KR102369644B1 - Reactive power compensation device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치는 전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크와 상기 제1 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간 접속 지점의 제1 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기와 상기 제2 STATCOM 뱅크와 상기 모선 간 접속 지점의 제2 선 전류를 측정하는 제2 전류 측정기 및 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함할 수 있다.Reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention receives a compensation command received from a power system, and outputs a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command, the first STATCOM bank and the second STATCOM bank and the second 1 STATCOM bank and a first current measuring instrument for measuring a first line current of the connection point between the bus bar of the power system, and a second current measuring instrument for measuring a second line current at the connecting point between the second STATCOM bank and the bus bar, and the When the first line current and the second line current are different, it may include a controller for performing a protection operation of the reactive power compensator.
Description
본 발명은 무효전력 보상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무효전력 보상 장치에 관한 발명이다.The present invention relates to a reactive power compensating device, and more particularly, to a reactive power compensating device.
고전압 직류 송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템은 발전소에서 생산되는 고압의 교류전력을 전력변환기를 이용해 고압의 직류전력으로 변환시켜 송전한 후, 원하는 수전 측에서 다시 전력변환기를 이용해 교류전력으로 변환하여 공급하는 시스템이다.The High Voltage Direct Current (HVDC) system converts high-voltage AC power produced at the power plant into high-voltage DC power using a power converter and transmits it, then converts it back to AC power using a power converter at the desired power receiving side It is a system that provides
이와 같이, 직류전력을 전송할 때 직류 송전계통과 교류 송전계통 모두 무효전력의 보상을 필요로 한다. As such, when transmitting DC power, both the DC transmission system and the AC transmission system require compensation of reactive power.
무효전력이란, 실제로는 아무 일도 하지 않고 열소비도 하지 않는 전력이다. 무효전력은 오직 전원과 전기 기기를 왕복할 뿐 에너지가 발생되지 않기 때문에 실제로는 이용될 수 없다. Reactive power is power that does not actually do anything and consumes no heat. Reactive power only goes back and forth between the power source and the electrical equipment, and cannot be used in practice because no energy is generated.
무효전력 소비가 늘면 송전과정에서 전압이 지나치게 낮아져 정전이나 전력차단 상태가 생길 수 있다. 따라서 위와 같은 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해 무효전력을 적절하게 보상해주는 것이 필요하다.If reactive power consumption increases, the voltage may become too low during the transmission process, resulting in a power outage or power cut-off. Therefore, it is necessary to properly compensate reactive power to prevent the above situation from occurring.
이를 위해, 송전계통에서는 무효전력 보상 장치를 사용한다. To this end, a reactive power compensation device is used in the transmission system.
무효전력 보상 장치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 소자를 사용하는 정적 동기 보상 장치(Static Synchronous Compensator, STATCOM)가 이용된다.As the reactive power compensator, a static synchronous compensator (STATCOM) using an insulated gate bipolar transistor (IGBT) device is used.
무효전력 보상 장치는 복수의 STATCOM 뱅크들을 이용하여, 전력 계통에 무효전력을 공급하거나 흡수할 수 있다.The reactive power compensation device may supply or absorb reactive power to the power system by using a plurality of STATCOM banks.
종래의 무효전력 보상 장치는 어느 하나의 지점에 대해 과전류나 과전압을 검출하여, 보호 동작을 수행하였다.A conventional reactive power compensation device detects an overcurrent or an overvoltage for any one point, and performs a protection operation.
그러나, 어느 하나의 지점에 대해서만 전류 또는 전압을 측정하여, 보호 동작을 수행하는 경우, 균형 제어가 필요한 델타 결선 구조를 갖는 STATCOM 뱅크가 정상적인 운전을 하지 않음에도, 보호 동작이 수행되지 않는 문제가 있었다.However, when the protection operation is performed by measuring the current or voltage only at one point, there is a problem that the protection operation is not performed even though the STATCOM bank having a delta connection structure that requires balance control does not operate normally. .
이에 따라, 지락 전류나 누설 전류가 발생하여, 무효전력 보상 장치가 제대로 보호 받지 못하는 문제가 있었다.Accordingly, there is a problem in that a ground fault current or a leakage current is generated, and the reactive power compensating device is not properly protected.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to solve the above and other problems.
본 발명은 델타 결선을 갖는 STATCOM 뱅크를 포함하는 무효전력 보상 장치에서, 2개의 지점 간의 차 전류를 이용하여, 무효전력 보호 장치의 이상 상태를 감지하고, 무효전력 보상 장치를 보호하는 것에 그 목적이 있다.The present invention uses the difference current between two points in a reactive power compensation device including a STATCOM bank having a delta connection, to detect an abnormal state of the reactive power protection device, and to protect the reactive power compensation device there is.
본 발명은 델타 결선을 갖는 STATCOM 뱅크를 포함하는 무효전력 보상 장치에서, 2개의 지점 간의 차 전류를 검출하여, 지락 전류나 누설 전류가 발생되지 않도록 하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to prevent a ground fault or leakage current from occurring by detecting a difference current between two points in a reactive power compensation device including a STATCOM bank having a delta connection.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재에 의해 제안되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clear to those of ordinary skill in the art to which the embodiments proposed by the description below belong. can be understood clearly.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치는 전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크와 상기 제1 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간 접속 지점의 제1 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기와 상기 제2 STATCOM 뱅크와 상기 모선 간 접속 지점의 제2 선 전류를 측정하는 제2 전류 측정기 및 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함할 수 있다.Reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention receives a compensation command received from a power system, and outputs a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command, the first STATCOM bank and the second STATCOM bank and the second 1 STATCOM bank and a first current measuring instrument for measuring a first line current of the connection point between the bus bar of the power system, and a second current measuring instrument for measuring a second line current at the connecting point between the second STATCOM bank and the bus bar, and the When the first line current and the second line current are different, it may include a controller for performing a protection operation of the reactive power compensator.
상기 제1 STATCOM 뱅크 및 상기 제2 STATCOM 뱅크 각각은 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고, 상기 제1 선 전류는 상기 제1 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제1 상 모선 간 접속 지점의 전류이고, 상기 제2 선 전류는 상기 제2 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제2 상 모선 간 접속 지점의 전류이고, 상기 제1 상 모선과 상기 제2 상 모선은 동일한 상에 대응될 수 있다.Each of the first STATCOM bank and the second STATCOM bank includes three three-phase clusters having a delta connection, and the first line current corresponds to any one of the three-phase clusters included in the first STATCOM bank and corresponding thereto. is a current of a connection point between the first phase busbars, and the second line current is a current of a connection point between any one of the three-phase clusters included in the second STATCOM bank and a corresponding second phase bus connection point, The first phase bus bar and the second phase bus bar may correspond to the same phase.
상기 제어기는 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력할 수 있다.When the first line current and the second line current are not the same, the controller may output a notification indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensation device.
상기 제어기는 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 알림을 출력할 수 있다.The controller may output the notification when the ratio of the first line current to the second line current is out of the first reference ratio for more than a predetermined time.
상기 제어기는 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고, 상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 클 수 있다.When the ratio of the first line current to the second line current deviates from a second reference ratio for more than a predetermined time, the controller generates a trip signal for cutting off the power provided to the first STATCOM bank and the second STATCOM bank. output, and the second reference ratio may be greater than the first reference ratio.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치는 전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 복수의STATCOM 뱅크들과 각 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간의 접속 지점의 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기와 상기 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류를 측정하는 제2 전류 측정기 및 상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함할 수 있다.Reactive power compensation apparatus according to another embodiment of the present invention receives a compensation command received from a power system, and outputs a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command a plurality of STATCOM banks and each STATCOM bank and the A first current meter for measuring the line current at the connection point between the busbars of the power system, a second current meter for measuring the cluster current flowing inside each STATCOM bank, and a current in which the difference current between the line current and the cluster current is preset If different from, it may include a controller for performing a protective operation of the reactive power compensation device.
상기 각 STATCOM 뱅크는 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고, 상기 선 전류는 상기 각 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 상의 모선 간 접속 지점의 전류이고, 상기 클러스터 전류는 상기 어느 하나의 상 클러스터 내부에 흐르는 전류일 수 있다.Each STATCOM bank includes three three-phase clusters having a delta connection, and the line current is a current of a connection point between any one of the three-phase clusters included in each STATCOM bank and a bus bar of the corresponding phase, The cluster current may be a current flowing inside the one of the phase clusters.
상기 제어기는 상기 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 순환 전류 지령을 생성하여, 상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절할 수 있다.When the difference current is different from the preset current, the controller may generate a circulating current command to adjust the difference current to the preset current.
상기 제어기는 상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절하여, 각 상 클러스터 내부에 흐르는 전류의 균형을 제어할 수 있다.The controller may control the balance of current flowing in each phase cluster by adjusting the difference current to the preset current.
상기 제어기는 상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력할 수 있다.When the difference current between the line current and the cluster current is different from a preset current, the controller may output a notification indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensating device.
상기 제어기는 상기 차 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 알림을 출력할 수 있다.The controller may output the notification when the ratio of the difference current is out of the first reference ratio for more than a predetermined time.
상기 제어기는 상기 차 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 각 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고, 상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 클 수 있다.The controller outputs a trip signal for cutting off the power provided to each STATCOM bank when the ratio of the difference current is out of a second reference ratio for more than a predetermined time, and the second reference ratio is the first reference ratio can be larger than
본 발명의 실시 예에 따르면, 델타 결선을 갖는 STATCOM 뱅크를 포함하는 무효전력 보상 장치에서, 2개의 지점 간의 차 전류를 검출하여, 무효전력 보호 장치가 정상적인 운전을 하는지 정확히 파악될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in a reactive power compensation device including a STATCOM bank having a delta connection, by detecting a difference current between two points, it can be accurately identified whether the reactive power protection device operates normally.
본 발명의 실시 예에 따르면, 2개의 지점 간의 차 전류 검출을 통해 지락 전류나 누설 전류가 발생되지 않아, 무효전력 보상 장치의 수명을 연장시킬 수 있고, 무효전력 보상 장치의 안정적인 운용이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, no ground fault current or leakage current is generated through the detection of a difference current between two points, so that the lifespan of the reactive power compensating device can be extended, and stable operation of the reactive power compensating device is possible.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 단상 결선도이다.
도 3은 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 삼상 결선도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무효전력 보상 장치가 수행하는 보호 동작의 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 델타 결선을 이루는 무효전력 보상 장치를 구비한 전력 계통 시스템이다.1 is a block diagram for explaining the configuration of a reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a single-phase connection diagram illustrating the configuration of the reactive power compensation device according to the embodiment of FIG. 1 .
3 is a three-phase connection diagram illustrating the configuration of the reactive power compensation device according to the embodiment of FIG. 1 .
4 is a flowchart for explaining a method of operating a reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining a method of operating a reactive power compensation apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of a protection operation performed by the reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a power system having a reactive power compensation device forming a delta connection according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 이하에서 기술되는 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경 및 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예들을 용이하게 제안할 수 있다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited by the embodiments described below, and other inventions that are degenerate by addition, change, and deletion of other components or other implementations included within the scope of the technical spirit of the present invention Examples can easily be suggested.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 해당 기술과 관련하여 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특별한 경우에는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 상세히 기재하였다. 그러므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 미리 밝혀둔다. 이하에서 기술하는 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.As for the terms used in the present invention, general terms that are currently widely used in relation to the current technology are selected as possible, but in special cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning is described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, it is clarified in advance that the present invention should be understood as the meaning of the term rather than the simple name of the term. In the description set forth below, the word 'comprising' does not exclude the presence of elements or steps other than those listed.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining the configuration of a reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치(100)는 전력 계통 모니터링부(110), STATCOM 뱅크 세트(130) 및 제어기(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the reactive
전력 계통 모니터링부(110)는 전력 계통(10)을 모니터링 할 수 있다.The power
전력 계통 모니터링부(110)는 전력 계통(10)의 전압, 전류 및 주파수 중 하나 이상을 측정할 수 있다.The power
전력 계통 모니터링부(110)는 1차측 모선에 연결된 전압 측정기(미도시)를 이용하여, 전력 계통(10)의 전압을 측정할 수 있다. 전압 측정기는 교류 전압을 이에 비례하는 직류 전압으로 변환하는 전력 변환기(Power Transformer, PT)가 사용될 수 있다.The power
전력 계통 모니터링부(110)는 1차측 모선에 연결된 전류 측정기(111)를 이용하여, 전력 계통(10)의 전류를 측정할 수 있다. 전류 측정기는 교류 전류를 이에 비례하는 직류 전류로 변환하는 전류 변환기(Current Transformer, CT)가 사용될 수 있다.The power
전력 계통 모니터링부(110)는 1차측 모선에 연결된 주파수 측정기(미도시)를 이용하여, 전력 계통(10)의 주파수를 측정할 수 있다.The power
STATCOM 뱅크 세트(130)는 복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133)을 포함할 수 있다.STATCOM
복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 제어기(150)의 제어에 따라 무효전력 보상 값을 출력할 수 있다. 복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 제어기(150)의 제어에 따라 전력 계통(10)에 무효전력을 공급하거나, 전력 계통(10)으로부터 무효전력을 흡수할 수 있다.Each of the plurality of STATCOM
복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있다.Each of the plurality of STATCOM
각 서브 모듈은 4개의 스위칭 소자와 4개의 스위칭 소자와 병렬로 연결된 커패시터를 포함할 수 있다.Each sub-module may include four switching elements and a capacitor connected in parallel with the four switching elements.
스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 및 다이오드를 포함할 수 있다.The switching element may include an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a diode.
각 서브 모듈(201, 211)은 풀 브릿지 타입(full bridge type)을 가질 수 있다.Each of the
또 다른 실시 예에서, 각 서브 모듈은 2개의 스위칭 소자를 이용한 하프 브릿지 타입(Half bridge type)을 가질 수 있다.In another embodiment, each sub-module may have a half bridge type using two switching elements.
복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있고, 복수의 서브 모듈들의 동작을 통해 전력 계통(10)으로 유효전력 또는 무효전력을 공급할 수 있다.Each of the plurality of STATCOM
제어기(150)는 무효전력 보상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The
제어기(150)는 전력 계통(10)으로부터 무효전력 보상을 위한 보상 지령을 획득할 수 있다.The
제어기(150)는 획득된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 전력 계통(10)에 공급하도록 복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133)의 동작을 제어할 수 있다.The
제어기(150)의 구체적인 동작에 대해서는 자세히 후술한다.A detailed operation of the
제어기(150)는 각 STATCOM 뱅크에 대한 정보를 저장하기 위한 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
각 STATCOM 뱅크에 대한 정보는 STATCOM 뱅크의 총 운전 시간, STATCOM 뱅크에 포함된 서브 모듈의 개수, STATCOM 뱅크에 포함된 총 서브 모듈의 개수 중 고장난 서브 모듈의 개수 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Information on each STATCOM bank may include one or more of the total operating time of the STATCOM bank, the number of sub-modules included in the STATCOM bank, and the number of faulty sub-modules among the total number of sub-modules included in the STATCOM bank.
무효전력 보상 장치(100)는 후술할 도 2에 도시된 바와 같이, Y-델타(Δ) 결선을 갖는 트랜스포머(170)를 더 포함할 수 있다.The reactive
트랜스포머(170)는 전력 계통(10)과 STATCOM 뱅크 세트(130) 사이에 위치할 수 있다.The
트랜스포머(170)는 전력 계통(10)으로부터 유입된 전압을 조절하여, 조절된 전압을 STATCOM 뱅크 세트(130)에 전달할 수 있다.The
이하에서는 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치(100)의 구성을 결선도를 이용하여, 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the reactive
도 2는 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 단상 결선도이고, 도 3은 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 삼상 결선도이다.FIG. 2 is a single-phase connection diagram illustrating the configuration of the reactive power compensation device according to the embodiment of FIG. 1 , and FIG. 3 is a three-phase connection diagram illustrating the configuration of the reactive power compensation device according to the embodiment of FIG. 1 .
도 2의 단상 결선도는 복수의 보호 계전 요소들을 포함하고 있다.The single-phase wiring diagram of FIG. 2 includes a plurality of protective relay elements.
각 보호 계전 요소은 단상 결선도 내에서 숫자로 식별될 수 있다. 각 숫자에는 무효전력 보상 장치(100) 및 전력 계통(10)에서 보호되어야 할 계전 요소가 대응될 수 있다.Each protective relay element can be identified numerically within the single-phase wiring diagram. Each number may correspond to a relay element to be protected in the reactive
본 발명의 실시 예는 복수의 보호 계전 요소들 중 87번에 해당하는 차 전류 보호 계전 요소가 주 특징이므로, 이를 중심으로 설명한다.In the embodiment of the present invention, since the primary current protection relay element corresponding to No. 87 among the plurality of protection relay elements is the main feature, it will be mainly described.
차 전류 보호 계전 요소는 두 지점 간의 전류 차이를 측정하여, 무효전력 보상 장치(100)를 보호하는 계전 요소일 수 있다.The differential current protection relay element may be a relay element that measures a current difference between two points to protect the reactive
제1 STATCOM 뱅크(131)는 복수의 서브 모듈들을 포함하는 클러스터(201), 클러스터(201)에 유입되는 전류를 측정하는 제1 전류 측정기(202), 초기 충전 저항(203), 바이패스 스위치(204) 및 리액터(205)를 포함할 수 있다.The
제2 전류 측정기(206)는 제1 STATCOM 뱅크(131)와 별도로 구비될 수 있다.The second
제2 전류 측정기(206)는 모선(250)과 제1 STATCOM 뱅크(131) 간의 접속 지점의 선 전류를 측정할 수 있다.The second
제2 STATCOM 뱅크(133)는 복수의 서브 모듈들을 포함하는 클러스터(211), 클러스터(211)에 유입되는 전류를 측정하는 제3 전류 측정기(212), 초기 충전 저항(213), 바이패스 스위치(214) 및 리액터(215)를 포함할 수 있다.The
제4 전류 측정기(216)는 제2 STATCOM 뱅크(133)와 별도로 구비될 수 있다.The fourth
제4 전류 측정기(216)는 모선(250)과 제2 STATCOM 뱅크(133) 간의 접속 지점의 선 전류를 측정할 수 있다.The fourth
다음으로, 도 3을 참조하여, 무효 전력 보상 장치(100)의 삼상 결선도를 설명한다.Next, a three-phase connection diagram of the reactive
도 3을 참조하면, 델타 구조를 갖는 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에는 전력 계통의 삼상 모선(300)이 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the three-
삼상 모선(300)은 삼상 버스라 명명될 수도 있다.The three-
삼상 모선(300)은 R상에 대응하는 제1상 모선(301), S상에 대응하는 제2상 모선(303) 및 T상에 대응하는 제3상 모선(305)을 포함할 수 있다.The three-
제1 STATCOM 뱅크(131)는 제1 내지 3상 STATCOM 뱅크들(310, 320, 330)을 포함할 수 있다.The
제1 내지 3상 STATCOM 뱅크들(310, 320, 330)은 델타 결선 구조로 연결될 수 있다.The first to three-
제1 내지 3상 STATCOM 뱅크들(310, 320, 330) 각각은 제1 내지 제3 상 클러스터들(311, 321, 331) 각각을 포함할 수 있다.Each of the first to three-
제1 내지 제3 상 클러스터들(311, 321, 331) 각각은 직렬로 연결된 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있다.Each of the first to
제1 상 STATCOM 뱅크(310)는 제1 상 모선(301)과 연결될 수 있고, 제2 상 STATCOM 뱅크(320)는 제2 상 모선(303)과 연결될 수 있고, 제3 상 STATCOM 뱅크(330)는 제3 상 모선(305)과 연결될 수 있다.The first
제2 STATCOM 뱅크(133)는 제4 내지 6상 STATCOM 뱅크들(340, 350, 360)을 포함할 수 있다.The
제4 내지 6상 STATCOM 뱅크들(340, 350, 360)은 델타 결선 구조로 연결될 수 있다.The fourth to sixth
제4 내지 6상 STATCOM 뱅크들(340, 350, 360) 각각은 제4 내지 제6 상 클러스터들(341, 351, 361) 각각을 포함할 수 있다.Each of the fourth to sixth
제4 내지 제6 상 클러스터들(341, 351, 361) 각각은 직렬로 연결된 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있다.Each of the fourth to
제4 상 STATCOM 뱅크(340)는 제1 상 모선(301)과 연결될 수 있고, 제5 상 STATCOM 뱅크(350)는 제2 상 모선(303)과 연결될 수 있고, 제6 상 STATCOM 뱅크(360)는 제3 상 모선(305)과 연결될 수 있다.The fourth
제어기(150)는 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생된 경우, 무효전력 보상 장치(100)를 보호하기 위한 보호 동작을 수행할 수 있다.The
일 예로, 무효전력 보호 장치(100)에 이상 상태가 발생한 경우란, 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우를 나타낼 수 있다. As an example, the case in which an abnormal state occurs in the reactive
예를 들어, 제1 선 전류는 제1 STATCOM 뱅크(131)에 포함된 상 STATCOM 뱅크와 그에 대응하는 제1 상 모선 간 접속 지점의 전류일 수 있다.For example, the first line current may be a current of a connection point between a phase STATCOM bank included in the
제2 선 전류는 제2 STATCOM 뱅크(133)에 포함된 하나의 상 STATCOM 뱅크와 그에 대응하는 제2 상 모선 간 접속 지점의 전류일 수 있다. 여기서, 제1 상 모선과 제2 상 모선은 동일한 상에 대응된다.The second line current may be a current of a connection point between the one-phase STATCOM bank included in the
또 다른 예로, 무효전력 보호 장치(100)에 이상 상태가 발생한 경우란, 하나의 상 STATCOM 뱅크와 그에 대응하는 삼상 모선 간 접속 지점의 전류와 상 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류가 아닌 경우를 나타낼 수 있다.As another example, when an abnormal state occurs in the reactive
이하에서는 무효전력 보호 장치(100)의 이상 상태를 감지하고, 그에 따른 보호 동작을 수행하는 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a process of detecting an abnormal state of the reactive
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart for explaining a method of operating a reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 4의 무효전력 보상 장치(100)의 동작 방법을 도 1 내지 도 3의 실시 예에 결부시켜 설명한다.Hereinafter, an operation method of the reactive
특히, 도 4는 각 STATCOM 뱅크와 모선 간의 접속 지점에서 측정된 선 저류를 이용하여, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행하는 실시 예이다.In particular, FIG. 4 is an embodiment of performing the protection operation of the reactive
도 4를 참조하면, 무효전력 보상 장치(100)의 제어기(150)는 전류 측정기를 통해 제1 STATCOM 뱅크와 모선 간 접속 지점의 제1 선 전류를 측정한다(S401). Referring to FIG. 4 , the
제어기(150)는 전류 측정기를 통해 제2 STATCOM 뱅크와 모선 간 접속 지점의 제2 선 전류를 측정한다(S403).The
단계 S401과 S403의 순서는 뒤바뀌어도 상관없다.The order of steps S401 and S403 may be reversed.
단계 S401 및 S403에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Steps S401 and S403 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 .
먼저, 도 2의 단상 결선도를 참조하면, 제2 전류 측정기(206)는 모선(250)과 제1 STATCOM 뱅크(131)가 접속하는 지점(A)에서 제1 선 전류를 측정할 수 있다.First, referring to the single-phase wiring diagram of FIG. 2 , the second
마찬가지로, 제4 전류 측정기(216)는 모선(250)과 제2 STATCOM 뱅크(133)가 접속하는 지점(B)에서 제2 선 전류를 측정할 수 있다.Similarly, the fourth
이번에는 도 3의 삼상 결선도를 참조하여, 더 구체적으로 설명한다.This time, with reference to the three-phase connection diagram of FIG. 3, it will be described in more detail.
전류 측정기(323)는 제2 상 STATCOM 뱅크(320)과 제2 상 모선(303)과의 접속 지점(C)에 대한 제1 선 전류를 측정할 수 있다.The
전류 측정기(353)는 제5 상 STATCOM 뱅크(350)와 제2 상 모선(303)과의 접속 지점(D)에 대한 제2 선 전류를 측정할 수 있다.The
측정된 제1 선 전류 및 제2 선 전류는 제어기(150)로 전달되어, 모니터링 될 수 있다.The measured first line current and second line current may be transmitted to the
다시 도 4를 설명한다.Fig. 4 will be described again.
제어기(150)는 측정된 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일한지를 판단한다(S405).The
제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133) 각각이 동일한 무효전력을 출력하는 경우, 제1 선 전류와 제2 선 전류는 동일해야 한다.When each of the
제1 선류와 제2 선 전류가 동일한 것은 전류의 크기 및 위상이 동일한 것을 의미할 수 있다.The first line current and the second line current being the same may mean that the magnitude and phase of the current are the same.
제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않다는 것은 이상 상태가 발생한 것으로 판단될 수 있다.If the first line current and the second line current are not the same, it may be determined that an abnormal state has occurred.
제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않는 경우, 누설 전류, 지락 전류가 발생될 수 있다. When the first line current and the second line current are not the same, a leakage current and a ground fault current may be generated.
제어기(150)는 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행한다(S407).When the first line current and the second line current are not the same, the
일 실시 예에서 제어기(150)는 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알람을 출력할 수 있다.In an embodiment, when the first line current and the second line current are not the same, the
구체적으로, 제어기(150)는 일정 시간 이상, 제1 선 전류와 제2 선 전류의 비율이 제1 기준 비율 이상인 경우, 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알람을 출력할 수 있다.Specifically, the
제1 기준 비율은 5%이고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.The first reference ratio is 5%, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is only an example and may vary according to settings.
또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 트립 신호를 출력할 수 있다. 트립 신호는 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생하여, 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위한 신호일 수 있다.In another embodiment, when the first line current and the second line current are not the same, the
또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 일정 시간 이상, 제1 선 전류와 제2 선전류의 비율이 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 트립 신호를 출력할 수 있다. 제어기(150)는 알림을 출력하면서, 트립 신호를 출력할 수도 있다.In another embodiment, the
여기서, 제2 기준 비율은 제1 기준 비율보다 큰, 10%일 수 있고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.Here, the second reference ratio may be 10% greater than the first reference ratio, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is only an example and may vary according to settings.
무효전력 보상 장치(100)는 트립 신호에 따라 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위해 차단기(미도시)를 더 구비할 수 있다.The reactive
다음으로, 도 5를 설명한다.Next, FIG. 5 will be described.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining a method of operating a reactive power compensation apparatus according to another embodiment of the present invention.
특히, 도 5는 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류와 각 STATCOM 뱅크와 삼상 모선 간에 흐르는 선 전류를 이용하여, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행하는 실시 예이다.In particular, FIG. 5 shows an embodiment in which a protection operation of the reactive
도 5를 참조하면, 무효전력 보상 장치(100)의 제어기(150)는 전류 측정기를 통해 STATCOM 뱅크와 모선 간 접속 지점의 선 전류를 측정한다(S501). Referring to FIG. 5 , the
제어기(150)는 전류 측정기를 통해 STATCOM 뱅크의 내부 전류인 클러스터 전류를 측정한다(S503).The
단계 S501 및 S503의 순서는 뒤 바뀌어도 상관 없다.The order of steps S501 and S503 may be reversed.
단계 S501 및 S503에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Steps S501 and S503 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 .
도 2의 단상 결선도를 참조하면, 제3 전류 측정기(212)는 클러스터(211)에 유입되는 전류인 클러스터 전류를 측정할 수 있다. Referring to the single-phase connection diagram of FIG. 2 , the third
또한, 제4 전류 측정기(216)는 모선(250)과 제2 STATCOM 뱅크(133)가 접속하는 지점(B)의 선 전류를 측정할 수 있다.In addition, the fourth
이번에는 도 3의 삼상 결선도를 참조하여, 더 구체적으로 설명한다.This time, with reference to the three-phase connection diagram of FIG. 3, it will be described in more detail.
도 3에서 제6 상 STATCOM 뱅크(360)를 예로 들어 설명한다.In FIG. 3 , the sixth
전류 측정기(363)는 제6 상 STATCOM 뱅크(360)와 제3 상 모선(305)과의 접속 지점(E)에 대한 선 전류를 측정할 수 있다.The
전류 측정기(365)는 제6 상 클러스터(361) 내부의 일 지점(F)에 흐르는 클러스터 전류를 측정할 수 있다.The
다시 도 5를 설명한다.Fig. 5 will be described again.
제어기(150)는 측정된 선 전류와 클러스터 전류의 차이를 나타내는 차 전류를 획득한다(S505).The
제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 전류와 동일한지를 판단한다(S507).The
일 실시 예에서, 기 설정된 전류는 크기가 루트 3이고, 위상이 30도인 전류를 의미할 수 있다.In an embodiment, the preset current may mean a current having a magnitude of root 3 and a phase of 30 degrees.
제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 전류와 동일하지 않은 경우, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행한다(S509).When the difference current is not the same as the preset current, the
제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 크기와 위상을 갖는 전류가 아닐 경우, 각 상 클러스터의 내부 전류에 불균형이 발생한 것으로 판단할 수 있다.When the difference current is not a current having a preset magnitude and phase, the
일 실시 예에서 제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 크기 및 위상을 갖지 않는 경우, 순환 전류 제어 방식을 이용하여, 보호 동작을 수행할 수 있다.In an embodiment, when the difference current does not have a preset magnitude and phase, the
순환 전류 제어 방식은 각 상 클러스터의 내부에 흐르는 전류가 균형을 이루도록 제어하는 방식이다.The circulating current control method is a method of controlling the current flowing inside each phase cluster to be balanced.
제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 순환 전류 지령을 생성하여, 차 전류를 기 설정된 전류로 조절할 수 있다.When the difference current is different from the preset current, the
순환 전류 지령을 생성하여, 각 상 클러스터의 내부에 흐르는 전류를 제어하는 순환 전류 제어 방식에 대해서는 후술한다.A circulating current control method of generating a circulating current command and controlling the current flowing inside each phase cluster will be described later.
또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 일정 시간 이상, 차 전류가 기 설정된 전류와 비교하여, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 알람 신호를 출력할 수 있다. In another embodiment, the
제1 기준 비율은 5%이고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.The first reference ratio is 5%, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is only an example and may vary according to settings.
또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 일정 시간 이상, 차 전류가 기 설정된 전류와 비교하여, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 트립 신호를 출력할 수 있다. In another embodiment, the
여기서, 제2 기준 비율은 제1 기준 비율보다 큰, 10%일 수 있고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.Here, the second reference ratio may be 10% greater than the first reference ratio, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is only an example and may vary according to settings.
트립 신호는 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위한 신호일 수 있다.The trip signal may be a signal for cutting off current or power provided to the
무효전력 보상 장치(100)는 트립 신호에 따라 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위해 차단기(미도시)를 더 구비할 수 있다.The reactive
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류와 각 STATCOM 뱅크와 삼상 모선 간에 흐르는 선 전류를 이용하여, 무효전력 보상 장치(100)의 이상 상태를 감지하고, 그에 대해 보호 동작이 빠르고, 효율적으로 수행될 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, by using the cluster current flowing inside each STATCOM bank and the line current flowing between each STATCOM bank and the three-phase bus bar, the abnormal state of the reactive
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무효전력 보상 장치가 수행하는 보호 동작의 방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a method of a protection operation performed by the reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 무효전력 보상 장치(100)를 보호하기 위한 방법은 순환 전류 제어, 알람 출력, 트립 신호 출력을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , a method for protecting the reactive
알람 출력 및 트립 신호 출력은 도 4의 실시 예에서 설명된 무효전력 보상 장치(100)의 보호 방법에 적용될 수 있는 방법일 수 있다.The alarm output and the trip signal output may be methods applicable to the protection method of the reactive
순환 전류 제어, 알람 출력 및 트립 신호 출력은 도 5의 실시 예에서 설명된 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작에 적용될 수 있는 방법일 수 있다.The circulating current control, alarm output, and trip signal output may be methods applicable to the protection operation of the reactive
이하에서는, 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류와 각 STATCOM 뱅크와 삼상 모선 간에 흐르는 선 전류를 이용하여, 각 STATCOM 뱅크의 내부에 불균형이 발생한 경우, 순환 전류 제어를 통해 무효전력 보상 장치(100)를 보호하는 예를 설명한다.Hereinafter, by using the cluster current flowing inside each STATCOM bank and the line current flowing between each STATCOM bank and the three-phase bus, when an imbalance occurs inside each STATCOM bank, the reactive
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 델타 결선을 이루는 무효전력 보상 장치를 구비한 전력 계통 시스템이다.7 is a power system having a reactive power compensation device forming a delta connection according to an embodiment of the present invention.
도 7에서는 도 3의 삼상 결선도의 제1 STATCOM 뱅크(131)를 예로 들어, 설명한다.In FIG. 7, the
도 7을 참조하면, 제1 STATCOM 뱅크(131)는 전력 계통에서 요구하는 무효전력을 보상할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
전력 계통의 R상, S상, T상 모선(301, 303, 305) 각각에는 제1 상 STATCOM 뱅크(310), 제2 상 STATCOM 뱅크(320), 제3 상 STATCOM 뱅크(330)가 연결될 수 있다.A first
구체적으로, 제1 상 클러스터(311)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결되고, 제2 상 클러스터(321)는 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3) 사이에 연결되며, 제3 클러스터(331)는 제3 노드(n3)와 제1 노드(n1) 사이에 연결될 수 있다.Specifically, the
이하에서, 설명되는 수학식의 출력은 제어기(150)에 의해 산출될 수 있음을 가정하여 설명한다.Hereinafter, it is assumed that the output of the described equation can be calculated by the
제1 상 내지 제3 상 클러스터(311, 321, 331)가 델타 결선으로 구성되는 경우, 제1 상 클러스터(311)에 걸리는 전압은 VCab이고, 제2 상 클러스터(321)에 걸리는 전압은 VCbc이며, 제3 상 클러스터(331)에 걸리는 전압은 VCca일 수 있다. VCab, VCbc, 및 VCca는 수학식 1과 같이 나타내어질 수 있다.When the first to
[수학식 1][Equation 1]
여기서, Vm+은 정상분 성분의 크기이며, Vm-은 역상분 성분의 크기일 수 있다. 또한, φv+는 정상분 성분의 위상이며, φv-는 역상분 성분의 위상일 수 있다.Here, Vm+ may be the magnitude of the normal component, and Vm− may be the magnitude of the inverse component. Also, φv+ may be a phase of a normal component, and φv− may be a phase of an inverse component.
VCab, VCbc, 및 VCca 각각은 정상분성분(Vm+, φv+) 및 역상분성분(Vm-, φv-)이 포함되는 교류전압의 파형을 가질 수 있다.Each of VCab, VCbc, and VCca may have a waveform of an AC voltage including a positive component (Vm+, φv+) and an inverse component component (Vm−, φv−).
이때, 각 상 클러스터(311, 321, 331)에 걸리는 전압(VCab, VCbc, VCca)에는 영상분 성분이 포함되지 않게 된다. 왜냐하면, 델타 결선 구조에서는 영상분 성분, 즉, 영상분 전압(V0)이 존재하지 않기 때문이다.At this time, the voltages VCab, VCbc, and VCca applied to each of the
제1 상 클러스터(311)에 흐르는 전류는 iCab이고, 제2 상 클러스터(321)에 흐르는 전류는 iCbc이며, 제3 상 클러스터(331)에 흐르는 전류는 iCca일 수 있다.A current flowing through the
iCab, iCbc 및 iCca 각각은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.Each of iCab, iCbc, and iCca may be expressed as in Equation (2).
[수학식 2][Equation 2]
여기서, Im+는 정상분 성분의 크기이고, Im-는 역상분 성분의 크기이며, Imo는 영상분 성분의 크기일 수 있다. 또한, φi+는 정상분 성분의 위상이고, φi-는 역상분 성분의 위상이며, φ0는 영상분 성분의 위상일 수 있다.Here, Im+ may be the size of the normal component, Im− may be the size of the inverse component, and Imo may be the size of the zero component. Also, φi+ may be the phase of the normal component, φi− may be the phase of the inverse component, and φ0 may be the phase of the zero component.
iCab, iCbc 및 iCca 각각은 정상분 성분(Im+, φi+), 역상분 성분(Im-, φi-) 및 영상분 성분(Imo, φ0)이 포함된 교류전류의 파형을 가질 수 있다.Each of iCab, iCbc, and iCca may have a waveform of an alternating current including a positive component (Im+, φi+), an inverse component component (Im-, φi-), and a zero component component (Imo, φ0).
수학식 2의 마지막 텀들이 영상분 전류를 나타내고, 물리적으로는 순환 전류를 의미할 수 있다. 순환 전류는 시스템의 레그 균형 제어를 위해 주입되는 성분일 수 있다.The last terms of Equation 2 represent zero current, and may physically mean circulating current. The circulating current may be a component injected for leg balance control of the system.
균형 제어를 위해서는 순환 전류의 제어가 필요하므로, 각 상의 레그 출력 전압(VCab, VCbc, 및 VCca) 이 만드는 DC 성분의 평균 유효 전력은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.Since control of the circulating current is required for balance control, the average active power of the DC component generated by the leg output voltages VCab, VCbc, and VCca of each phase can be expressed as Equation (3).
[수학식 3][Equation 3]
수학식 3을 각 상 클러스터에 대한 전력 식으로 표현하면, 수학식 4와 같다.If Equation 3 is expressed as a power expression for each phase cluster, Equation 4 is obtained.
[수학식 4][Equation 4]
수학식 4는 각 상 클러스터에 대한 평균 유효 전력을 나타낸다.Equation 4 represents the average active power for each phase cluster.
3개의 평균 유효 전력이 동일한 값을 가져야 델타 결선의 내부 전류가 균형을 이룰 수 있다. 즉, 위 3개의 평균 유효 전력의 값을 동일한 값으로 제어하는 것이 순환 전류 제어의 목적이다.If the three average active powers have the same value, the internal current of the delta connection can be balanced. That is, the purpose of circulating current control is to control the above three average active power values to the same value.
제어의 단순화를 위해 수학식 4를 정지 좌표계로 변환하면, 수학식 5 및 수학식 6과 같다.When Equation 4 is converted to a stationary coordinate system for the sake of simplification of control, Equations 5 and 6 are obtained.
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
수학식 5 및 수학식 6에서 보는 바와 같이, 순환전류가 만드는 정지 좌표계의 전력은 레그 출력 전압(VCab, VCbc, 및 VCca)과 레그 전류(iCab, iCbc, 및 iCca)의 동기 좌표계 dq 값을 이용한 식으로 정리할 수 있다.As shown in Equations 5 and 6, the power of the stationary coordinate system created by the circulating current is generated using the synchronous coordinate system dq value of the leg output voltages (VCab, VCbc, and VCca) and the leg currents (iCab, iCbc, and iCca). can be arranged in this way.
한편, 순환전류의 , 값은 영상분 성분이므로 그 자체로는 좌표변환을 적용할 수 없다. 하지만, 기준 좌표계의 위상과 일치 시켜, 가상의 2상 변수를 동기좌표축으로 변환하여 등가직류제어의 문제로 치환하는 방식을 적용하였다.On the other hand, the circulating current , Since the value is an image component, coordinate transformation cannot be applied by itself. However, by matching the phase of the reference coordinate system, a method of replacing the virtual two-phase variable with the synchronous coordinate axis to the problem of equivalent DC control was applied.
수학식 5 및 6을 행렬 형태로 나타내면 다음의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.When Equations 5 and 6 are expressed in a matrix form, it can be expressed as Equation 7 below.
[수학식 7][Equation 7]
순환 전류 지령을 얻기 위해, 수학식 7의 역행렬을 취하면, 수학식 8과 같이, 표현될 수 있고, 행렬식은 수학식 9와 같다.In order to obtain the circulating current command, if the inverse matrix of Equation 7 is taken, it can be expressed as Equation 8, and the determinant is equal to Equation 9.
[수학식 8][Equation 8]
[수학식 9][Equation 9]
수학식 9에서 보는 바와 같이, 정상분 전압과 역상분 전압이 같으면, 행렬식이 0이므로, 순환 전류 지령이 무한대가 되어, 제어기는 발산할 수 있다.As shown in Equation 9, if the positive-sequence voltage and the negative-sequence voltage are the same, the determinant is 0, so the circulating current command becomes infinite, and the controller can diverge.
수학식 8을 이용한 레그 균형 제어를 위한 제어기(150)의 출력 값은 수학식 10과 같은 방법으로, 순환 전류 지령(io*)으로 환산될 수 있다.The output value of the
[수학식 10][Equation 10]
제어기(150)는 순환 전류 지령(io*)을 제1 내지 3 상 클러스터(311, 321, 331)에 출력하여, 제1 내지 3 상 클러스터(311, 321, 331)을 균등하게 제어할 수 있다. The
즉, 제어기(150)는 순환 전류 지령(io*)을 이용하여, 제1 내지 3 상 클러스터(311, 321, 331) 각각의 내부에 흐르는 전류의 불균형을 막을 수 있다.That is, the
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. The present invention described above can be implemented as computer-readable codes on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is this.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (12)
전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크;
상기 제1 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간 접속 지점의 제1 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기;
상기 제2 STATCOM 뱅크와 상기 모선 간 접속 지점의 제2 선 전류를 측정하는 제2 전류 측정기; 및
상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는
상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력하는
무효전력 보상 장치.In the reactive power compensation device,
a first STATCOM bank and a second STATCOM bank for receiving a compensation command received from the power system and outputting a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command;
a first current meter for measuring a first line current of a connection point between the first STATCOM bank and a bus bar of the power system;
a second current meter for measuring a second line current of a connection point between the second STATCOM bank and the bus bar; and
When the first line current and the second line current are different, comprising a controller for performing a protection operation of the reactive power compensator,
the controller
Outputting a notification indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensation device when the ratio of the first line current and the second line current is out of the first reference ratio for more than a predetermined time
Reactive power compensation device.
상기 제1 STATCOM 뱅크 및 상기 제2 STATCOM 뱅크 각각은 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고,
상기 제1 선 전류는 상기 제1 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제1 상 모선 간 접속 지점의 전류이고,
상기 제2 선 전류는 상기 제2 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제2 상 모선 간 접속 지점의 전류이고,
상기 제1 상 모선과 상기 제2 상 모선은 동일한 상에 대응되는
무효전력 보상 장치.According to claim 1,
Each of the first STATCOM bank and the second STATCOM bank comprises three three-phase clusters having a delta connection,
The first line current is a current of a connection point between any one of the three-phase clusters included in the first STATCOM bank and the corresponding first phase bus,
The second line current is a current of a connection point between any one of the three-phase clusters included in the second STATCOM bank and a corresponding second-phase bus bar,
The first phase bus bar and the second phase bus bar correspond to the same phase
Reactive power compensation device.
상기 제어기는
상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고,
상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 큰
무효전력 보상 장치.3. The method of claim 2,
the controller
When the ratio of the first line current to the second line current deviates from a second reference ratio for more than a predetermined time, a trip signal for cutting off the power provided to the first STATCOM bank and the second STATCOM bank is output;
the second reference ratio is greater than the first reference ratio
Reactive power compensation device.
전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 복수의STATCOM 뱅크들;
각 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간의 접속 지점의 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기;
상기 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류를 측정하는 제2 전류 측정기; 및
상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는
상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력하는
무효전력 보상 장치.In the reactive power compensation device,
a plurality of STATCOM banks for receiving a compensation command received from the power system and outputting a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command;
a first current meter for measuring a line current at a connection point between each STATCOM bank and a bus bar of the power system;
a second current meter for measuring the cluster current flowing inside each of the STATCOM banks; and
When the difference current between the line current and the cluster current is different from a preset current, a controller configured to protect the reactive power compensator,
the controller
Outputting a notification indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensation device when the ratio of the difference current between the line current and the cluster current is out of the first reference ratio for more than a certain time
Reactive power compensation device.
상기 각 STATCOM 뱅크는 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고,
상기 선 전류는 상기 각 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 상의 모선 간 접속 지점의 전류이고,
상기 클러스터 전류는 상기 어느 하나의 상 클러스터 내부에 흐르는 전류인
무효전력 보상 장치.7. The method of claim 6,
Each STATCOM bank contains three three-phase clusters with delta connection,
The line current is the current of the connection point between any one of the three-phase clusters included in each STATCOM bank and the bus bar of the corresponding phase,
The cluster current is a current flowing inside the one of the phase clusters.
Reactive power compensation device.
상기 제어기는
상기 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 순환 전류 지령을 생성하여, 상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절하는
무효전력 보상 장치.8. The method of claim 7,
the controller
When the differential current is different from the preset current, generating a circulating current command to adjust the differential current to the preset current
Reactive power compensation device.
상기 제어기는
상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절하여, 각 상 클러스터 내부에 흐르는 전류의 균형을 제어하는
무효전력 보상 장치.8. The method of claim 7,
the controller
Controlling the balance of current flowing inside each phase cluster by adjusting the difference current to the preset current
Reactive power compensation device.
상기 제어기는
상기 차 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 각 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고,
상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 큰
무효전력 보상 장치.
8. The method of claim 7,
the controller
When the ratio of the difference current is out of the second reference ratio for more than a predetermined time, a trip signal for cutting off the power provided to each STATCOM bank is output,
the second reference ratio is greater than the first reference ratio
Reactive power compensation device.
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