KR101639863B1 - 고전압 직류 송전 시스템을 설계하는 장치 및 방법 - Google Patents

고전압 직류 송전 시스템을 설계하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC) 시스템을 설계하는 장치는 이전 HVDC 시스템의 제어 파트로부터 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보를 획득하는 HVDC 시스템 운영 정보 획득부; 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 획득하는 설계 사양 획득부; 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양을 획득하는 설계 요구 사양 획득부; 및 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양과 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템을 설계하는 HVDC 시스템 설계부를 포함한다.

Description

고전압 직류 송전 시스템을 설계하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DESIGN OF HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT TRANSMISSION SYSTEM}
본 발명은 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC) 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고전압 직류 송전 시스템을 설계하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC) 시스템은 고전압 직류를 통해 전기를 멀리 보낸다.
일반적으로 HVDC 시스템은 가공 선로나 해저 케이블을 이용하여 전기를 전달한다.
HVDC 시스템은 투자 비용 적다는 것과, 케이블 길이의 한계가 없다는 것과, 전력 전송 손실이 적다는 장점으로 인해, 많이 활용되고 있다.
기존의 HVDC 시스템 설계 방법에 따르면, 기술자가 암묵적이고 정성적인 판단에 의해 자신의 경험에 기초하여 시스템을 설계한다.
그러나, 이와 같이 기술자의 자의적인 판단에 의해 HVDC 시스템이 설계되므로, 과거 HVDC 시스템의 운영상의 히스토리가 반영되지 못하고, 규격화된 설계가 진행될 수 없는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 과거 HVDC 시스템의 운영상의 히스토리를 반영할 수 있고 규격화된 설계를 가능하게 하는 고전압 직류 송전 시스템 설계 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC) 시스템을 설계하는 장치는 이전 HVDC 시스템의 제어 파트로부터 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보를 획득하는 HVDC 시스템 운영 정보 획득부; 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 획득하는 설계 사양 획득부; 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양을 획득하는 설계 요구 사양 획득부; 및 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양과 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템을 설계하는 HVDC 시스템 설계부를 포함한다.
실시예는 과거 HVDC 시스템의 운영상의 히스토리를 반영할 수 있고 규격화된 설계를 가능하게 한다. 이로 인하여, 실시예는 개발 검증을 가능하게 하고, 향상된 시스템 설계를 가능하게 하며, 설계된 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 설계된 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC transmission) 시스템을 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머와 3상 밸브 브릿지의 결선을 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치의 HVDC 시스템 설계부의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템의 절연 설계 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템의 절연 설계 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "파트", "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC transmission) 시스템을 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템(100)은 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 및 제어 파트(190)를 포함한다. 송전 측 변전 파트(103)는 송전 측 트랜스포머 파트(120), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함한다. 수요 측 변전 파트(105)는 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150), 수요 측 트랜스포머 파트(160)를 포함한다.
발전 파트(101)는 3상의 교류 전력을 생성한다. 발전 파트(101)는 복수의 발전소를 포함할 수 있다.
송전 측 교류 파트(110)는 발전 파트(101)가 생성한 3상 교류 전력을 송전 측 트랜스포머 파트(120)와 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함하는 DC 변전소에 전달한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 송전 측 교류 파트(110)를 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130) 및 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다(isolate).
송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 송전 측 트랜스포머 파트(120)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력를 직류 전력으로 변환한다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측의 직류 전력을 수요 측으로 전달한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 직류 송전 파트(140)에 의해 전달된 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 수요 측 교류 파트(170)를 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)와 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다.
수요 측 교류 파트(170)는 수요 측 트랜스포머 파트(160)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력을 수요 파트(180)에 제공한다.
제어 파트(190)는 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 제어 파트(190), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130), 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150) 중 적어도 하나를 제어한다. 특히, 제어 파트(190)는 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)와 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150) 내의 복수의 밸브의 턴온 및 턴오프의 타이밍을 제어할 수 있다. 이때, 밸브는 싸이리스터 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT)에 해당할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
특히, 도 2는 단일의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이하의 설명에서는 단일의 극은 양극(positive pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3상의 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위하여 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함한다. 양극을 위하여 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)를 포함하고, 이 교류-양극 직류 컨버터(131)는 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 양극 직류 송전 라인(143), 수요 측 양극 직류 필터(145)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수요 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수요 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨데, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수요 측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
특히, 도 3은 2개의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이하의 설명에서는 2개의 극은 양극(positive pole)과 음극(negative pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3상의 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함하고, 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)를 포함한다. 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)와 음극 직류 전력을 생성하는 교류-음극 직류 컨버터(132)를 포함하고, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함하고, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(132a)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 6개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 12개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 18개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 음극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 송전 측 음극 직류 필터(142), 양극 직류 송전 라인(143), 음극 직류 송전 라인(144), 수요 측 양극 직류 필터(145), 수요 측 음극 직류 필터(146)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
송전 측 음극 직류 필터(142)는 인덕터(L3)와 커패시터(C3)를 포함하며, 교류-음극 직류 컨버터(132)가 출력하는 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
음극 직류 송전 라인(144)는 음극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수요 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 음극 직류 필터(146)는 인덕터(L4)와 커패시터(C4)를 포함하며, 음극 직류 송전 라인(144)을 통해 전달된 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)와 음극 직류-교류 컨버터(152)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함하고, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)를 포함한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함하고, 음극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(162)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수요 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨데, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수요 측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머와 3상 밸브 브릿지의 결선을 보여준다.
특히, 도 4는 양극을 위한 2개의 트랜스포머(121)와 양극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(131a)의 결선을 보여준다. 음극을 위한 2개의 트랜스포머(122)와 음극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(132a)의 결선, 양극을 위한 2개의 트랜스포머(161)와 양극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(151a)의 결선, 음극을 위한 2개의 트랜스포머(162)와 음극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(152a)의 결선, 양극을 위한 1개의 트랜스포머(121)와 양극을 위한 1개의 3상 밸브 브릿지(131a), 양극을 위한 1개의 트랜스포머(161)와 양극을 위한 1개의 3상 밸브 브릿지(151a)의 결선 등은 도 4의 실시예로부터 용이하게 도출할 수 있으므로, 그 도면과 설명은 생략한다.
도 4에서, Y-Y 형상의 결선을 가지는 트랜스포머(121)를 상측 트랜스포머, Y-Δ 형상의 결선을 가지는 트랜스포머(121)를 하측 트랜스포머, 상측 트랜스포머에 연결되는 3상 밸브 브릿지(131a)를 상측 3상 밸브 브릿지, 하측 트랜스포머에 연결되는 3상 밸브 브릿지(131a)를 하측 3상 밸브 브릿지라고 부르도록 한다.
상측 3상 밸브 브릿지와 하측 3상 밸브 브릿지는 직류 전력을 출력하는 2개의 출력단인 제1 출력단(OUT1)과 제2 출력단(OUT2)을 가진다.
상측 3상 밸브 브릿지는 6개의 밸브(D1-D6)를 포함하고, 하측 3상 밸브 브릿지는 6개의 밸브(D7-D12)를 포함한다.
밸브(D1)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제1 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D2)는 밸브(D5)의 애노드에 연결되는 캐소드와 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D3)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제2 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D4)는 밸브(D1)의 애노드에 연결되는 캐소드와 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D5)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제3 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D6)는 밸브(D3)의 애노드에 연결되는 캐소드를 가진다.
밸브(D7)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제1 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D8)는 밸브(D11)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D9)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제2 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D10)는 밸브(D7)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D11)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제3 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D12)는 밸브(D9)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
다음은 도 5와 도 6을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치를 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치의 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치(200)는 HVDC 시스템 운영 정보 획득부(210), 설계 사양 획득부(221), 설계 요구 사양 획득부(223), HVDC 시스템 설계부(230)를 포함한다. HVDC 시스템 설계부(230)는 교류 변전 파트 설계부(231), 교류 파트 부품 사양 결정부(232), 직류 파트 설계부(233), 직류 변전 파트 부품 사양 결정부(234), 직류 송전 파트 설계부(235), 직류 송전 파트 부품 사양 결정부(236), 절연 설계부(300), 취합부(239)를 포함한다.
HVDC 시스템 운영 정보 획득부(210)는 이전 HVDC 시스템의 제어 파트(190)로부터 이전 HVDC 시스템의 운영 정보를 획득한다.
설계 사양 획득부(221)는 이전 HVDC 시스템의 설계 사양(design specification)을 획득한다.
설계 요구 사양 획득부(223)는 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양(design requirement)을 획득한다.
HVDC 시스템 설계부(230)는 이전 HVDC 시스템의 설계 사양과 이전 HVDC 시스템의 운영 정보 및 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 중 적어도 두 개 이상에 기초하여 현재 HVDC 시스템을 설계한다.
교류 파트 설계부(231)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 교류 파트(110, 170)의 구조를 설계한다.
교류 파트 부품 사양 결정부(232)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 교류 파트(110, 170) 내의 부품들의 사양을 결정한다.
직류 변전 파트 설계부(233)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트(103, 105)의 구조를 설계한다.
직류 변전 파트 부품 사양 결정부(234)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트(103, 105) 내의 부품들의 사양을 결정한다.
직류 송전 파트 설계부(235)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트(140)의 구조를 설계한다.
직류 송전 파트 부품 사양 결정부(236)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트(140) 내의 부품들의 사양을 결정한다.
절연 설계부(300)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 절연 설계를 수행한다.
취합부(239)는 교류 파트(110, 170)의 구조, 교류 파트(110, 170) 내의 부품들의 사양, 직류 변전 파트(103, 105)의 구조, 직류 변전 파트(103, 105) 내의 부품들의 사양, 직류 송전 파트(140)의 구조, 직류 송전 파트(140) 내의 부품들의 사양, 현재 HVDC 시스템의 절연 설계를 취합하여 현재 HVDC 시스템을 설계한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치의 흐름도이다.
이전 HVDC 시스템의 제어 파트(190)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보를 수집한다(S11). 이때, 운영 정보는 운영 상태에 대한 정보와 운영 상태에 영향을 준 원인에 대한 운영 상태 원인 정보를 포함할 수 있다. 운영 상태 정보는 이전 HVDC 시스템의 가용율에 대한 정보, 운전 시간에 대한 정보, 수명에 대한 정보를 포함할 수 있다. 운영 상태 원인 정보는 고장의 유형에 대한 정보, 고장의 원인에 대한 정보, 가용율에 영향을 준 원인에 대한 정보, 수명에 영향을 준 원인에 대한 정보를 포함할 수 있다.
HVDC 시스템 운영 정보 획득부(210)는 이전 HVDC 시스템의 제어 파트(190)로부터 이전 HVDC 시스템의 운영 정보를 획득한다(S12).
설계 사양 획득부(221)는 이전 HVDC 시스템의 설계 사양(design specification)을 획득한다(S13). 이때, 이전 HVDC 시스템의 설계 사양은 이전 HVDC 시스템의 교류 파트의 설계 구조, 이전 HVDC 시스템의 교류 파트의 부품 사양, 이전 HVDC 시스템의 직류 변전 파트의 설계 구조, 이전 HVDC 시스템의 직류 변전 파트의 부품 사양, 이전 HVDC 시스템의 직류 송전 파트의 설계 구조, 이전 HVDC 시스템의 직류 송전 파트의 부품 사양을 포함할 수 있다.
설계 요구 사양 획득부(223)는 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양(design requirement)을 획득한다(S14). 이때, 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양은 현재 HVDC 시스템의 요구 가용율에 대한 정보, 요구 운전 시간에 대한 정보, 요구 수명에 대한 정보을 포함할 수 있다.
HVDC 시스템 설계부(230)는 이전 HVDC 시스템의 운영 상태와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양(design requirement)을 비교한다(S15).
HVDC 시스템 설계부(230)는 그 비교 결과에 기초하여, 운영 상태에 영향을 준 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 설계 사양(design specification)을 수정하여, 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 맞는 설계 사양을 작성한다(S16).
구체적으로, 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양이 이전 HVDC 시스템의 운영 상태보다 더 높은 사양을 요구한다면, HVDC 시스템 설계부(230)는 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양과 이전 HVDC 시스템의 운영 상태의 차이만큼, 운영 상태 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 높여 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 맞는 설계 사양을 작성할 수 있다.
한편, 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양이 이전 HVDC 시스템의 운영 상태보다 더 낮은 사양을 요구한다면, HVDC 시스템 설계부(230)는 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양과 이전 HVDC 시스템의 운영 상태의 차이만큼, 운영 상태 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 낮춰 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 맞는 설계 사양을 작성할 수 있다.
예컨데, 이전 HVDC 시스템의 설계 사양이 2개의 직류 송전 경로를 가지고, 이전 HVDC 시스템의 운영 상태가 98%의 가용률을 지시하고, 운영 분석 정보가 가용률 하락의 주요 원인으로 직류 송전 경로의 오류를 지적하고, 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양이 99%의 가용률을 요구한다면, HVDC 시스템 설계부(230)는 현재 HVDC 시스템이 3개의 직류 송전 경로를 포함하도록 현재 HVDC 시스템의 설계 사양을 작성하거나, 2개의 직류 송전 경로 상의 부품의 사양을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템 설계 장치의 HVDC 시스템 설계부의 동작을 보여주는 흐름도이다.
교류 파트 설계부(231)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 교류 파트(110, 170)의 구조를 설계한다(S31). 교류 파트 설계부(231)는 이전 HVDC 시스템의 운영 상태 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 사이의 비교에 기초하여, 운영 상태에 영향을 준 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 교류 파트의 설계 구조를 수정하여, 현재 HVDC 시스템의 교류 파트(110, 170)의 구조에 대한 설계 사양을 작성할 수 있다.
교류 파트 부품 사양 결정부(232)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 교류 파트(110, 170) 내의 부품들의 사양을 결정한다(S32). 교류 파트 부품 사양 결정부(232)는 이전 HVDC 시스템의 운영 상태 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 사이의 비교에 기초하여, 운영 상태에 영향을 준 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 교류 파트의 부품 사양을 수정하여, 현재 HVDC 시스템의 교류 파트(110, 170) 내의 부품들의 사양을 결정할 수 있다.
직류 변전 파트 설계부(233)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트(103, 105)의 구조를 설계한다(S33). 직류 변전 파트 설계부(233)는 이전 HVDC 시스템의 운영 상태 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 사이의 비교에 기초하여, 운영 상태에 영향을 준 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 직류 변전 파트의 설계 구조를 수정하여, 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트(103, 105)의 구조에 대한 설계 사양을 작성할 수 있다.
직류 변전 파트 부품 사양 결정부(234)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트(103, 105) 내의 부품들의 사양을 결정한다(S34). 직류 변전 파트 부품 사양 결정부(234)는 이전 HVDC 시스템의 운영 상태 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 사이의 비교에 기초하여, 운영 상태에 영향을 준 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 직류 변전 파트의 부품 사양을 수정하여, 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트(103, 105) 내의 부품들의 사양을 결정할 수 있다.
직류 송전 파트 설계부(235)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트(140)의 구조를 설계한다(S35). 직류 송전 파트 설계부(235)는 이전 HVDC 시스템의 운영 상태 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 사이의 비교에 기초하여, 운영 상태에 영향을 준 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 직류 송전 파트의 설계 구조를 수정하여, 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트(140)의 구조에 대한 설계 사양을 작성할 수 있다.
직류 송전 파트 부품 사양 결정부(236)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트(140) 내의 부품들의 사양을 결정한다(S36). 직류 송전 파트 부품 사양 결정부(236)는 이전 HVDC 시스템의 운영 상태 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 사이의 비교에 기초하여, 운영 상태에 영향을 준 원인과 관련하여 이전 HVDC 시스템의 직류 송전 파트의 부품 사양을 수정하여, 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트(140) 내의 부품들의 사양을 결정할 수 있다.
절연 설계부(300)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 절연 설계를 수행한다(S37).
절연 설계부(300)는 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 현재 HVDC 시스템의 절연 설계를 수행한다.
취합부(239)는 교류 파트(110, 170)의 구조, 교류 파트(110, 170) 내의 부품들의 사양, 직류 변전 파트(103, 105)의 구조, 직류 변전 파트(103, 105) 내의 부품들의 사양, 직류 송전 파트(140)의 구조, 직류 송전 파트(140) 내의 부품들의 사양, 현재 HVDC 시스템의 절연 설계를 취합하여 현재 HVDC 시스템을 설계한다(S38).
다음은 도 8과 도 9를 참조하여 HVDC 시스템의 절연 설계 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템의 절연 설계 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템의 절연 설계부(300)는 시스템 분석부(310), 제1 절연 모델링부(320), 절연 레벨 산정부(330), 제2 절연 모델링부(340), 요구 내전압 산정부(350), 기준 내전압 산정부(360), 정격 절연 레벨 산정부(370), 제3 절연 모델링부(380), 및 절연 검증부(390)를 포함한다.
시스템 분석부(310)는 HVDC 시스템(100)을 분석하여(S101) HVDC 시스템(100)의 과전압 및 정격 전압을 산출한다.
제1 절연 모델링부(320)는 산출된 과전압 및 산출된 정격 전압에 기초하여 HVDC 시스템(100)을 모델링하여, HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델을 생성한다.
절연 레벨 산정부(330)는 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 절연 산정을 수행하여(S104) HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 기능 수행에 적합한 절연 협조 내전압을 결정한다.
제2 절연 모델링부(340)는 HVDC 시스템(100)의 실제 운전 상태와 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 상태의 차이를 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델에 적용하여(S106), HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델을 수정하여 HVDC 시스템(100)의 절연 모델을 생성한다.
요구 내전압 산정부(350)는 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 요구 내전압을 산정한다.
기준 내전압 산정부(360)는 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 요구 내전압으로부터 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 기준 내전압을 산정한다.
정격 절연 레벨 산정부(370)는 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 기준 내전압을 만족하는 정격 절연 레벨을 산정한다.
제3 절연 모델링부(380)는 HVDC 시스템(100)의 구분된 섹션에서의 임피던스 변화에 기초하여 HVDC 시스템(100)의 절연 모델을 수정하여 수정된 절연 모델을 생성한다.
절연 검증부(390)는 HVDC 시스템(100)의 수정된 절연 모델이 요구 내전압을 만족하는지를 검증한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템의 절연 설계 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
시스템 분석부(310)는 HVDC 시스템(100)을 분석하여(S101) 과전압 및 정격 전압을 산출한다(S102). 시스템 분석부(310)는 분류된 스트레스 전압, 산정된 과전압 보호 레벨, 및 절연 특성 중 적어도 하나에 기초하여 HVDC 시스템(100)을 분석하여 과전압 및 정격 전압을 산출할 수도 있다.
제1 절연 모델링부(320)는 산출된 과전압 및 산출된 정격 전압에 기초하여 HVDC 시스템(100)을 모델링하여, HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델을 생성한다(S103).
절연 레벨 산정부(330)는 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 절연 산정을 수행하여(S104) HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 기능 수행에 적합한 절연 협조 내전압을 결정한다(S105). 이때, 절연 레벨 산정부(330)는 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 절연 특성, HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 기능, HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델 상의 데이터의 통계적 분포, HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 입력 데이터의 부정확성, HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 구성 요소의 결합에 영향을 주는 요인 중 적어도 하나에 기초하여 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 절연 산정을 수행하여 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 기능 수행에 적합한 절연 협조 내전압을 결정할 수 있다.
제2 절연 모델링부(340)는 HVDC 시스템(100)의 실제 운전 상태와 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 상태의 차이를 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델에 적용하여(S106), HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델을 수정하여 HVDC 시스템(100)의 절연 모델을 생성한다(S107). 제2 절연 모델링부(340)는 HVDC 시스템(100)의 실제 운전 상태와 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 상태의 차이 및 절연 협조 내전압에 기초하여 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델을 수정하여 HVDC 시스템(100)의 절연 모델을 생성할 수 있다. 이때, HVDC 시스템(100)의 실제 운전 상태와 HVDC 시스템(100)의 절연 기본 모델의 상태의 차이는 HVDC 시스템(100)의 환경 요소의 차이, HVDC 시스템(100)의 구성 요소의 시험의 차이, HVDC 시스템(100)의 제품 특성의 편차, HVDC 시스템(100)의 설치 상태의 차이, HVDC 시스템(100)의 운전 수명의 차이, HVDC 시스템(100)의 안전을 위해 고려되어야 할 안전 팩터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. HVDC 시스템(100)의 절연 모델은 환경 요소 및 오염도를 고려한 절연 모델에 해당할 수 있다.
요구 내전압 산정부(350)는 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 요구 내전압을 산정한다(S109).
기준 내전압 산정부(360)는 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 요구 내전압으로부터 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 기준 내전압을 산정한다(S111). 기준 내전압 산정부(360)는 시험 상태, 시험 변환 요소, 전압 범위 중 적어도 하나에 기초하여 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 요구 내전압으로부터 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 기준 내전압을 산정할 수 있다.
정격 절연 레벨 산정부(370)는 HVDC 시스템(100)의 절연 모델의 기준 내전압을 만족하는 정격 절연 레벨을 산정한다(S113). 이때, 정격 절연 레벨은 HVDC 시스템(100)의 하나 이상의 위치의 전압값 및 거리값에 기초하여 결정될 수 있다.
제3 절연 모델링부(380)는 HVDC 시스템(100)의 구분된 섹션에서의 임피던스 변화에 기초하여 HVDC 시스템(100)의 절연 모델을 수정하여 수정된 절연 모델을 생성한다(S115). 이때, 구분된 섹션은 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 송전 측 트랜스포머 파트(120), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130), 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150), 수요 측 트랜스포머 파트(160) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
절연 검증부(390)는 HVDC 시스템(100)의 수정된 절연 모델이 요구 내전압을 만족하는지를 검증한다(S117).
본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 기재된 실시예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC) 시스템을 설계하는 장치에 있어서,
    이전 HVDC 시스템의 제어 파트로부터 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보를 획득하는 HVDC 시스템 운영 정보 획득부;
    상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 획득하는 설계 사양 획득부;
    현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양을 획득하는 설계 요구 사양 획득부; 및
    상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양과 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보 및 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양 중 적어도 두 개 이상에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템을 설계하는 HVDC 시스템 설계부를 포함하고,
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보는 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 상태에 대한 정보를 포함하고,
    상기 HVDC 시스템 설계부는 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 상태와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 수정하여, 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 맞는 설계 사양을 작성하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보는 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 상태에 영향을 준 운영 상태 원인에 대한 정보를 포함하고,
    상기 HVDC 시스템 설계부는 상기 비교 결과에 기초하여 상기 운영 상태 원인과 관련하여 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 수정하여, 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 맞는 설계 사양을 작성하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양이 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 상태보다 더 높은 사양을 요구한다면, 상기 HVDC 시스템 설계부는 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양과 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 상태의 차이만큼, 상기 운영 상태 원인과 관련하여 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 높여 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 맞는 설계 사양을 작성하고,
    상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양이 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 상태보다 더 낮은 사양을 요구한다면, 상기 HVDC 시스템 설계부는 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양과 상기 이전 HVDC 시스템의 운영 상태의 차이만큼, 상기 운영 상태 원인과 관련하여 상기 이전 HVDC 시스템의 설계 사양을 낮춰 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 맞는 설계 사양을 작성하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 HVDC 시스템 설계부는
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 절연 설계를 수행하는 절연 설계부를 포함하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연 설계부는
    상기 현재 HVDC 시스템의 과전압 및 정격 전압에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템을 모델링하여 상기 현재 HVDC 시스템의 절연 기본 모델을 생성하는 제1 절연 모델링부;
    상기 절연 기본 모델의 절연 산정을 수행하여 상기 현재 HVDC 시스템의 절연 기본 모델의 기능 수행에 적합한 절연 협조 내전압을 결정하는 절연 레벨 산정부;
    상기 현재 HVDC 시스템의 실제 운전 상태와 상기 현재 HVDC 시스템의 절연 기본 모델의 상태의 차이 및 상기 절연 협조 내전압에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 절연 기본 모델을 수정하여 상기 현재 HVDC 시스템의 절연 모델을 생성하는 제2 절연 모델링부; 및
    상기 현재 HVDC 시스템의 절연 모델의 기준 내전압을 만족하는 정격 절연 레벨을 산정하는 정격 절연 레벨 산정부를 포함하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현재 HVDC 시스템의 구분된 섹션에서의 임피던스 변화에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 절연 모델을 수정하여 수정된 절연 모델을 생성하는 제3 절연 모델링부; 및
    상기 현재 HVDC 시스템의 수정된 절연 모델이 요구 내전압을 만족하는지를 검증하는 절연 검증부를 더 포함하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 HVDC 시스템 설계부는
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트의 구조를 설계하는 직류 변전 파트 설계부와,
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 직류 변전 파트 내의 부품들의 사양을 결정하는 직류 변전 파트 부품 사양 결정부를 포함하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 HVDC 시스템 설계부는
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트의 구조를 설계하는 직류 송전 파트 설계부와,
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 직류 송전 파트 내의 부품들의 사양을 결정하는 직류 송전 파트 부품 사양 결정부를 포함하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 HVDC 시스템 설계부는
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 교류 파트의 구조를 설계하는 교류 파트 설계부와,
    상기 이전 HVDC 시스템의 운영 정보와 상기 현재 HVDC 시스템의 설계 요구 사양에 기초하여 상기 현재 HVDC 시스템의 교류 파트 내의 부품들의 사양을 결정하는 교류 파트 부품 사양 결정부를 포함하는
    HVDC 시스템 설계 장치.
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ES15165302T ES2776443T3 (es) 2014-05-13 2015-04-28 Aparato y método para el diseño de un sistema de transmisión de corriente continua de alto voltaje
JP2015097018A JP6092932B2 (ja) 2014-05-13 2015-05-12 高電圧直流送電システムを設計する装置及びその方法
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170089351A (ko) * 2016-01-26 2017-08-03 엘에스산전 주식회사 Hvdc 시스템에서의 제어장치 및 이의 동작방법
CN105914739B (zh) * 2016-06-22 2018-07-17 华南理工大学 一种基于网络等值的直流分极接入模式下的落点选择方法
KR20220037873A (ko) 2020-09-18 2022-03-25 한국전기연구원 모듈형 멀티레벨 컨버터 기반 고전압 직류 송전 시스템 설계 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램
CN113343456A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 南方电网科学研究院有限责任公司 Hvdc系统高精度闭环动态相量仿真计算、验证方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101146885B1 (ko) 2011-03-18 2012-05-16 엘에스산전 주식회사 Ｈｖｄｃ 송전 시스템의 귀로 측의 절연 레벨 설계 방법
KR101292856B1 (ko) 2012-04-13 2013-08-02 엘에스산전 주식회사 Ｈｖｄｃ 시스템의 절연 레벨 설계 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002034151A (ja) * 2000-07-18 2002-01-31 Mitsubishi Electric Corp システム評価装置及びシステム最適構成決定装置
JP2003099483A (ja) * 2001-09-26 2003-04-04 Toshiba Eng Co Ltd 図面管理システム
JP2004030381A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Hitachi Ltd 業務支援システム
JP2004094626A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Toshiba Corp プラント機器の設計支援装置
US8248740B2 (en) * 2008-09-19 2012-08-21 Advanced Fusion Systems, Llc High speed current shunt
JP5398271B2 (ja) * 2009-01-09 2014-01-29 株式会社東芝 受変電設備システムの設計評価支援システム及びその設計評価支援方法
JP2010166702A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Toshiba Corp 電源設備の電力供給リスク評価システム
CN101694939B (zh) * 2009-10-16 2011-06-29 南方电网技术研究中心 高压直流输电系统换流站绝缘配合设计方法
CN102870309A (zh) * 2010-02-04 2013-01-09 夸祖鲁纳塔尔大学 便于设计高压（hvdc）控制系统的方法和系统、hvdc系统和优化hvdc系统的方法
JP2012018647A (ja) * 2010-07-09 2012-01-26 Toshiba Corp 電力系統監視制御装置を構成するハードウェアの構成設計システム及び構成設計方法
CN102185307A (zh) * 2011-04-08 2011-09-14 中国电力科学研究院 模块化多电平变流器柔性直流输电系统的绝缘配置方法
KR101129158B1 (ko) * 2011-04-14 2012-03-23 엘에스산전 주식회사 Ｈｖｄｃ 송전 시스템의 직류 리액터의 절연 레벨 설계 방법
KR101622462B1 (ko) * 2014-05-13 2016-05-18 엘에스산전 주식회사 고전압 직류 송전 시스템의 절연 설계 장치 및 방법
KR101622463B1 (ko) * 2014-05-13 2016-05-18 엘에스산전 주식회사 고전압 직류 송전 시스템의 절연 설계 장치 및 방법
KR102121932B1 (ko) * 2014-11-26 2020-06-11 엘에스일렉트릭(주) 고전압 직류 송전 시스템의 절연 설계 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101146885B1 (ko) 2011-03-18 2012-05-16 엘에스산전 주식회사 Ｈｖｄｃ 송전 시스템의 귀로 측의 절연 레벨 설계 방법
KR101292856B1 (ko) 2012-04-13 2013-08-02 엘에스산전 주식회사 Ｈｖｄｃ 시스템의 절연 레벨 설계 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
권준범 외 6명,"PSCAD를 이용한 ±80kV 60MW HVDC절연 협조 기본 설계",2010년도 대한전기학회 전력기술부문회 추계 학술대회 논문집, pp. 194-196, 2010.11.05.

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