KR102084345B1

KR102084345B1 - 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법

Info

Publication number: KR102084345B1
Application number: KR1020187025608A
Authority: KR
Inventors: 짜오칭 후; 윤롱 동; 유 루; 하이잉 리; 동밍 카오
Original assignee: 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드; 엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2020-03-03
Also published as: BR112018068136B1; BR112018068136A2; KR20180108795A; US20190081551A1; EA201891757A1; CN105915038B; WO2017174015A1; CN105915038A; EA035321B1; US10270332B2

Abstract

전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에 관한 발명이며, 유연 직류 송전 계통에서 단극 또는 2극의 토폴로지에 적용된다. 극 제어 계통이 수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신하면, 유효 및 무효 전력 지령이 지정된 기울기를 따라 동시에 변하며, 그 결과 상기 컨버터의 암 전류(arm current)의 절대값이 고정된 기울기로 감소한다. 그리고 유효 전력과 무효 전력이 동시에 영(zero)으로 떨어지고, 상기 암 전류를 감소시켜서 상기 컨버터의 수냉 부하 제한이란 목적을 달성할 수 있다. 극 제어 시스템이 수신한 수냉 과부하 전력 제한 명령이 해제된 이후, 유효 전력과 무효 전력의 현재 값은 변하지 않고 유지된다. 수냉 과부하 전력 제한 명령이 다시 수신되면, 전력이 영(zero)으로 떨어질 때까지 현재 전력 값에 기반하여 감소는 계속된다. 이 방법에 따르면, 전압원 방식의 단극 또는 2극 토폴로지 컨버터에 있어서, 수냉 과부하 전력 제한 기능이 실현될 수 있고, 과부하 동안에 컨버터 밸브의 안전 운전이 보장될 수 있으며, 동작 과정은 간단하고 신뢰성 있으며 실행하기가 쉽다.

Description

전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법

본 발명은 직류 전력 전송 기술 분야에 관한 것이며, 특히 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에 관한 것이다.

전압원 컨버터는 유연 직류 송전에 사용되며, 이는 유효 및 무효 전력 전송을 독립적으로 조절하고 교류 계통의 전송 능력을 제고할 수 있게 한다. 그런 컨버터는 다단 직류 송전 계통의 구축을 용이하게 해 준다. 그러므로, 재생 에너지원의 발전과 고립된 도시들에서의 전력 공급, 그리고 교류 계통의 상호연결 등과 같은 응용 분야에서, 상기 전압원 컨버터는 분명한 경쟁력을 갖고 있다.

현재, 모듈화 멀티레벨 기술은 유연 직류 송전용 전압원 컨버터의 토폴로지에 사용된다. 정상 동작 상태에서 전류는 컨버터의 6개의 브릿지 암(arm)을 통해 흐르며, 모듈의 스위치 장치의 스위치온/스위치오프는 열 손실을 가져온다. 모듈의 정상 동작을 보장하기 위하여, 온도를 떨어뜨리기 위해 일정한 수냉(water-cooling) 냉각 용량이 요구된다. 그러나, 수냉 용량이 충분하지 않은 상황에서는 과도하게 높은 온도의 물이 밸브를 통해 흘러나오게 되어, 상기 시스템이 안정적으로 동작할 수 없게 될 수 있다. 이런 경우에는, 높은 수온을 감지하자마자, 수냉 제어 계통이 수냉 과부하 전류 제한 명령을 상위 호스트 제어 계통으로 미리 보낼 것이다.

현재, 상기 수냉 과부하 전류 제한 명령을 받은 후에, 상기 상위 호스트는 상기 직류 전류를 감소시키는 방법을 사용하거나, 동적 전류 제한 제어 방법을 사용할 것이다. 전자의 처리 방법은 선 정류형 컨버터(Line-Commutated Converter, LCC) 타입의 전통적 직류 송전에 주로 적용된다. 후자의 처리 방식은 내부 루프 전류 제한(inner-loop current limiting) 영역에 속하며, 주로 과도전류(transient current) 제한을 위해 사용된다. 상기 두 가지 처리 방식은, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한에 적용될 경우 일정한 한계를 갖게 되는데, 이는 상기 전압원 컨버터의 암 전류(arm current)는 유효 성분뿐만 아니라 무효 전류 성분도 포함하기 때문이다. 그러므로, 단지 직류 전류만 감소시킨 후, 과부하 암 전류를 제한하려는 목적이 완전히 달성될 수는 없을 것이다. 상기 과도전류 제한 방식은 신속히 응답을 줄 수 있어서 일반적으로 과도 제어에 채택되고 있다. 그러므로, 이 방식은 과부하 상태에서 전류를 제한하기 위한 요구 조건들을 충족시킬 수 없다. 본 발명에서 제안되는 방법은 단극이나 2극 토폴로지의 전압원 컨버터용 과부하 제한에 적용 가능하다.

본 발명의 목적은 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법을 제공하는 것이며, 이 방법은 유연 직류 송전 시스템에서 단극 또는 2극 토폴로지에 적용 가능하다. 극 제어 계통이 수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신하면, 유효 전력 지령과 무효 전력 지령은 지정된 기울기를 따라 동시에 변한다. 그리하여 상기 컨버터의 암 전류의 절대값은 고정된 기울기로 감소하고, 유효 전력과 무효 전력이 동시에 영(zero)으로 떨어지는 걸 확실히 할 수 있고, 상기 컨버터의 수냉 부하 제한이라는 목적이 상기 암 전류를 감소시켜 달성될 수 있으며, 이로 인해 과부하 동안에 컨버터 밸브의 안정적 작동을 보장해 준다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 해결 방안을 채택한다.

수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신했을 때, 상위층 제어 호스트는 유효 전력 지령과 무효 전력 지령을 지정 기울기에 따라 동시에 변화시킨다. 그 결과 상기 컨버터의 암 전류의 절대값이 고정된 기울기로 감소한다. 전력 강하 도중에, 상기 유효 전력 지령과 무효 전력 지령은 다음과 같은 변화 방법에 의한 기울기에 따라 변화한다:

상기 유효 전력 지령은 다음과 같이 변화된다:

여기서, P₀는 수냉 부하 제한 이전의 컨버터의 출력 유효 전력이며; sig(P₀) 는 초기 유효 전력의 정(+) 부(-) 부호를 취하는 것을 표시하고; RAMP_P 는 양의 값이며 기울기를 표시하며, 일반적으로 양의 상수로 고정되어 있고 분당 몇 메가와트(MW)인지를 표시하기 위해 사용된다. 그리고 부호 ±가 플러스 부호를 나타내는지 마이너스 부호를 나타내는지는 초기 유효 전력 P₀가 양의 값이냐 또는 음의 값이냐에 따라 결정되는데, 여기서 초기 유효 전력 P₀>0 이면, 마이너스(-)부호로 표시되고, 또는 초기 유효 전력 P₀<0 이면, 플러스(+) 부호를 취하게 된다. 상기 무효 전력 지령은 상기 초기 유효 전력과 무효 전력의 비율에 따라 고정된 기울기로 변화된다.

상기 무효 전력 지령은 다음과 같이 변화된다:

과부하에 따라 제한된 극(pole)의 유효 전력과 무효 전력이 이런 방식으로 변화할 때, 상기 암 전류가 컨버터의 열 손실을 초래하여 발생하게 되는 수냉 용량 부족으로 인해 야기되는, 상기 전압원 컨버터의 과부하를 회피하기 위해, 상기 암 전류는 상기 기울기에 따라 감소하는 걸 확실히 할 수 있다.

상기 위에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에서, 유효 전력 지령의 변화와 무효 전력 지령의 변화는 상호 독립적이며, 이는 상기 유효 전력과 상기 무효 전력이 상기 변화된 방법에 따라 동시에 감소한다는 것을 구체적으로 말해 준다. 또는 전력 제어 스테이션은 상기 무효 전력 지령을 변화시키지 않고 단지 상기 유효 전력 지령만 변화시킨다. 그리하여 타단에 위치한 직류 전압 제어 스테이션의 유효 전력은 감소할 수 있고, 상기 직류 전압 제어 스테이션의 무효 전력은 상기 앞에서의 방법에 따라 감소한다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에서, 만일 유효 전력 제어 스테이션이 상기 수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신한다면, 상기 유효 전력 제어 스테이션은 상기 유효 및 무효 전력 지령을 변화시키기 위해 앞에서의 방법에 따라 자신의 지령들을 변화시킨다. 만일 직류 전압 제어 스테이션이 상기 수냉 과부하 전류 제한 명령을 받는다면, 상기 직류 전압 제어 스테이션은 유효 전력 감소 요청 지령을 스테이션 간 통신을 통해 다른 유효 전력 제어 스테이션으로 전송하며, 그리고 상기 직류 전압 제어 스테이션과 더불어 무효 전력 지령을 변화시킨다. 그리고 상기 직류 전압 제어 스테이션으로부터 유효 전력 감소 요청 지령을 수신한 이후에, 상기 유효 전력 제어 스테이션은 앞에서 설명된 방법으로 상기 유효 전력 지령을 변화시키지만, 그 자신의 무효 전력 지령을 변화시키지는 않는다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에서, 상기 상위층 제어 호스트에 의해 수신된 수냉 과부하 전력 제한 명령이 해제된 이후에, 상기 유효 전력과 무효 전력의 현재 값은 변하지 않은 상태로 있고, 새로운 전력 변화 기울기와 새로운 전력 지령 값이 수동으로 설정되며, 그리고 상기 유효 전력이나 무효 전력은 상기 새로운 변화 기울기에 따라 상기 새로운 전력 지령값까지 증가/감소한다. 그리고, 수냉 과부하 전력 제한 명령이 다시 수신될 때, 상기 전력이 영(zero)으로 떨어질 때까지 현재 전력 값에 기반하여 감소는 계속된다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에서, 2극 토폴로지 구조에 있어서, 하나의 극은, 과부하로 인해 제한받고 있을 때, 개별적으로 그 자신의 유효 전력과 무효 전력을 변화시키며, 그리고 다른 하나의 극의 유효 및 무효 전력은 동작 요구조건에 따라 조정되는데, 여기서 다른 하나의 극의 유효 전력은 전력 제한된 극의 그것과 함께 크기가 변화하거나, 또는 상기 유효 전력은 전체 유효 전력에서 상기 제한된 극의 실제 측정된 유효 전력 값을 감산하여 구해지고, 그리고 상기 방법은 두 개의 극의 전체 유효 전력은 불변이라는 원칙에 기반을 두고 있다. 상기 무효 전력은, 또 다른 극에 대한 무효 전력 지령처럼, 전체 무효 전력 지령으로부터 상기 제한된 극의 실제 측정된 무효 전력 값을 감산하여 구해지는데 이는 전체 무효 전력이 불변이라는 원칙에 근거하고 있다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법이 2극 토폴로지 구조에 적용될 때, 만일 상기 2극 토폴로지 구조가 금속 리턴 라인(metal return line) 방식으로 작동한다면, 하나의 극이 과부하로 인해 제한되어 있기 때문에, 하나의 극 자체의 유효 전력 및 무효 전력을 개별적으로 변화시킬 때, 다른 하나의 극이 전체 무효 및 유효 전력이 변하지 않고 유지되도록 하기 위해 다음의 방법이 사용된다: 즉, 과부하로 인해 제한된 상기 극을 단극 전력 제어 모드로 전환하는 방법이 사용되는데, 이는 이 극이 청구항 1에 기재된 방법에 따라 그 자체의 유효 전력 및 무효 전력을 개별적으로 변화시키고; 그리고 하나의 다른 하나의 극은 제어 방법이 변하지 않은 상태로 유지되는 것을 의미한다, 즉, 다른 하나의 극은 과부하로 인해 제한된 상기 극의 실제 측정된 유효 및 무효 전력 값을 통신을 통해 획득하고, 그리고 전체 유효 전력 지령 및 무효 전력 지령 각 각으로부터 상기 제한된 극의 유효 및 무효 전력 값을 감산함으로써 상기 비제한된 극의 유효 및 무효 전력 지령을 획득하는 방법이 사용된다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법이 2극 토폴로지 구조에 적용될 때, 만일 상기 2극 토폴로지 구조가 대지 리턴 라인(ground return line) 방식으로 작동한다면, 하나의 극이 과부하로 인해 제한되어 있기 때문에 하나의 극 자체의 유효 전력 및 무효 전력을 개별적으로 변화시킬 때, 다른 하나의 극은 상기 제한된 극을 추적(track)하여 실제로 측정된 유효 전력 값을 극간 통신(inter-pole communication))을 통해 수신하며, 전력 지령은 다른 하나의 극의 실제 측정 전력과 동일하다. 그리하여 대지 리턴 라인의 전류는 시종 영(zero)과 같게 유지된다. 상기 무효 전력 지령은, 상기 다른 하나의 극의 무효 전력 지령처럼, 전체 무효 전력 지령으로부터 상기 제한된 극의 실제 측정된 무효 전력 값을 감산하여 얻어진다. 그 결과 전체 무효 전력은 변하지 않은 상태로 유지된다.

앞에서 설명한 해결 방안을 사용한 후, 본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 달성하게 된다:

(1) 과부하로 인해 제한된 극의 유효 전력 및 무효 전력이 이런 방법으로 변화될 때, 암 전류(arm current)가 컨버터의 열 손실을 초래하여 발생하는 수냉 용량 부족으로 야기되는, 상기 전압원 컨버터의 과부하를 회피하기 위해, 상기 암 전류는 특정 기울기에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있다.

(2) 이 방법은 금속 리턴 라인이나 대지 리턴 라인 방식으로 작동하는 2극 토폴로지 구조에 적용된다. 하나의 극이 과부하로 인해 제한되고 있을 때, 전체 유효 및 무효 전력은, 다른 하나의 극의 유효 및 무효 전력 보상에 의해서나 대지 리턴 라인 방식으로 작동하는 대지 전류를 영(zero)과 같도록 유지함으로써, 변하지 않고 유지된다.

도 1(a)는 금속 리턴 라인 방식으로 작동하는 2극 토폴로지를 보여주는 도면이고, 도 1(b)는 대지 리턴 라인 방식으로 작동하는 2극 토폴로지를 나타내는 도면이며, 여기서 MMC는 모듈러 멀티레벨 컨버터(modular multi-level converter)를 나타낸다. 그리고
도 2는 본 발명에 따른, 컨버터의 최대 출력 유효 전력과 네트워크 측 교류 전압 사이의 관계를 보여주는 도면이다.

본 발명의 목적은 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법을 제공하는 것이며, 이 방법은 유연 직류 송전 시스템에서 단극 또는 2극 토폴로지에 적용된다. 도 2에 보여지듯이, 수냉 제어 계통(101)으로부터 과부하 전류 제한 명령(102)을 수신하면, 극 1에 대한 상위층 제어 호스트(103)는 지정된 기울기에 따라 유효 및 무효 전력 지령을 동시에 변화시킨다. 그런 결과 상기 컨버터의 암 전류의 절대값은 고정된 기울기로 감소한다. 그리고 유효 전력과 무효 전력이 동시에 영(zero)으로 떨어지는 걸 확실히 할 수 있고, 그리하여 상기 암 전류를 감소시킴으로써 상기 컨버터의 수냉 부하 제한의 목적을 달성할 수 있다. 이러한 방식으로, 극 제어 시스템에 의해 수신되는 수냉 과부하 전력 제한 명령이 해제된 이후에, 유효 전력과 무효 전력의 현재 값이 변하지 않고 유지된다. 수냉 과부하 전력 제한 명령이 다시 수신되면, 전력이 영(zero)으로 떨어질 때까지 현재 전력 값에 기반하여 감소는 계속된다. 이 방법에 따르면, 전압원 방식의 단극 또는 2극 토폴로지에서, 수냉 과부하 전력 제한 기능이 실현될 수 있고, 컨버터 밸브의 안전 운전이 과부하 동안에 보장될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시 방법들은 다음과 같다:

수냉 제어 계통(101)으로부터 과부하 전류 제한 명령(102)을 수신하면, 상위층 제어 호스트(103)는 지정된 기울기에 따라 유효 및 무효 전력 지령을 동시에 변화시킨다. 그런 결과 상기 컨버터의 암 전류의 절대값은 고정된 기울기로 감소한다. 전력 감소 과정에서, 유효 전력 지령과 무효 전력 지령은 다음과 같은 변화 방법에 의한 기울기에 따라 변화한다.

상기 유효 전력 지령은 다음과 같이 변화한다.

여기서, P₀는 수냉 부하 제한 이전의 컨버터의 출력 유효 전력이며; sig(P₀) 는 초기 유효 전력의 정(+) 부(-) 부호를 취하는 것을 표시하고; RAMP_P 는 양의 값이며 기울기를 표시하며, 일반적으로 양의 상수로 고정되어 있고 분당 몇 메가와트(MW)인지를 표시하기 위해 사용된다. 그리고 부호 ±가 플러스 부호를 나타내는지 마이너스 부호를 나타내는지 여부는 초기 유효 전력 P₀가 양의 값이냐 또는 음의 값이냐에 따라 결정되는데, 여기서 초기 유효 전력 P₀>0이면, 마이너스(-)부호로 표시되고, 또는 초기 유효 전력 P₀<0 이면, 플러스(+) 부호를 취하게 된다. 상기 무효 전력 지령은 상기 초기 유효 전력과 무효 전력의 비율에 따라 고정된 기울기로 변화된다.

상기 무효 전력 지령은 다음과 같이 변화된다:

과부하에 따라 제한된 극(pole)의 유효 전력과 무효 전력이 이런 방식으로 변화할 때, 상기 암 전류가 컨버터의 열 손실을 초래하여 발생하게 되는 수냉 용량 부족으로 인해 야기되는, 상기 전압원 컨버터의 과부하를 회피하기 위해, 상기 암 전류는 상기 기울기에 따라 균일하게 감소하는 것을 확실히 할 수 있다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에서, 만일 유효 전력 제어 스테이션이 상기 수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신한다면, 상기 유효 전력 제어 스테이션은 상기 유효 및 무효 전력 지령을 변화시키기 위해 앞에서의 방법에 따라 자신의 지령들을 변화시킨다. 만일 직류 전압 제어 스테이션이 상기 수냉 과부하 전류 제한 명령을 받는다면, 상기 직류 전압 제어 스테이션은 유효 전력 감소 요청 지령을 스테이션 간 통신을 통해 다른 유효 전력 제어 스테이션으로 전송하며, 그리고 상기 직류 전압 제어 스테이션의 무효 전력 지령을 더욱 변화시킨다. 그리고 상기 직류 전압 제어 스테이션으로부터 유효 전력을 감소시키는 요청 지령을 수신한 이후에, 상기 유효 전력 제어 스테이션은 앞에서 설명된 방법으로 상기 유효 전력 지령을 변화시키지만, 그 자신의 무효 전력 지령을 변화시키지는 않는다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에서, 상기 상위층 제어 호스트(103)에 의해 수신된 수냉 과부하 전력 제한 명령이 해제된 이후에, 상기 유효 전력과 무효 전력의 현재 값은 변하지 않은 상태로 있고, 새로운 전력 변화 기울기와 새로운 전력 지령 값이 수동으로 설정되며, 그리고 상기 유효 전력이나 무효 전력은 상기 새로운 변화 기울기에 따라 상기 새로운 전력 지령값까지 증가/감소한다. 그리고, 수냉 과부하 전력 제한 명령이 다시 수신될 때, 상기 전력이 영(zero)으로 떨어질 때까지 현재 전력 값에 기반하여 감소는 계속된다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법에서, 2극 토폴로지 구조에서, 한 극의 상위층 제어 호스트(103)는 상기 하나의 극이 과부하 제한을 받은 후에 그 자신의 유효 전력과 무효 전력을 개별적으로 변화시키며, 그리고 다른 하나의 극의 상위층 제어 호스트(104)의 유효 및 무효 전력은 요구 조건에 따라 조정되어, 유효 전력은 상기 전력 제한된 극과 함께 크기가 변할 수도 있고, 또는 다른 하나의 극의 유효 전력은 전체 유효 전력이 변하지 않고 유지되도록 할 목적에 기반을 두고 조정되고 무효 전력은 전체 무효 전력이 변하지 않고 유지되도록 할 목적에 기반을 두고 조정될 수도 있다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법은 2극 토폴로지 구조에 적용되며, 상기 2극 토폴로지 구조는 전력 감소 과정에서 2극의 균형 잡힌 동작을 요구하지는 않는다. 그러한 조건에 기초하여, 도 1(a)에 보여지듯이, 하나의 극(103)이 과부하로 인해 제한되어 있어서 그 자체의 유효 전력과 무효 전력을 개별적으로 변화시킬 때, 다른 하나의 극(104)이 전체 유효 및 무효 전력이 불변으로 유지되도록 하기 위해 다음의 방법이 사용된다. 과부하로 인해 제한된 상기 극은 단극 전력 제어 모드로 스위칭 되는데, 이는, 다른 하나의 극(104)이 제어 방법을 변하지 않은 상태로 유지하고 있는 한편, 이 극은 청구항 1에 기재된 방법에 따라 그 자체의 유효 전력과 무효 전력 지령을 개별적으로 변화시킨다는 것을 의미한다. 즉, 다른 하나의 극(104)은 과부하로 인해 제한된 극의 실제 측정된 유효 및 무효 전력 값을 통신(105)을 통해 획득하며, 전체 유효 전력 지령 및 무효 전력 지령 각 각으로부터 상기 제한된 극의 유효 전력 및 무효 전력 값을 감산하여 비제한된 극의 유효 및 무효 전력 지령을 얻는다.

상기 앞에서 설명한 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법은 2극 토폴로지 구조에 적용되며, 상기 2극 토폴로지 구조는 전력 감소 과정에서 2극의 균형 잡힌 동작을 필요로 한다. 그런 조건에 바탕을 두고, 도 1(b)에 보여지듯이, 하나의 극(103)이 과부하로 인해 제한되어 있기 때문에 그 자체의 유효 전력과 무효 전력을 개별적으로 변화시킬 때, 다른 하나의 극(104)은 상기 제한된 극을 추적(track)하여 실제 측정된 유효 전력 값을 통신(105)을 통해 수신하며, 전력 지령은 다른 극의 실제 측정된 전력과 같은 값이다. 그리하여 대지 리턴 라인의 전류는 항상 영(zero)과 같게 유지된다. 무효 전력에 관해서는, 상기 다른 극(104)의 무효 전력 지령은 전체 무효 전력 지령으로부터 상기 제한된 극의 실제 측정된 무효 전력 값을 감산함으로써 얻어지며, 그 결과 전체 무효 전력은 불변인 상태로 유지된다.

상기 실시 예들은 본 발병의 기술적 해결 방안을 설명하기 위한 목적으로 사용되었으나, 본 발명을 제한하려는 의도가 있는 것은 아니다. 상기 실시 예들과 관련한 다양한 형태의 변형이나 변경들은 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

101: 극 1에 대한 수냉 제어 시스템
102: 수냉 부하 제어 명령
103: 극 1에 대한 상위층 제어 호스트
104: 극 2에 대한 상위층 제어 호스트
105: 극간 통신

Claims

전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법으로서,
상위층 제어 호스트가 수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신하는 경우, 상위층 제어 호스트가 지정된 기울기를 따라 유효 전력 지령 및 무효 전력 지령을 동시에 또는 독립적으로 변화시켜, 컨버터의 암 전류(arm current)의 절대값을 고정된 기울기를 따라 감소시키되;
전력이 감소하는 동안, 상기 유효 전력 지령 및 무효 전력 지령의 상기 지정된 기울기를 따르는 변화 방법으로서,
상기 유효 전력 지령은,

이되, P₀는 수냉 부하 제한 이전에 컨버터가 출력하는 유효 전력이고, sig(P₀) 는 초기 유효 전력의 정(+) 부(-) 부호를 취하는 것을 나타내며, RAMP_P 는 양의 값의 상수로서, 기울기를 나타내어, 전력 변화율을 나타내며, 부호 ±가 플러스를 취하는지 또는 마이너스를 취하는지는 초기 유효 전력 P₀가 양의 값이냐 또는 음의 값이냐에 따라 결정되는데, 초기 유효 전력이 영보다 크면(P₀ > 0), 마이너스를 취하고, 초기 유효 전력이 영보다 작으면(P₀ < 0), 플러스를 취하며;
상기 무효 전력 지령은 초기 유효 전력과 초기 무효 전력의 비율에 따라 고정된 기울기로 크기를 변화시켜, 상기 무효 전력 지령을,

과 같이 변화시키되, Q₀는 수냉 부하 제한 이전에 컨버터가 출력하는 무효 전력인 것을 특징으로 하는, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 유효 전력 지령의 변화와 무효 전력 지령의 변화는 상호 독립적이어서, 유효 전력과 무효 전력이 상기 변화 방법에 따라 동시에 감소하거나; 또는 유효 전력 제어 스테이션이 유효 전력 지령을 변화시키나 무효 전력 지령을 변화시키지 않는 한편, 직류 전압 제어 스테이션의 무효 전력 지령은 상기 변화 방법에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법.
제 1 항에 있어서,
유효 전력 제어 스테이션이 수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신하면, 유효 전력 제어 스테이션은 상기 유효 및 무효 전력 지령의 변화에 따라 그 자체의 지령을 변화시키고;
직류 전압 제어 스테이션이 수냉 과부하 전류 제한 명령을 수신하면, 직류 전압 제어 스테이션은 유효 전력 감소 요청 명령을 스테이션간 통신을 통해 유효 전력 제어 스테이션으로 송신하는 한편, 직류 전압 제어 스테이션의 무효 전력 지령을 변화시키며,
유효 전력 제어 스테이션이 직류 전압 제어 스테이션으로부터 유효 전력 감소 요청 명령을 수신하면, 유효 전력 제어 스테이션은 상기 변화 방법에 따라 유효 전력 지령을 변화시키지만, 무효 전력 지령은 변화시키지 않는 것을 특징으로 하는, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법.
제 1 항에 있어서,
상위층 제어 호스트가 수신한 수냉 과부하 전력 제한 명령이 해제된 후에, 상기 유효 전력과 무효 전력의 현재 값을 불변으로 유지하고, 새로운 전력 변화 기울기와 새로운 전력 지령 값을 수동으로 설정하며, 상기 유효 전력 또는 무효 전력을 새로운 전력 변화 기울기를 따라 새로운 전력 지령 값까지 증가/감소하고, 수냉 과부하 전력 제한 명령이 재차 수신된 후에는 전력이 영(zero)으로 떨어질 때까지 현재 전력 값에 기초하여 계속 감소시키는 것을 특징으로 하는, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법.
제 1 항에 있어서,
2극 토폴로지 구조에서, 하나의 극이 과부하로 인한 제한을 받은 후에 그 자체의 유효 전력과 무효 전력을 독립적으로 변화시키고, 다른 하나의 극의 유효 및 무효 전력을 동작 요구조건에 따라 조정하되, 유효 전력은 전력 제한된 극의 유효 전력과 함께 크기를 변화시키거나, 또는 전체 유효 전력 불변의 원칙에 따르는 것을 유지하여, 전체 유효 전력 지령으로부터 제한된 극의 실제 측정된 유효 전력 값을 감산하고; 무효 전력은, 전체 무효 전력 불변의 원칙에 따르는 것을 유지하여, 전체 무효 전력 지령으로부터 제한된 극의 실제 측정된 무효 전력 값을 감산함으로써, 다른 하나의 극에 대한 무효 전력 지령으로 하는 것을 특징으로 하는, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방법이 2극 토폴로지 구조에 적용될 때, 2극 토폴로지 구조가 금속 리턴 라인 모드로 동작하는 경우, 하나의 극이 과부하로 인해 제한된 후에 그 자체의 유효 전력과 무효 전력을 개별적으로 변화시킬 때, 다른 하나의 극이 전체 유효 및 무효 전력을 불변으로 유지하는 방법은, 과부하로 인해 제한된 극을 단극 전력 제어로 전환시키고, 또한 상기 제한된 극이 상기 변화 방법에 따라 그 자체의 유효 전력 및 무효 전력 지령을 개별적으로 변화시키며; 다른 하나의 극은 제어 모드를 불변으로 유지하고, 과부하로 인해 제한된 극의 실제 측정된 유효 및 무효 전력 값을 통신을 통해 획득하며, 전체 유효 및 무효 전력 지령으로부터 제한된 극의 유효 및 무효 전력 값을 감산함으로써, 비제한된 극의 유효 및 무효 전력 지령으로 하는 것임을 특징으로 하는, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방법이 2극 토폴로지 구조에 적용될 때, 2극 토폴로지 구조가 대지 리턴 라인 방식으로 작동하는 경우, 하나의 극이 과부하로 인해 제한된 후에 그 자체의 유효 전력 및 무효 전력을 개별적으로 변화시킬 때, 다른 하나의 극은 제한된 극을 추적(track)하여, 제한된 극의 실제 측정된 유효 전력 값을 극간 통신을 통해 수신하고, 비제한된 극의 전력 지령은 제한된 극의 실제 측정된 전력과 크기가 같아, 이로써 대지 리턴 라인의 전류를 항상 영(zero)으로 유지하며;
무효 전력은, 전체 무효 전력 지령으로부터 상기 제한된 극의 실제 측정된 무효 전력 값을 감산함으로써, 다른 하나의 극의 무효 전력 지령으로 하고, 이로써 전체 무효 전력을 불변으로 유지하는 것을 특징으로 하는, 전압원 컨버터의 과부하 전류 제한 방법.