KR102484100B1 - 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치 - Google Patents

상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치 Download PDF

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KR102484100B1
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산둥 일렉트리컬 엔지니어링 앤 이큅먼트 그룹 뉴 에너지 테크놀로지 코, 엘티디
산둥 일렉트리컬 엔지니어링 앤 이큅먼트 그룹 코, 엘티디
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Abstract

본 출원의 실시예는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치를 개시하며, 여기에는 메인 컨트롤러, 위상 컨버터, 제1 변류기 및 정전 방지 전기 소자 조합이 포함된다. 제1 변류기는 배전 변압기 인출선측 모선 전류를 측정하고 측정한 전류 신호를 상기 메인 컨트롤러에 전송하도록 구성된다. 메인 컨트롤러는 배전 변압기 인출선측 모선 전류 중의 3상선 전류를 수집 및 계산하고, 3상선 전류에 의거하여 3상 전류 불균형도를 계산하며, 3상 전류 불균형도를 기반으로 상변화 알고리즘을 통해 상변화 전략을 생성하고, 목표 위상 컨버터에 상변화 전략에 대응하는 상변화 명령을 전송한다. 위상 컨버터는 정전 방지 전기 소자 조합을 통해 3상 분기 인입선 및 사용자 부하에 전기적으로 연결되고, 메인 컨트롤러가 전송하는 조회 명령 및/또는 상변화 명령을 수신하며, 메인 컨트롤러에 부하가 현재 위치한 상순(phase sequence) 및 부하 전류를 전송하고, 및/또는 상기 상변화 명령을 기반으로 상변화 작업을 실행하도록 구성된다.

Description

상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치
본 출원은 출원 번호가 201821741462.9이고 출원일이 2018년 10월 25일인 중국 특허 출원을 우선권으로 주장하며, 상기 중국 특허 출원의 전체 내용은 본 출원에 인용되었다.
본 출원은 배전망 3상 전류 불균형 처리 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치에 관한 것이다.
저전압 배전망은 최종 단계 전력 공급망의 중요한 일환으로, 다양한 사용자에게 직접 전력을 공급한다. 저전압 배전망은 통상적으로 3상 4선 전력 공급 모드를 채택하며 1상 전력 소비와 3상 전력 소비 현상이 공존한다. 1상 전력 소비는 큰 사용자 습관 차이, 강한 전력 소비 무작위성, 낮은 전력 소비율, 비연속성이 큰 시공간 분석 등과 같이 특징이 복잡하다. 1상 전력 소비의 상기 특징으로 인해 3상 전류 불균형 현상이 저전압 배정만에서 장기적으로 존재한다. 3상 전류 불균형이 저전압 배전망의 안전하고 경제적인 운행에 미치는 위해성은 다음과 같다. 즉, 변압기를 불균형 운행 상태로 전환시켜 변압기 손실이 증가하고 중부하 위상에 장시간 과부하가 발생할 위험도 존재하며, 저전압 선로 손실이 증가해 저전압 배전망의 경제적인 운행에 심각한 영향을 미친다. 또한 각 부하 노드 전압 및 전압 편차가 불균형해지며 부하 불균형이 심각하고 부하율이 높아지면 선로 백엔드 사용자 전압이 너무 낮아져 사용자의 정상적인 생산 및 생활 전력 소비에 직접적인 영향을 미친다. 그 외, 부하 노드 전압 불균형도가 높으면 포함된 역상분이 심각하게 기준치를 초과하여 모터 출력 전력이 현저하게 감소하고 모터 효율이 저하되는 등의 부작용이 야기될 수 있다.
자동 상변화 기술을 채택하고, 부하가 접속되는 상순을 변경시켜 각 위상의 부하 용량을 균등하게 분배하는 것은 3상 전류 불균형 문제를 해결하는 가장 직접적이고 기본적인 방법이다. 현재, 일부 지역은 자동 상변화 기술 기반의 3상 전류 불균형 처리 장치를 시범적으로 사용하기 시작했으나, 실제 운행 중 많은 문제가 발견되기도 했다. 예를 들어, 현장 설치 및 시운전에서 시운전자는 기둥을 올라가야만 작업을 진행할 수 있으며, 장치가 가동된 후에는 박스를 열지 않으면 장치의 운행 상태, 처리 효과를 알 수 없어 지능형 수준이 낮다. 또한 메인 컨트롤러와 위상 컨버터 통신이 불안정하여 상변화 성공률이 낮으며 쳐리 효과가 명확하지 않고, 스위치의 스위칭 시간이 너무 길어 사용자에게 짧게는 몇 초, 길게는 몇 분이 정전이 발생한다. 그 외 상변화가 불안정해 위상 간 단락이 자주 발생하며 위상 컨버터가 고장날 경우 사용자에게 중단 없는 전력 공급을 보장할 수 없다.
본 출원의 실시예는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치를 제공하며, 이는 부하 차단 순간에 발생하는 아크방전, 부하 입력 순간에 발생하는 돌입 전류 및 마그네틱 래칭 릴레이 스위칭의 불안정성으로 인한 위상 간 단락을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 실시예에서 채택하는 기술방안은 하기와 같다.
본 출원 실시예는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치를 제공하며, 여기에는 메인 컨트롤러, 위상 컨버터, 배전 변압기 인출선측 모선 상에 설치되는 제1 변류기 및 정전 방지 전기 소자 조합이 포함된다. 여기에서 상기 메인 컨트롤러는 배전 변압기 인출선측 모선에 전기적으로 연결되고, 상기 메인 컨트롤러는 전력선 통신 또는 무선 방식으로 상기 위상 컨버터와 통신을 수행한다.
상기 제1 변류기는 상기 배전 변압기 인출선측 모선 전류를 측정하고 측정한 전류 신호를 상기 메인 컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 메인 컨트롤러는 상기 배전 변압기 인출선측 모선 전류 중의 3상선 전류를 수집 및 계산하고, 상기 3상선 전류에 의거하여 3상 전류 불균형도를 계산하며, 상기 3상 전류 불균형도를 기반으로 상변화 알고리즘을 통해 상변화 전략을 생성하고, 목표 위상 컨버터에 상기 상변화 전략에 대응하는 상변화 명령을 전송하도록 구성된다.
상기 위상 컨버터는 상기 정전 방지 전기 소자 조합을 통해 3상 분기 인입선 및 사용자 부하에 전기적으로 연결되고, 상기 메인 컨트롤러가 전송하는 조회 명령 및/또는 상변화 명령을 수신하며, 상기 메인 컨트롤러에 부하가 현재 위치한 상순 및 부하 전류를 전송하고, 및/또는 상기 상변화 명령을 기반으로 상변화 작업을 실행하도록 구성된다.
상기 정전 방지 전기 소자 조합은 3상 차단기, 보조 접점 스위치 및 교류 접촉기를 포함하고, 상기 3상 차단기의 인입선단은 각각 배전 변압기 인출선측 모선의 3상 선로와 연결되며 상기 3상 차단기의 인출선단은 각각 대응하는 위상 컨버터의 3상 인입선단과 연결되고, 상기 보조 접점 스위치의 인입선단은 3상 선로 중의 1상 선로와 연결되며 상기 보조 접점 스위치의 인출선단은 상기 교류 접촉기 코일 인입선단과 연결되고, 상기 교류 접촉기 코일의 인출선단은 중성선과 연결되며 상기 교류 접촉기의 접점 인출선단은 3상 선로 중의 1상 선로와 연결되고 상기 교류 접촉기의 접점 인출선단은 부하와 연결된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 장치는 단말 애플리케이션(APP)을 더 포함하고, 상기 단말 애플리케이션은 무선 통신 방식을 통해 상기 메인 컨트롤러와 데이터 통신을 수행한다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 위상 컨버터는 제1 마이크로컨트롤러 및 이에 연결된 제1 전력선 통신과 무선 통신 모듈, 4개의 제1 변압기, 1개의 부하 변류기와 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로를 포함한다.
여기에서 상기 제1 전력선 통신과 무선 통신 모듈은 전력선 통신 또는 무선 데이터 전송 방식을 통해 상기 메인 컨트롤러와 통신을 수행하도록 구성된다.
상기 4개의 제1 변압기는 3상선 전압과 부하 전압을 각각 3상선 전압 신호 아날로그 량과 부하 전압 신호 아날로그 량으로 변환하여 상기 제1 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 부하 변류기는 부하 전류를 수집하여 부하 전류 아날로그 량으로 변환하고, 상기 부하 전류 아날로그 량을 제1 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로는 상기 제1 마이크로컨트롤러의 상변화 명령을 수신하고, 상기 상변화 명령을 기반으로 상변화 동작을 수행하도록 구성된다.
상기 제1 마이크로컨트롤러는 부하 전압 신호 아날로그 량과 3상선 전압 신호 아날로그 량을 비교하여 부하가 현재 위치한 상순을 식별하고, 상기 부하 전류 아날로그 량 신호에 의거하여 부하 전류를 획득하도록 구성되고, 상기 전력선 통신과 무선 통신 모듈을 통해 상기 메인 컨트롤러가 전송한 조회 명령 및/또는 상변화 명령을 수신하고 요구 사항에 따라 위상 컨버터의 현재 상태 정보를 보고하거나 상기 메인 컨트롤러가 전송하는 상변화 명령에 의거하여 상기 마그네틱 래칭 릴레이에 상변화 명령을 전송하도록 더 구성된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 위상 컨버터는 회전 스위치, 토글 스위치 및 상태 표시등을 더 포함한다.
여기에서 상기 회전 스위치는 사용자 조작에 따라 상기 위상 컨버터의 목표 상순을 조정하도록 구성된다.
상기 토글 스위치는 사용자 조작에 따라 상기 위상 컨버터의 주소 코드를 설정하도록 구성된다.
상기 제1 마이크로컨트롤러는 상기 토글 스위치의 상태 비트에 따라 상기 위상 컨버터의 주소 코드를 결정하도록 더 구성되고, 상기 회전 스위치의 위치에 따라 상기 위상 컨버터의 목표 상순을 결정하고 상기 목표 상순을 기반으로 상기 마그네틱 래칭 릴레이에 상변화 스위칭 명령을 전송하도록 더 구성된다.
상기 상태 표시등은 위상 컨버터의 운행 상태, 고장 상태 및 현재 위치한 상순을 표시하도록 구성된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 위상 컨버터는 제2 마이크로컨트롤러 및 이에 연결된 제2 전력선 통신과 무선 통신 모듈, 3개의 제2 변압기, 3개의 제2 변류기를 포함한다.
여기에서 상기 제2 전력선 통신과 무선 통신 모듈은 전력선 통신 또는 무선 데이터 전송 방식을 통해 상기 위상 컨버터와 통신을 수행하도록 구성된다.
상기 3개의 제2 변압기는 3상선 전압을 각각 전압 신호 아날로그 량으로 변환하여 상기 제2 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 3개의 제2 변류기는 3개의 제1 변류기를 통과한 전류 신호를 각각 전류 신호 아날로그 량으로 변환하고, 상기 전류 신호 아날로그 량을 상기 제2 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 제2 마이크로컨트롤러는 3개의 제2 변압기에 대응하는 전압 신호의 아날로그 량에 의거하여 3상선 전압값을 결정하고, 3개의 제2 변류기에 대응하는 전류 신호 아날로그 량에 의거하여 3상선 전류값을 결정하고, 상기 3상선 전류값에 의거하여 3상 전류 불균형도를 결정하도록 구성된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 무선 통신 모듈, 메모리, 버튼 및 디스플레이 스크린을 더 포함한다.
여기에서 상기 무선 통신 모듈은 터미널 애플리케이션과의 데이터 통신을 수행하도록 구성된다.
상기 메모리는 상기 메인 컨트롤러 운행 과정 중 생성된 관련 데이터 및 시간 정보를 기록하도록 구성된다.
상기 버튼은 입력 명령을 수신하도록 구성되고, 상기 입력 명령은 상태 정보 조회, 매개변수 수정, 명령 하달 중 하나에 사용된다.
상기 디스플레이 스크린은 상기 메인 컨트롤러와 상기 인버터의 상태 데이터를 표시하도록 구성된다.
상기 제2 마이크로컨트롤러는 상기 버튼의 입력 명령을 수신하고, 표시할 메인 컨트롤러와 각 위상 컨버터의 상태 데이터를 상기 디스플레이 스크린으로 전송하여 표시하고, 기록해야 하는 데이터를 상기 메모리에 전송하여 저장하도록 구성되고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 단말 애플리케이션과 데이터 통신을 수행하도록 더 구성된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로에 스위칭 상태 피드백 신호 출력단이 구비된 3개의 마그네틱 래칭 릴레이가 설치되고, 상기 제1 마이크로컨트롤러는 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 명령을 실행한 후 상기 마그네틱 래칭 릴레이의 스위칭 상태 피드백 신호 출력단을 통해 상기 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 명령을 제대로 수행하였는지 여부를 검사하고, 상기 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 동작을 제대로 수행한 경우 다른 마그네틱 래칭 릴레이에 스위칭 명령을 더이상 전송하지 않도록 구성된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 제1 마이크로컨트롤러는 상기 메인 컨트롤러에 위상 컨버터의 상태 정보를 전송하도록 더 구성되고, 상기 상태 정보에는 주소 코드, 위치한 상순, 부하 전류, 고장 상태 중 하나 이상이 포함된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 메인 컨트롤러와 상기 위상 컨버터에는 모두 전원 모듈이 설치되고, 상기 전원 모듈은 교류 전원을 특정한 직류 전원으로 전환하도록 구성되고, 특정한 직류 전원은 상기 메인 컨트롤러 또는 상기 위상 컨버터에 전력을 공급하는 데 사용된다.
본 출원의 실시예는 부하 차단 순간에 발생하는 아크방전, 부하 입력 순간에 발생하는 돌입 전류 및 마그네틱 래칭 릴레이 스위칭의 불안정성으로 인한 위상 간 단락을 방지할 수 있다. 기술적으로 상변화 시간을 10ms 이내로 제어함으로써 위상 컨버터가 예상치 못한 이유로 단락 고장이 발생할 경우 즉시 위상 컨버터를 회로에서 차단시키고 동시에 사용자 부하를 특정 위상에 연결하여 전력 공급이 지속될 수 있도록 보장한다. 또한 개발된 단말 애플리케이션(APP)을 사용하여 장치를 기둥에 오르지 않고도 현장에서 장치를 시운전할 수 있으므로 시간과 노력이 절감된다. 장치가 가동된 후의 전압 데이터, 전류 데이터, 3상 전류 불균형도, 각 위상 컨버터가 위치한 상순, 부하 전류, 고장 상태 등의 정보는 모두 단말 애플리케이션(APP)에서 조회할 수 있다.
본 출원의 실시예의 장점 및 긍정적 효과는 하기와 같다.
1. 릴레이 전류 제로 크로싱(zero crossing), 전압 제로 패시지(zero passage) 기술을 채택하여 차단 순간에 시점에 아크방전이 없고 입력 순간에 돌입 전류가 없으며 릴레이의 사용 수명이 연장되고 릴레이의 운행 신뢰성이 향상되도록 보장한다.
2. 스위칭 상태 피드백 신호 출력단이 있는 마그네틱 래칭 릴레이를 채택하여 마그네틱 래칭 릴레이의 불완전한 스위칭 작동으로 인한 위상 간 단락 문제를 방지한다.
3. 상변화가 빨라 10ms 이내에 상변화 작업을 완료할 수 있으며 전력 소비 장치의 정상적인 작업에 영향을 미치지 않는다.
4. 예상치 못한 이유로 위상 컨버터에 단락 고장이 발생하는 경우, 정전 방지 전기 소자 조합은 가장 먼저 위상 컨버터를 회로에서 차단시키는 동시에 사용자에 대한 전력 공급이 중단되지 않도록 보장한다.
5. 단말 애플리케이션으로 장치를 관리하므로 조작이 간편하고 운영 및 유지 관리 작업량이 적으며 효율성이 높다.
도 1은 본 출원 실시예에 따른 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치의 사용 상태도이다.
도 2는 본 출원 실시예에 따른 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치의 메인 컨트롤러의 기능 회로 구성 블록도이다.
도 3은 본 출원 실시예에 따른 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치의 위상 컨버터의 기능 회로 구성 블록도이다.
도 4는 본 출원 실시예에 따른 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치의 정전 방지 전기 소자 조합의 개략도이다.
도 5는 본 출원 실시예에 따른 단말 애플리케이션(APP)의 디스플레이 인터페이스의 개략도이다.
본 출원 실시예의 내용, 특징 및 효과에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하에서는 실시예와 첨부도면을 통해 더욱 상세하게 설명한다.
본 출원 실시예는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치를 제공하며, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 여기에는 메인 컨트롤러, 위상 컨버터, 배전 변압기 인출선측 모선 상에 설치되는 제1 변류기 및 정전 방지 전기 소자 조합이 포함된다. 여기에서 상기 메인 컨트롤러는 배전 변압기 인출선측 모선에 전기적으로 연결되고, 상기 메인 컨트롤러는 전력선 통신 또는 무선 방식으로 상기 위상 컨버터와 통신을 수행한다.
상기 제1 변류기는 상기 배전 변압기 인출선측 모선 전류를 측정하고 측정한 전류 신호를 상기 메인 컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 메인 컨트롤러는 한 세트의 장치의 제어 단말로서 상기 배전 변압기 인출선측 모선과 전기적으로 연결되고, 상기 배전 변압기 인출선측 모선 전류 중의 3상선 전류를 수집 및 계산하고, 상기 3상선 전류에 의거하여 3상 전류 불균형도를 계산하며, 상기 3상 전류 불균형도를 기반으로 상변화 알고리즘을 통해 상변화 전략을 생성하고, 목표 위상 컨버터에 상기 상변화 전략에 대응하는 상변화 명령을 전송하도록 구성된다.
상기 위상 컨버터는한 세트의 장치의 실행 단말로서, 상기 정전 방지 전기 소자 조합을 통해 3상 분기 인입선 및 사용자 부하에 전기적으로 연결되고, 상기 메인 컨트롤러가 전송하는 조회 명령 및/또는 상변화 명령을 수신하며, 상기 메인 컨트롤러에 부하가 현재 위치한 상순 및 부하 전류를 전송하고, 및/또는 상기 상변화 명령을 기반으로 상변화 작업을 실행하도록 구성된다.
상기 정전 방지 전기 소자 조합은 3상 차단기, 보조 접점 스위치 및 교류 접촉기를 포함하고, 상기 3상 차단기의 인입선단은 각각 배전 변압기 인출선측 모선의 3상 선로와 연결되며 상기 3상 차단기의 인출선단은 각각 대응하는 위상 컨버터의 3상 인입선단과 연결되고, 상기 보조 접점 스위치의 인입선단은 3상 선로 중의 1상 선로와 연결되며 상기 보조 접점 스위치의 인출선단은 상기 교류 접촉기 코일 인입선단과 연결되고, 상기 교류 접촉기 코일의 인출선단은 중성선과 연결되며 상기 교류 접촉기의 접점 인출선단은 3상 선로 중의 1상 선로와 연결되고 상기 교류 접촉기의 접점 인출선단은 부하와 연결된다.
본 실시예에서, 메인 컨트롤러는 3상 전류 불균형도의 계산 방법(((I최대-I평균)/I평균)×100%)에 따라 3상 전류 불균형도를 계산할 수 있다.
본 실시예에서 위상 간 단락이 발생하면, 단락 전류는 3상 차단기를 트리핑시키고, 3상 차단기 연동 보조 접점이 폐합되고, 보조 접점에 전류가 흐르고, 교류 접촉기 내의 코일이 통전되고, 생성된 자기장이 전기 접촉을 폐합시켜 특정 위상으로부터 계속해서 사용자에게 전력이 공급될 수 있다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 장치는 단말 애플리케이션(APP)을 더 포함하고, 상기 단말 애플리케이션은 무선 통신 방식을 통해 상기 메인 컨트롤러와 데이터 통신을 수행한다. 일 실시예에 있어서, 상기 무선 통신 방식은 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 근거리 통신(NFC, Near Field Communication) 등 중 적어도 하나일 수 있다. 물론, 본 출원 실시예는 휴대폰 애플리케이션과 메인 컨트롤러 간 통신 방식에 한정되지 않는다.
본 실시예에서, 단말기 애플리케이션은 유지 보수 관리자가 장치 시운전, 매개변수 수정, 운행 상태 점검, 온라인 프로그램 업그레이드 등을 편리하고 신속하게 수행할 수 있도록 보조할 수 있는 장치 지능의 중추라고 할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 애플리케이션은 이하의 디스플레이 인터페이스를 포함할 수 있다.
1) 실시간 모니터링 인터페이스: 3상 전압, 3상 전류, 3상 전류 불균형도 및 위상 컨버터 수량을 표시한다.
2) 위상 컨버터 인터페이스: 위상 컨버터에 의해 생성된 구체적인 스위칭 동작 및 대응 시간을 기록한다.
3) SOE(sequence of event) 인터페이스: 모든 위상 컨버터의 주소, 위치한 상순, 부하 전류 및 고장 코드를 표시한다.
4) 매개변수 설정 인터페이스: IP 주소와 포트 번호를 설정하고, 변류기(CT, Current Transformer) 변환 비율, 메인 컨트롤러의 상변화 명령 전송 시간 간격, 목표 위상 컨버터에 대한 원격 상변화 조작을 진행하도록 제공되며, 그 외 네트워크 연결, 네트워크 연결 해제 및 네트워크 시간 동기화 등 작업 옵션이 더 제공된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 상기 위상 컨버터는 제2 마이크로컨트롤러 및 이에 연결된 제2 전력선 통신과 무선 통신 모듈, 3개의 제2 변압기, 3개의 제2 변류기를 포함한다.
여기에서 상기 제2 전력선 통신과 무선 통신 모듈은 전력선 통신 또는 무선 데이터 전송 방식을 통해 상기 위상 컨버터와 통신을 수행하도록 구성된다.
상기 3개의 제2 변압기는 3상선 전압을 각각 전압 신호 아날로그 량으로 변환하여 상기 제2 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 3개의 제2 변류기는 3개의 제1 변류기를 통과한 전류 신호를 각각 전류 신호 아날로그 량으로 변환하고, 상기 전류 신호 아날로그 량을 상기 제2 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 제2 마이크로컨트롤러는 3개의 제2 변압기 변환에 대응하는3상 전압 신호의 아날로그 량에 의거하여 3상선 전압값을 결정하고, 3개의 제2 변류기에 대응하는 전류 신호 아날로그 량에 의거하여 3상선 전류값을 결정하고, 상기 3상선 전류값에 의거하여 3상 전류 불균형도를 결정하도록 구성된다.
본 실시예에서, 제2 변압기에서 측정하는 것은 변압기 저전압 인출선측 3상 전압이고, 제1 변압기에서 측정하는 것은 사용자측 3상 전압이며, 일정한 길이의 전송 선로를 통해 전송된 후 수치가 상대적으로 낮아질 수 있다. 제1 변류기는 대전류를 측정하는 데 사용되고 제2 변류기는 소전류를 측정하는 데 사용되며, 메인 컨트롤러 상의 제2 변류기는 대전류를 직접 측정하는 데 사용할 수 없고 대전류의 측정은 제1 변류기에서 완료한 후 제2 변류기가 제1 변류기의 전류 출력 신호에 대해 2차 변환을 수행하며, 3개의 제1 변류기의 전류 신호 출력 단자는 메인 컨트롤러 상의 3개의 제2 변류기 입력 단자와 전기적으로 연결된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 무선 통신 모듈, 메모리, 버튼 및 디스플레이 스크린을 더 포함하고, 여기에서 예를 들어 상기 무선 통신 모듈은 Wi-Fi 모듈에 의해 구현될 수 있고, 상기 메모리는 플래시 메모리일 수 있고, 상기 디스플레이 스크린은 액정 디스플레이 스크린에 의해 구현될 수 있다.
상기 무선 통신 모듈은 터미널 애플리케이션과의 데이터 통신을 수행하도록 구성된다.
상기 메모리는 상기 메인 컨트롤러 운행 과정 중 생성된 관련 데이터 및 시간 정보를 기록하도록 구성된다.
상기 버튼은 입력 명령을 수신하도록 구성되고, 상기 입력 명령은 상태 정보 조회, 매개변수 수정, 명령 하달 중 하나에 사용된다.
상기 디스플레이 스크린에는 메인 컨트롤 스위치 상태 인터페이스, 모든 위상 컨버터 상태 인터페이스, 매개변수 설정 인터페이스 및 명령 시퀀스 인터페이스가 있으며, 상기 메인 컨트롤러와 상기 위상 컨버터의 상태 데이터를 표시하도록 구성된다.
상기 제2 마이크로컨트롤러는 상기 버튼의 입력 명령을 수신하고, 표시할 메인 컨트롤러와 각 위상 컨버터의 상태 데이터를 상기 디스플레이 스크린으로 전송하여 표시하고, 기록해야 하는 데이터를 상기 메모리에 전송하여 저장하도록 구성되고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 단말 애플리케이션과 데이터 통신을 수행하도록 더 구성된다.
본 실시예에서, 디스플레이 스크린은 메인 컨트롤 스위치 상태 인터페이스, 모든 위상 컨버터 상태 인터페이스, 매개변수 설정 인터페이스 및 명령 시퀀스 인터페이스를 구비할 수 있고, 메인 컨트롤 스위치 상태는 3상 전압, 3상 전류, 중성선 전류 및 3상 전류 불균형도를 표시하고, 모든 위상 컨버터 상태 인터페이스는 위상 컨버터가 위치한 상순, 부하 전류 및 오류 상태를 표시하고, 매개변수 설정 인터페이스에는 CT 변화 비율 설정, 위상 컨버터 최대 수량 설정, 중성선 전류 표시, 단시간 간격 설정, 장시간 간격 설정, 특정 위상 컨버터 설정 수동 조작, 교정 설정이 포함되고, 명령 시퀀스 인터페이스는 메인 컨트롤러가 각 위상 컨버터에게 전송한 상변화 명령 및 대응 시점을 표시한다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 위상 컨버터는 제1 마이크로컨트롤러 및 이에 연결된 제1 전력선 통신과 무선 통신 모듈, 4개의 제1 변압기, 1개의 부하 변류기와 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로를 포함한다.
여기에서 상기 제1 전력선 통신과 무선 통신 모듈은 협대역 전력선 통신 또는 무선 데이터 전송 방식을 통해 상기 제1 마이크로컨트롤러가 상기 메인 컨트롤러와 통신을 수행하도록 구성된다.
상기 4개의 제1 변압기는 3상선 전압과 부하 전압을 각각 3상선 전압 신호 아날로그 량과 부하 전압 신호 아날로그 량으로 변환하여 상기 제1 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 부하 변류기는 부하 전류를 수집하여 부하 전류 아날로그 량으로 변환하고, 상기 부하 전류 아날로그 량을 제1 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성된다.
상기 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로는 상기 제1 마이크로컨트롤러의 상변화 명령을 수신하고, 상기 상변화 명령을 기반으로 상변화 동작을 수행하도록 구성된다.
상기 제1 마이크로컨트롤러는 부하 전압 신호 아날로그 량과 3상선 전압 신호 아날로그 량을 비교하여 부하가 현재 위치한 상순을 식별하고, 상기 부하 전류 아날로그 량 신호에 의거하여 부하 전류를 획득하도록 구성되고, 상기 전력선 통신과 무선 통신 모듈을 통해 상기 메인 컨트롤러가 전송한 조회 명령 및/또는 상변화 명령을 수신하고 요구 사항에 따라 위상 컨버터의 현재 상태 정보(예를 들어 주소 코드, 위치한 상순, 부하 전류, 고장 상태)를 보고하거나 상기 메인 컨트롤러가 전송하는 상변화 명령에 의거하여 상기 마그네틱 래칭 릴레이에 명령을 전송하도록 더 구성된다.
여기에서, 상기 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로에는 스위칭 상태 피드백 신호 출력단이 있는 3개의 마그네틱 래칭 릴레이가 설치되고, 3개의 마그네틱 래칭 릴레이 입력단은 각각 A, B 및 C의 3상 인입/인출선단에 연결되고, 3개의 마그네틱 래칭 릴레이 출력단은 구리 버스바(copper busbar)를 이용해 단락시킨 후 부하 단자에 연결하고, 상기 제1 마이크로컨트롤러는 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 명령을 실행한 후 상기 마그네틱 래칭 릴레이의 스위칭 상태 피드백 신호 출력단을 통해 상기 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 명령을 제대로 수행하였는지 여부를 검사하고, 상기 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 동작을 제대로 수행한 경우 다른 마그네틱 래칭 릴레이에 스위칭 명령을 더이상 전송하지 않도록 구성됨으로써, 마그네틱 래칭 릴레이의 스위칭이 제대로 수행되지 않아 위상 간 단락 문제가 발생하는 것을 피할 수 있다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 위상 컨버터는 회전 스위치, 토글 스위치 및 상태 표시등을 더 포함한다.
여기에서 상기 회전 스위치는 사용자 조작에 따라 상기 위상 컨버터의 목표 상순을 조정하도록 구성된다.
상기 토글 스위치는 사용자 조작에 따라 상기 위상 컨버터의 주소 코드를 설정하도록 구성된다.
상기 제1 마이크로컨트롤러는 상기 토글 스위치의 상태 비트에 따라 상기 위상 컨버터의 주소 코드를 결정하도록 더 구성되고, 상기 회전 스위치의 위치에 따라 상기 위상 컨버터의 목표 상순을 결정하고 상기 목표 상순을 기반으로 상기 마그네틱 래칭 릴레이에 상변화 스위칭 명령을 전송하도록 더 구성된다.
상기 상태 표시등은 위상 컨버터의 운행 상태, 고장 상태 및 현재 위치한 상순을 표시하도록 구성된다.
여기에서 상기 상태 표시등은 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 표시등일 수 있다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 제1 마이크로컨트롤러는 상기 메인 컨트롤러에 위상 컨버터의 상태 정보를 전송하도록 더 구성되고, 상기 상태 정보에는 주소 코드, 위치한 상순, 부하 전류, 고장 상태 중 하나 이상이 포함된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 상기 정전 방지 전기 소자 조합은 3상 차단기, 보조 접점 스위치 및 교류 접촉기를 포함하고, 상기 3상 차단기의 인입선단은 3상 선로와 연결되며 상기 3상 차단기의 인출선단은 각각 상기 위상 컨버터의 3상 인입선단과 연결되고, 상기 보조 접점 스위치는 3상 차단기와 동작이 연동되고, 상기 보조 접점 스위치의 인입선단은 3상 선로 중의 A상과 연결되며 상기 보조 접점 스위치의 인출선단은 교류 접촉기 코일의 인입선단과 연결되고, 상기 교류 접촉기 코일의 인출선단은 3상 선로 중의 중성선과 연결되고 교류 접촉기 접점의 인출선단은 3상 선로 중의 A와 서로 연결되고, 교류 접촉기 접점의 인출선단은 부하와 연결된다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 단말 애플리케이션(APP)은 한 세트의 장치의 고객 관리 단말이고 무선 통신 방식(예를 들어, Wi-Fi 방식)을 통해 상기 메인 컨트롤러와 데이터 통신을 수행할 수 있다.
본 출원의 선택적 실시예에 있어서, 상기 메인 컨트롤러와 상기 위상 컨버터에는 모두 전원 모듈이 설치되고, 상기 전원 모듈은 교류 전원을 특정한 직류 전원으로 전환하도록 구성되고, 특정한 직류 전원은 상기 메인 컨트롤러 또는 상기 위상 컨버터에 전력을 공급하는 데 사용된다. 예를 들어, 전원 모듈은 AC220V 교류 전원을 적합한 직류 전원으로 변환하고 상기 메인 컨트롤러 및 위상 컨버터 상의 각 기능 회로에 전력을 공급한다.
본 출원 실시예의 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치가 3상 전류 불균형을 처리하는 과정은 하기 단계를 포함한다.
① 메인 컨트롤러의 전원을 켜고 단말(예를 들어 휴대폰)과 Wi-Fi 연결을 구축하며 단말 애플리케이션(APP)의 설정 매개변수에 따라 초기화 구성을 완료한다.
② 위상 컨버터의 전원을 켜고 초기화 구성을 완료한 후 회전 스위치의 상태를 스캔하며 부하를 회전 스위치가 나타내는 상순(초기 상순)으로 전환한다.
③ 메인 컨트롤러는 배전 변압기의 인출선측 3상 모선 전류 데이터를 수집하고, 3상 전류 불균형도가 소정의 임계값을 초과하는지 여부를 분석한다. 초과하면 단계 ④를 수행하며, 초과하지 않으면 일정한 시간 간격을 두고 단계 ③을 반복하여 다시 3상 전류 불균형도가 소정의 임계값을 초과하는지 분석한다.
④ 메인 컨트롤러는 전력선 통신 또는 무선 방식을 통해 순차적으로 각 위상 컨버터에 조회 명령을 전송하여 각 위상 컨버터가 위치한 상순 코드와 부하 전류 데이터를 메인 컨트롤러에 보고하도록 지시한다.
⑤ 메인 컨트롤러가 각 위상 컨버터로부터 전송된 상순 코드와 부하 전류 데이터를 수신한 후, 3상 전류 불균형도와 각 위상 컨버터의 부하 분포 상황 및 소정의 알고리듬에 따라 제어 전략을 생성하고, 상변화를 진행해야 하는 목표 위상 컨버터에 상변화 명령을 전송한다.
⑥ 위상 컨버터가 메인 컨트롤러로부터 전송된 상변화 명령을 수신한 후, 상응하는 상변화 조작을 수행하여 상변화를 완료한다.
⑦ 일정 시간 후 단계 ③으로 진입한다.
실제 실시할 때 한 세트의 본 고안에서 논의된 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치를 준비하며, 여기에는 메인 컨트롤러, 복수개의 위상 컨버터, 3개의 제1 변류기, 복수개의 정전 방지 전기 소자 조합 및 단말(상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치에 대응하는 APP 포함)이 포함될 수 있으며, 그 외 필요한 연결 케이블과 도구도 준비해야 한다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 전력 공급 스테이션 구역에 한 세트의 본 장치를 설치하며, 여기에서 위상 컨버터의 수량은 스테이션 구역 배전 변압기의 용량, 3상 부하 분포 상황을 종합적으로 고려하여 결정할 수 있다. 설치가 완료되면 이하 단계에 따라 작업을 수행한다.
제1 단계에 있어서, 위상 컨버터 상의 회전 스위치를 이용하여 각 위상 컨버터의 초기 위상을 위상 컨버터 설치 전 부하가 위치했던 위상으로 설정한다.
제2 단계에 있어서, 단말을 이용하여 현장에서 장치가 송출하는 Wi-Fi 무선 신호를 검색하여 무선 연결을 수행한다.
제3 단계에 있어서, Wi-Fi 연결을 구축한 후 APP를 열고 매개변수 설정 인터페이스에서 CT 변화 비율, 상변화 제어 단시간 간격 및 장시간 간격을 설정하고 시간 동기화를 수행한다.
제4 단계에 있어서, 실시간 모니터링 인터페이스로 전환하여 스테이션 구역의 3상 전류 불균형에 대한 장치의 효과를 관찰한다.
상기 내용은 본 출원의 선택적 실시예일뿐이며, 본 출원의 보호 범위는 이에 한정되지 않는다. 당업계의 통상의 기술자는 본 발명에 개시된 기술 범위 내에서 변경 또는 치환을 용이하게 생각할 수 있으며, 이는 모두 본 출원의 보호 범위 내에 포함된다. 따라서 본 출원의 보호 범위는 첨부한 청구범위의 보호 범위를 기준으로 삼아야 한다.

Claims (9)

  1. 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치에 있어서,
    메인 컨트롤러, 위상 컨버터, 배전 변압기 인출선측 모선 상에 설치되는 제1 변류기 및 정전 방지 전기 소자 조합을 포함하고,
    여기에서 상기 메인 컨트롤러는 상기 배전 변압기 인출선측 모선에 전기적으로 연결되고, 상기 메인 컨트롤러는 전력선 통신 또는 무선 방식으로 상기 위상 컨버터와 통신을 수행하고,
    상기 제1 변류기는 배전 변압기 인출선측 모선 전류를 측정하고 측정한 전류 신호를 상기 메인 컨트롤러에 전송하도록 구성되고,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 배전 변압기 인출선측 모선 전류 중의 3상선 전류를 수집 및 계산하고, 상기 3상선 전류에 의거하여 3상 전류 불균형도를 계산하며, 상기 3상 전류 불균형도를 기반으로 상변화 알고리즘을 통해 상변화 전략을 생성하고, 목표 위상 컨버터에 상기 상변화 전략에 대응하는 상변화 명령을 전송하도록 구성되고,
    상기 위상 컨버터는 상기 정전 방지 전기 소자 조합을 통해 3상 분기 인입선 및 사용자 부하에 전기적으로 연결되고, 상기 메인 컨트롤러가 전송하는 조회 명령 및/또는 상변화 명령을 수신하며, 상기 메인 컨트롤러에 부하가 현재 위치한 상순 및 부하 전류를 전송하고, 및/또는 상기 상변화 명령을 기반으로 상변화 작업을 실행하도록 구성되고,
    상기 정전 방지 전기 소자 조합은 3상 차단기, 보조 접점 스위치 및 교류 접촉기를 포함하고, 상기 3상 차단기의 인입선단은 각각 상기 배전 변압기 인출선측 모선의 3상 선로와 연결되며 상기 3상 차단기의 인출선단은 각각 대응하는 위상 컨버터의 3상 인입선단과 연결되고, 상기 보조 접점 스위치의 인입선단은 3상 선로 중의 1상 선로와 연결되며 상기 보조 접점 스위치의 인출선단은 상기 교류 접촉기 코일 인입선단과 연결되고, 상기 교류 접촉기 코일의 인출선단은 중성선과 연결되며 상기 교류 접촉기의 접점 인출선단은 3상 선로 중의 1상 선로와 연결되고 상기 교류 접촉기의 접점 인출선단은 부하와 연결되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 단말 애플리케이션을 더 포함하고, 상기 단말 애플리케이션은 무선 통신 방식을 통해 상기 메인 컨트롤러와 데이터 통신을 수행하는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위상 컨버터는 제1 마이크로컨트롤러 및 이에 연결된 제1 전력선 통신과 무선 통신 모듈, 4개의 제1 변압기, 1개의 부하 변류기와 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로를 포함하고,
    여기에서 상기 제1 전력선 통신과 무선 통신 모듈은 전력선 통신 또는 무선 데이터 전송 방식을 통해 상기 메인 컨트롤러와 통신을 수행하도록 구성되고,
    상기 4개의 제1 변압기는 3상선 전압과 부하 전압을 각각 3상선 전압 신호 아날로그 량과 부하 전압 신호 아날로그 량으로 변환하여 상기 제1 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성되고,
    상기 부하 변류기는 부하 전류를 수집하여 부하 전류 아날로그 량으로 변환하고, 상기 부하 전류 아날로그 량을 제1 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성되고,
    상기 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로는 상기 제1 마이크로컨트롤러의 상변화 명령을 수신하고, 상기 상변화 명령을 기반으로 상변화 동작을 수행하도록 구성되고,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는 부하 전압 신호 아날로그 량과 3상선 전압 신호 아날로그 량을 비교하여 부하가 현재 위치한 상순을 식별하고, 상기 부하 전류 아날로그 량 신호에 의거하여 부하 전류를 획득하도록 구성되고, 상기 전력선 통신과 무선 통신 모듈을 통해 상기 메인 컨트롤러가 전송한 조회 명령 및/또는 상변화 명령을 수신하고 요구 사항에 따라 위상 컨버터의 현재 상태 정보를 보고하거나 상기 메인 컨트롤러가 전송하는 상변화 명령에 의거하여 상기 마그네틱 래칭 릴레이에 상변화 명령을 전송하도록 더 구성되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위상 컨버터는 회전 스위치, 토글 스위치 및 상태 표시등을 더 포함하고,
    여기에서 상기 회전 스위치는 사용자 조작에 따라 상기 위상 컨버터의 목표 상순을 조정하도록 구성되고,
    상기 토글 스위치는 사용자 조작에 따라 상기 위상 컨버터의 주소 코드를 설정하도록 구성되고,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는 상기 토글 스위치의 상태 비트에 따라 상기 위상 컨버터의 주소 코드를 결정하도록 더 구성되고, 상기 회전 스위치의 위치에 따라 상기 위상 컨버터의 목표 상순을 결정하고 상기 목표 상순을 기반으로 상기 마그네틱 래칭 릴레이에 상변화 스위칭 명령을 전송하도록 더 구성되고,
    상기 상태 표시등은 위상 컨버터의 운행 상태, 고장 상태 및 현재 위치한 상순을 표시하도록 구성되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러는 제2 마이크로컨트롤러 및 이에 연결된 제2 전력선 통신과 무선 통신 모듈, 3개의 제2 변압기, 3개의 제2 변류기를 포함하고,
    여기에서 상기 제2 전력선 통신과 무선 통신 모듈은 전력선 통신 또는 무선 데이터 전송 방식을 통해 상기 위상 컨버터와 통신을 수행하도록 구성되고,
    상기 3개의 제2 변압기는 3상선 전압을 각각 전압 신호 아날로그 량으로 변환하여 상기 제2 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성되고,
    상기 3개의 제2 변류기는 3개의 제1 변류기를 통과한 전류 신호를 각각 전류 신호 아날로그 량으로 변환하고, 상기 전류 신호 아날로그 량을 상기 제2 마이크로컨트롤러에 전송하도록 구성되고,
    상기 제2 마이크로컨트롤러는 3개의 제2 변압기에 대응하는 전압 신호의 아날로그 량에 의거하여 3상선 전압값을 결정하고, 3개의 제2 변류기에 대응하는 전류 신호 아날로그 량에 의거하여 3상선 전류값을 결정하고, 상기 3상선 전류값에 의거하여 3상 전류 불균형도를 결정하도록 구성되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러는 무선 통신 모듈, 메모리, 버튼 및 디스플레이 스크린을 더 포함하고,
    여기에서 상기 무선 통신 모듈은 터미널 애플리케이션과의 데이터 통신을 수행하도록 구성되고,
    상기 메모리는 상기 메인 컨트롤러 운용 과정 중 생성된 관련 데이터 및 시간 정보를 기록하도록 구성되고,
    상기 버튼은 입력 명령을 수신하도록 구성되고, 상기 입력 명령은 상태 정보 조회, 매개변수 수정, 명령 하달 중 하나에 사용되고,
    상기 디스플레이 스크린은 상기 메인 컨트롤러와 상기 위상 컨버터의 상태 데이터를 표시하도록 구성되고,
    상기 제2 마이크로컨트롤러는 상기 버튼의 입력 명령을 수신하고, 표시할 메인 컨트롤러와 각 위상 컨버터의 상태 데이터를 상기 디스플레이 스크린으로 전송하여 표시하고, 기록해야 하는 데이터를 상기 메모리에 전송하여 저장하도록 구성되고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 단말 애플리케이션과 데이터 통신을 수행하도록 더 구성되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 마그네틱 래칭 릴레이 및 그 구동 회로에 스위칭 상태 피드백 신호 출력단이 구비된 3개의 마그네틱 래칭 릴레이가 설치되고,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 명령을 실행한 후 상기 마그네틱 래칭 릴레이의 스위칭 상태 피드백 신호 출력단을 통해 상기 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 명령을 제대로 수행하였는지 여부를 검사하고, 상기 마그네틱 래칭 릴레이가 스위칭 동작을 제대로 수행한 경우 다른 마그네틱 래칭 릴레이에 스위칭 명령을 더이상 전송하지 않도록 구성되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 마이크로컨트롤러는 상기 메인 컨트롤러에 위상 컨버터의 상태 정보를 전송하도록 더 구성되고, 상기 상태 정보에는 주소 코드, 위치한 상순, 부하 전류, 고장 상태 중 하나 이상이 포함되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러와 상기 위상 컨버터에는 모두 전원 모듈이 설치되고, 상기 전원 모듈은 교류 전원을 특정한 직류 전원으로 전환하도록 구성되고, 특정한 직류 전원은 상기 메인 컨트롤러 또는 상기 위상 컨버터에 전력을 공급하는 데 사용되는 상변화 타입 3상 전류 불균형 자동 조절 장치.
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