KR102078519B1 - 소프트웨어의 논리적 기능 협력에 기반한 사이리스터 밸브 테스트 시스템 - Google Patents

소프트웨어의 논리적 기능 협력에 기반한 사이리스터 밸브 테스트 시스템 Download PDF

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Abstract

소프트웨어의 논리적 기능 협력에 기반한 사이리스터 밸브 테스트 시스템으로서, 그 주요 내용은, 테스트 시스템이 테스트 대상 사이리스터 밸브(5), 밸브 제어 유닛(3) 및 테스트 기기(4)를 포함하고, 밸브 제어 유닛(3)은 전문적인 테스트 모드를 구비하고, 테스트 기기(4)는 각 테스트 수행 시 모두 3개의 스텝으로 나뉜다. 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)와 밸브 제어 유닛(3)의 사이는 광섬유(3)를 사용하여 연결되고, 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)와 테스트 기기(4)의 사이는 케이블(2)을 사용하여 연결되며, 밸브 제어 유닛(3)과 테스트 기기(4) 사이에는 어떠한 연결도 없다.

Description

소프트웨어의 논리적 기능 협력에 기반한 사이리스터 밸브 테스트 시스템
본 발명은 공사 현장에서 사이리스터 밸브에 기능 테스트를 수행하는 데에 사용되는 테스트 시스템 및 이에 대응하는 테스트 방법에 관한 것으로, 전력 전자 분야에 속한다.
특고압 직류 송전용 트리거 시스템은 통상적으로 제어 보호 시스템, 밸브 기반 전자 설비(VBE) 및 사이리스터 제어 유닛(TCU)을 포함하는데, 여기서 제어 보호 시스템은 트리거 펄스(CP)를 생성하여 VBE로 송신하는 역할을 담당하고, 밸브 기반 전자 설비는 제어 보호 시스템과 사이리스터 제어 유닛 사이의 브리지로서, CP를 일정 조건 하에서 점화 펄스(FP)로 변환하여 TCU로 송신하는 역할을 담당하며, TCU는 컨버터 밸브 타워 상의 모니터링, 제어, 보호 설비이다. TCU의 모니터링 기능은, 사이리스터 레벨 전압이 일정 임계값보다 클 경우, TCU가 VBE로 펄스 폭 1의 리턴 펄스를 송신하고, 사이리스터 레벨이 보호성 트리거링을 발생시킬 경우, TCU가 VBE로 펄스 폭 2의 리턴 펄스를 송신하는 것을 주로 포함한다. 제어 기능은 TCU가 FP를 수신할 경우, 사이리스터가 도통하도록 사이리스터 게이트 레벨로 트리거 신호를 송신하는 것을 주로 가리킨다. 보호 기능은, 사이리스터 레벨이 역방향 회복 시간에 갑자기 진폭 1의 순방향 전압을 인가 받을 경우, 사이리스터가 도통하도록 TCU가 사이리스터 게이트 레벨로 트리거 신호를 송신하고, 사이리스터 레벨이 언제든 진폭 2의 순방향 전압을 인가 받을 경우, 사이리스터가 도통하도록 TCU가 사이리스터 게이트 레벨로 트리거 신호를 송신하는 기능을 주로 포함한다.
TCU를 기반으로 한 이러한 모니터링, 제어 및 보호 기능이 컨버터 밸브의 작동에 미치는 영향은 중대하여, 사이리스터 밸브가 적용되는 공사 현장에서는, 일반적으로 운행 개시 전, 연례 검사 시 또는 설비에 고장이 발생하여 교체한 후에, 사이리스터 밸브에 대해 전문적인 기능 테스트를 수행해야 하는데, TCU의 제어, 보호 기능은 사이리스터 레벨의 전기 신호를 통해 검증될 수 있고, TCU의 모니터링 기능은 그에 대하여 리턴된 광학 신호를 통해 검증되어야 한다. 공사 현장에서 테스트를 수행할 경우, 일반적으로 모든 TCU와 VBE 사이의 광섬유 부설 및 연결은 이미 완료되었으므로, 기존 테스트 시에는 일반적으로 VBE에 연결되는 TCU 상의 광섬유를 제거하고, 그리고 나서 다른 광섬유를 사용하여 TCU와 VBE를 연결하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 이렇게 하면 TCU와 테스트 기기 사이에서 광학 신호의 전송을 직접 수행할 수 있어, 시험의 요구를 만족시킨다. 그러나 이러한 방법에는 비교적 큰 잠재적 위험이 존재하는데, 바로, 하나의 사이리스터 레벨에 대해 시험을 수행할 때마다, TCU 상에서 적어도 두 번의 광섬유 삽입 및 제거가 필요하고, 사이리스터 레벨의 시험이 전혀 순조롭지 않을 경우, 검사 과정에서 광섬유를 여러 번 삽입 및 제거할 수 있는데, 광섬유를 삽입 및 제거할 때마다 광섬유 및 TCU의 광학적 인터페이스 부분에 오염 및 마모가 초래되어, 광학 신호의 전송에 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 기존의 공사 현장에서는 테스트 기기의 사이리스터 밸브에 대한 기능 테스트를 완료하여, 원래의 광섬유를 회복한 후, 후속의 시험에서 광 경로 고장을 발견하는 상황이 나타난 바 있다. 모든 광 경로가 초기의 광섬유 부설 완료 후에 통일적으로 테스트되었을 것이므로, 이는 상기 광 경로의 고장이 후속의 테스트 기기를 사용하여 사이리스터 밸브에 대하여 테스트하는 과정에서의 반복적인 삽입 및 제거로 인한 것임을 증명하나, 광 경로 테스트의 작업량이 막대하여, 재차 테스트가 불가능하므로, 손상된 광섬유는 후속 시험 과정에서 누락되어, 영향을 초래한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상술한 테스트 시스템 및 테스트 방법의 결점에 대해, 현장에서 이미 연결된 광섬유를 삽입 및 제거할 필요 없이, 테스트 기기와 VBE 사이의 상호 협력을 통해, 사이리스터 밸브의 모든 테스트 기능과 테스트 요구를 만족할 수 있는 해결수단을 제안하는 것이다.
본 발명은 사이리스터 밸브의 테스트 시스템을 제공하되, 상기 테스트 시스템은, 테스트 대상 사이리스터 밸브, 테스트 기기 및 밸브 제어 유닛을 포함한다.
여기서, 상기 테스트 대상 사이리스터 밸브는 적어도 하나의 사이리스터 레벨을 포함하고, 각 사이리스터 레벨은 하나의 사이리스터, 하나의 트리거 유닛 및 원하는 보조 회로를 적어도 포함한다.
여기서, 상기 밸브 제어 유닛은 다음과 같은 전용 테스트 모드를 가진다.
1. 밸브 제어 유닛은 N개의 제 1 리턴 펄스를 연속적으로 수신할 때마다, 트리거 유닛으로 하나의 트리거 펄스를 송신하고,
2. 밸브 제어 유닛은 제 2 리턴 펄스를 수신한 후, 다음으로 N 개의 제 1 리턴 펄스를 연속적으로 수신할 경우, 트리거 유닛으로 트리거 펄스를 송신하지 않으며,
3. 밸브 제어 유닛이 만약 일정 시간 T 내에 어떠한 리턴 펄스도 수신하지 못한 경우, 모든 펄스 개수는 0에서부터 계산된다.
여기서, 상기 테스트 기기의 각 테스트 항목은 모두 다음과 같은 3개 스텝으로 나뉜다.
1. 인가된 자극(applied excitation)이 사인 전압(sine voltage)이고, 테스트 기기가 본 스텝에서 사이리스터가 도통하는지 여부를 검출하여, 전체 사이리스터 레벨 전기회로 및 광 경로의 정상 여부를 판단한다.
2. 인가된 자극이 본 테스트 항목 내용에 대응되는 사인 전압 또는 충격 전압(impulse voltage) 또는 순방향 전압과 충격 전압의 중첩이고, 테스트 기기가 본 스텝에서 사이리스터의 전압과 전류를 검출하여, 본 테스트 항목에서 사이리스터 밸브가 전기 측면에서 요구를 만족하는지의 여부를 판단한다.
3. 인가된 자극이 사인 전압이고, 테스트 기기가 본 스텝에서 사이리스터가 도통하는지 여부를 검출하여, 스텝 2에서 사이리스터 밸브가 밸브 제어 유닛으로 송신하는 광학 신호의 정확 여부를 판단한다.
여기서, 상기 테스트 대상 사이리스터 밸브와 상기 밸브 제어 유닛의 사이는 광섬유를 사용하여 연결되고, 상기 테스트 대상 사이리스터 밸브와 상기 테스트 기기의 사이는 케이블을 사용하여 연결되며, 상기 밸브 제어 유닛과 상기 테스트 기기의 사이에는 어떠한 연결도 없다.
기존의 테스트 시스템 및 테스트 방법과 비교해보면, 본 발명에 의해 제안되는 기술은 현장 테스트 시 일일이 광섬유를 삽입 및 제거해야 하는 테스트 방법을 버리고, 단지 VCU를 테스트 모드로 설치하고, 기존의 VCU와 컨버터 밸브 사이의 트리거링 리턴 광섬유를 이용하여, 테스트 기기를 하나씩 테스트 대상 사이리스터 밸브에 연결시켜, 테스트를 수행하면 된다. 테스트 과정에서 각 항목은 모두 3개 스텝으로 나뉘므로, 광 경로, 전기회로 및 트리거 유닛의 리턴 신호에 대하여 검출을 수행할 수 있어, 현장 테스트 설비와 테스트 작업량을 늘리지 않고도, 전면적이고 신뢰성 있으며 고효율적으로 테스트의 목적을 달성할 수 있으며, 특히 사이리스터가 많은 공사에 대해, 매우 높은 실용성을 가진다.
도 1은 기존의 사이리스터 밸브용 테스트 시스템의 설명도이다.
도 2는 본 발명에 의해 제안되는 사이리스터 밸브 테스트 시스템의 설명도이다.
도3은 본 발명에 의해 제안되는 사이리스터 밸브 테스트 시스템의 공간 배치도이다.
도 4는 본 발명에 의해 제안되는 밸브 제어 유닛의 테스트 모드의 논리 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 의해 제안되는 테스트 기기의 테스트 단계의 설명도이다.
이하, 실시예를 결합하여, 본 발명을 더욱 소개하고 설명한다. 단, 본 발명의 보호 범위는 이에 한정되지 않는다.
본 구현예에 따른 테스트 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 테스트 기기(4), 테스트 대상 사이리스터 밸브(5) 및 밸브 제어 유닛(3)으로 구성된다. 여기서, 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)와 밸브 제어 유닛(3)은 두 가닥의 광섬유만으로 연결되는데, 하나는 수신하고 하나는 송신하며, 트리거링 리턴 신호를 전송하는 데에 사용된다. 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)와 테스트 기기(4)는 두 가닥의 케이블만으로 연결되며, 테스트 기기(4)가 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)로 테스트 전압 전류를 인가하는 데에 사용된다. 테스트 기기(4)와 밸브 제어 유닛(3)의 사이에는 어떠한 연결도 없다.
본 구현예에서 제공되는 테스트 시스템의 공간적 배치는 도 3에 도시된 바와 같이, 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)는 광섬유(1)를 통해 제어실(6)에 위치하는 밸브 제어 유닛(3)과 연결되고, 테스트 기기(4)는 밸브 홀(7)에 위치하고, 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)에 접근하며, 케이블(2)을 통해 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)와 연결된다.
본 구현예에서의 밸브 제어 유닛(3)과 테스트 기기(4)는 기능 논리 상에서의 협력을 통해, 광섬유 연결 없어도 TCU 리턴 광학 신호의 정확성을 테스트할 수 있는 것을 실현하며, 구체적인 방법은 다음과 같다.
밸브 제어 유닛(3)은 정상적인 트리거링 기능 이외에, 전용 테스트 모드를 구비한다. 테스트 인원은 제어어(control word) 설치 또는 다른 방법을 통해 밸브 제어 유닛(3)을 테스트 모드로 전환할 수 있다. 테스트 모드 하에서, 밸브 제어 유닛(3)의 기능 논리는 도 4에 도시된 바와 같다.
밸브 제어 유닛(3)은 하나의 너비가 15 us 미만인 리턴 펄스를 수신할 때마다, 리턴 카운터를 1만큼 증가시키고, 카운트 값 ＝ 10일 경우, 만약 보조 카운터의 값 ＝ 0이라면, 밸브 제어 유닛(3)은 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)로 하나의 트리거 펄스를 송신하고 카운터를 0으로 리셋하며, 만약 보조 카운터의 값 ＝ 1이라면, 밸브 제어 유닛(3)은 트리거 펄스를 송신하지 않고, 모든 카운터를 직접 0으로 리셋한다.
밸브 제어 유닛(3)은 너비가 15 us를 초과하는 리턴 펄스를 수신할 경우, 보조 카운터를 1만큼 증가시키고, 리턴 카운터를 0으로 리셋한다.
밸브 제어 유닛(3)은 2 s 내에 리턴 펄스를 수신하지 못할 경우, 모든 카운터를 0으로 리셋한다.
테스트 기기(4)가 각 테스트 항목에서 자극을 인가하는 것은 모두 3개의 단계로 나뉜다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 단계에서 인가된 자극은 15개 주파의 사인 전압이며, 이 단계에서, 밸브 제어 유닛(3)은 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)로 하나의 트리거 펄스를 송신하는데, 만약 모든 전기회로 및 광 경로가 모두 정상이라면, 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)는 도통하고, 테스트 기기(4)는 이 단계에서 사이리스터 전류를 검출하는데, 이는 전체 사이리스터 레벨 전기회로 및 광 회로의 정상 여부를 판단하는 데에 사용된다.
제 2 단계에서 인가된 자극은 본 테스트 항목 내용에 대응하는 사인 전압 또는 충격 전압 또는 순방향 전압과 충격 전압의 중첩이며, 이 단계는 테스트의 주요 단계이고, 테스트 기기(4)는 이 단계에서 사이리스터의 전압과 전류를 검출하여, 사이리스터 밸브가 전기 측면에서 본 테스트 항목의 요구를 만족하는지의 여부를 판단하는 데에 사용된다.
제 3 단계에서 인가된 자극은 15개 주파의 사인 전압이며, 이 단계에서, 밸브 제어 유닛(3)은 제 3 단계에서 수신된 리턴 신호가 정확한지 여부에 따라, 테스트 대상 사이리스터 밸브(5)로 트리거 펄스를 송신할지 여부를 결정하며, 이 단계에서 사이리스터가 도통하는지 여부를 검출하여, 제 2 단계에서 사이리스터 밸브(5)가 밸브 제어 유닛(3)으로 리턴하는 광학 신호가 정확한지 여부를 판단한다.
본 발명의 특징은, 현장에서 이미 연결된 광섬유를 삽입 및 제거할 필요 없이, 밸브 제어 유닛과 테스트 기기 사이의 기능 논리 측면의 협력을 통해, 모든 테스트 항목과 테스트 요구를 만족할 수 있다는 것이다.
본 분야의 기술자는 본 발명의 청구범위 내에서 변형 및 수정을 수행할 수 있으며, 상기 청구 범위를 초과하지 않는 한, 모두 본 발명의 보호범위 내에 속한다.

Claims (2)

  1. 소프트웨어 논리적 기능 협력에 기반한 사이리스터 밸브 테스트 시스템으로서,
    상기 테스트 시스템은, 테스트 대상 사이리스터 밸브, 테스트 기기 및 밸브 제어 유닛을 포함하고, 상기 테스트 대상 사이리스터 밸브와 상기 밸브 제어 유닛의 사이는 광섬유를 사용하여 연결되어, 트리거 신호 및 리턴 신호를 전송하는 데에 사용되며, 테스트 대상 사이리스터 밸브와 상기 테스트 기기의 사이는 케이블을 사용하여 연결되어, 테스트 기기가 테스트 대상 사이리스터 밸브에 테스트 자극(excitation)을 인가하는 데에 사용되고, 상기 밸브 제어 유닛과 상기 테스트 기기의 사이에는 어떠한 연결도 없으며, 테스트 대상 사이리스터 밸브는 적어도 하나의 사이리스터 레벨을 포함하고, 상기 사이리스터 레벨은 하나의 사이리스터, 하나의 트리거 유닛과 보조 회로를 적어도 포함하며, 상기 트리거 유닛은 정상적으로 에너지를 획득하는 경우에는 밸브 제어 유닛에 제 1 펄스를 리턴하고, 보호성 트리거링을 하는 경우에는 상기 밸브 제어 유닛에 제 2 펄스를 리턴하며,
    밸브 제어 유닛에는 대응되는 테스트 모드가 구비되고, 테스트 모드 하에서,
    a. 밸브 제어 유닛은 N 개의 제1 리턴 펄스를 연속적으로 수신할 때마다, 트리거 유닛으로 하나의 트리거 펄스를 송신하고,
    b. 밸브 제어 유닛은 제 2 리턴 펄스를 수신한 후, 다음 번에 N 개의 제 1 리턴 펄스를 연속적으로 수신할 경우, 트리거 유닛에 트리거 펄스를 송신하지 않으며,
    c. 밸브 제어 유닛이 일정 시간 T 내에 어떠한 리턴 펄스도 수신하지 못한 경우, 모든 펄스 수량은 0으로부터 계산되고,
    테스트 기기는 테스트 요구에 따라 스텝별로 자극을 인가하는 것을 특징으로 하는, 소프트웨어 논리적 기능 협력에 기반한 사이리스터 밸브 테스트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 기기는 테스트 요구에 따라 스텝별로 자극을 인가하고, 구체적으로 각 테스트 항목은 모두 3개의 스텝, 즉,
    1. 인가된 자극은 사인 전압이고, 테스트 기기는 본 스텝에서 사이리스터가 도통하는지 여부를 검출하여, 전체 사이리스터 레벨 전기회로 및 광 회로의 정상 여부를 판단하는 스텝;
    2. 인가된 자극은 본 테스트 항목 내용에 대응되는 사인 전압 또는 충격 전압 또는 순방향 전압과 충격 전압의 중첩이고, 테스트 기기는 본 스텝에서 사이리스터의 전압과 전류를 검출하여, 본 테스트 항목에서 사이리스터 밸브가 전기 측면에서 요구를 만족하는지의 여부를 판단하는 스텝;
    3. 인가된 자극이 사인 전압이고, 테스트 기기는 본 스텝에서 사이리스터가 도통하는지 여부를 검출하여, 스텝 2에서 사이리스터 밸브가 밸브 제어 유닛으로 송신하는 광학 신호의 정확 여부를 판단하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 소프트웨어 논리적 기능 협력에 기반한 사이리스터 밸브 테스트 시스템.
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