덕터일 수 있다.
정류장치(13)는 교류전력 공급장치(11), 구체적으로는 제1 인덕터(17)로부터 전달된 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있다.
정류장치(13)는 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있는 반도체 밸브일 수 있다. 일 실시 예에서 반도체 밸브는 싸이리스터 밸브(Thyristor valve) 또는 IGBT 밸브 중 어느 하나일 수 있다.
제1 커패시터(C1)는 정류장치(13)에 병렬로 연결되어 정류장치(13)에서 출력된 직류 전압을 평활시키는 평활용 커패시터일 수 있다.
제1 측정부(M1)는 교류전력 공급장치(11)가 공급하는 교류전압(UL1)을 측정하여 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다. 제1 측정부(M1)는 교류전력 공급장치(11)와 제1 AC 필터(16) 사이의 일 지점에 대한 교류 전압(UL1)을 측정하여 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다. 이하에서는 교류전력 공급장치(11)와 제1 AC 필터(16) 사이의 일 지점에 대해 측정된 교류 전압(UL1)을 버스 전압(UL1)이라 칭한다.
제2 측정부(M3)는 제1 인덕터(17)의 출력단 또는 정류장치(13)에 입력되는 교류 전류(IV1) 또는 교류 전압(UV1)을 측정하여 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다. 이하에서는 제1 인덕터(17)의 출력단 또는 정류장치(13)에 입력되는 교류 전압(UV1)을 브리지 전압(UV1)이라 칭한다.
제3 측정부(M7)는 제1 커패시터(C1)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud1)을 측정하여 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다.
제1 제어부(15)는 제1 전력 변환 장치(10)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
제1 제어부(15)는 제1 측정부(M1)로부터 버스 전압(UL1), 제2 측정부(M3)로부터 전달받은 정류장치(13)에 입력되는 교류 전류(IV1) 및 제3 측정부(M7)으로부터 전달받은 제1 커패시터(C1)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud1)에 기초하여 정류장치(13)의 동작을 제어할 수 있다.
만약, 정류장치(13)가 IGBT 밸브형인 경우, 제1 제어부(15)는 제1 측정부(M1)로부터 전달받은 버스 전압(UL1), 제2 측정부(M3)로부터 전달받은 정류장치(13)에 입력되는 교류 전류(IV1) 및 제3 측정부(M7)으로부터 전달받은 제1 커패시터(C1)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud1)에 기초하여 턴온 신호 또는 턴오프 신호를 정류장치(13)에 전달하여 정류장치(13)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 턴온 신호 또는 턴오프 신호에 의해 교류전력에서 직류전력으로의 변환이 제어될 수 있다.
또한, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로(W1, W2)에서 발생되는 이상 전압 상태에 기초하여 위상 변경 명령 신호를 생성하고, 생성된 위상 변경 명령 신호에 따라 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절할 수 있다.
구체적으로, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로(W1)의 일 지점에서 측정된 직류 전압(예를 들어, 제1 커패시터(C1)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud1))이 일정 시간 동안 기준 값을 초과하는 경우, 직류 송전 선로에 이상 전압이 발생한 것으로 확인할 수 있다. 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로에 이상 전압이 발생한 것으로 확인된 경우, 위상 변경 명령 신호를 생성하여 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절할 수 있다.
제1 제어부(15)는 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절하여 정류장치(13)에서 변환되는 직류 전압을 조절할 수 있고, 이에 따라 직류 송전 선로 상에서 직류 전압이 급증하는 것이 방지될 수 있다.
제2 전력 변환 장치(20)는 인버터(21), 제2 커패시터(C2), 제2 인덕터(27), 제2 AC 필터(26), 교류전력 수급장치(23), 제4 측정부(M8), 제5 측정부(M6), 제6 측정부(M4), 제2 제어부(25)를 포함한다.
인버터(21)는 정류장치(13)로부터 전달된 직류전력을 교류전력으로 변환할 수 있는 반도체 밸브일 수 있다. 일 실시 예에서 반도체 밸브는 싸이리스터 밸브(Thyristor valve) 또는 IGBT 밸브 중 어느 하나일 수 있다.
인버터(21)는 직류 송전 선로(W1, W2)를 통해 인버터(21)로부터 직류전류 또는 직류전압을 전달받을 수 있고, 전달받은 직류전류 또는 직류전압을 교류전류 또는 교류전압으로 변환할 수 있다.
제2 커패시터(C2)는 인버터(21)에 병렬로 연결될 수 있고, 인버터(21)에 입력되는 직류 전압을 평활시키는 평활용 커패시터일 수 있다.
제2 인덕터(27)는 인버터(21)와 제2 AC 필터(26) 사이에 배치될 수 있다. 제2 인덕터(27)는 인버터(21)로부터 출력된 교류 전류를 교류전력 수급장치(23)에 전달할 수 있다. 제2 인덕터(27)는 교류 전류의 위상을 조절하는 위상 인덕터일 수 있다.
제2 AC 필터(26)는 제2 인덕터(27) 및 교류전력 수급장치(23) 사이에 배치될 수 있다. 제2 AC 필터(26)는 인버터(21)가 직류전력을 교류전력으로 변환하는 과정에서 발생하는 전류 고조파를 제거할 수 있다. 즉, 제2 AC 필터(26)는 전류 고조파를 제거하여 교류전력 수급장치(23)에 전류 고조파가 들어가는 것을 차단시킬 수 있다. 일 실시 예에서 제2 AC 필터(26)는 커패시터, 인덕터 및 저항을 포함하는 공진회로를 포함할 수 있다.
또한, 제2 AC 필터(26)는 인버터(21)에서 소비되는 무효전력을 공급할 수도 있다.
교류전력 수급장치(23)는 제2 AC 필터(26)를 통해 고조파가 제거된 교류 전력을 전달받을 수 있다.
제4 측정부(M8)는 제2 커패시터(C2)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud2)을 측정하여 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다.
제5 측정부(M6)는 제2 인덕터(27)의 입력단 또는 인버터(21)에서 출력되는 교류 전류(IV2) 또는 교류 전압(UV2)을 측정하여 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다. 이하에서는 제2 인덕터(27)의 출력단 또는 인버터(21)에서 출력되는 교류 전압(UV2)을 브리지 전압(UV2)이라 칭한다.
제6 측정부(M4)는 교류전력 수급장치(23)가 수급하는 교류전압(UL2)을 측정하여 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다. 제6 측정부(M1)는 교류전력 수급장치(23)와 제2 AC 필터(26) 사이의 일 지점에 대한 교류 전압(UL2)을 측정하여 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다. 이하에서는 교류전력 수급장치(23)와 제2 AC 필터(26) 사이의 일 지점에 대해 측정된 교류 전압(UL2)을 버스 전압(UL2)이라 칭한다.
제2 제어부(25)는 제2 전력 변환 장치(20)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
제2 제어부(15)는 제6 측정부(M4)로부터 버스 전압(UL2), 제5 측정부(M6)로부터 전달받은 인버터(21)에서 출력되는 교류 전류(IV2) 및 제6 측정부(M4)으로부터 전달받은 제2 커패시터(C2)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud2)에 기초하여 인버터(21)의 동작을 제어할 수 있다.
만약, 인버터(21)가 IGBT 밸브형인 경우, 제2 제어부(25)는 제6 측정부(M4)로부터 전달받은 버스 전압(UL2), 제5 측정부(M6)로부터 인버터(21)에서 출력되는 교류 전류(IV2) 및 제4 측정부(M8)으로부터 전달받은 제2 커패시터(C2)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud2)에 기초하여 턴온 신호 또는 턴오프 신호를 인버터(21)에 전달하여 인버터(21)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 턴온 신호 또는 턴오프 신호에 의해 직류전력에서 교류전력으로의 변환이 제어될 수 있다.
또한, 제2 제어부(25)는 직류 송전 선로(W1, W2)에서 발생되는 이상 전압 상태에 기초하여 위상 변경 명령 신호를 생성하고, 생성된 위상 변경 명령 신호에 따라 브리지 전압(UV2) 및 버스 전압(UL2) 간의 위상 차를 조절할 수 있다.
구체적으로, 제2 제어부(15)는 직류 송전 선로(W1)의 일 지점에서 측정된 직류 전압(예를 들어, 제2 커패시터(C2)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud2))이 일정 시간 동안 기준 값을 초과하는 경우, 직류 송전 선로에 이상 전압이 발생한 것으로 확인할 수 있다. 제2 제어부(25)는 직류 송전 선로에 이상 전압이 발생한 것으로 확인된 경우, 위상 변경 명령 신호를 생성하여 브리지 전압(UV2) 및 버스 전압(UL2) 간의 위상 차를 조절할 수 있다.
이상의 도 2의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템(1)은 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출하여 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절한다. 이에 따라 직류 송전 선로 상에 과도한 직류 전압이 걸리는 것이 방지되어 안전 운전 한계 내에서 고전압 직류 송전 시스템(1)이 동작할 수 있다.
그러나, 도 2의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템(1)은 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절하기 위해 위상 변경 명령 신호를 생성하는 수단, 위상 변경 명령 신호에 따라 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절하는 수단 등이 필요하고, 복잡한 제어 과정을 거친다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고전압 직류송전 시스템(2)은
제1 전력 변환 장치(10) 및 제2 전력 변환 장치(20)를 포함한다.
제1 전력 변환 장치(10)는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 제2 전력 변환 장치(20)에 제공할 수 있고, 제2 전력 변환 장치(20)는 제1 전력 변환 장치(10)로부터 전달받은 직류 전력을 교류전력으로 변환할 수 있다.
제1 전력 변환 장치(10) 및 제2 전력 변환 장치(20)는 양극의 직류 송전 선로(W1, W2)에 의해 접속될 수 있다. 직류 송전 선로(W1, W2)는 제1 전력 변환 장치(10)가 출력하는 직류 전류 또는 직류 전압을 제2 전력 변환 장치(20)에 전달할 수 있다.
직류 송전 선로(W1, W2)는 가공 선로(overhead line), 케이블 중 어느 하나일 수도 있고, 이 둘의 조합으로 구성될 수도 있다.
제1 전력 변환 장치(10)는 교류전력 공급장치(11), 제1 AC 필터(16), 제1 인덕터(17), 정류장치(13), 제1 커패시터(C1), 제1 측정부(M1), 제1 유효전력 측정부(18), 제3 측정부(M7), 제1 제어부(15)를 포함한다.
교류전력 공급장치(11)는 교류전력을 생성하여 정류장치(13)로 전달할 수 있다. 교류전력 공급장치(11)는 풍력 발전소 등과 같이 전력을 생산하여 공급할 수 있는 발전소일 수 있다.
교류전력 공급장치(11)는 3상 교류전력을 정류장치(13)로 전달할 수 있다.
제1 AC 필터(16)는 교류전력 공급장치(11) 및 정류장치(13) 사이에 배치될 수 있다. 제1 AC 필터(16)는 정류장치(13)가 교류전력을 직류전력으로 변환하는 과정에서 발생하는 전류 고조파를 제거할 수 있다. 즉, 제1 AC 필터(16)는 전류 고조파를 제거하여 교류전력 공급장치(11)에 전류 고조파가 들어가는 것을 차단시킬 수 있다. 일 실시 예에서 제1 AC 필터(16)는 커패시터, 인덕터 및 저항을 포함하는 공진회로를 포함할 수 있다.
또한, 제1 AC 필터(16)는 정류장치(13)에서 소비되는 무효전력을 공급할 수도 있다.
제1 인덕터(17)는 제1 AC 필터(16) 및 정류장치(13) 사이에 배치될 수 있다.
제1 인덕터(17)는 제1 AC 필터(16)를 통해 전류 고주파가 제거된 교류 전류를 정류장치(13)에 전달할 수 있다. 제1 인덕터(17)는 제1 AC 필터(16)를 통해 전류 고주파가 제거된 교류 전류의 위상을 조절하는 위상 인덕터일 수 있다.
정류장치(13)는 교류전력 공급장치(11), 구체적으로는 제1 인덕터(17)로부터 전달된 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있다.
정류장치(13)는 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있는 반도체 밸브일 수 있다. 일 실시 예에서 반도체 밸브는 싸이리스터 밸브(Thyristor valve) 또는 IGBT 밸브 중 어느 하나일 수 있다.
제1 커패시터(C1)는 정류장치(13)에 병렬로 연결되어 정류장치(13)에서 출력된 직류 전압을 평활시키는 평활용 커패시터일 수 있다.
제1 측정부(M1)는 교류전력 공급장치(11)가 공급하는 교류전압(UL1)을 측정하여 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다. 제1 측정부(M1)는 교류전력 공급장치(11)와 제1 AC 필터(16) 사이의 일 지점에 대한 교류 전압(UL1)을 측정하여 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다. 이하에서는 교류전력 공급장치(11)와 제1 AC 필터(16) 사이의 일 지점에 대해 측정된 교류 전압(UL1)을 버스 전압(UL1)이라 칭한다.
제1 유효전력 측정부(18)는 도 3에 도시된 제1 지점(A)의 유효전력을 측정할 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 제1 인덕터(17)의 출력단과 정류장치(13)의 입력단 사이의 어느 한 지점일 수 있다.
구체적으로, 제1 유효전력 측정부(18)는 제1 인덕터(17)의 출력단 또는 정류장치(13)에 입력되는 교류 전류(IV1) 및 교류 전압(UV1)을 측정할 수 있고, 측정된 교류 전류(IV1) 및 교류 전압(UV1)를 이용하여 제1 유효전력(P1)을 측정한 후, 측정된 제1 유효전력(P1)을 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다. 이하에서는 제1 인덕터(17)의 출력단 또는 정류장치(13)에 입력되는 교류 전압(UV1)을 브리지 전압(UV1)이라 칭한다.
제3 측정부(M7)는 제1 커패시터(C1)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud1)을 측정하여 제1 제어부(15)에 전달할 수 있다.
제1 제어부(15)는 제1 전력 변환 장치(10)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
제1 제어부(15)는 측정된 제1 유효전력(P1) 및 제2 유효전력(P2)에 기초하여 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율을 측정할 수 있다. 일 실시 예에서 제1 제어부(15)는 제2 제어부(25)로부터 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제1 제어부(15) 및 제2 제어부(25) 각각은 제1 전력 변환 장치(10)와 제2 전력 변환 장치(20)간의 정보 교환을 위해 원격 통신 인터페이스를 구비할 수 있고, 원격 통신 인터페이스를 통해 제1 유효전력(P1) 및 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 송수신할 수 있다.
제1 제어부(15)는 제2 제어부(25)로부터 수신한 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 이용하여 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율(a=P1/P2 x 100)을 측정할 수 있다. 일 실시 예에서 제1 제어부(15)는 제2 제어부(25)로부터 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제1 제어부(15) 및 제2 제어부(25) 각각은 제1 전력 변환 장치(10)와 제2 전력 변환 장치(20)간의 정보 교환을 위해 원격 통신 인터페이스를 구비할 수 있고, 원격 통신 인터페이스를 통해 제1 유효전력(P1) 및 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 송수신할 수 있다.
제1 제어부(15)는 제2 제어부(25)로부터 수신한 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 이용하여 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율(a=P1/P2 x 100)을 측정할 수 있다.
제1 제어부(15)는 측정된 비율이 기준 비율 범위 내에 있는지 확인할 수 있다. 일 실시 예에서 기준 비율 범위는 직류 송전 선로에 이상 전압 상태가 발생하지 않는 것으로 확인될 수 있는 비율 범위일 수 있고, 95 내지 98 퍼센트의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과한 수치이다.
예를 들어, 제1 유효전력(P1)이 100MW이고, 제2 유효전력(P2)이 96MW인 경우, 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율은 96%이므로, 기준 비율 범위 내에 있는 것으로 확인할 수 있고, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로에 이상 전압 상태가 발생하지 않는 것으로 확인할 수 있다.
만약, 제1 유효전력(P1)이 100MW이고, 제2 유효전력(P2)이 90MW인 경우, 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율은 90%이므로, 기준 비율 범위 내에 있지 않는 것으로 확인할 수 있고, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로에 이상 전압 상태가 발생한 것으로 확인할 수 있다.
제1 제어부(15)는 측정된 비율이 기준 비율 범위 내에 있지 않는 경우, 트립 신호를 발생시킨다.
즉, 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위 내에 있지 않는 경우, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로 상에 이상 전압 상태가 발생한 것으로 판단하여 고전압 직류 송전 시스템(2)의 동작을 중지시키기 위한 트립 신호를 발생할 수 있다.
만약, 제1 제어부(15)는 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위 내에 있는 경우, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로 상에 이상 전압 상태가 발생하지 않은 것으로 판단하여 고전압 직류 송전 시스템(2)의 동작을 중지시키기 위한 트립 신호를 발생시키지 않을 수 있다.
제2 전력 변환 장치(20)는 인버터(21), 제2 커패시터(C2), 제2 인덕터(27), 제2 AC 필터(26), 교류전력 수급장치(23), 제4 측정부(M8), 제2 유효전력 측정부(28), 제6 측정부(M4), 제2 제어부(25)를 포함한다.
인버터(21)는 정류장치(13)로부터 전달된 직류전력을 교류전력으로 변환할 수 있는 반도체 밸브일 수 있다. 일 실시 예에서 반도체 밸브는 싸이리스터 밸브(Thyristor valve) 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT) 밸브 중 어느 하나일 수 있다.
인버터(21)는 직류 송전 선로(W1, W2)를 통해 인버터(21)로부터 직류전류 또는 직류전압을 전달받을 수 있고, 전달받은 직류전류 또는 직류전압을 교류전류 또는 교류전압으로 변환할 수 있다.
제2 커패시터(C2)는 인버터(21)에 병렬로 연결될 수 있고, 인버터(21)에 입력되는 직류 전압을 평활시키는 평활용 커패시터일 수 있다.
제2 인덕터(27)는 인버터(21)와 제2 AC 필터(26) 사이에 배치될 수 있다. 제2 인덕터(27)는 인버터(21)로부터 출력된 교류 전류를 교류전력 수급장치(23)에 전달할 수 있다. 제2 인덕터(27)는 교류 전류의 위상을 조절하는 위상 인덕터일 수 있다.
제2 AC 필터(26)는 제2 인덕터(27) 및 교류전력 수급장치(23) 사이에 배치될 수 있다. 제2 AC 필터(26)는 인버터(21)가 직류전력을 교류전력으로 변환하는 과정에서 발생하는 전류 고조파를 제거할 수 있다. 즉, 제2 AC 필터(26)는 전류 고조파를 제거하여 교류전력 수급장치(23)에 전류 고조파가 들어가는 것을 차단시킬 수 있다. 일 실시 예에서 제2 AC 필터(26)는 커패시터, 인덕터 및 저항을 포함하는 공진회로를 포함할 수 있다.
또한, 제2 AC 필터(26)는 인버터(21)에서 소비되는 무효전력을 공급할 수도 있다.
교류전력 수급장치(23)는 제2 AC 필터(26)를 통해 고조파가 제거된 교류 전력을 전달받을 수 있다.
제4 측정부(M8)는 제2 커패시터(C2)의 양단에 걸리는 직류 전압(Ud2)을 측정하여 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다.
제2 유효전력 측정부(28)는 도 3에 도시된 제2 지점(B)의 유효전력을 측정할 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 인버터(21)의 출력단과 제2 인덕터(27)의 입력단 사이의 어느 한 지점일 수 있다.
제2 유효전력 측정부(28)는 제2 인덕터(27)의 입력단 또는 인버터(21)에서 출력되는 교류 전류(IV2) 및 교류 전압(UV2)을 측정할 수 있고, 측정된 교류 전류(IV2) 및 교류 전압(UV2)을 이용하여 제2 유효전력(P2)을 측정한 후, 측정된 제2 유효전력(P2)을 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다. 이하에서는 제2 인덕터(27)의 출력단 또는 인버터(21)에서 출력되는 교류 전압(UV2)을 브리지 전압(UV2)이라 칭한다.
제6 측정부(M4)는 교류전력 수급장치(23)가 수급하는 교류전압(UL2)을 측정하여 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다. 제6 측정부(M1)는 교류전력 수급장치(23)와 제2 AC 필터(26) 사이의 일 지점에 대한 교류 전압(UL2)을 측정하여 제2 제어부(25)에 전달할 수 있다. 이하에서는 교류전력 수급장치(23)와 제2 AC 필터(26) 사이의 일 지점에 대해 측정된 교류 전압(UL2)을 버스 전압(UL2)이라 칭한다.
제2 제어부(25)는 제2 전력 변환 장치(20)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
제2 제어부(25)는 측정된 제1 유효전력(P1) 및 제2 유효전력(P2)에 기초하여 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율을 측정할 수 있다. 일 실시 예에서 제2 제어부(25)는 제1 제어부(15)로부터 제1 유효전력(P1)에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제1 제어부(15) 및 제2 제어부(25) 각각은 제1 전력 변환 장치(10)와 제2 전력 변환 장치(20)간의 정보 교환을 위해 원격 통신 인터페이스를 구비할 수 있고, 원격 통신 인터페이스를 통해 제1 유효전력(P1) 및 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 송수신할 수 있다.
제2 제어부(25)는 제1 제어부(15)로부터 수신한 제1 유효전력(P1)에 대한 정보를 이용하여 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율(a=P1/P2 x 100)을 측정할 수 있다.
제2 제어부(25)는 측정된 비율이 기준 비율 범위 내에 있는지 확인할 수 있다. 일 실시 예에서 기준 비율 범위는 직류 송전 선로에 이상 전압 상태가 발생하지 않는 것으로 확인될 수 있는 비율 범위일 수 있고, 95 내지 98 퍼센트의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과한 수치이다.
제2 제어부(25)는 측정된 비율이 기준 비율 범위 내에 있지 않는 경우, 트립 신호를 발생시킨다.
즉, 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위 내에 있지 않는 경우, 제2 제어부(25)는 직류 송전 선로 상에 이상 전압 상태가 발생한 것으로 판단하여 고전압 직류 송전 시스템(2)의 동작을 중지시키기 위한 트립 신호를 발생할 수 있다.
만약, 제2 제어부(25)는 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위 내에 있는 경우, 제2 제어부(25)는 직류 송전 선로 상에 이상 전압 상태가 발생하지 않은 것으로 판단하여 고전압 직류 송전 시스템(2)의 동작을 중지시키기 위한 트립 신호를 발생시키지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 제어 방법을 도 1 및 도 3의 내용에 결부시켜 설명한다.
먼저, 제1 전력 변환 장치(10)의 제1 유효전력 측정부(18)는 정류장치(13)에 입력되는 교류전력에 대한 제1 유효전력을 측정한다(S101).
일 실시 예에서 제1 유효전력 측정부(18)는 도 3에 도시된 제1 지점(A)에서의 유효전력을 측정할 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 제1 인덕터(17)의 출력단과 정류장치(13)의 입력단 사이의 어느 한 지점일 수 있다.
제1 유효전력 측정부(18)는 제1 지점(A)에서 측정되는 교류전류(IV1) 및 교류전압(UV1)에 기초하여 제1 지점(A)에서의 제1 유효전력을 측정할 수 있다.
제1 유효전력 측정부(18)는 정류장치(13)에 입력되는 교류전류(IV1) 및 교류전압(UV1)을 이용하여 정류장치(13)에 입력되는 제1 유효전력(P1)을 측정할 수 있다.
제2 전력 변환 장치(20)의 제2 유효전력 측정부(28)는 인버터(21)에서 출력되는 교류전력에 대한 제2 유효전력을 측정한다(S103).
일 실시 예에서 제2 유효전력 측정부(28)는 도 3에 도시된 제2 지점(B)에서의 유효전력을 측정할 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 제2 인덕터(27)의 입력단과 인버터(21)의 출력단 사이의 어느 한 지점일 수 있다.
제2 유효전력 측정부(28)는 제2 지점(B)에서 측정되는 교류전류(IV2) 및 교류전압(UV2)에 기초하여 제2 지점(B)에서의 제2 유효전력을 측정할 수 있다.
제2 유효전력 측정부(28)는 인버터(21)에서 출력되는 교류전류(IV2) 및 교류전압(UV2)을 이용하여 인버터(21)에서 출력되는 제2 유효전력(P2)을 측정할 수 있다.
제1 전력 변환 장치(10)의 제1 제어부(15)는 측정된 제1 유효전력(P1) 및 제2 유효전력(P2)에 기초하여 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율을 측정한다(S205).
일 실시 예에서 제1 제어부(15)는 제2 제어부(25)로부터 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제1 제어부(15) 및 제2 제어부(25) 각각은 제1 전력 변환 장치(10)와 제2 전력 변환 장치(20)간의 정보 교환을 위해 원격 통신 인터페이스를 구비할 수 있고, 원격 통신 인터페이스를 통해 제1 유효전력(P1) 및 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에서 제1 제어부(15)와 제2 제어부(25)간의 정보, 제어 신호의 송수신을 위해 케이블 통신이 이용될 수 있다.
제1 제어부(15)는 제2 제어부(25)로부터 수신한 제2 유효전력(P2)에 대한 정보를 이용하여 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율(a=P1/P2 x 100)을 측정할 수 있다.
제1 전력 변환 장치(10)의 제1 제어부(15)는 측정된 비율이 기준 비율 범위 내에 있는지 확인한다(S207). 일 실시 예에서 기준 비율 범위는 직류 송전 선로에 이상 전압 상태가 발생하지 않는 것으로 확인될 수 있는 비율 범위일 수 있고, 95 내지 98 퍼센트의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과한 수치이다.
예를 들어, 제1 유효전력(P1)이 100MW이고, 제2 유효전력(P2)이 96MW인 경우, 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율은 96%이므로, 기준 비율 범위 내에 있는 것으로 확인할 수 있고, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로에 이상 전압 상태가 발생하지 않는 것으로 확인할 수 있다.
만약, 제1 유효전력(P1)이 100MW이고, 제2 유효전력(P2)이 90MW인 경우, 제1 유효전력(P1) 대비 제2 유효전력(P2)의 비율은 90%이므로, 기준 비율 범위 내에 있지 않는 것으로 확인할 수 있고, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로에 이상 전압 상태가 발생한 것으로 확인할 수 있다.
만약, 측정된 비율이 기준 비율 범위 내에 있는 경우, 단계 S201로 돌아가고, 측정된 비율이 기준 비율 범위 내에 있지 않는 경우, 제1 전력 변환 장치(10)의 제1 제어부(15)는 트립 신호를 발생시킨다(S209).
즉, 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위 내에 있지 않는 경우, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로 상에 이상 전압 상태가 발생한 것으로 판단하여 고전압 직류 송전 시스템(2)의 동작을 중지시키기 위한 트립 신호를 발생할 수 있다.
만약, 제1 제어부(15)는 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위 내에 있는 경우, 제1 제어부(15)는 직류 송전 선로 상에 이상 전압 상태가 발생하지 않은 것으로 판단하여 고전압 직류 송전 시스템(2)의 동작을 중지시키기 위한 트립 신호를 발생시키지 않을 수 있다.
제1 전력 변환 장치(10)의 제1 제어부(15)는 발생된 트립 신호에 따라 고전압 직류 송전 시스템(2)의 동작을 중단시킨다(S211).
도 4의 실시 예에서는 단계 S205 내지 S211을 제1 제어부(15)가 수행하는 것으로 설명하였으나, 단계 S205 내지 S211는 제2 제어부(25)에서도 수행될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템(2)의 제어 방법에 따르면, 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절하기 위해 위상 변경 명령 신호를 생성하는 수단, 위상 변경 명령 신호에 따라 브리지 전압(UV1) 및 버스 전압(UL1) 간의 위상 차를 조절하는 수단 없이도 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출하여 시스템의 불안정한 동작이 일어나는 것을 방지할 수 있고, 고전압 직류 송전 시스템의 단가도 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템(2)의 제어 방법에 따르면, 제1 전력 변환 장치(10)의 일 지점에서 측정된 유효전력과 제2 전력 변환 장치(20)의 일 지점에서 측정된 유효전력만을 이용하여 쉽게 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 파악할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 고전압 직류 송전 시스템에 있어서,
    교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 장치;
    상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터;
    상기 정류 장치에서 변환된 직류 전력을 상기 인버터에 전달하는 직류 송전 선로;
    상기 정류장치에 입력되는 제1 유효전력을 측정하는 제1 유효전력 측정부;
    상기 인버터에서 출력되는 제2 유효전력을 측정하는 제2 유효전력 측정부; 및
    상기 제1 유효전력 대비 상기 제2 유효전력의 비율을 측정하여 상기 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출하는 제1 제어부를 포함하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부는
    상기 제1 유효전력 대비 제2 유효전력의 비율이 기준 비율 범위를 벗어나는 경우, 상기 직류 송전 선로 상에 이상 전압이 발생한 것으로 확인하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 제어부는
    상기 직류 송전 선로 상에 이상 전압이 발생한 것으로 확인된 경우, 상기 고전압 직류 송전 시스템의 동작을 중단시키는 트립 신호를 생성하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유효전력 측정부는
    상기 정류장치에 입력되는 교류 전류와 교류 전압을 측정하여 상기 제1 유효 전력을 측정하고,
    상기 제2 유효전력 측정부는
    상기 인버터에서 출력되는 교류 전류와 교류 전압을 측정하여 상기 제2 유효 전력을 측정하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유효전력 측정부로부터 측정된 제2 유효전력을 전달받는
    제2 제어부를 더 포함하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 제어부는
    상기 제2 제어부로부터 상기 제2 유효전력에 대한 정보를 수신하고,
    상기 제1 유효전력 및 상기 수신된 제2 유효전력에 대한 정보에 기초하여 상기 직류 송전 선로 상의 이상 전압 상태를 검출하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정류 장치의 전력 변환 과정에서 발생하는 고조파 전류를 제거하는 제1 교류 필터 및
    상기 인버터의 전력 변환 과정에서 발생하는 고조파 전류를 제거하는 제2 교류 필터를 더 포함하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정류장치 및 상기 인버터 각각은
    싸이리스터 밸브 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터 밸브 중 어느 하나를 포함하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정류장치에 병렬로 연결되고, 상기 정류장치에서 출력되는 직류 전압을 평활시키는 제1 커패시터; 및
    상기 인버터에 병렬로 연결되고, 상기 인버터에 입력되는 직류 전압을 평활시키는 제2 커패시터를 더 포함하는
    고전압 직류 송전 시스템.
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