KR101641460B1 - 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법 - Google Patents

고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치는 HVDC 시스템에서 전압 또는 전류를 측정하기 위한 복수의 측정 인터페이스 시스템; 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템의 데이터를 전송하기 위한 버스; 및 상기 버스를 통해 전송된 데이터를 HVDC 시스템의 제어 파트로 전송하는 광 모듈을 포함하고, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템은 상기 광 모듈의 데이터 전송 완료 신호에 따라 카운터 값을 증가시키고, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 상기 카운터 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템이 상기 버스를 통해 데이터를 상기 광 모듈로 전송한다.

Description

고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법{DATA PROCESSING DEVICE FOR HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 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.
이러한 고전압 직류 송전 시스템은 하나 이상의 지점에 대한 전압/전류 등에 대한 측정 값을 이용하여 시스템을 제어한다.
HVDC 시스템에는 전압/전류 등에 대한 측정을 위한 다수의 측정 인터페이스 시스템(Measuring Interface System, MIS)이 존재한다. 상기 측정 인터페이스 시스템은 전압 또는 전류의 측정값을 광 모듈(Optical Distribution Module, ODM)을 통해 제어 파트로 전송된다. 즉, 광 모듈은 복수의 측정 인터페이스 시스템으로부터의 데이터를 HVDC 시스템의 제어 파트로 전송한다.
이때, 하나의 광 모듈에는 다수의 측정 인터페이스 시스템이 연결되어 있고, 다수의 측정 인터페이스 시스템은 많은 양의 데이터를 광 모듈에 전송하기 때문에 특정 측정 인터페이스 시스템이 버스(Bus)를 점유하여 데이터를 전송할 수 있도록 조정해 줄 수 있는 아비터 모듈(Arbiter Module)이 추가되거나 시간에 따라 버스를 점유하는 측정 인터페이스 시스템이 변경되는 TDM(Time Division Multiplexing) 방식이 사용된다.
그러나, 아비터 모듈을 이용한 방식에서 아비터 모듈은 다수의 측정 인터페이스 시스템이 순차적으로 버스를 점유하여 데이터를 전송할 수 있도록 조정하나, 다수의 측정 인터페이스 시스템 사이에서 데이지-체인(Daisy-Chain) 방식으로 버스 사용 허가 신호가 전송되므로 중간의 측정 인터페이스 시스템이 고장나거나 비어 있는 경우에 그 이후의 측정 인터페이스 시스템은 데이터를 전송하지 못하는 문제가 있다.
또한, TDM 방식에서도 데이터는 데이지-체인(Daisy-Chain) 방식으로 전송되기 때문에, 중간의 측정 인터페이스 시스템이 고장나거나 비어 있는 경우에 그 이후의 측정 인터페이스 시스템은 데이터를 전송하지 못하는 문제가 있으며, 직렬 방식으로 데이터를 전송하고 데이터를 바이패스 하는 경우가 많기 때문에 데이터 전송 과정에 오류가 발생될 가능성이 높은 문제가 있다.
본 발명은 복수의 측정 인터페이스 시스템에서 광 모듈로 데이터가 효과적으로 전송될 수 있도록 하는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 어느 하나가 고장나거나 비어 있는 경우에도 다른 측정 인터페이스 시스템이 광 모듈로 데이터를 전송할 수 있는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치는 HVDC 시스템에서 전압 또는 전류를 측정하기 위한 복수의 측정 인터페이스 시스템; 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템의 데이터를 전송하기 위한 버스; 및 상기 버스를 통해 전송된 데이터를 HVDC 시스템의 제어 파트로 전송하는 광 모듈을 포함하고, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템은 상기 광 모듈의 데이터 전송 완료 신호에 따라 카운터 값을 증가시키고, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 상기 카운터 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템이 상기 버스를 통해 데이터를 상기 광 모듈로 전송한다.
본 발명은 복수의 측정 인터페이스 시스템에서 광 모듈로 데이터가 효과적으로 전송될 수 있도록 하는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 어느 하나가 고장나거나 비어 있는 경우에도 다른 측정 인터페이스 시스템이 광 모듈로 데이터를 전송할 수 있는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC transmission) 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머와 3상 밸브 브릿지의 결선을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 방법을 설명하는 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
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 직류 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 직류 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 및 제어 파트(190)를 포함한다. 송전 측 직류 변전 파트(103)는 송전 측 트랜스포머 파트(120), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함한다. 수요 측 직류 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 격리(isolate)한다.
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 직류 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 직류 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 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 직류 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 직류 변전 파트(103)가 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-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-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 직류 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)가 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-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-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-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-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 직류 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.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치 및 방법을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 데이터 처리 장치는 HVDC 시스템에서 전압 또는 전류를 측정하기 위한 복수의 측정 인터페이스 시스템(Measuring Interface System, MIS)(10,11,,,,25)이 구비된다. 실시예에서는 16개의 측정 인터페이스 시스템을 예시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 n개의 측정 인터페이스 시스템이 구비되는 것도 가능하다. 도면에서는 제1 측정 인터페이스 시스템(10), 제2 측정 인터페이스 시스템(11), 제16 측정 인터페이스 시스템(25)을 예시하고 있고, 제3 내지 제15 측정 인터페이스 시스템은 도시를 생략하였다.
상기 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,11,,,,25)은 전압 또는 전류의 측정값을 버스(Bus)(40)를 통해 광 모듈(Optical Distribution Module, ODM)(30)로 전송하고, 상기 광 모듈(30)은 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,11,,,,25)으로부터의 데이터를 HVDC 시스템으로 전송하며, 예를 들어 HVDC 시스템의 제어 파트로 전송한다.
본 발명에 따른 데이터 처리 장치에서 데이터 전송은 다음과 같은 과정으로 이루어진다.
상기 제1 측정 인터페이스 시스템(10)은 데이터 전송을 하기 전에 제1 데이터 전송 시작 신호(Master Start)를 출력하며, 상기 제1 측정 인터페이스 시스템(10)을 제외한 나머지 제2 내지 제16 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,,25)도 데이터 전송을 하기 전에 제2,3,,,,n 데이터 전송 시작 신호(Unit Start)를 출력한다. 상기 제1 데이터 전송 시작 신호와 제2 내지 n 데이터 전송 시작 신호는 상기 버스(40)를 통해 전송되며, 서로 다른 펄스 폭을 가진다. 예를 들어, 상기 제1 데이터 전송 시작 신호는 상기 제2 내지 n 데이터 전송 시작 신호보다 2배 긴 펄스 폭을 가질 수 있다. 따라서, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,11,,,,25)은 펄스 폭의 길이를 통해 상기 제1 데이터 전송 시작 신호와 제2 내지 n 데이터 전송 시작 신호를 구분할 수 있다.
상기 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,11,,,,25)은 각각 몇번째 측정 인터페이스 시스템이 데이터를 전송하고 있는지 여부를 파악할 수 있는 카운터 모듈을 가질 수 있다.
먼저, 상기 제1 측정 인터페이스 시스템(10)은 상기 광 모듈(30)로 데이터를 전송하기 이전에 도 5의 ①과 같이 상기 제1 데이터 전송 시작 신호(Master Start)를 출력하면 상기 제1 데이터 전송 시작 신호는 상기 버스(40)를 통해 다른 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,,25)으로 입력된다. 상기 제1 데이터 전송 시작 신호가 입력되면 상기 제2 내지 제 16 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,,25)의 카운터 모듈은 카운터를 0으로 리셋한다.
상기 제2 내지 제 16 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,,25)은 상기 제1 데이터 전송 시작 신호로부터 상기 제1 측정 인터페이스 시스템(10)이 데이터를 전송할 것임을 알 수 있고, 도 5의 ②와 같이 상기 제1 측정 인터페이스 시스템(10)은 상기 버스(40)를 통해 데이터를 상기 광 모듈(30)로 전송한다.
상기 제1 측정 인터페이스 시스템(10)이 데이터 전송을 완료하면, 도 5의 ③과 같이 상기 광 모듈(30)은 데이터 전송 완료 신호(Done)를 출력한다. 상기 데이터 전송 완료 신호는 펄스 형태가 될 수 있으며, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,11,,,,25)에 입력된다. 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,11,,,,25)의 카운터 모듈은 상기 데이터 전송 완료 신호가 입력되면 카운터를 1 증가시킨다. 만약, 카운터가 0이었다면 상기 데이터 전송 완료 신호가 입력된 후 카운터가 1으로 변경되기 때문에, 상기 제2 측정 인터페이스 시스템(11)이 데이터 전송을 할 차례가 된다.
상기 카운터 값에 대응하는 상기 제2 측정 인터페이스 시스템(11)은 상기 광 모듈(30)로 데이터를 전송하기 이전에 도 5의 ④와 같이 상기 제2 데이터 전송 시작 신호(Unit Start)를 출력하고, 상기 제2 데이터 전송 시작 신호는 상기 버스(40)를 통해 다른 측정 인터페이스 시스템(10,12,,,,25)으로 입력된다. 상기 제2 데이터 전송 시작 신호가 입력되면 상기 제1, 3 내지 제 16 측정 인터페이스 시스템(10,12,13,,,,25)은 상기 제2 데이터 전송 시작 신호로부터 상기 제2 측정 인터페이스 시스템(11)이 데이터를 전송할 것임을 알 수 있고, 상기 제2 측정 인터페이스 시스템(11)은 상기 버스(40)를 통해 데이터를 상기 광 모듈(30)로 전송한다.
상기 제2 측정 인터페이스 시스템(11)이 데이터 전송을 완료하면, 상기 광 모듈(30)은 데이터 전송 완료 신호(Done)를 출력하고, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,12,,,,25)에 입력된다. 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템(10,12,,,,25)의 카운터 모듈은 상기 데이터 전송 완료 신호가 입력되면 카운터를 1 증가시킨다. 만약, 카운터가 1이었다면 상기 데이터 전송 완료 신호가 입력된 후 카운터가 2로 변경되기 때문에, 상기 카운터 값에 대응하는 상기 제3 측정 인터페이스 시스템(12)이 데이터 전송을 할 차례가 된다.
이와 같은 과정을 반복하면서 상기 제16 측정 인터페이스 시스템(25)까지 데이터를 전송한다.
한편, 상기 광 모듈(30)이 데이터 전송 완료 신호를 출력하여 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템의 카운터 모듈이 특정 카운트 값을 가지고 있을 때, 특정 카운트 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템에 고장이 나거나 비어 있는 경우에 해당 측정 인터페이스 시스템에서는 데이터 전송 시작 신호가 출력되지 않고, 데이터 전송도 진행되지 않으며, 상기 광 모듈(30)에서 데이터 전송 완료 신호가 출력되지 않는다. 이 경우, 데이터 전송이 더 이상 이루어지지 않을 수도 있다.
따라서, 상기 광 모듈(30)은 일정 시간 동안 데이터 전송 시작 신호가 입력되지 않으면 특정 카운트 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템에 문제가 발생된 것으로 알고 다시 상기 데이터 전송 완료 신호를 출력한다. 따라서, 각각의 측정 인터페이스 시스템에 있는 카운터 모듈은 카운터를 1 증가시켜 문제가 발생된 측정 인터페이스 시스템을 제외한 다음 측정 인터페이스 시스템이 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치에서는 병렬 버스 방식으로 데이터를 전송하기 때문에 바이패스 과정에서 발생될 수 있는 데이터 오류를 최소화하였고 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저, 제1 측정 인터페이스 시스템(10)에서 제1 데이터 전송 시작 신호(Master Start)를 출력하면, 제2 내지 제 n 측정 인터페이스 시스템, 예를 들어, 상기 제2 내지 제 16 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,,25)의 카운터 모듈은 카운터 값을 0으로 리셋한다(S601).
상기 제1 측정 인터페이스 시스템(10)에서 데이터 전송이 이루어지고, 데이터 전송이 완료되면 상기 광 모듈(30)은 데이터 전송 완료 신호를 출력한다(S602).
상기 제2 내지 제 n 측정 인터페이스 시스템, 예를 들어, 상기 제2 내지 제 16 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,,25)의 카운터 모듈은 카운터 값을 1 증가시키고(S603), 상기 광 모듈(30)은 카운터 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템에서 데이터 전송 시작 신호(Unit Start)가 소정 시간 내에 입력되는지 여부를 감지한다(S604). 예를 들어, 상기 제2 내지 제 16 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,25)에서 제2 내지 16 데이터 전송 시작 신호가 입력되는지 여부를 감지한다.
만약, 소정 시간 내에 데이터 전송 시작 신호가 입력되지 않으면 상기 광 모듈(30)은 데이터 전송 완료 신호를 출력한다(S605).
만약, 소정 시간 내에 데이터 전송 시작 신호가 입력되면, 상기 제2 내지 제 n 측정 인터페이스 시스템, 예를 들어, 상기 제2 내지 제 16 측정 인터페이스 시스템(11,12,,,,25) 중 카운터 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템에서 데이터를 전송하고 상기 광 모듈(30)은 데이터 전송 완료 신호를 출력한다(S606).
상기 제 n 측정 인터페이스 시스템, 예를 들어, 상기 제16 측정 인터페이스 시스템(25)까지 데이터 전송을 모두 완료했는지 여부를 판단하여, 순차적으로 데이터를 전송하고, 상기 제16 측정 인터페이스 시스템(25)까지 데이터 전송을 모두 완료한 경우 종료한다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10; 제1 측정 인터페이스 시스템, 11; 제2 측정 인터페이스 시스템, 25; 제16 측정 인터페이스 시스템, 30; 광 모듈, 40; 버스

Claims (5)

  1. HVDC 시스템에서 전압 또는 전류를 측정하기 위한 복수의 측정 인터페이스 시스템;
    상기 복수의 측정 인터페이스 시스템의 데이터를 전송하기 위한 버스; 및
    상기 버스를 통해 전송된 데이터를 HVDC 시스템으로 전송하는 광 모듈을 포함하고,
    상기 복수의 측정 인터페이스 시스템은 상기 광 모듈의 데이터 전송 완료 신호에 따라 카운터 값을 증가시키고, 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 상기 카운터 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템이 상기 버스를 통해 데이터를 상기 광 모듈로 전송하는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 제1 측정 인터페이스 시스템은 제1 데이터 전송 시작 신호를 출력하고, 상기 제1 데이터 전송 시작 신호에 따라 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 나머지 측정 인터페이스 시스템은 카운터 모듈의 카운터 값을 리셋하는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 카운터 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템은 데이터 전송 시작 신호를 출력한 후 상기 데이터를 전송하는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 카운터 값에 대응하는 측정 인터페이스 시스템에서 소정 시간 내에 상기 데이터 전송 시작 신호를 출력하지 않는 경우 상기 광 모듈은 데이터 전송 완료 신호를 출력하고, 상기 데이터 전송 완료 신호에 따라 상기 복수의 측정 인터페이스 시스템 중 나머지 측정 인터페이스 시스템은 카운터 모듈의 카운터 값을 1 증가시키는 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 측정 인터페이스 시스템의 제1 데이터 전송 시작 신호는 상기 나머지 측정 인터페이스 시스템의 데이터 전송 시작 신호보다 긴 펄스 폭을 가진 고전압 직류 송전 시스템의 데이터 처리 장치.
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