KR102230508B1 - 단락 고장으로부터 네트워크 보호하는 동안 상기 네트워크에 dc 전류가 전송되도록 설비를 제어하는 방법 - Google Patents

단락 고장으로부터 네트워크 보호하는 동안 상기 네트워크에 dc 전류가 전송되도록 설비를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

제어 방법은 서로 연결된 전기 전송 라인(4)의 그룹(2)을 구비하는 DC 전송 네트워크(3)를 포함하는, 전기를 전송하는 설비(1)를 제어할 수 있다. 방법은, 개방된 각각의 안전 시스템(7)에 대해, 개방된 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)에서 발생하는, 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 대한 기여가 제거되도록, 적어도 N-1 개의 안전 시스템(7)을 개방하는 단계(E1)를 포함한다. 또한, 방법은 고장 전송 라인(4)을 식별하기 위해 단락 고장을 발견하는 단계(E2) 및 발견 단계(E2)에 의해 고장 전송 라인(4)을 식별한 후 실행되는, 고장 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 개방함으로써 상기 고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계(E3)를 더 포함한다.

Description

단락 고장으로부터 네트워크 보호하는 동안 상기 네트워크에 DC 전류가 전송되도록 설비를 제어하는 방법
본 발명의 분야는, 고전압 직류(High Voltage Direct current, HVDC) 네트워크로도 당해 분야에서 공지된 전송 네트워크(송전망, transmission network) 내에서의 전기, 특히 직류의 전송에 관한 것이다.
재생 에너지원은 전기 그리드(electrical grid)에 공급하기 위해 전기가 생성되게 한다. 재생 에너지원은 일반적으로 소비 구역에서 멀리 떨어져 위치하기 때문에, 에너지 손실을 최소화하면서 매우 긴 거리에 걸쳐 전기를 전송할 수 있는 새로운 전송 네트워크를 개발할 필요가 있다. 특히, 이러한 새로운 네트워크는 이미 존재하는 교류 네트워크에 연결될 고전압 직류 전송 네트워크(high voltage direct current transmission network)일 수 있다. 이러한 네트워크는 네트워크의 제약을 지원하기 위해 특정 기능과 지능을 통합한다.
이러한 기능 중 하나는 네트워크에 고장이 발생하는 경우 네트워크의 안전 관리이다. 이를 위해서는, 일반적인 정전을 피하기 위해 가급적이면 신속하게 고장을 분리할 수 있어야 한다. 이 점에 있어서, 다양한 보호 전략이 개발되었다.
문헌 WO 2013/131782는 단부에 회로 차단기를 구비하는 전기 전송 라인(송전 선로, electricity transmission line)의 그룹을 구비하는 네트워크를 포함하는 설비를 제어하기 위한 한 가지 가능한 전략을 신중하게 개시한다. 이 네트워크는 네트워크에 전류를 공급할 수 있는 컨버터 스테이션에 연결된다. 고장이 발생하는 경우, 고장 전류가 각각의 회로 차단기의 현재 차단 용량을 초과하는 것을 방지하기 위해 고장이 감지되면 즉시 모든 회로 차단기가 개방된다. 결과적으로 회로 차단기는 빠르게 작동해야 하며, 고장이 전류의 과도한 증가를 유발할 수도 있고, 따라서 회로 차단기의 전부 또는 일부가 차단 용량의 초과로 인해 개방될 수 없는 경우도 있다. 또한, 고장이 감지되면 즉시 개방되도록 구성된 회로 차단기에 고장이 발생하는 경우, 고장을 적절히 분리할 수 없다는 위험이 있다.
문헌 WO 2012/123015는 동일한 전송 네트워크 내의 구역을 보호하기 위해 전류 제한기를 사용하는 전송 네트워크를 개시하고 있으며, 고장이 발생하는 경우, 고장이 다른 구역으로 전파되는 것을 방지하기 위해 해당 구역 전체가 차단된다.
2003년 1월 Lianxiang Tang이 발표한 논문 "전압원 컨버터를 기반으로 하는 다중-단자 DC 전송 계통의 제어 및 보호(Control and Protection of Multi-terminal DC Transmission Systems Based on Voltage-Source Converters)"에서는 컨버터의 출력에 회로 차단기를 배치하고 각각의 라인 단부에 고속 스위치를 배치하는 전략을 소개하고 있다. 감지 즉시, 모든 회로 차단기가 개방되고, 개방될 고속 스위치를 통해 흐르는 전류가 0일 때, 상기 스위치는 고장 라인을 분리하기 위해 개방될 수 있다. 또한, 고속 스위치를 사용하여 고장 라인을 분리할 수 있도록 모든 회로 차단기가 개방될 필요가 있기 때문에, 적어도 하나의 회로 차단기 상에 개방 고장(opening fault)이 발생하는 경우 전략의 지속 기간이 길어진다.
따라서, 네트워크의 보호를 개선하기 위해 기존의 설비, 특히 이의 제어를 개선하기 위한 요건이 존재한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 목적은 네트워크의 안전을 개선하기 위해 그 구성요소의 적절한 제어와 관련된 특정 설비이다.
이 목적은 서로 연결된 전기 전송 라인의 그룹을 포함하는 직류 전송 네트워크를 포함하는, 전기를 전송하는 설비를 제어하는 방법에 의해 추구되며, 각각의 전송 라인은 상기 전송 라인의 대향 단부에 배치된 한 쌍의 두 개의 라인 회로 차단기를 포함한다. 상기 설비는, 각각 안전 시스템과 연계된, 교류를 직류로 변환하는 N 개의 스테이션을 포함하고, 각각의 컨버터 스테이션은 전송 라인의 그룹에 연결되고 단락 전류의 최대 기여(maximum contribution)와 관련된다. 더욱 상세하게, 각각의 안전 시스템은 관련 컨버터 스테이션의 단락 전류의 최대 기여에 해당하는 직류를 차단할 수 있고, 라인 회로 차단기는 각각 컨버터 스테이션의 단락 전류의 최대 기여 중 가장 높은 것에 해당하는 직류를 차단할 수 있는 차단 용량을 갖는다.
또한, 방법은, 하나의 전송 라인 상에서 단락 고장이 발생한 후,
- 개방된 각각의 안전 시스템에 대해, 개방된 상기 안전 시스템과 연계된 컨버터 스테이션에서 발생하는, 전송 라인의 그룹을 통한 전류의 흐름에 대한 기여가 제거되도록, 적어도 N-1 개의 안전 시스템을 개방하는 단계와;
- 고장 전송 라인을 식별하기 위해 단락 고장을 발견하는 단계와;
- 발견 단계에 의해 고장 전송 라인을 식별한 후 실행되는, 고장 전송 라인의 라인 회로 차단기를 개방함으로써 상기 고장 전송 라인을 분리하는 단계를 포함한다.
특히, 방법은 각각의 안전 시스템 상에서 단락 고장을 감지하는 단계와, 각각의 안전 시스템에 대해 그리고 상기 안전 시스템 상에서 단락 고장이 감지된 후, 상기 안전 시스템에 개방 명령 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 방법은 각각의 라인 회로 차단기 상에서 단락 고장을 감지하는 단계를 포함하고, 발견 단계는 동일한 전송 라인의 각각 한 쌍의 라인 회로 차단기에 대해 그리고 상기 쌍의 라인 회로 차단기 상에서 단락 고장이 감지된 후, 상기 쌍의 상기 라인 회로 차단기 사이의 단락 고장의 존재를 확인하는 단계를 포함한다. 고장 전송 라인을 분리하는 단계는 확인 단계에 의해 상기 고장 전송 라인 상에서 단락 고장의 존재가 감지된 후에만 실행된다.
바람직하게, 고장 전송 라인을 분리하는 단계는 상기 고장 전송 라인의 두 개의 라인 회로 차단기 각각에서 적어도 하나의 물리적 특징을 모니터링하는 단계를 포함하고, 상기 두 개의 라인 회로 차단기 각각은, 그 부근에서 모니터링된 특징이 기준 임계치 아래에 위치하면 즉시, 특히 서로 독립적으로 개방된다.
일 실시형태에 따르면, 단락 고장이 발생한 이후 N-1 개의 안전 시스템만이 개방되고, 폐쇄된 상태에 있는 안전 시스템은 고장 상태에 있는 것으로 간주된다.
방법은 고장 상태에 있는 안전 시스템의 고장을 감지하는 단계와, 고장 상태에 있는 상기 안전 시스템과 연계된 컨버터 스테이션과 전송 라인의 그룹 간의 전기 연결을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
특히, 분리 단계는 두 개의 라인 회로 차단기 중 적어도 하나를 이를 통해 전류가 계속 흐르는 동안 개방하기 위한 것이다.
바람직하게, 각각의 안전 시스템은 컨버터 스테이션에 통합된 안전 시스템 및 상기 안전 시스템과 연계된 컨버터 스테이션을 전송 라인의 상기 그룹에 연결하는 전기 링크 상에 배치된 독립 회로 차단기에서 선택된다.
특히, 방법은 고장 전송 라인을 분리하는 단계 이후에 실행되는, 네트워크를 복구하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 복구 단계는 개방 단계 동안 개방되는 각각의 안전 시스템을 폐쇄하는 단계를 포함하고, 특히 복구 단계 동안 그리고 그 이후, 상기 고장 전송 라인의 단락 고장이 그룹의 다른 전송 라인과 전기적으로 분리되도록 상기 고장 전송 라인의 라인 회로 차단기는 개방된 상태에 있다.
본 발명은 또한 전기를 전송하는 설비에 관한 것으로, 설비는,
- 서로 연결된 전기 전송 라인의 그룹을 포함하는 직류 전송 네트워크로서, 각각의 전송 라인은 상기 전송 라인의 대향 단부에 배치된 한 쌍의 두 개의 라인 회로 차단기를 포함하는, 직류 전송 네트워크와;
- 각각 안전 시스템과 연계된, 교류를 직류로 변환하는 N 개의 스테이션으로서, 각각의 컨버터 스테이션은 전송 라인의 그룹에 연결되고 단락 전류의 최대 기여와 관련되는, N 개의 컨버터 스테이션을 포함하고;
- 각각의 안전 시스템은 관련 컨버터 스테이션의 단락 전류의 최대 기여에 해당하는 직류를 차단할 수 있고;
- 라인 회로 차단기는 각각 컨버터 스테이션의 단락 전류의 최대 기여 중 가장 높은 것에 해당하는 직류를 차단할 수 있는 차단 용량을 갖고;
- 설비는, 전송 라인의 그룹에서 발생하는 단락 고장이 상기 안전 시스템 상에서 감지될 때, 각각의 안전 시스템에 개방 신호를 전송하도록 구성되고;
- 설비는, 각각 한 쌍의 라인 회로 차단기에 대해, 단락 고장이 상기 쌍의 라인 회로 차단기 상에서 감지될 때 그리고 상기 단락 고장이 상기 쌍의 라인 회로 차단기 사이에 위치할 때, 상기 쌍의 라인 회로 차단기에 개방 신호를 전송하도록 구성된다.
설비는 상기한 제어 방법을 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 요소를 포함할 수 있다.
본 발명은 단지 비제한적인 예로서 제공되는 다음의 설명을 도면을 참조하여 읽을 때 더욱 잘 이해될 것이다, 도면에서:
도 1은 특정 일 실시형태에 따른 직류 전기를 전송하는 설비를 도시하고;
도 2는 네트워크에 단락 고장이 발생하는 경우 단락 전류에 대한 컨버터 스테이션의 기여를 계산할 수 있는 설비의 구성요소를 도시하고;
도 3은 설비를 제어하는 방법의 특정 실시형태의 다양한 단계를 개략적으로 도시하고;
도 4는 안전 시스템과 연계된 보호 모듈을 도시하고;
도 5는 라인 회로 차단기와 연계된 보호 요소를 도시하고;
도 6은 도 1의 설비의 변형을 도시하고;
도 7은 전송 라인 상에 단락 고장이 발생하는 경우 설비 상에서 발생하는 것을 보여주는 시간 순서를 도시하고;
도 8은 전송 라인이 델타 구성으로 배치되는 설비의 특정 실시예를 도시하고;
도 9는 제 1 경우에 있어서 전송 라인 내에서 단락 고장이 발생한 이후의 시간 동안 도 8의 컨버터 스테이션의 직류측 전류를 도시하고;
도 10은 제 1 경우에 있어서 단락 고장이 발생한 이후의 시간 동안 도 8의 설비의 고장 라인의 라인 회로 차단기를 통해 흐르는 전류를 도시하고;
도 11은 제 2 경우에 있어서 전송 라인 내에서 단락 고장이 발생한 이후의 시간 동안 도 8의 컨버터 스테이션의 직류측 전류를 도시하고;
도 12는 제 2 경우에 있어서 단락 고장이 발생한 이후의 시간 동안 도 8의 설비의 고장 라인의 라인 회로 차단기를 통해 흐르는 전류를 도시한다.
이들 도면 전체에 걸쳐, 다르게 규정하지 않는 한, 동일한 요소를 나타내기 위해 동일한 참조 부호가 사용된다.
특히, 다음의 설명은 특정 설비와 관련된 방법의 구현을 제안하고, 특히 고장 전송 라인을 발견하고 이후 분리하면서, 교류를 직류로 변환하는 스테이션으로부터 네트워크로의 전류의 주입을 차단하도록 구성된 안전 시스템에서 고장을 지원한다는 점에서 종래 기술과 상이하다.
도 1은 특히 직류가 라인 그룹(2)을 통해 흐를 수 있도록 서로 연결된 전기 전송 라인(4)의 그룹(2)(이들 전송 라인(4)은 직류가 흐를 수 있게 하고 따라서 서로 전기적으로 연결되는 것을 알 것이다)을 포함하는 직류 전송 네트워크(3)(특히 HVDC 네트워크)를 포함하는, 전기를 전송하는 설비(1)를 도시하고 있다. 각각의 전송 라인(4)은 상기 전송 라인(4)의 대향 단부에 배치된 한 쌍의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 포함한다. 다시 말해서, 전송 라인의 각각의 단부는 라인 회로 차단기를 포함한다. 설비는 또한 각각 안전 시스템(7)과 연계된, 교류를 직류로 변환하는 N 개의 스테이션(6)을 포함하고, 따라서 각각 컨버터 스테이션(6)과 연계된 N 개의 안전 시스템(7)이 또한 존재한다. 각각의 컨버터 스테이션(6)은 전송 라인들(4)의 그룹(2)에 연결되고, 각각의 컨버터 스테이션(6)은 단락 전류의 최대 기여(contribution)와 관련된다. 이 최대 기여는 설계 요소인데, 다시 말하면 각각의 컨버터 스테이션(6)은 단락 전류의 최대 기여를 갖도록 설계된다. 단락 전류의 이러한 최대 기여는 상기 스테이션이 네트워크(3)에 주입할 수 있는 직류의 기여에 해당한다. 이 경우, 그룹(2)은 특히 각각의 컨버터 스테이션(6)의 직류 측에서, N 개의 컨버터 스테이션들(6)에 연결되어 있음을 알 수 있다. 특히, 각각의 안전 시스템(7)은 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)이 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 기여하도록 허용하는 폐쇄 상태와, 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)이 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 기여하는 것을 방지하는 개방 상태를 포함한다. 따라서, 각각의 안전 시스템(7)은 특히 컨버터 스테이션(6)의 직류측에 배치된다. 도 1의 특정 실시예는 서로 연결된 7 개의 전송 라인(4)과, 네트워크의 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 기여할 수 있는 5 개의 컨버터 스테이션(6)을 구비한 네트워크(3)를 도시하고 있는데; 물론, 도 1의 도시는 단지 일례이며, 전송 라인 간의 연결 지형은 네트워크의 원하는 특징들의 함수로서 조정될 수 있다.
상기한 바에 따르면, N 개의 컨버터 스테이션(6) 또는 N 개의 안전 시스템(7)을 언급할 때, N은 2 또는 3보다 크거나 같은 정수인 것을 알 것이다. 컨버터 스테이션(6)의 총수는 원하는 전송 특징 및 특히 이들 스테이션에 연결된 교류 전원의 영역 분산의 함수로서 조정될 수 있다.
본 설명에서, 전송 라인(4)은 상기 전송 라인(4)의 양단 사이에서 전력을 전송할 수 있는 임의의 전송 요소에 의해 형성될 수 있다. 이러한 전송 요소는, 예를 들어, 수중 케이블, 지하 케이블 또는 가공선(overhead line)일 수도 있다.
그룹(2) 내에서, 적어도 두 개의 전송 라인(4)은 특히 버스바(8)에 의해 서로 직접 연결될 수 있고, 전송 라인(4)은 적어도 하나의 다른 전송 라인에 의해, 해당될 경우, 관련 버스바(8)에 의해 간접적으로 서로 연결될 수 있다. 이는 기본적으로 도 1에 도시된 것이다. 특히, 전송 라인(4)의 그룹(2) 내에서, "서로 연결된 전기 전송 라인"은 그룹(2)의 각각의 전송 라인(4)이 특히 이의 단부를 통해 버스바(8)에 의해 그룹의 적어도 하나의 다른 전송 라인에 직접 연결된 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 동일한 버스바(8)는 두 개 이상의 전송 라인(4)을 서로 직접 연결하는 데 사용될 수 있다. 또한, 각각의 컨버터 스테이션(6)은, 특히 컨버터 스테이션(6)의 직류측에서 전기 연결 링크(9)에 의해 하나의, 특히 단 하나의 해당하는 버스바(8)에 전기적으로 연결될 수 있고, 해당될 경우, 이 연결 링크(9)는 상기 컨버터 스테이션(6)과 연계된 안전 시스템(7)을 포함할 수 있다.
본 설명에서, 회로 차단기(예를 들어, 라인 회로 차단기(5a, 5b), 또는 해당될 경우, 이후 설명할 안전 시스템(7))는 선택적으로 직류의 통과를 허용하거나 직류의 통과를 차단하는 시스템으로서, 직류 회로 차단기라 칭한다. 더욱 구체적으로, 회로 차단기는 직류의 통과를 허용할 때 폐쇄된다고 하는데, 이를 회로 차단기의 폐쇄 상태라 칭하고, 직류의 통과를 차단할 때 개방된다고 하는데, 이를 회로 차단기의 개방 상태라 칭한다. 회로 차단기는 폐쇄 상태에서 개방 상태로 또는 그 반대로 전환할 수 있는 설정치에서 제어될 수 있다. 본 설명에서 정의된 바와 같이, 회로 차단기는 차단 용량을 갖고, 차단 용량은 폐쇄 상태에서 개방 상태로 전환할 수 있는, 회로 차단기를 통해 흐르는 전류의 최대 값으로 정의된다. 따라서, 회로 차단기의 차단 용량은 상기 회로 차단기의 전류를 차단할 수 있는 용량에 해당한다. 다시 말해서, 일반적으로 회로 차단기의 차단 용량과 관련된 전류보다 큰 전류가 회로 차단기를 통해 흐르는 경우, 회로 차단기 상에서 측정된 전류, 즉 회로 차단기를 통해 흐르는 전류가 차단 용량보다 크기만 하면 관련 보호장치(이후 설명할 릴레이)가 회로 차단기에 개방 설정치를 전송하지 않기 때문에 회로 차단기는 개방되지 않으며, 그렇지 않을 경우 회로 차단기를 손상시킬 위험 또는 회로 차단기가 파손되는 것을 방지하기 위해 내부 보호장치를 작동시킬 위험이 있기 때문이다. 당해 분야에서, 회로 차단기는 "직류 회로 차단기(Direct current Circuit breaker, DCCB)"로도 알려져 있다.
라인 회로 차단기(5a, 5b)의 맥락에서, 동일한 전송 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 폐쇄 상태에 있을 때, 상기 전송 라인의 양단 사이에서 상기 전송 라인을 통해 직류가 흐를 수 있고, 동일한 전송 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 개방 상태에 있을 때, 전송 라인의 양단 사이에서의 전류의 전송이 차단되고; 여기서 전송 라인은 그룹(2)의 다른 전송 라인과 분리된다고 하는데, 전송 라인의 양단 사이에서 직류를 전송하는 기능을 더 이상 제공하지 않기 때문이다. 또한, 하나의 전송 라인에 대해, 단 하나의 라인 회로 차단기가 개방될 때, 전송 라인을 분리하지 않고도 전력의 전송이 차단되며, 전송 라인을 분리하기 위해, 두 개의 라인 회로 차단기가 개방되어야 한다.
본 설명에서, 교류를 직류로 변환하는 스테이션(6)은, 예를 들어, 직류 전기 전송 네트워크에 직류를 주입할 목적으로, 예를 들어, 교류 전기 네트워크 또는 풍력 발전소와 같은 교류 전원(10)에서 발생하는 교류를 직류로 변환할 수 있다. 컨버터 스테이션(6)은 직류 차단 기능을 갖거나 갖지 않을 수도 있는데, 이는 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 대한 컨버터 스테이션의 기여는, 생산/소비 균형 및 네트워크의 안정성을 제공하기 위해 컨버터 스테이션(6)을 통해 전류가 라인 그룹(2)에서 추출되거나 라인의 그룹(2)으로 주입되게 하는 것일 수 있고, 이는 컨버터 스테이션(6) 내부의 제어 기능에 의해 구현될 수 있다.
본 설명에서, 컨버터 스테이션(6)의 기여가 언급될 때, 컨버터 스테이션(6)은 연결되는 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 직류의 흐름에 대한 컨버터 스테이션(6)의 기여를 포함한다. 또한, 안전 시스템(7)과 컨버터 스테이션(6)의 연계는, 특히 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통해 흐르기 전에, 컨버터 스테이션에서 발생하는, 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 기여하는 직류가 상기 안전 시스템(7)을 통해 흐르도록 한다.
바람직하게, 각각의 안전 시스템(7)은 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)의 단락 전류의 최대 기여에 해당하는 직류를 차단할 수 있고/차단하도록 구성된다. 이 점에 있어서, 안전 시스템(7)은 컨버터 스테이션(6)과 네트워크의 전송 라인(4)의 그룹(2) 사이에서 선택적으로 직류의 통과를 허용하거나 직류의 통과를 차단한다. 상기한 바에 따르면, 설비의 구조는, 각각의 안전 시스템(7)이 개방되어 있을 때, 관련된 하나의 컨버터 스테이션(6)으로부터의 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 대한 기여를 제거할 수 있다는 것을 알 것이다. 안전 시스템(7)은 특히 상기한 바와 같은 유형의 회로 차단기일 수 있거나 컨버터 스테이션(6)의 기능에 통합될 수 있다. 안전 시스템(7)이 회로 차단기인 경우, 컨버터 스테이션(6)과 전송 라인(4)의 그룹(2) 사이에 개재되어, 컨버터 스테이션(6)의 기여가 상기 회로 차단기의 폐쇄 상태에서 상기 안전 시스템(7)을 통해 흐르도록 한다. 안전 시스템(7)을 구성하는 회로 차단기의 개방 상태에서, 네트워크(3)를 통한 전류의 흐름과 관련된 컨버터 스테이션(6)의 기여가 제거된다. 도 1은 특히 안전 시스템(7)이 모두 회로 차단기에 의해 형성된 이러한 경우를 도시하고 있다.
컨버터 스테이션(6)의 단락 전류의 최대 기여는 이의 단자에 단락 고장이 나타날 때 주입되는 전류에 해당하고, 따라서 연결된 전송 라인의 그룹(2)과는 독립적이지만, 컨버터 스테이션(6)의 특징 및 컨버터 스테이션이 연결된 교류 네트워크의 특징에 의존한다. 이러한 단락 전류의 기여가 최대이기 때문에, 전송 라인(4)의 그룹(2) 내에서 발생하는 모든 단락 고장은 이러한 단락 전류의 최대 기여 이상으로 상기 컨버터 스테이션(6)에 의해 전류를 공급받을 수 없다. 관련 스테이션의 최대 기여에 해당하는, 안전 시스템(7)을 통해 흐르는 전류를 차단할 수 있도록(즉, 차단하도록 구성하기 위해) 각각의 안전 시스템(7)의 설계는, 직류 네트워크의 단락 고장과 관계없이, 라인 그룹(2) 내의 고장 전류에 대한 컨버터 스테이션(6)의 기여를 제거할 수 있다. 이 점에 있어서, 네트워크의 전송 라인(4)의 그룹(2) 내에(즉, 그룹(2)의 전송 라인(4) 내에 또는 전송 라인(4) 상에)에 단락 고장이 발생하는 경우, 안전 시스템(7)이 고장 상태에 있지 않는 한, 이 단락 고장은 그룹(2) 내의 단락 고장에 관계없이 개방되도록 설계된 각각의 안전 시스템(7) 상에서 검출될 수 있다. 본 설명에서, 단락 고장은 상기 라인 상에 단락을 유발하는 전송 라인 상의 이상(anomaly)에 해당하며, 이를 고장 전송 라인이라 칭한다. 따라서 이상은 전기적 분리의 중단이나 또는 심지어 인적 오류, 예를 들어, 접지 아이솔레이터(grounding isolator)의 부정확한 폐쇄와 같은 전기적 분리 고장에 해당할 수 있다.
본 설명에서, 안전 시스템(7) 또는 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 단락 고장이 감지될 때, 안전 시스템(7) 또는 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 통해 고장 전류가 흐르고, 이 고장 전류가 안전 시스템(7) 또는 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 통해 실질적으로 흐르는지 여부를 결정하기 위해 하나 이상의 밀접한 물리량(들)의 측정치가 사용되는 것을 알 것이다.
라인 회로 차단기(5a, 5b) 및 안전 시스템(7) 중 어느 것도 개방되어 있지 않은, 고장 발생의 정상 상태 단계 동안, 그리고 고장이 발생한 후 수 ms의 전이 단계 이후, 컨버터 스테이션이 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter, MMC)인 경우, 단락 기여 전류(
Figure 112019031213644-pct00001
)라고도 하는 저항(Rf)에 대한 컨버터 스테이션(6)의 기여는 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112019031213644-pct00002
Figure 112019031213644-pct00003
여기서 "."는 간단한 곱셈을 나타내며, 교류측(구역(Z1))에서 전기적으로 발생하고 직류측(구역(Z2))에서 전기적으로 발생하는 양쪽을 분리하는 도 2의 도면을 참조하여 설명한다. 구역(Z1, Z2)은 이들을 함께 연결하는 컨버터 스테이션(6)에 의해 분리된다. V ac 는 교류 전원의 전압이고, 위 식에서 m은 교류측 변압기의 변압비이고, L arm 은 MMC 컨버터의 각각의 암(arm)에서의 인덕턴스이고, Rf는 단락 고장의 저항이고, R dc 는 관련 컨버터 스테이션과 단락 고장 사이에 위치한 네트워크 부분의 등가 저항에 해당하고, L dc 는 관련 컨버터 스테이션과 단락 고장 사이에 위치한 네트워크 부분의 인덕턴스에 해당하고(이 경우에는 정상 상태가 연구 중이므로 고려되지 않음), L ac 는 교류 네트워크의 등가 인덕턴스에 해당하고, L s 는 고조파를 필터링하기 위한 인덕턴스(무시할 수 있음)에 해당하고, L t 는 2차 측에 가해지는 변압기의 인덕턴스에 해당하고, R ac 는 교류 네트워크의 등가 저항에 해당하고, ω는 2*π*f와 같고, f는 네트워크의 공칭 주파수이며, π는 숫자 Pi에 해당한다. 따라서, 상기한 바에 따르면, 일반적으로 안전 시스템(7)의 개방 설정치는 상기한 전이 단계 동안 전송되는데, 일반적으로 보호가 신속해야 하기 때문에 정상 상태 단계에 도달하지 못하기 때문이다. 결과적으로, 전이 기간 동안에 최대 전류에 도달하는 것을 알고,
Figure 112019031213644-pct00004
를 알면, 전이 기간 동안 발생할 최대 고장 전류를 추정할 수 있으며, 이 추정값은 기준으로 사용될 수 있고 대략 20 kA이다.
상기한 바와 같이, 확률이 낮더라도 안전 시스템(7) 중 하나가 고장이 발생할 수 있고, 전송 라인(4)에 단락 고장이 발생하는 경우 가급적이면 신속하게 네트워크의 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름을 복구하기 위해 보상되어야 하는 것이 이 고장이다. 실제로, 안전 시스템(7) 내에(즉, 안전 시스템(7) 상에) 고장이 발생하는 경우, 상기 시스템은 네트워크(3)를 통해, 더욱 구체적으로는 전송 라인(4)의 그룹을 통한 전류의 흐름과 관련된 컨버터 스테이션의 기여를 계속 허용할 것이다.
이 점에 있어서, 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 각각 컨버터 스테이션(6)의 단락 전류의 최대 기여 중 가장 높은 것에 해당하는 직류를 차단할 수 있는, 즉 차단하도록 구성된 차단 용량을 갖고; 이 경우, 단 하나의 안전 시스템(7)만이 고장이 발생한 경우, 단락 고장이 감지된 후 개방되지 않도록, 단락 고장을 포함하는 전송 라인(4)을 분리하기 위해 해당 부분에 대한 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 개방될 수 있는데, 이들 회로 차단기는 하나의 컨버터 스테이션(6)이 단락 고장을 계속 공급할 때 전송 라인(4)의 그룹(2)에 남아있는 전류를 보상하도록 설계되었기 때문이며, 결과적으로, 안전 시스템(7)을 보호하기 위해 교류측의 가능한 안전 요소(11)(도 1)가 개방될 때까지 기다릴 필요가 없다.
설비 관리를 개선하고, 특히 직류 전송 네트워크를 통한 전류의 흐름을 보다 신속하게 복구하기 위해, 상기한 설비(1)의 특정 구조는 설비를 제어하는 방법의 단계와 관련될 것이며, 이들 단계는 네트워크(3) 내에서, 특히 전송 라인(4)의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이의 그룹(2)의 상기 전송 라인(4) 상에서 단락 고장이 감지될 때 실행되고, 이를 전송 라인이라 칭한다. "설비 제어"라는 용어는 이 설비의 제어 및 모니터링뿐 아니라 상기한 안전 시스템 또는 라인 회로 차단기와 같은 이 설비의 구성요소의 작동과 관련하여 취해진 결정을 의미한다. 따라서, 방법은, 하나의 전송 라인(4) 상에서, 특히 상기 전송 라인(4)의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이에서 단락 고장, 특히 저항(Rf)이 발생한 후, 다음 단계를 포함한다:
- 개방된 각각의 안전 시스템(7)에 대해, 개방된 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)에서 발생하는, 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 대한 기여가 그룹 내에서 제거되도록(이후 모든 또는 일부 컨버터 스테이션에 의한 그룹 내의 전류 흐름으로의 미래의 복구를 포함하는 과도적인 저하 모드(a transitional degraded mode)로의 전이가 있음) 적어도 N-1 개의 안전 시스템(7)을 개방하는 단계(E1);
- 고장 전송 라인(4)을 식별하기 위해 단락 고장을 발견하는 단계(E2);
- 단락 고장을 발견하는 단계(E2)에 의해 고장 전송 라인(4)을 식별한 후 실행되는, 고장 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 개방함으로써 상기 고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계.
상기한 바에 따르면, 방법은 단락 고장이 발생하기 전에, N 개의 컨버터 스테이션(6)이 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 기여하는 정상 동작 단계를 포함한다는 것을 알 것이다. 이러한 정상 동작 단계에서 안전 시스템(7)은 모두 폐쇄 상태에 있고, 서로 연결된 라인 그룹(2)의 라인(4)의 라인 회로 차단기는, 특히 모두, 폐쇄 상태에 있다. 단락 고장이 발생한 후에, 방법은 저하 동작 단계로 전환되고, 이 단계 동안 단계(E1, E2, E3)가 실행된다.
물론, 방법은 또한 고장 전송 라인(4)를 단절시키는 단계(E3) 이후 실행되는, 네트워크를 복구하는 단계(E4)를 포함할 수 있다. 이 복구 단계(E4)는 개방 단계(E1) 동안 개방되는 각각의 안전 시스템(7), 특히 적어도 N-1 개의 안전 시스템(7)을 폐쇄하는 단계를 포함한다. 특히 복구 단계 동안(E4) 그리고 그 이후, 특히 고장 전송 라인(4)이 수리될 때까지, 상기 고장 전송 라인(4)의 단락 고장이 그룹(2)의 다른 전송 라인과 전기적으로 분리되도록 상기 고장 전송 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 개방된 상태에 있다. 이 점에 있어서, 수리 이후, 즉 고장 전송 라인에서 단락 고장을 제거한 후, 상기 전송 라인이 다시 직류 전송에 참여할 수 있도록, 분리된 전송 라인의 라인 회로 차단기가 다시 폐쇄될 수 있다. 따라서, 복구 단계(E4)가 완료되면, 방법은 새로운 정상 동작 단계로 복귀하는데, 여기서 저하 동작 단계 동안 개방된 각각의 안전 시스템(7)은 폐쇄 상태에 있고, 저하 동작 단계의 끝에서 폐쇄된 상태에 있는 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 폐쇄 상태로 유지된다, 즉, 개방된 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 개방 상태로 유지되는 것을 알 것이다.
특히, 단락 고장이 발생한 결과는 이러한 단락 고장을 감지하는 단계(E100)이고, 이 단계는 적어도 N-1 개의 안전 시스템(7)을 개방하는 단계(E1), 고장 전송 라인(4)을 발견하는 단계(E2) 및 분리 단계(E3)의 실행을 유발한다. 실제로, 단락 고장은 전송 라인(4)의 그룹(2)으로 전파되고, 따라서 각각의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 그리고 전송 라인(4)의 그룹(2)에 연결된 각각의 안전 시스템(7) 상에서 감지될 수 있다. 상기한 바와 같이, 안전 시스템(7) 상의 단락 고장의 감지는, 안전 시스템을 통해 흐르는 전류를 나타내는 안전 시스템 근처의 하나 이상의 물리량(들)을 측정함으로써 구현될 수 있고, 따라서 안전 시스템을 통해 단락 전류가 흐르는지 여부를 쉽게 알 것이다.
더욱 구체적으로, 방법은 각각의 안전 시스템(7) 상에서 단락 고장, 특히 저항(Rf)을 감지하는 단계(E5)와, 각각의 안전 시스템(7)에 대해 그리고 상기 안전 시스템(7)에서 상기 단락 고장이 감지된 후, 단계(E1)를 실행할 목적으로 상기 안전 시스템(7)에 개방 명령 신호를 전송하는 단계(E6)를 포함한다. 특히, 방법은 단락 고장이 안전 시스템(7) 상에서 감지되면 즉시 상기 시스템을 개방하는 명령이 제공되도록 한다.
상기한 바에 따르면, 두 가지 경우 사이에 구별이 가능하다는 것을 알 것이다. 이상적인 제 1 경우에 있어서, N 개의 안전 시스템(7)이 개방되고(개방 단계(E1)는 N 개의 안전 시스템(7)을 개방한다), 따라서 안전 시스템(7)이 제공한 전송 라인(4)의 그룹(2)의 차단 안전과는 관계없이 고장이 감지된 후, 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 그룹(2)의 고장 전송 라인(4)을 분리하기 위한 기능을 제공할 수 있고, 이들 기능은 별개의 시스템과 병렬화되고, 따라서 설비의 전반적인 안전성 및 고장 전송 라인(4)의 분리 시간을 개선할 수 있다. 또한, 이 경우 안전 시스템(7)을 개방하는 목적은 전송 라인(4)의 그룹을 통해 흐르는 전류의 값을 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 개방될 수 있는 레벨로 낮추기 위한 것이기 때문에 초고속 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 사용될 필요는 없다. 실제로, 이러한 제 1 경우에서, 단락 고장의 존재는 고장 전송 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 통해 흐르는 전류를 각각의 차단 용량보다 큰 레벨로 증가시킬 수 있고, 따라서 안전 시스템(7)은 이 전류를 상기 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 개방될 수 있는 값으로 떨어뜨릴 수 있다. 제 2 경우에 있어서, 단락 고장, 특히 저항(Rf)의 발생 이후 N-1 개의 안전 시스템(7)만이 개방되고, 폐쇄된 상태에 있는 안전 시스템(7)은 고장 상태에 있는 것으로 간주된다. 이러한 제 2 경우에서, 상기한 설비의 구조와 제어는 단락 고장을 포함하는 전송 라인(4)의 완전히 안전한 분리를 가능하게 하는데, 하나의 컨버터 스테이션(6)의 전류의 흐름에 대한 기여가 라인 회로 차단기의 차단 용량보다 낮기 때문에, 전송 라인(4)의 그룹(2)이 상기 컨버터 스테이션(6)에 의해 계속 전류를 공급받는 경우라도 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 개방될 수 있기 때문이다.
일반적으로, 고장 상태에 있는 안전 시스템(7)은 설비에 대한 위험을 나타내기 때문에 계속해서 사용되지 않아야 한다. 안전 시스템(7)은 단락 고장이 감지되고 특히 개방 설정치가 전송되었음에도 불구하고 개방되지 않았을 때 고장 상태에 있는 것으로 간주된다. 이 점에 있어서, 관련 컨버터 스테이션(6)은 분리될 필요가 있다. 결과적으로, 방법은 고장 상태에 있는 안전 시스템(7)의 고장을 감지하는 단계(E7)와, 이후 고장 상태에 있는 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)과 전송 라인(4)의 그룹(2) 사이의 전기 연결을 차단하는 단계(E8)를 포함할 수 있다. 차단 단계(E8) 이후, 예를 들어, 안전 시스템(7)의 수리를 시작할 목적으로 고장 상태에 있는 안전 시스템(7)의 검사를 요청하는 메시지가 모니터링 유닛에 전송될 수 있다. 예를 들어, 안전 시스템(7)의 고장을 감지하기 위해, 안전 시스템(7)을 통해 흐르는 전류가 모니터링될 수 있고 (상기 안전 시스템(7)은 컨버터 스테이션(6)과 그룹(2) 사이에 개재됨), 개방 설정치가 안전 시스템(7)에 전송된 후 그리고 상기 시스템이 개방되어야 하는 추정된 개방 시간 이후, 이 모니터링된 전류가 고장 단선 전류에 해당하는 경우, 상기 시스템은 고장이 발생한 것으로 간주될 수 있다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 안전 시스템(7)은 보호 모듈(100)과 연계될 수 있고, 예를 들어, 상기 안전 시스템(7) 상에서 전류는 전류 측정 요소(101)를 통해 모니터링되고 전압은 전압 측정 요소(102)를 통해 모니터링될 수 있다. 전류(101) 및 전압(102) 측정 요소에서 발생하는 데이터를 입력으로 취해 모듈(100) 상의 릴레이(103)에 의해 단락 고장을 감지할 수 있는 것이 이 보호 모듈(100)이다. 그리고 릴레이(103)는 단락 전류를 감지할 때 연계된 안전 시스템(7)에 개방 회로 제어 신호를 전송하도록 구성된다. 도 4는 컨버터 스테이션(6)과 전송 라인(4)의 그룹(2) 사이에 배치된 회로 차단기형 안전 시스템(7)과 관련하여 사용될 수 있는 보호 모듈(100)을 도시하며, 보호 모듈(100)은 전류 측정 요소(101) 및/또는 전압 측정 요소(102)에 연결되는 릴레이(103)를 포함할 수 있다. 특히, 전압 및 전류 정보는 상보적이며, 고장은 전압으로부터만, 또는 전류와 전압으로부터 측정될 수 있는데, 이는 고장의 유형에 따라 달라질 수 있고, 예를 들어, 고장 저항이 0인 경우 단락 전류만으로도 충분하고, 고장 저항이 매우 높으면(Rf >>) 전압만으로도 충분할 수 있다. 또한, 보호 모듈(100)은 안전 시스템(7)과 전송 라인의 그룹(2) 사이에 위치한 아이솔레이터(104)를 포함할 수 있고, 이 아이솔레이터(104)는 고장 상태에 있는 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6) 및 전송 라인의 그룹(2) 사이의 전기 연결을 차단할 수 있다. 아이솔레이터(104)를 개방하기 위한 순서는, 개방 설정치의 전송 이후 특히 전류 측정 요소(101)를 통해 전류를 모니터링하고, 상기한 단계(E7 및 E8)를 실행하도록 구성된 릴레이(103)로부터 시작될 수 있다. 측정 요소(101 및 102)에서 발생하는 데이터뿐만 아니라 안전 시스템 및 아이솔레이터(104)의 개방 순서는 로컬 데이터이다. 릴레이(103)는 또한 "통신 데이터"의 사용에 의해 외부와 통신할 수 있으며, 이 통신 데이터는 예를 들어 안전 시스템에 대해 감지된 고장 상태의 전송일 수 있다. 또한, 릴레이(103)는 예를 들어 광섬유와 같은 통신 수단을 통해 다른 안전 시스템과 연계된 다른 릴레이(103)와 통신할 수 있다. 따라서, 응용에 따라, 예를 들어 모듈 등에서 측정되거나 계산된 데이터로부터 고장 상태의 전송을 재조립하기 위해 릴레이(103) 간에 정보를 교환하는 것이 가능하다. 광섬유 이외의 통신 수단이 예를 들어 전용 도체 또는 무선 통신을 통해 구현될 수 있다.
상기한 바에 따르면, 전송 라인(4) 상에 단락 고장, 특히 저항(Rf) 이 발생하는 경우, 이 단락 고장은 네트워크의 모든 전송 라인으로 전파될 것이고 또한 전송 라인(4)의 그룹(2)에 연결된 안전 시스템(7)에 의해 발견된다는 것을 알 것이다. 일반적으로, 단락 고장이 발생한 결과는 고장을 포함하는 전송 라인 상에서 일정량의 전류를 소모시킬 것이고, 따라서 고장을 포함하는 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 통해 흐르는 전류는 개방될 수 없는 상기 라인 회로 차단기(5a, 5b)의 차단 용량을 초과할 것이다. 이 점에 있어서, 안전 시스템(7)의 기능은 컨버터 스테이션(6)의 기여를 제거하여, 고장을 포함하는 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 통해 흐르는 전류를 상기 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 개방될 수 있는 임계치 아래로 떨어뜨려 고장을 포함하는 전송 라인(4)을 분리하기 위한 것이다. 라인 회로 차단기(5a, 5b)의 경우, 이들의 기능은 동일한 전송 라인(4)의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이에 고장이 위치하는 경우에만 개방되지 않게 하는 것이 바람직하다.
상기한 모든 것에 따르면, 동일한 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 단락 고장이 감지되는 경우 이들의 개방이 즉각적이거나 순간적이지 않도록 동작하는데, 이들의 개방을 촉발시키기 전에 이들 사이에 고장의 존재를 확인하는 시도가 이루어지는 것이 바람직하기 때문이고; 또한, 이들이 개방되기 전에, 이들을 통해 흐르는 전류가 소정의 임계치 미만인지 여부를 결정하는 확인이 또한 수행될 것이며, 따라서, 단락 고장이 위치하는 동일한 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)만이 개방되고, 이러한 전략은 아직 차단되지 않은 다른 라인 회로 차단기들이 이미 복구할 준비가 되었기 때문에 네트워크 복구 속도를 높일 수 있다는 것을 알 것이다.
더욱 구체적으로, 방법은 각각의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 단락 고장, 특히 저항(Rf)을 감지하는 단계(E9)를 포함하고, 발견 단계(E2)는 동일한 전송 라인(4)의 각각 한 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 대해 그리고 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 단락 고장이 감지된 후, 상기 쌍의 상기 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이의 단락 고장의 존재를 확인하는 단계(E2-1)를 포함한다. 이후, 고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계(E3)는 상기 고장 전송 라인(4) 상에서 단락 고장의 존재가 확인 단계(E2-1)에 의해 감지된 후에만 실행되고, 따라서, 이 경우 사이에서 고장이 위치하는 라인 회로 차단기가 개방된다. 상기한 바와 같이, 라인 회로 차단기 상의 단락 고장의 감지는, 라인 회로 차단기를 통해 흐르는 전류를 나타내는 라인 회로 차단기 근처의 하나 이상의 물리량(들)을 측정함으로써 구현될 수 있고, 따라서 라인 회로 차단기를 통해 단락 전류가 흐르는지 여부를 쉽게 알 것이다. 다시 말해서, 이는 예를 들어 각각의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 보호 모듈(1000)과 연계시킴으로써 구현될 수 있고, 예를 들어, 상기 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 전류는 전류 측정 요소(1001)를 통해 모니터링되고 전압은 전압 측정 요소(1002)를 통해 모니터링될 수 있다. 전류(1001) 및 전압(1002) 측정 요소("로컬 데이터"의 사용)에서 발생하는 데이터를 입력으로 취해 보호 요소(1000)의 릴레이(1003)에 의해 단락 고장을 감지할 수 있는 것이 이 보호 요소(1000)이다. 또한, 동일한 전송 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)와 연계된 두 개의 보호 요소(1000)의 릴레이(1003)는 단락 고장의 존재를 함께 확인할 목적으로 이들의 로컬 데이터를 비교하기 위해 서로 통신할 수 있다(통신 데이터의 사용). 예를 들어, 동일한 전송 라인(4)의 두 개의 라인 회로 차단기 상의 고장을 향해 동일한 방향으로 흐르는 전류의 존재는 단락 고장의 존재와 동화될 수 있다. 다시 말해서, 상기 전송 라인의 내부를 향하여 흐르는 동일한 전송 라인의 두 개의 라인 회로 차단기 상의 전류의 존재는 단락 고장의 존재와 동화될 수 있다. 라인 회로 차단기(5a, 5b)와 연계된 두 개의 보호 요소에서 발생하는 데이터를 비교할 수 있도록, 전송 라인(4)은 예를 들어 상기 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기(5a, 5b)와 연계된 두 개의 보호 요소(1000)의 릴레이(1003)를 연결하는 광섬유와 같은 통신 요소를 포함할 수 있다. 상기한 비교 대상 데이터는 반드시 측정 데이터는 아니고; 예를 들어 이진 신호가 포함될 수 있다. 릴레이(1003)는 광섬유와 같은 통신 수단을 통해 정보를 교환할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 전송 라인의 각각의 단부에 인덕터가 추가될 수 있으며, 이 경우, 전압 측정치를 기반으로 고장이 식별될 수 있으나; 이 솔루션은 전송 라인이 케이블이고 고장이 낮은 저항을 갖는 경우에만 작동한다. 상기 두 개의 회로 차단기 사이에 단락 고장이 존재하는지 여부를 추론하기 위해 동일한 라인의 두 개의 회로 차단기 상의 데이터를 비교하는 것은 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 개념이며, 본원에서 상세히 상세한 설명하지 않는다. 이후 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 동일한 전송 라인(4)의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이의 단락 고장(Rf)의 존재에 대한 검사가 양성인 경우, 특히 이들을 통해 흐르는 전류가 각각의 차단 용량보다 작을 때 이들의 개방을 요청하기 위해, 관련 릴레이(1003)는 제어 신호를 상기 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 전송할 수 있고, 따라서 릴레이(1003)는 앞서 설명한 발견 단계(E2)와 분리 단계(E3)를 실행하도록 구성된다. 도 5에 도시된 로컬 데이터는 요소(1001 및 1002)에 의해 측정된 데이터 및 관련 라인 회로 차단기(5a, 5b)로 전송된 설정치에 해당한다.
상기한 바와 같이, 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 차단 용량을 갖는다. 또한, 회로 차단기, 특히 라인 회로 차단기는 이를 통해 전류가 계속 흐르는 동안 그리고 이 전류가 상기 회로 차단기의 차단 용량에 해당하는 기준 임계치 미만일 때 개방될 수 있다. 이 점에 있어서, 고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계(E3)는 상기 고장 전송 라인의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 각각에서 적어도 하나의 물리적 특징을 모니터링하는 단계(E3-1)를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 각각은, 이로부터 모니터링된 특징이 기준 임계치 아래에 위치하면 즉시, 특히 서로 독립적으로 개방된다. 물론, 모니터링 및 개방 단계는 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이의 단락 고장의 존재를 식별한 후에 동일한 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 대해서만 수행된다. 모니터링된 특징은 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 통해 흐르는 전류일 수 있고, 기준 임계치는 상기 회로 차단기의 차단 용량과 관련된 전류 임계치일 수 있다. 일반적으로, 기계식 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 사용하는 경우, 기준 임계치는 20 kA이고, 따라서 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 이들을 통해 흐르는 전류가 20 kA 아래로 떨어지면 즉시 개방 설정치를 수신할 수 있다. 이 점에 있어서, 단락 고장, 특히 저항(Rf)이 기준 임계치를 초과하는 전류 증가를 유발하는 경우, N-1 개의 안전 시스템(7)의 개방은 단락 고장을 포함하는 전송 라인(4)의 일부를 구성하는 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에 전류 강하를 발생하게 할 수 있고, 따라서 가급적이면 신속하게, 특히 고장 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기를 통해 전류가 계속 흐를 때 고장 전송 라인(4)을 분리할 수 있다. 고장이 위치한 전송 라인이 그룹(2)의 다른 라인과 전기적으로 분리된, 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름을 복구하는 것은, 단락 고장이 식별된 전송 라인이 그룹(2)의 다른 전송 라인과 신속하게 분리될 때 더욱 신속해진다. 바람직하게, 분리 단계(E3)는 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 중 적어도 하나, 특히 둘 모두를 이들을 통해 전류가 계속 흐르는 동안 개방하기 위한 것을 알 것이다.
상기한 바와 같이, 안전 시스템(7)은 컨버터 스테이션(6)에 통합되거나 통합되지 않을 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 안전 시스템(7)은 모두 컨버터 스테이션(6)과는 완전히 다르며, 특히 라인 회로 차단기(5a, 5b)와 동일한 기계식 회로 차단기에 의해 형성된다. 대안으로, 도 6은 컨버터 스테이션(6)에 통합된 컨버터 스테이션 및 안전 시스템(7b)과는 완전히 다른 안전 시스템(7a)을 포함하는 설비를 도시하고 있다. 안전 시스템(7a)은 회로 차단기이고, 바람직하게 라인 회로 차단기(5a, 5b)의 안전 시스템과 동일하며, 안전 시스템(7b)은 차단 용량을 갖는 컨버터 스테이션의 기능이다. 알려진 차단 용량을 갖는 컨버터 스테이션(6)은 풀-브리지 MMC(full-bridge MMC)로도 알려진 H-브리지 모듈형 멀티레벨 컨버터 또는 풀-브리지 컨버터일 수 있다. 컨버터 스테이션(6)이 통합된 차단 용량을 갖지 않는 경우, 하프-브리지 MMC(half-bridge MMC)로도 알려진 하프-브리지 멀티레벨 모듈형 컨버터일 수 있다. 또 다른 대안(도시되지 않음)에 따르면, N 개의 안전 시스템(7)은 대응하는 컨버터 스테이션에 통합될 수 있다. 다시 말해서, 각각의 안전 시스템(7)은 컨버터 스테이션(6)에 통합된 안전 시스템(7) 및 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)을 전송 라인(4)의 상기 그룹(2)에 연결하는 전기 링크 상에 배치된 독립 회로 차단기에서 선택된다.
상기한 바에 따르면, 본 발명은 또한 전기를 전송하는 설비에 관한 것으로서, 이 설비를 통해 각각의 안전 시스템(7)은 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)의 단락 전류의 최대 기여에 해당하는 직류를 차단할 수 있고, 즉 차단하도록 구성되고, 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 각각 컨버터 스테이션(6)의 단락 전류의 최대 기여 중 가장 높은 것에 해당하는 직류를 차단할 수 있는, 즉 차단하도록 구성된 차단 용량을 갖는다. 설비는, 전송 라인(4)의 그룹(2)(특히 상기 전송 라인(4)의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이의 그룹(2)의 전송 라인(4) 상에 위치함)에서 발생하는 단락 고장이 상기 안전 시스템(7) 상에서 감지될 때, 각각의 안전 시스템(7)에 개방 신호를 전송하도록 구성된다. 마지막으로, 설비는, 각각 한 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 대해, 단락 고장이 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 감지될 때 그리고 상기 단락 고장이 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이에 위치할 때, 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 개방 신호를 전송하도록 구성된다. 설비는 상기한 방법을 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 요소를 포함할 수 있다는 것을 알 것이다.
도 7은 상기한 제 1 및 제 2 경우에서 설비를 제어하기 위한 전략과 관련된 타이밍 다이어그램을 도시하고 있다. t0에서 단락 고장은 네트워크(3)의 라인 그룹(2)의 전송 라인 상에서 발생했다. t0과 t1 사이에서, 고장은 안전 시스템(7)과 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서, 특히 보호 모듈 및 이와 관련된 보호 요소에 의해 감지된다. t1과 t2 사이에서, 라인 보호 요소(1000)는 단락 고장을 포함하는 전송 라인을 발견하고 식별하기 위한 이들의 기능을 제공한다. 동시에, t1과 t3 사이에서, 안전 시스템(7)은 개방(이들 중 적어도 N-1 개)되고, 따라서 네트워크(3)의 라인 그룹(2)을 통해 흐르는 단락 전류의 감소를 촉발한다. 이 경우, t3 이전에, 단락 고장을 포함하는 상기 전송 라인을 분리하기에는 전류가 너무 높다고 여겨진다. t3과 t4 사이에서, 고장 전송 라인(4)은 라인 그룹(2)의 나머지 라인에서 분리되고, 이 분리의 끝에서, t4와 t5 사이에서, 네트워크 내에 전력이 복구된다. 이러한 타이밍 다이어그램에 따르면, 방법의 단계를 실행하는 것은 단락 고장의 전파 시간 및 설비의 구성요소의 반응 시간에 의존한다는 것을 알 것이다. 이 점에 있어서, 복구 단계(E4)는 기준 시간의 함수로서 작동될 수 있는데, 이 기준 시간 동안 고장 전송 라인을 분리함으로써 설비가 안정화되는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 복구 단계(E4)는, 각각의 안전 시스템(7)에 대해, 상기 안전 시스템(7)의 개방 이후의 경과 시간을 시간 임계치로 모니터링하는 단계를 포함하고, 시간 임계치에 도달하면, 폐쇄 설정치가 안전 시스템(7)으로 전송되고, 관련 컨버터 스테이션(6)이 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 다시 참여하도록 하기 위해 안전 시스템(7)은 폐쇄된다. 경과 시간을 모니터링하는 이 단계는, 해당하는 안전 시스템(7)에 개방 설정치를 전송할 때 타이머를 작동시키는, 상기 안전 시스템(7)과 연계된 보호 모듈(100)의 릴레이(103)에 의해 구현될 수 있다. 이 타이머가 시간 임계치에 도달하면, 릴레이(103)는 관련 안전 장치(7)에 폐쇄 설정치를 자동으로 전송한다. 대안으로, 예를 들어 안전 시스템의 상태를 국부적으로 확인하는 단계를 포함하는, 선행 시퀀스의 적절한 동작을 실질적으로 감지한 후에 설정치 전송이 수행된다는 의미로 더욱 큰 규모의 전반적인 모니터링이 구현될 수 있다.
본 설명에서, 전송 라인(4)의 그룹(2)은 전극, 특히 예를 들어 양극 또는 음극을 형성할 수 있다. 따라서, 설비는 다수의 라인 그룹을 포함할 수 있고, 각각의 라인 그룹은 전극과 연계되며, 각각 대응하는 안전 시스템과 연계된 N 개의 대응하는 컨버터 스테이션과 연계된 어셈블리를 형성한다는 것을 알 것이다. 당해 분야에서, 전송 라인의 다양한 그룹이 직류 전송 네트워크라고 하는 전체를 구성한다. 상기한 방법은 각각의 전극에 대해 구현될 수 있다, 다시 말해서, 본 설명에서 이전에 언급된 모든 것은 전송 라인의 그룹에 관한 것이지만, 설비의 전송 라인의 상이한 그룹에 더욱 일반적으로 적용될 수 있다.
보호 시퀀스의 특정 실시예는, 도 8에 도시된 세 개의 전송 라인을 포함하는 전송 라인 그룹의 설비에 대한 본 방법의 범위 내에서 제안된 전략과 관련하여 이후 설명될 것이며, 각각의 전송 라인은 이 실시예에서 세 개의 단자("N1; N2; N3")를 갖는 델타 타입 케이블("line 13; line 12; line 23")에 의해 형성된다. 이 경우 라인 그룹은 양극과 연계된 라인 그룹이다. 각각의 터미널("N1; N2; N3")은 회로 차단기형 안전 시스템("C_dc1; C_dc2;C_dc3")에 의해 교류-직류 컨버터 스테이션("MMC1; MMC2; MMC3")에 연결된다. 전송 라인("line 12")은 라인 회로 차단기("L_dc12; L_dc21")를 포함하고, 전송 라인("line 13")은 라인 회로 차단기("L_dc13; L_dc31")를 포함하고, 전송 라인("line 23")은 라인 회로 차단기("L_dc32; L_dc23")를 포함한다.
도 8에서, 참조 부호(AC1, AC2, AC3)는 교류 전원을 나타내고, 참조 부호(ac1, ac2, ac3)는 교류 회로 차단기를 나타낸다. t0=0에서, 라인 회로 차단기(L_dc12와 L_dc21) 사이의 전송 라인("line 12")에 단락형 저 임피던스 고장(Rf = 10 mΩ)이 적용된다. 단락 고장과 관련된 고장 전류는 전송 라인을 따라 네트워크로 전파되고 컨버터 스테이션("MMC1; MMC2; MMC3")의 직류측에 도달한다. 회로 차단기(참조 부호 "C_dc1; C_dc2; C_dc3")와 연계된 보호 모듈(도시되지 않음)에 의해 고장이 감지되면, 이들 회로 차단기는 적절한 설정치를 수신한 후 개방된다. 도 9는 각각의 안전 시스템(C_dc1; C_dc2;C_dc3)을 통해 흐르는 시간의 함수로서 공칭 전류로 나눈 전류의 값에 해당하는 pu 단위의 전류의 발전을 정확하게 보여주는데, 15 ms 이후 컨버터 스테이션("MMC1; MMC2; MMC3")은 더 이상 전송 라인의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 기여하지 않는다는 것을 볼 수 있고; 이에 따라 안전 시스템(C_dc1; C_dc2;C_dc3)이 개방되고, 이는 위에서 언급한 제 1 경우에 해당한다. 동시에, 라인 회로 차단기("L_dc12; L_dc21; L_dc13; L_dc31; L_dc32; L_dc23")와 연계된 보호 요소(도시되지 않음)는 고장을 감지하고 고장 전송 라인을 발견하기 위한 과정을 개시한다. 과정이 개시될 때, 고장 전송 라인에 인접한 전송 라인의 방전과 관련된 기여의 증가 및 컨버터 스테이션의 기여로 인해, 전송 라인을 통해 흐르는 전류는 라인 회로 차단기의 차단 용량을 초과할 수 있다. 고장 전송 라인이 발견된 경우, 즉 동일한 회선의 라인 회로 차단기(이 경우 L_dc12 및 L_dc21)를 보호하는 요소가 라인 회로 차단기 사이의 고장의 존재를 인식하면, 이들 라인 회로 차단기를 통해 흐르는 전류가 모니터링되고, 따라서 이들을 통해 흐르는 전류가 도 10에 도시된 바와 같이 이들의 차단 용량(이 경우, 2 pu와 관련된 차단 용량)과 관련된 전류 아래로 떨어지면 즉시 상기 라인 회로 차단기의 개방 설정치가 전송되어, 시간의 함수로서 두 개의 라인 회로 차단기(L_dc12 및 L_dc21)를 통해 흐르는 전류(pu 단위)를 제공하고; 15 ms 직후에, 라인 회로 차단기의 개방을 위한 설정치가 전송되고, 고장은 t0에서부터 30 ms 직전에 분리된다(도 10에서 "실질적 개방"). 따라서, 분리된 전송 라인을 제외한 전송 라인 그룹을 통해 흐르는 전류의 흐름을 복구하는 것은 이러한 정확한 경우에서 30 ms 이후에 안전 시스템(C_dc1; C_dc2;C_dc3)을 폐쇄함으로써 구현될 수 있다. 이 실시예에서, 안전 시스템에서 더 이상 고장이 발생하지 않았다.
제 2 경우에 해당하는 변형에서, 안전 시스템(C_dc1)는 고장이 발생한 것으로 간주되고 단락 고장이 감지된 후에도 개방되지 않는다. 따라서, 안전 시스템(C_dc2 및 C_dc3)이 통상적으로 개방되고, 따라서 시스템(C_dc1)만이 교류 전원(AC1)을 통해 전송 라인 그룹에 계속해서 교류를 공급한다. 도 11은 다양한 안전 시스템(C_dc1, C_dc2 및 C_dc3) 상에서 시간의 함수로서 pu 단위의 전류의 발전을 정확히 보여주는데, 단락 고장을 포함하는 전송 라인을 약 30 ms에서 분리하면, 교류 전원 AC1(도 8)에서 발생한 고장 전류를 제거할 수 있다. 도 12는 이러한 변형을 통해 라인 회로 차단기(L_dc12 및 L_dc21)를 통해 흐르는 전류(pu)의 발전을 보여주는데, 10 ms 내지 20 ms 사이에서 개방 설정치가 라인 회로 차단기(L_dc12 및 L_dc21)로 전송되고(도 12), 30 ms에서의 실질적 개방이 30 ms 내지 40 ms 사이에서 스테이션(MMC1)의 전류 강하를 유발한다(도 11). 이러한 변형을 모든 안전 시스템이 작동 및 개방되는 경우와 비교하면, 추가 시간은 대략 10 ms이고, 이는 원하는 응용에서 허용 가능하다.
특정 실시예 및 도 7과 결합된 이의 변형에 따르면, 방법의 단계를 실행하기 위한 예상 기간은 일반적으로 다음과 같다:
- t0에서 t1까지: 모든 안전 시스템과 모든 라인 회로 차단기 상에서 고장이 감지되는 예상 기간은 0.2 ms 내지 2 ms 사이이고;
- t1에서 t2까지: 고장이 식별되는 예상 기간은 1 ms 내지 10 ms이고;
- t1에서 t3까지: 고장 전송 라인의 라인 회로 차단기 상의 전류가 임계치 아래도 떨어져서 라인 회로 차단기가 개방되는 예상 기간은 15 ms 내지 20 ms이고;
- t3에서 t4까지: 고장 라인이 실질적으로 분리될 때까지 예상 기간은 15 ms 내지 20 ms이며;
- t4에서 t5: 네트워크의 전원을 복구하는 예상 기간은 75 ms 내지 125 ms이다.
종합하면, 고장의 발생과 네트워크 복구 사이에, 105.2 ms 내지 167 ms가 걸리며, 이 시간은 네트워크 복구에 적합하다고 여겨진다.
바람직하게, 안전 시스템(7)과 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 모두 동일한 차단 용량을 가지며, 이들 모두는 특히 20 kA와 동일한 차단 용량을 갖는 기계식 회로 차단기일 수 있다.
안전 시스템(7) 및/또는 라인 회로 차단기(5a, 5b)가 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되어야 할 때, 이는 사전 투입 저항(Pre-Insertion Resistance: PIR)으로 알려진 투입 저항을 사용하여 구현될 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 많은 장점을 포함하며, 특히:
- 전류가 계속 흐르는 동안 개방되는 라인 회로 차단기의 기능은, 라인 그룹을 통해 흐르는 전류가 0이 될 때까지 기다릴 필요 없이, 고장 전송 라인을 분리하기 위한 시퀀스를 가속화할 수 있고;
- 안전 시스템 중 하나에 고장이 발생하는 경우, 교류측 회로 차단기가 개방될 때까지 기다릴 필요 없이(그렇지 않은 경우 전력 복구까지 걸리는 시간을 허용할 수 없는 수준으로 증가시킬 것이다), 라인 회로 차단기가 고장 전송 라인을 라인 그룹에서 분리할 수 있으므로 설비가 견고하게 유지되고;
- 라인 회로 차단기 및 안전 시스템을 위한 기계식 회로 차단기의 사용은 단락 고장과 관련하여 설비의 견고성을 유지하면서 저렴한 기술을 사용하는 이점을 갖고;
- 제안된 전략은 라인 회로 차단기를 라인 회로 차단기와 직렬로 연결된 인덕터와 같은 전류 제한기에 또는 예를 들어 초전도 제한기와 같은 다른 유형의 전류 제한기에 연결하는 것을 피하고;
- 라인 회로 차단기의 사용으로, 원하는 경우, 설비에 기능이 추가될 수 있는데, 예를 들어, 설비의 정상 동작 조건에서, 즉 단락 고장이 라인 그룹에 존재하지 않는 경우에도 전송 라인을 분리하기 위해 상기 라인 회로 차단기를 네트워크 관리자가 요구하는 스위치로 사용할 수 있고, 따라서 네트워크의 정상 동작 동안 네트워크를 재구성할 수 있고;
- 또한, 컨버터 고장 전류에 대한 기여가 안전 시스템(7)에 의한 고장 감지 한계 이하이고, 라인 단락 전류가 라인 회로 차단기의 차단 용량 이하인, 높은 고장 저항(Rf)을 갖는 고장이 발생하는 경우에도 라인 회로 차단기가 명령을 받아 개방될 수 있다.

Claims (11)

  1. 서로 연결된 전기 전송 라인(4)의 그룹(2)을 포함하는 직류 전송 네트워크(3)를 포함하는, 전기를 전송하는 설비(1)를 제어하는 방법으로서, 각각의 전송 라인(4)은 상기 전송 라인(4)의 대향 단부에 배치된 한 쌍의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 포함하고, 상기 설비는, 각각 안전 시스템과 연계된, 교류를 직류로 변환하는 N 개의 스테이션(6)을 포함하고, 각각의 컨버터 스테이션(6)은 전송 라인(4)의 그룹(2)에 연결되고 단락 전류의 최대 기여(contribution)와 관련되는, 방법에 있어서,
    상기 단락 전류의 최대 기여는 상기 컨버터 스테이션(6)이 상기 직류 전송 네트워크(3)에 주입할 수 있는 직류의 기여이고,
    각각의 안전 시스템(7)은 관련 컨버터 스테이션(6)의 상기 단락 전류의 최대 기여에 해당하는 직류를 차단할 수 있고, 라인 회로 차단기들(5a, 5b)은 각각 컨버터 스테이션들(6)의 상기 단락 전류의 최대 기여들 중 가장 높은 것에 해당하는 직류를 차단할 수 있는 차단 용량을 갖는 것을 특징으로 하며,
    방법은, 하나의 전송 라인(4) 상에서 단락 고장이 발생한 후,
    - 개방된 각각의 안전 시스템(7)에 대해, 개방된 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)에서 발생하는, 전송 라인(4)의 그룹(2)을 통한 전류의 흐름에 대한 기여가 제거되도록, 적어도 N-1 개의 안전 시스템(7)을 개방하는 단계(E1)와 - 폐쇄된 상태로 유지되는 안전 시스템(7)은 고장 상태에 있는 것으로 간주됨 -;
    - 고장 전송 라인(4)을 식별하기 위해 단락 고장을 발견하는 단계(E2)와;
    - 발견 단계(E2)에 의해 고장 전송 라인(4)을 식별한 후 실행되는, 고장 전송 라인(4)의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 개방함으로써 상기 고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계(E3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    방법은 각각의 안전 시스템(7) 상에서 단락 고장을 감지하는 단계(E5)와, 각각의 안전 시스템(7)에 대해 그리고 상기 안전 시스템(7) 상에서 단락 고장이 감지된 후, 상기 안전 시스템(7)에 개방 명령 신호를 전송하는 단계(E6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    방법은 각각의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 단락 고장을 감지하는 단계(E9)를 포함하고,
    발견 단계(E9)는 동일한 전송 라인(4)의 각각 한 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 대해 그리고 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 단락 고장이 감지된 후,
    - 상기 쌍의 상기 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이의 단락 고장의 존재를 확인하는 단계(E2-1)를 포함하고,
    고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계(E3)는 확인 단계(E2-1)에 의해 상기 고장 전송 라인(4) 상에서 단락 고장의 존재가 감지된 후에만 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계(E3)는 상기 고장 전송 라인의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 각각에서 적어도 하나의 물리적 특징을 모니터링하는 단계(E3-1)를 포함하고, 상기 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 각각은, 그 부근에서 모니터링된 특징이 기준 임계치 아래에 위치하면 즉시, 특히 서로 독립적으로 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단락 고장의 발생 이후 N-1 개의 안전 시스템(7)만이 개방되고, 폐쇄된 상태로 유지되는 안전 시스템(7)은 고장 상태에 있는 것으로 간주되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    방법은 고장 상태에 있는 안전 시스템(7)의 고장을 감지하는 단계(E7)와, 이후 고장 상태에 있는 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)과 전송 라인(4)의 그룹(2) 사이의 전기 연결을 차단하는 단계(E8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    분리 단계(E3)는 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 중 적어도 하나를 이를 통해 전류가 계속 흐르는 동안 개방하기 위한 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 안전 시스템(7)은 컨버터 스테이션(6)에 통합된 안전 시스템(7) 및 상기 안전 시스템(7)과 연계된 컨버터 스테이션(6)을 전송 라인(4)의 상기 그룹(2)에 연결하는 전기 링크 상에 배치된 독립 회로 차단기에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    방법은 고장 전송 라인(4)을 분리하는 단계(E3) 이후 실행되는, 네트워크를 복구하는 단계(E4)를 포함하고, 상기 복구 단계(E4)는 개방 단계(E1) 동안 개방되는 각각의 안전 시스템(7)을 폐쇄하는 단계를 포함하고, 특히 복구 단계 동안(E4) 그리고 그 이후, 상기 고장 전송 라인(4)의 단락 고장이 그룹(2)의 다른 전송 라인과 전기적으로 분리되도록 상기 고장 전송 라인의 라인 회로 차단기(5a, 5b)는 개방된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 전기를 전송하는 설비에 관한 것으로, 설비는,
    - 서로 연결된 전기 전송 라인(4)의 그룹(2)을 포함하는 직류 전송 네트워크(3)로서, 각각의 전송 라인(4)은 상기 전송 라인(4)의 대향 단부에 배치된 한 쌍의 두 개의 라인 회로 차단기(5a, 5b)를 포함하는, 직류 전송 네트워크와;
    - 각각 안전 시스템(7)과 연계된, 교류를 직류로 변환하는 N 개의 스테이션(6)으로서, 각각의 컨버터 스테이션(6)은 전송 라인(4)의 그룹(2)에 연결되고 단락 전류의 최대 기여와 관련되는, N 개의 컨버터 스테이션(6)을 포함하는, 설비에 있어서,
    상기 단락 전류의 최대 기여는 상기 컨버터 스테이션(6)이 상기 직류 전송 네트워크(3)에 주입할 수 있는 직류의 기여이고,
    - 각각의 안전 시스템(7)은 관련 컨버터 스테이션(6)의 상기 단락 전류의 최대 기여에 해당하는 직류를 차단할 수 있고;
    - 라인 회로 차단기들(5a, 5b)은 각각 컨버터 스테이션들(6)의 상기 단락 전류의 최대 기여들 중 가장 높은 것에 해당하는 직류를 차단할 수 있는 차단 용량을 갖고;
    - 설비는, 전송 라인(4)의 그룹(2)에서 발생하는 단락 고장이 상기 안전 시스템(7) 상에서 감지될 때, 각각의 안전 시스템(7)에 개방 신호를 전송하도록 구성되고, 폐쇄된 상태로 유지되는 안전 시스템(7)은 고장 상태에 있는 것으로 간주되고;
    - 설비는, 각각 한 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 대해, 단락 고장이 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 상에서 감지될 때 그리고 상기 단락 고장이 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b) 사이에 위치할 때, 상기 쌍의 라인 회로 차단기(5a, 5b)에 개방 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 설비.
  11. 제 10 항에 있어서,
    설비는 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법을 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108923401B (zh) * 2018-08-27 2019-11-29 广东电网有限责任公司 一种超导限流器故障电阻和限流电流的计算方法及装置
EP3683911B1 (en) 2019-01-15 2022-09-21 Mitsubishi Electric R & D Centre Europe B.V. Fault protection method for an hvdc grid
US11108223B2 (en) * 2019-05-15 2021-08-31 Johnson Controls Fire Protection LP Abnormal impedance fault isolation
US11132890B2 (en) 2019-05-15 2021-09-28 Johnson Controls Fire Protection LP Fault isolation locality
CN110707658A (zh) * 2019-10-18 2020-01-17 中国电力科学研究院有限公司 防止直流连续换相失败的交流线路重合闸方法及系统
US11176806B1 (en) 2019-12-06 2021-11-16 Johnson Controls Fire Protection LP Erratic short-circuit detection
EP3859984B1 (en) * 2020-01-30 2023-05-17 Nokia Solutions and Networks Oy Melt with reverse power feed
CN113270871B (zh) * 2020-02-17 2023-01-20 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 基于配电网n-1安全评估的柔性互联装置容量配置优化方法
FR3111747A1 (fr) * 2020-06-22 2021-12-24 Centralesupelec Procédé d’isolation d’un conducteur d’une ligne de transmission de puissance haute tension continue
CN112072619A (zh) * 2020-08-21 2020-12-11 天津大学 双极直流电网站内单相接地故障的自适应重合闸方法
CN113708355B (zh) * 2021-08-16 2024-02-06 深圳供电局有限公司 抑制直流滤波电容冲击的电路及装置
CN115642936A (zh) * 2022-10-14 2023-01-24 杭州芯象半导体科技有限公司 通信装置、通信方法和通信系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105896488A (zh) * 2016-04-29 2016-08-24 浙江大学 一种基于组合式高压直流断路器的柔性直流电网的短路故障处理方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4833825B1 (ko) * 1969-05-22 1973-10-17
CH583467A5 (ko) * 1974-11-22 1976-12-31 Sprecher & Schuh Ag
JPS58130727A (ja) * 1982-01-26 1983-08-04 東京電力株式会社 直流多端子送電系統の制御方式
JPS5937840A (ja) * 1982-08-26 1984-03-01 関西電力株式会社 直流送電線の送電方式
JPH06243768A (ja) * 1993-02-19 1994-09-02 Sanyo Electric Co Ltd リレーの故障検出装置
JP3157691B2 (ja) * 1994-11-25 2001-04-16 東海旅客鉄道株式会社 き電設備の保護装置
JP2006014456A (ja) * 2004-06-24 2006-01-12 Hitachi Ltd 直流多端子配電システム
WO2012000545A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Abb Technology Ag An hvdc transmission system, an hvdc station and a method of operating an hvdc station
CN103119821B (zh) * 2010-09-30 2016-01-13 Abb研究有限公司 多端hvdc系统的协调控制
CN103403991B (zh) 2011-03-11 2017-02-01 Abb 技术有限公司 Dc电网和限制dc电网中故障的影响的方法
DK2634885T3 (en) * 2012-02-29 2015-11-23 Abb Technology Ltd DC power system with system protection features
GB2501057B (en) * 2012-03-05 2014-09-17 Alstom Technology Ltd Method of fault clearance
JP2014112984A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Hitachi Ltd 直流送電制御システム。
CN104767188A (zh) * 2015-04-17 2015-07-08 华北电力大学（保定） 直流双极短路故障下风电直流微网的电流差动保护方法
CN104993472A (zh) * 2015-08-07 2015-10-21 国网浙江省电力公司电力科学研究院 Mmc-hvdc系统及其直流侧隔离装置和隔离方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105896488A (zh) * 2016-04-29 2016-08-24 浙江大学 一种基于组合式高压直流断路器的柔性直流电网的短路故障处理方法

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