KR101799363B1 - Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101799363B1
KR101799363B1 KR1020160141741A KR20160141741A KR101799363B1 KR 101799363 B1 KR101799363 B1 KR 101799363B1 KR 1020160141741 A KR1020160141741 A KR 1020160141741A KR 20160141741 A KR20160141741 A KR 20160141741A KR 101799363 B1 KR101799363 B1 KR 101799363B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
converter
angle
reactive power
angle control
hvdc
Prior art date
Application number
KR1020160141741A
Other languages
English (en)
Inventor
이성두
최순호
이철희
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020160141741A priority Critical patent/KR101799363B1/ko
Priority to US16/342,511 priority patent/US10498142B2/en
Priority to PCT/KR2016/013586 priority patent/WO2018079917A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101799363B1 publication Critical patent/KR101799363B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1807—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00—Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/48—Meters specially adapted for measuring real or reactive components; Meters specially adapted for measuring apparent energy
    • G01R11/52—Meters specially adapted for measuring real or reactive components; Meters specially adapted for measuring apparent energy for measuring reactive component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/001—Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
    • G01R21/003—Measuring reactive component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • G01R21/1331—Measuring real or reactive component, measuring apparent energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/081—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/75—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/757—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/7575—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only for high voltage direct transmission link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는, HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 점호각 제어에 따른 컨버터의 무효전력 변동량을 계산하는 컨버터 무효전력 계산부와, 무효전력 변동량을 HVDC 시스템에 연계된 AC계통의 단락용량 계산식에 적용하여 AC계통 단락용량(short circuit level)을 계산하는 AC계통 단락용량 계산부와, 단락용량에 대응되는 컨버터의 소호각 변동값을 계산하는 소호각 변동값 계산부와, 소호각 변동값이 반영된 소호각 제어값에 따라 컨버터의 소호각을 제어하는 소호각 제어부를 포함할 수 있다.

Description

HVDC 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법 {Apparatus and method for Controlling Extinction Angle of HVDC System}
본 발명은 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
초고압 직류(High Voltage Direct Current, 이하 HVDC) 시스템은 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜 송전한 이후, 수전단에서 교류로 다시 변환하여 부하에 전력을 공급하는 시스템이다. 이러한 HVDC 시스템은 교류 송전의 장점인 전압 승압을 통한 효율적이고 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, 교류 송전의 여러가지 단점(장거리 송전 효율성 등)을 극복할 수 있다.
이러한 HVDC 시스템의 유효전력 전송량 제어를 위해, HVDC 시스템에 포함되는 컨버터(정류부 또는 인버터)의 점호각은 제어될 수 있다. 그러나, 이러한 제어는 컨버터의 무효전력 변동 및 진동을 유발할 수 있으며, 이러한 무효전력 변동 및 진동은 컨버터의 정류실패와 같은 문제를 유발할 수 있다.
공개특허공보 제10-2016-0032348호
본 발명의 일 실시 예는, HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 소호각을 제어하여 시스템의 안정도를 향상시킬 수 있는 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는, HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 점호각 제어에 따른 상기 컨버터의 무효전력 변동량을 계산하는 컨버터 무효전력 계산부; 상기 무효전력 변동량을 상기 HVDC 시스템에 연계된 AC계통의 단락용량 계산식에 적용하여 AC계통 단락용량(short circuit level)을 계산하는 AC계통 단락용량 계산부; 상기 단락용량에 대응되는 상기 컨버터의 소호각 변동값을 계산하는 소호각 변동값 계산부; 및 상기 소호각 변동값이 반영된 소호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 소호각을 제어하는 소호각 제어부; 를 포함할 수 있다.
예를 들어 상기 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는, 점호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 점호각을 제어하고 상기 점호각 제어값을 상기 컨버터 무효전력 계산부에 전달하는 점호각 제어기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 방법은, HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 점호각 제어에 따른 상기 컨버터의 무효전력 변동량을 계산하는 단계; 상기 무효전력 변동량을 상기 HVDC 시스템에 연계된 AC계통의 단락용량 계산식에 적용하여 AC계통 단락용량(short circuit level)을 계산하는 단계; 상기 단락용량에 대응되는 상기 컨버터의 소호각 변동값을 계산하는 단계; 및 상기 HVDC 시스템의 소호각 제어값에 상기 소호각 변동값을 반영한 최종 소호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 소호각을 제어하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 소호각을 적절하게 제어하여 시스템의 안정도를 효율적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는 송전전력의 품질저하를 줄이면서도 HVDC 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 최적의 소호각을 계산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 컨버터 무효전력 계산부의 계산을 나타내는 도면이다.
도 3은 AC계통 단락용량 계산부의 계산을 나타내는 도면이다.
도 4는 소호각 제어부의 계산을 나타내는 도면이다.
도 5는 단락비에 따른 AC계통 전압 변동을 나타내는 그래프이다.
도 6은 시간경과에 따른 소호각을 나타내는 그래프이다.
도 7은 AC계통 전압 변동을 최소화하기 위한 컨버터 제어를 나타내는 도면이다.
도 8은 소호각 제어부의 제어 블록 다이어그램을 나타내는 블록도이다.
도 9는 소호각 제어에 따른 AC계통의 전압강하를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치(100)는, 컨버터 무효전력 계산부(110), AC계통 단락용량 계산부(120), 소호각 변동값 계산부(130) 및 소호각 제어부(140)를 포함할 수 있으며, 정류부(210) 또는 인버터(220)를 포함하는 컨버터(200)의 소호각(γ)을 제어할 수 있다.
점호각 제어기(10)는 HVDC 시스템의 DC전압 및 유효전력 전송량 제어를 위해 컨버터(200)의 점호각(α)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 점호각 제어기(10)는 목표 DC전압 및 목표 유효전력 전송량을 결정하기 위해 HVDC 시스템의 DC전압값(VDCR, VDCI), DC전류값(IDCR, IDCI) 및 AC계통 전류값(IDCR, IDCI)을 수집할 수 있으며, 수집한 값들을 참조하여 점호각 제어값을 설정할 수 있다.
또한, 상기 점호각 제어기(10)는 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치(100)의 계산을 위한 데이터를 확보하기 위해 상기 점호각 제어값을 미세 변경하여 컨버터(200)의 점호각을 미세 제어할 수 있다. 상기 점호각 제어기(10)는 미세하게 변경된 점호각 제어값을 컨버터 무효전력 계산부(110)로 전달할 수 있다.
컨버터 무효전력 계산부(110)는 HVDC 시스템에 포함된 컨버터(200)의 점호각 제어에 따른 컨버터(200)의 무효전력 변동량을 계산할 수 있다. 상기 점호각의 미세 제어는 컨버터(200)의 무효전력 소모를 유발하는데, 상기 컨버터 무효전력 계산부(110)는 상기 무효전력 변동량의 계산을 통해 상기 점호각과 상기 무효전력 변동량과의 상관관계를 알 수 있다.
AC계통 단락용량 계산부(120)는 상기 무효전력 변동량을 상기 HVDC 시스템에 연계된 AC계통의 단락용량 계산식에 적용하여 AC계통 단락용량(short circuit level, SCL)을 계산할 수 있다. 상기 AC계통 단락용량은 AC계통이 무효전력 변동에 대해 얼마나 강건(robust)한지를 나타내는 척도이다. 따라서, 상기 AC계통 단락용량 계산부(120)는 상기 AC계통 단락용량을 통해 상기 무효전력 변동량과 상기 AC계통의 전압 스텝 변동간의 상관관계를 알 수 있다.
소호각 변동값 계산부(130)는 상기 단락용량에 대응되는 컨버터(200)의 소호각 변동값을 계산할 수 있다. HVDC 시스템은 상기 소호각이 클수록 안정할 수 있으나, AC 계통의 전압강하는 상기 소호각이 클수록 클 수 있다. 상기 AC계통의 전압강하는 HVDC 시스템의 송전전력의 품질에 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 상기 소호각 변동값 계산부(130)는 상기 단락용량을 참조하여 송전전력의 품질저하를 줄이면서도 HVDC 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있도록 소호각 변동값을 계산할 수 있다.
소호각 제어부(140)는 상기 소호각 변동값이 반영된 소호각 제어값에 따라 컨버터(200)의 소호각을 제어할 수 있다. 이에 따라, HVDC 시스템은 송전전력의 품질저하를 줄이면서도 HVDC 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 정류부(210) 및 인버터(220) 각각은 사이리스터, IGBT와 같은 복수의 전력용 반도체로 구현될 수 있으며, 점호각 제어기(10)로부터 점호각 제어 신호를 수신하여 상기 복수의 전력용 반도체의 오프 상태를 온 상태로 스위칭할 수 있으며, 소호각 제어부(140)로부터 소호각 제어 신호를 수신하여 상기 복수의 전력용 반도체의 오프 상태를 온 상태로 스위칭할 수 있다. 여기서, 상기 점호각 제어 신호의 수신 시점은 상기 점호각에 따라 결정될 수 있으며, 상기 소호각 제어 신호의 수신 시점은 상기 소호각에 따라 결정될 수 있다.
도 2는 컨버터 무효전력 계산부의 계산을 나타내는 도면이다.
컨버터 무효전력 계산부(110)는 컨버터(200)의 점호각(α), 정류리액턴스, 무부하 전압, DC전류 및 유효전력을 무효전력 계산식에 적용하여 변동 후의 무효전력(Qconv1)을 계산하고, 상기 변동 후의 무효전력(△Qconv1)에서 변동 전의 무효전력(Qconv0)을 감산한 무효전력 변동량(Qconv)을 계산할 수 있다.
예를 들어, 상기 컨버터 무효전력 계산부(110)는 하기의 수학식 1을 상기 무효전력 계산식으로 설정할 수 있다. 여기서, Pconv는 상기 유효전력이고, Qconv는 상기 무효전력이고, Xconv는 상기 정류리액턴스이고, Id는 상기 DC전류이고, Dd0는 상기 무부하 전압이고, α는 상기 점호각이다.
Figure 112016105167742-pat00001
도 3은 AC계통 단락용량 계산부의 계산을 나타내는 도면이다.
AC계통 단락용량 계산부(120)는 AC계통에 연계된 필터뱅크의 무효전력량과 상기 AC계통 전압의 변동량을 단락용량(SCL) 계산식에 추가로 적용할 수 있다.
예를 들어, 상기 AC계통 단락용량 계산부(120)는 하기의 수학식 2를 상기 단락용량 계산식으로 설정할 수 있다. 여기서, S는 상기 단락용량이고, U는 상기 컨버터의 점호각 제어 전의 상기 AC계통 전압이고, △Uac는 상기 AC계통 전압의 변동량이고, △Qconv는 상기 컨버터의 무효전력 변동량이고, Qf는 상기 필터뱅크의 무효전력량이다.
Figure 112016105167742-pat00002
또한, 상기 AC계통 단락용량 계산부(120)는 하기의 수학식 3에 따라 상기 필터뱅크의 무효전력량(Qfilter)을 계산할 수 있다. 여기서, f는 상기 AC계통 주파수값이고, f0은 기준 전압에서의 상기 AC계통 주파수값이고, Vac는 상기 AC계통 전압값이고, Vac는 기준 전압 및 f0에서의 상기 AC계통 전압값이고, Qfilter0은 기준 전압 및 f0에서의 상기 필터뱅크의 무효전력량이다.
Figure 112016105167742-pat00003
도 4는 소호각 제어부의 계산을 나타내는 도면이다.
소호각 제어부(140)는 소호각 변동값 계산부(130)에 의해 계산된 소호각 변동값을 소정의 설정값(Gamma_order)에 가산 또는 감산하여 소호각 제어값을 계산할 수 있다. 상기 소호각의 설정값은 전력손실, 무효전력 요구량, 변환용변압기 정격 및 컨버터 밸브 정격에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 상기 소호각 제어부(140)는 AC계통 전압(Vac)을 전달받고, AC계통 전압(Vac)을 참조하여 소정의 설정값을 초기 설정할 수 있다.
또한, 상기 소호각 제어부(140)는 AC계통에 연계된 필터뱅크의 투입기간 또는 개방기간에 상기 소호각 제어값에 따라 컨버터의 소호각을 제어할 수 있다. 이는 AC계통 전압 스텝 변동이 상기 필터뱅크의 투입기간 또는 개방기간에 발생하기 때문이다. 예를 들어, 상기 소호각 제어부(140)는 Gamma kick이라는 제어 방법을 사용하여 컨버터의 소호각 제어 시점을 결정할 수 있다.
도 5는 단락비에 따른 AC계통 전압 변동을 나타내는 그래프이다.
구체적으로, 도 5는 컨버터가 일정 소호각 특성으로 운전될 때, 다양한 AC전압 스텝 감소값에 따른 컨버터 AC모선 전압 안정도 제한을 보여주고 있다.
도 5를 참조하면, 단락비(Short Circuit Ration)가 약 2.0 이하에서의 일정 DC전력과 일정 소호각 제어는 인버터 AC 모선에서 전압 불안정의 위험도를 유발할 수 있다. 예를 들어 컨버터 AC 모선전압에서 10%의 전압 스텝 변동이 발생할 경우, 상기 단락비는 약 2.5 이상일 필요가 있다.
만약 소호각이 항상 일정할 경우, 컨버터 모선 AC전압의 스텝 변동 감소와 같은 AC계통 외란이 발생은 AC전압 감소 및 DC전압 감소를 유발할 수 있다.
이때, 점호각 제어기는 HVDC 시스템의 DC전력을 유지하기 위해 HVDC 시스템의 DC전류를 증가시킬 수 있다.
이러한 DC전류의 증가는 정류부 및 인버터의 무효전력 흡수를 증가시킬 수 있으며, 이러한 무효전력 흡수의 증가는 인버터에서의 AC계통전압을 더 감소시켜서 DC전압을 더욱 줄일 수 있다.
약한 AC계통에서의 인버터측 AC계통 전압은 안정운전점을 찾기 전에 상당한 수준까지 떨어질 수 있으며, 매우 약한 AC계통에서의 인버터측 AC계통 전압은 심지어 안정운전점을 찾지 못할 수 있다. 이는 컨버터 AC모선 전압의 붕괴를 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는 컨버터의 소호각을 적절하게 제어하여 시스템의 안정도를 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 6은 시간경과에 따른 소호각을 나타내는 그래프이다.
AC필터와 같은 무효전력 보상설비의 스위칭 동작은 컨버터 AC모선에서 AC전압 스텝 변동을 발생시킬 수 있다. 이러한 AC전압 스텝 변동이 전압 불안정을 유발할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는 무효전력 보상설비 뱅크가 스위칭되는 시점에 소호각을 순간적으로 증가시켜서 스텝 변동을 완화시킬 수 있다.
즉, 상기 소호각 제어 장치는 필터나 병렬 커패시터 스위칭시에 소호각 기준을 일시적으로 증가시켜서 컨버터 무효전력 소모를 증가시켜서 AC전압 스텝을 제한할 수 있다. 이에 따라, 상기 소호각 제어 장치는 전압변동을 제한할 수 있으며 정류실패도 어느정도 막을 수 있어서, AC모선의 전압 품질을 유지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 소호각 제어 장치는 필터가 투입되기전에 0에서부터 Gamma-max까지 tr-short 시간동안 소호각을 상승시킬 수 있으며, tr-long 시간동안 다시 소호각을 하강시킬 수 있다.
Gamma-max값과 Tr-short와 Tr-long 기간은 AC계통 검토를 통해 결정될 수 있다. 시정수 Tr-short와 Tr-long는 AC계통의 전압제어기 응답시간인 시정수에 맞추어서 설정될 수 있다. 또한, 정확한 시간은 공장시험 및 현장 커미셔닝 동안 시험으로 확정될 수 있다.
도 7은 AC계통 전압 변동을 최소화하기 위한 컨버터 제어를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, AC계통전압의 스텝 변화가 컨버터의 사전 제어를 통해 제한될 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 소호각 제어부의 제어 블록 다이어그램을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는 무효전력 제어의 정상상태 제어루프의 최종단계에 Gamma-kick 제어블록을 배치함으로써, 필터의 투입시점 또는 개방시점에 소호각을 변경하도록 구성될 수 있다.
도 9는 소호각 제어에 따른 AC계통의 전압강하를 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 상기 Gamma-kick제어는 소호각 변경값이 과도할 경우에 AC 계통의 전압강하를 심하게 발생시켜서 전력품질에 악영향을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치는 송전전력의 품질저하를 줄이면서도 HVDC 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 소호각 변동값을 계산할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 소호각 제어 방법은, 컨버터 무효전력 계산 단계(S10), AC계통 단락용량 계산 단계(S20), 소호각 변동량 계산 단계(S30) 및 컨버터 소호각 제어 단계(S40)를 포함할 수 있다.
컨버터 무효전력 계산 단계(S10)에서의 HVDC 시스템은, HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 점호각 제어에 따른 상기 컨버터의 무효전력 변동량을 계산할 수 있다.
AC계통 단락용량 계산 단계(S20)에서의 HVDC 시스템은, 상기 무효전력 변동량을 상기 HVDC 시스템에 연계된 AC계통의 단락용량 계산식에 적용하여 AC계통 단락용량(short circuit level)을 계산할 수 있다.
소호각 변동량 계산 단계(S30)에서의 HVDC 시스템은, 상기 단락용량에 대응되는 상기 컨버터의 소호각 변동값을 계산할 수 있다.
컨버터 소호각 제어 단계(S40)에서의 HVDC 시스템은, 상기 HVDC 시스템의 소호각 제어값에 상기 소호각 변동값을 반영한 최종 소호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 소호각을 제어할 수 있다.
한편, 상기 HVDC 시스템의 소호각 제어 방법은 프로세서, 메모리, 추가 스토리지, 입력 디바이스, 출력 디바이스 및 통신 접속을 포함하는 컴퓨팅 환경에 의해 구현될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
10: 점호각 제어기
100: HVDC 시스템의 소호각 제어 장치
110: 컨버터 무효전력 계산부
120: AC계통 단락용량 계산부
130: 소호각 변동값 계산부
140: 소호각 제어부
200: 컨버터
210: 정류부
220: 인버터

Claims (6)

  1. HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 점호각 제어에 따른 상기 컨버터의 무효전력 변동량을 계산하는 컨버터 무효전력 계산부;
    상기 무효전력 변동량을 상기 HVDC 시스템에 연계된 AC계통의 단락용량 계산식에 적용하여 AC계통 단락용량(short circuit level)을 계산하는 AC계통 단락용량 계산부;
    상기 단락용량에 대응되는 상기 컨버터의 소호각 변동값을 계산하는 소호각 변동값 계산부; 및
    상기 소호각 변동값이 반영된 소호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 소호각을 제어하는 소호각 제어부; 를 포함하는 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    점호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 점호각을 제어하고 상기 점호각 제어값을 상기 컨버터 무효전력 계산부에 전달하는 점호각 제어기를 더 포함하는 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터 무효전력 계산부는 상기 컨버터의 점호각, 정류리액턴스, 무부하 전압, DC전류 및 유효전력을 무효전력 계산식에 적용하여 상기 무효전력 변동량을 계산하는 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 AC계통 단락용량 계산부는 상기 AC계통에 연계된 필터뱅크의 무효전력량과 상기 AC계통 전압의 변동량을 상기 단락용량 계산식에 추가로 적용하는 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소호각 제어부는 소정의 설정값에 상기 소호각 변동값을 가산 또는 감산하여 상기 소호각 제어값을 계산하고, 상기 AC계통에 연계된 필터뱅크의 투입기간 또는 개방기간에 상기 소호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 소호각을 제어하는 HVDC 시스템의 소호각 제어 장치.
  6. HVDC 시스템에 포함된 컨버터의 점호각 제어에 따른 상기 컨버터의 무효전력 변동량을 계산하는 단계;
    상기 무효전력 변동량을 상기 HVDC 시스템에 연계된 AC계통의 단락용량 계산식에 적용하여 AC계통 단락용량(short circuit level)을 계산하는 단계;
    상기 단락용량에 대응되는 상기 컨버터의 소호각 변동값을 계산하는 단계; 및
    상기 HVDC 시스템의 소호각 제어값에 상기 소호각 변동값을 반영한 최종 소호각 제어값에 따라 상기 컨버터의 소호각을 제어하는 단계; 를 포함하는 HVDC 시스템의 소호각 제어 방법.
KR1020160141741A 2016-10-28 2016-10-28 Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법 KR101799363B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141741A KR101799363B1 (ko) 2016-10-28 2016-10-28 Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법
US16/342,511 US10498142B2 (en) 2016-10-28 2016-11-24 Device and method for extinction angle control of HVDC system
PCT/KR2016/013586 WO2018079917A1 (ko) 2016-10-28 2016-11-24 Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141741A KR101799363B1 (ko) 2016-10-28 2016-10-28 Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101799363B1 true KR101799363B1 (ko) 2017-11-22

Family

ID=60809670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160141741A KR101799363B1 (ko) 2016-10-28 2016-10-28 Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10498142B2 (ko)
KR (1) KR101799363B1 (ko)
WO (1) WO2018079917A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109861267A (zh) * 2019-03-14 2019-06-07 南京师范大学 基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法
KR20220083367A (ko) 2020-12-11 2022-06-20 한국전력공사 교류-직류간 협조 연계 시스템 및 교류 전력 전송망과 직류 전력 전송망이 협조 연계된 전력 전송망 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113805094B (zh) * 2020-06-11 2024-01-26 南方电网科学研究院有限责任公司 高压直流输电系统短路比的评估方法、装置、设备及介质
EP4227690A4 (en) * 2020-10-06 2024-07-10 Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp ENERGY MEASUREMENT DEVICE
CN112671023A (zh) * 2020-11-20 2021-04-16 国网湖南省电力有限公司 考虑相角跳变影响的hvdc系统换相失败发生分析方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4638416A (en) * 1984-03-01 1987-01-20 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for high-voltage D.C. transmission with a bypass circuit for malfunctions
JP3265398B2 (ja) 1992-01-30 2002-03-11 株式会社日立製作所 直流送電装置の制御装置
SE515140C2 (sv) * 1995-02-10 2001-06-18 Abb Ab Anläggning för överföring av elektrisk effekt med hjälp av högspänd likström
JP2000014009A (ja) 1998-06-24 2000-01-14 Toshiba Corp 電力系統安定化装置
US20060282239A1 (en) * 2005-06-08 2006-12-14 Chang Gung University Method of setting-up steady state model of VSC-based multi-terminal HVDC transmission system
KR100791625B1 (ko) 2005-12-30 2008-01-04 고려대학교 산학협력단 무효전력 보상방법 및 그 장치
KR20120106461A (ko) 2011-03-18 2012-09-26 엘에스산전 주식회사 Ｈｖｄｃ시스템의 전류 실패 방지 장치
JP5733173B2 (ja) * 2011-11-25 2015-06-10 三菱電機株式会社 電源装置
US20140146582A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-29 General Electric Company High voltage direct current (hvdc) converter system and method of operating the same
JP6050127B2 (ja) * 2013-01-16 2016-12-21 株式会社デンソー 電力変換装置
KR101425400B1 (ko) 2013-08-29 2014-08-13 한국전력공사 초고압직류송전용 컨버터
KR101553765B1 (ko) * 2014-02-10 2015-09-30 인천대학교 산학협력단 Hvdc 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법 및 시스템
KR101686296B1 (ko) * 2014-09-04 2016-12-28 한국전력공사 전력 계통의 전압 안정도 관리 장치 및 그 방법
KR101637928B1 (ko) * 2014-09-15 2016-07-11 한국전력공사 Ｈｖｄｃ 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치
KR101699174B1 (ko) * 2015-09-09 2017-01-23 한국전력공사 마이크로그리드용 인버터 장치 및 이를 제어하는 방법
WO2017126205A1 (ja) * 2016-01-20 2017-07-27 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力変換システム

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cheng Lin et al., Modeling of Reactive Power Control System of HVDC, Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2010 Asia-Pacific (2010.04.15.)
H. Ding, et al., Detailed Modeling of China-Russia Heihe Back-to-Back HVDC Project Using PSCAD/EMTDC, DRPT2008, pp.1916`1921, 6-9 April 2008 Nanjing China

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109861267A (zh) * 2019-03-14 2019-06-07 南京师范大学 基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法
CN109861267B (zh) * 2019-03-14 2022-07-29 南京师范大学 基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法
KR20220083367A (ko) 2020-12-11 2022-06-20 한국전력공사 교류-직류간 협조 연계 시스템 및 교류 전력 전송망과 직류 전력 전송망이 협조 연계된 전력 전송망 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US10498142B2 (en) 2019-12-03
WO2018079917A1 (ko) 2018-05-03
US20190245351A1 (en) 2019-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101799363B1 (ko) Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법
KR101706406B1 (ko) Ａｃ 시스템을 지원하기 위한 고전압 ｄｃ 시스템의 인버터 디바이스의 제어
US9762133B2 (en) AC-DC converter with output power suppression
US8373312B2 (en) Solar power generation stabilization system and method
US9882423B2 (en) Uninterruptible power supply control
US20190158776A1 (en) Method for reducing power consumption of power supply, power supply automatically reducing power consumption, and television
EP3059653B1 (en) Power conversion device and method for controlling same
JP2012182897A (ja) 配電系統の電圧調整装置および電力制御システム
US20210367531A1 (en) Power conversion device and power conversion system
JP5469624B2 (ja) 無効電力補償装置
KR101637928B1 (ko) Ｈｖｄｃ 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치
JP2001051734A (ja) 無効電力補償システム
JP2003199253A (ja) 無効電力補償装置
SE521468C2 (sv) Effektomvandlingsanordning
JP2009112175A (ja) 電力安定化システム
KR102645329B1 (ko) 풍력발전과 연계된 hvdc 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치
JP3933537B2 (ja) 交流電源装置
CN109066815B (zh) 计及重要度的电力电子负荷主动控制方法及系统
JP2022061672A (ja) 制御装置
CN111697813B (zh) 变频设备及其pfc电路的控制方法和装置、存储介质
CN113412459A (zh) 电源调节系统、方法、装置、芯片及电子设备
CN109088414B (zh) 配电网系统及其无功控制方法和控制系统
KR102672614B1 (ko) 주파수 변화율 기반으로 에너지 저장 장치를 제어하는 장치 및 방법
KR20200020972A (ko) 직류 전압 협조 제어 방법
CN115208178B (zh) 级联变换器及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant