KR102499207B1

KR102499207B1 - 측정/제어 장치들을 위한 선택적인 병렬 운영 방법

Info

Publication number: KR102499207B1
Application number: KR1020177016464A
Authority: KR
Inventors: 스테판 아벨렌; 다니엘 프라이슬러; 오드리우스 일게비시우스; 카르스텐 비에렉; 토비아스 와그너; 토비아스 그루버
Original assignee: 마쉬넨파브릭 레인하우센 게엠베하
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2023-02-10
Also published as: ZA201703105B; EP3235091A1; RU2017121280A3; BR112017011579A2; US10193341B2; US20170366007A1; EP3235091B1; UA119996C2; WO2016096355A1; RU2692216C2; RU2017121280A; JP2018500870A; KR20170095870A; CN107112757B; CN107112757A; DE102014119158A1; TR201904206T4; JP6684805B2; HK1249805A1; BR112017011579B1

Abstract

병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 운영(parallel running)을 제어하는 방법이 개시된다. 각 변압기들(T1, T2, …, TN)은 측정/제어 장치(12)에 할당되고, 모든 측정/제어 장치들(12)은 통신 연결(16)을 통해 서로 연결된다. 적어도 하나의 측정/제어 장치(12)의 대기 신호가 없다면, 통신(14)의 중단(interruption, 16)이 디스플레이된다. 변압기들(T1, T2, …, TN)의 회로 무효 전류를 최소화하기 위해 중단 시간(t)에 결정된 측정값들은 중단(16)된 동안 상수로 남아있고, 또한 중단(16)된 동안 제어 에러 계산에 포함된다.

Description

측정/제어 장치들을 위한 선택적인 병렬 운영 방법{SELECTIVE PARALLEL RUNNING METHOD FOR MEASURING/CONTROL DEVICES}

본 발명은 측정/제어 장치들의 병렬 동작을 위한 선택적인 방법에 관한 것이다.

그 방법은 변압기들의 병렬 동작을 조정하는 역할을 한다. 그 목적을 위해, 몇몇 변압기들이 병렬 회로로 배열된다. 측정/제어 장치 및 탭 절환기(tap changer)는 각 변압기와 관련된다. 탭 절환기의 모든 측정/제어 장치들은 통신 연결을 통해 함께 연결된다.

기본적으로, 탭 변압기들의 병렬 제어를 위해 두 가지 방법이 받아들여지고 있다.

첫 번째 방법, 즉, 소위 동기 제어는 동일한 전압, 전력, 단락 전압(short-circuit voltage), 탭 전압 및 탭 수를 갖는 변압기들에 대해서만 수행될 수 있다. 이 방법에서, 각 병렬 그룹의 모든 변압기들은 동일한 동작 설정 상태에 있어야 한다. '선도-추종 방법’으로도 알려진 이 방법은 그 반대로 3상 교류 전류 그룹 내 단상 변압기들의 병렬 제어를 위한 유일한 방법이다.

두 번째 방법은 유럽특허출원 EP 2,389,723 A2호에 개시된 것으로, 소위 회로 무효전류 방법에 따라 동작한다. 이 병렬 제어 동작 형태는 주로 다른 탭 수와 다른 탭 전압을 갖는 변압기들의 병렬 동작에 사용된다. 병렬 제어 방법은 - 전압 조정기(voltage regulator) 외에- 보조 장치가 더 이상 필요없게 하여, 병렬로 운영되는 변압기들의 측정 변환기들(measurement transducers) 사이의 전류가 통전하는 교차 연결을 생략할 수 있다. 또한, 병렬 동작을 하지 않게 된 변압기들이 남은 변압기들의 병렬 동작에 미치는 영향이 없고, 측정/제어 장치의 설정에 어떠한 변화도 필요치 않음이 보장된다. 이제 전류 또는 전압 변환기들에 의해 검출된 모든 측정값들은 수학적으로 도출된다. 따라서 병렬로 동작하는 변압기들의 제어에 필요한 모든 전기 파라미터들을 매우 간단한 변환기 회로를 이용해 제공하는 것이 가능하다. 따라서 각 예에서 변압기들을 병렬 제어하는 경우에서조차 각 변압기마다 단 하나의 전류 변환기 및 하나의 전압 변환기가 필요하게 되어 측정 변환기들 및 각 측정/제어 장치들 사이의 배선이 감소되어 최소가 된다. 개별 변압기들의 측정/제어 장치들은 캔(CAN) 버스를 통해 모두 함께 연결된다. 따라서 측정값들은 개별 측정/제어 장치들 사이에서 교환된다. CAN 버스 단절이 발생하면, 병렬 회로는 긴급 동작으로 옮겨가거나 최악의 경우 병렬 회로가 메인즈(mains)에서 제외된다.

국제 특허 출원 WO 93/17480 A1호는 변압기들의 병렬 동작에서 전압 조정을 위한 배열을 개시하고 있다. 각 변압기는 탭 절환기를 포함한다. 이는 탭 전압을 조정하는, 마이크로프로세서로 제어되는 디지털 조정기(측정/제어 장치)에 연결된다. 또한, 각 디지털 조정기는 인터페이스를 갖고, 디지털 조정기들은 이를 통해 연결되어 고리(ring)를 형성하며, 디지털 조정기들은 이 고리를 거쳐 서로 측정 및 조정 값들을 교환한다. 그들은 이 값들을 이용해 변압기 사이를 흐르는 보상 전류를 최소까지 조정한다. 개별 변압기들의 탭 절환기들은, 변압기들 사이의 회로 무효전류가 최소가 되는 동작 설정까지 자동으로 유도된다.

유럽 특허 출원 EP 0 482 361 A2호는 이중-부스바(busbar) 시스템상의 임의의 스위치 결합에서 동작하는 탭 변압기들의 병렬 동작 조정 방법을 개시하고 있다. 그 경우, 각 탭 변압기와 연관된 것은 관련 모터 드라이브에 작동하고 이어서 연관된 탭 절환기를 작동시키는 별도의 조정기이다. 그 방법에서, 순간 변압기 구성은 병렬 제어 장치에서 처음으로 검출된다. 이어서, 모든 탭 변압기들의 순간 진폭 및 위상 값들은 이 장치와 교환되고, 여기에서 부분 부하전류 및 회로 무효 전류가 각 탭 변압기마다 검출되어 각 측정/제어 장치를 위한 방해 변수가 그로부터 만들어진다.

독일 특허명세서 DE 40 04 671 C1호는 원하는 만큼 병렬로 다른 부스바들에 연결되고 다른 탭 수와 탭 전압을 가질 수 있는 복수의 탭 변압기들이 있는 경우 조정뿐만 아니라 플랜트 구성을 자동으로 컴퓨터의 지원을 받아 인식하는 방법을 개시하고 있다. 그 경우, 각 탭 변압기들과 관련된 조정기들은 각각 주기적으로 전류 및 전압의 유효 및 무효 성분을 검출한다. 각 변압기와 해당 부스바 사이의 연계는 마스터 조정기에서 이뤄진다. 이어서, 모든 부스바들에 대해 그들에 연결된 변압기들의 회로 무효 전류가 잇따라 결정된다. 마지막으로, 보정된 전압값이 새로운 타겟값들로서 조정기들로 피드백된다.

독일 특허 출원 DE 100 39 918 A1은 병렬로 연결된 3상 교류 전류 변압기들에 의해 메인즈에 일어난 회로 전류들의 최소화를 위한 자기 적응형(self-adapting) 역률(power factor) 조정(PF 조정)을 개시하고 있다. 변압기들의 기전력(EMF)은 각 변압기의 급전점(feed point)에서의 cosφ (cosφ_actual)과 메인즈의 타겟 cosφ (cosφ_target)의 비교로 얻어진 결정값에 따라 변한다. 여기서 회로 전류 최소화 설정시 한번 정확하게 입력된 cosφ_target은 메인즈 관계의 시간에 따른 연속 변화에 따라 자동으로 조절된다.

본 발명은 병렬로 연결된 변압기들의 동작이 재개된 경우, 파워 손실을 일으키는 과도하게 높은 회로 무효 전류의 생성 위험이 방지되도록 측정/제어 장치들 및 변환기와 관련된 탭 절환기 사이의 통신이 실패한 경우 변압기들의 병렬 동작을 조정하는 방법 생성을 목적으로 한다.

이 목적은 청구항 1의 특징을 포함한 방법에 의해 수행된다.

본 발명에 따른 방법은 각 측정/제어 장치의 적어도 하나의 측정값이 (N-1)개의 측정/제어 장치들과의 통신 연결을 통해 전송되는 사실에 의해 구별된다. 회로 무효 전류에 의해 기인한 조정 편차의 계산은 측정/제어 장치들의 측정값들을 기반으로 각 측정/제어 장치별로 수행된다. 각 변압기와 연관된 탭 절환기는 계산된 조정 편차를 기반으로 각 변압기에 대한 회로 무효 전류의 최소화가 수행되는 방식으로 작동된다. 통신 연결이 중단되면(interrupted), 측정/제어 장치들 중 적어도 하나의 신호가 부재(absence)가 모든 나머지 측정/제어 장치들에 의해 지적되고 확인된다. 통신 연결 중단에 영향을 받은 적어도 하나의 변압기의 회로 무효 전류의 최소화에 필요한 조정 편차가 결정된다. 이는 한 시점 이전에 통신 연결을 통해 수신되고 적어도 하나의 추가 변압기의 관련 측정/제어 장치에 의해 송신된 측정값들을 기반으로 일어난다. 그 점에서, 이 적어도 하나의 측정/제어 장치는 중단에 영향을 받지 않는다. 중단에 의한 영향을 받은 측정/제어 장치의 경우, 순간적으로 측정된 개별 측정값들은 조정 편차 결정에 포함된다.

본 발명에 따른 방법의 장점은 개별 변압기들에 대한 회로 무효 전류를 최소화 또는 가능하다면 0으로 하기 위해, 병렬 회로의 개별 변압기들에 대한 조정 과정이 계속 수행되고, 개별 변압기들과 연관된 탭 절환기들에 적절한 제어 신호가 공급된다는 것이다.

일실시형태에서, 병렬 회로의 각 측정/제어 장치에서 측정된 각 변압기의 측정값들은 시간에 따라 변하는 유효 전류 및 시간에 따라 변하는 무효 전류이다.

통신 연결 중단에 의해 분리된 측정/제어 장치들의 측정값들은 중단 기간 동안, 순간적으로 측정된 개별 측정값들 및 중단 순간에 상수로 여겨지고 나머지 측정/제어 장치들의 중단 전에 마지막으로 전달된 측정값들에 의해 회로 무효 전류의 최소화를 위해 필요한 조정 편차 계산에 사용된다. 따라서 병렬 회로의 모든 변압기들의 병렬 동작 조정 역학이 유지된다. 따라서 중단 영향을 받은, ‘분리된 변압기’의 측정/제어 장치는 각 변압기들의 측정/제어 장치들에 의해 측정된 마지막 값들, 즉, ‘분리된 변압기’로 전달된 값들을 인계받는다.

이 방법을 수행하는 한 가지 가능성은 하나의 측정/제어 장치의 다른 측정/제어 장치들과의 통신 완전 중단 이벤트에서, 이 측정/제어 장치가 본 발명에 따른 다른 측정/제어 장치들의 마지막 측정값들에 의한 회로 무효 전류 최소화 방법을 계속하는 것이다. 하나의 측정/제어 장치가 여전히 최소한 하나의 추가 측정/제어 장치와 통신하는 한, 이들은 아직 통신하고 있는 측정/제어 장치들과 회로 무효 전류 최소화 방법을 수행할 것이다. 통신 고장의 영향을 받을 수 있는 다른 측정/제어 장치들은 아직 통신 중인 측정/제어 장치들에 의해 고려되지 않는다.

이 방법의 일실시형태에 따르면, 회로 무효 전류의 최소화를 위한 조정 편차 계산은 순간적으로 측정된 측정치들 및 통신 연결을 통해 아직 연결되어 있는 나머지 측정/제어 장치들에 대해 순간적으로 측정된 측정치들을 이용하여, 통신 연결을 통해 아직 서로 연결되어 있는 측정/제어 장치들에 대해 수행된다.

이 방법의 추가적인 가능한 실시형태에 따르면, 통신 연결을 통해 아직 서로 연결되어 있는 측정/제어 장치들의 경우에 회로 무효 전류의 최소화를 위한 조정 편차 계산은 순간적으로 측정된 개별 측정치들 및 통신 연결을 통해 아직 연결되어 있는 나머지 측정/제어 장치들에 대해 순간적으로 측정된 측정치들을 이용하여 수행된다. 또한, 통신 연결을 통해 아직 서로 연결되어 있는 측정/제어 장치들은 순간에 또는 연속된 순간에 통신 연결 중단에 의해 분리된 것으로 처리된 측정/제어 장치들의, 상수로 여겨지는 측정 값들을 사용한다.

이는 많은 측정값들이 회로 무효 전류의 최소화를 위한 조정 편차 계산에 사용되는 장점을 갖는다. 따라서 측정/제어 장치는 순간적으로 측정된 측정값들 및 병렬 조정 시간의 한 시점에서부터 상수로 여겨지는 측정값들을 사용한다. 상수로 여겨질 측정값들은 변압기들의 병렬 회로의 다른 측정/제어 장치들과 통신 연결이 되지 않은 최소한의 측정/제어 장치에서 출력된다. 중단 순간 이전에 다른 측정/제어 장치들로 전송된 측정값들은 추가적인 조정 과정에 사용된다. 추가 측정/제어 장치들이 통신 연결을 통해 아직 연결되어 있는 측정/제어 장치들과의 통신 연결을 끊겼다면, 조정 과정에서 현재 분리된 것으로 여겨지는 측정/제어 장치들에 의해 중단 순간 이전에 전송된 측정값들로 만들어진 것을 사용한다.

추가적인 실시형태에서, 병렬 회로에 마련된 변압기들의 수는 2 이상 또는 16개 이하이다.

방법의 일 실시형태에 따르면, 통신 연결을 통해 전송된, 측정/제어 장치들의 신호는 각 측정/제어 장치의 준비상태 신호 및 각 측정/제어 장치들의 측정값들로 구성된다. 그 경우, 준비상태 신호 및/또는 각 측정/제어 장치로부터의 측정값이 없다면, 이는 중단을 나타낸다. 이는 중단의 영향을 받는 측정/제어 장치가 분리되고 중단 순간 이전에 이 측정/제어 장치에 의해 전송된 측정값들이 조정 과정에서 상수로 가정되는 것을 의미한다.

측정/제어 장치들에 의해 전송된 준비상태 신호는 측정/제어 장치들로부터 측정치의 송신 주파수 보다 크거나 동일한 주파수에서 전송될 수 있다.

본 발명의 장점은 병렬 회로의 변압기[n]에서 측정/제어 장치가 차단되지 않는 것이다. 부분 전류들(무효 전류 성분 및 유효 전류 성분)의 합의 [n-1] 성분만이 상수로 여겨진다. 그러나 이는 변압기[n]와 직접 연관된 측정/제어 장치에만 적용된다. 이 측정/제어 장치는 통신하지 않고 부하의 위상각 계산에서 무효 전류 I_Bi 및 유효 전류 I_Wi 의 개별 측정가능한 성분만을 포함하고, 여기서 i = 1, …N 이다.

따라서

여기서,

및

여기서,

이다.

모든 다른 측정/제어 장치들이 동일한 계산 규칙에 따라 동작할 수 있고, 적어도 조정 회로의 부분 역학이 유지되기 때문에, 그 결과로, 회로 무효 전류 생성의 위험성은 상당히 감소된다.

통신 고장 이벤트에서 전압 대역의 추가적인 모니터링은 병렬로 동작하는 변압기들의 동작 상태를 보장하는 추가적인 수단이다.

측정/제어 장치는 바람직하게는 탭 절환기의 전압 조정기로 구축된다.

본 발명과 그 장점은 첨부된 도면을 참조하여 다음에서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 병렬 회로의 변압기에서 측정된 전압 및 조정 전압의 시간 도표를 보여준다.
도 2는 종래기술에서 알려진 세 변압기들의 병렬 회로에 대한 개략적인 도면을 보여준다.
도 3은 탭 절환기들을 갖는 몇몇 변압기들의 병렬 제어를 위한, 종래기술에서 알려진 방법의 개략적인 구성을 보여준다.
도 4는 전기 벡터도(electrical vector diagram)에서 전체 유효 전류 및 전체 무효 전류의 벡터의 각도 φΣ를 결정하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5는 두 변압기의 병렬 동작의 경우에 부하 관계 및 각각 초래된 조정 편차에 대한 개략적인 도면이다.
도 6은 도 3의 세 변압기들의 병렬 회로에서, 본 발명에 따른 방법이 사용되고, 제2변압기의 탭 절환기의 측정/제어 장치만이 중단의 영향을 받은, 개략적인 도면이다.

본 발명의 도면에서 같거나 동등한 구성요소들에 대해 동일한 참조번호가 사용된다. 또한 명확하게 하기 위해, 각 도면에 대한 설명에 필요한 참조번호만이 개별 도면에 표시되었다.

도 1은 변압기들의 병렬 회로에서 하나의 변압기에서 측정된 전압(U_M)의 시간 도표로, 상위 전압 레벨(5) 및 하위 전압 레벨(6)에 의해 정의된 범위(3)에서 시간에 따라 보여진다. 상위 전압 레벨(5) 및 하위 전압 레벨(6) 사이에 놓인 것은, 조정될 전압(U_Regel)이 변압기의 2차측을 1 단계 이상 높게 절환하거나 변압기의 2차측을 1 단계 이상 낮게 절환하는 탭 절환기 없이 변동할 수 있는 전압의 목표값(1)이다. 탭 절환기는 미리 정의된 시간 구간(7)에서 조정될 전압(U_Regel)이 상위 전압 레벨(5)을 초과하거나 하위 전압 레벨(6)보다 낮게 떨어질 때에만 절환한다. 조정될 전압(U_Regel)은 도 1에 도시된 탭 절환기의 작동에 의해 범위(3)로 되돌려 진다. 도 1에 유사하게 도시된 바와 같이, 조정 전압(U_Regel)은 측정된 전압(U_M), 회로 무효 전류에 의한 전압 성분(ΔU_KBS) 및 전압 보상 성분(ΔU_KOMP)으로 구성된다. 조정 전압(U_Regel)의 경우, 다음 식이 적용된다:

도 2는 세 변압기들(T1, T2, T3)의 병렬 회로(10)에 대한 개략적인 도면이다. 본 발명에 따른 방법의 다음과 같은 설명은 세 변압기들과 관련되지만, 제한적이지는 않다. 본 발명은 또한 실질적으로 동일한 종류의 변압기들(T1, T2, …)의 임의의 배수에 사용될 수 있다. 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 둘 최대한 16개의 변압기들이 병렬로 연결된다. 각 측정/제어 장치(12)는 각 변압기(T1, T2, T3)의 각 출력(9)과 연관된다. 측정/제어 장치(12)는 각 변압기(T1, T2, T3)의 출력(9)에서 전류 측정(11) 및 전압 측정(13)을 수행한다. 또한, 개별 변압기들(T1, T2, T3)의 측정/제어 장치들(12)은 공통 통신 연결(14)을 통해 함께 연결된다. 통신 연결(14)은 예를 들어, CAN 버스일 수 있다.

각 측정/제어 장치(12)에 의한 전류 및 전압 측정은 실제 현재 전압, 예를 들어 230 kV 및 대략 100A의 흐르는 전류를 기반으로 수행되지는 않는다. 따라서 전압 측정을 위해, 전압을, 예를 들어 230 kV에서, 예를 들어 100 V로 낮추는 ‘전압 변압기’(도시되지 않음)가 사용된다. 전류 사용 측정을 위해, 전류를, 예를 들어 100 A에서, 예를 들어 1 A로 낮추는 ‘전류 변압기’(도시되지 않음)가 만들어진다. 전압 변환기의 2차 명목 전압(U_VT _{_SEC})과 전류 변환기의 2차 명목 전류(I_CT _{_SEC})가 추가적인 계산에 포함된다.

처음에, 도 3에 도시된 방법이 전체적으로 설명될 것이다. 무효 전류를 가능한 한 작게, 대략 0으로 유지하도록 병렬 제어가 도 2를 기반으로 도시된 세 변압기들(T1, T2, T3)의 병렬 회로에 의해 수행된다. 모든 변압기들의 전류 각도들이 전체 전류의 각도와 동일할 때 무효 전류는 0이다. 이 방법은 몇몇 개별 방법 단계들로 구성된다.

처음에, 제1방법 단계(100)에서 유효 전류(I_1W, I_2W, I_3W) 및 무효 전류(I_1B, I_2B, I_3B)에 대한 개별 측정값들이 각 측정/제어 장치(12)에 의해 결정되고, 다른 변압기들(T1, T2, T3)의 다른 측정/제어 장치들(12)과 통신이 이루어진다.

제2방법 단계(200)에서, 병렬로 연결된 모든 변압기들(T1, T2, T3)의 측정값들이 주기적으로 수집 및 평가된다. 이 단계에서는 개별 측정/제어 장치(12)가 병렬로 연결된 각 변압기(T1, T2, T3)와 연관되고 모든 측정/제어 장치들(12)이 공통 통신 연결(14), 예를 들어, 정보 교환을 위한 CAN 버스를 통해 함께 연결되는 것이 중요하다. 이 소위 계측 제어기 통신망(Controller Area Network, CAN) 버스는 설치가 간단하고 고속 전송 속도와 별도로 높은 전송 보안 척도를 제공한다. 따라서 모든 측정/제어 장치들(12)은 병렬로 연결된 변압기들(T1, T2, T3)의 다른 측정/제어 장치들(12)과 데이터를 교환할 수 있다.

이어서, 제3방법 단계(300)에서, 수집된 측정값들로부터, 모든 변압기들의 전체 유효 전류 및 전체 무효 전류의 벡터(20)가 전기 벡터도에 기록된다(도 4 참조). 벡터(20)는 전기 벡터도의 X축에 대한 각 φΣ를 포함한다.

각 측정/제어 장치(12)는 모든 병렬로 연결된 변압기들 T1, T2, T3의 모든 유효 전류의 합 ΣI_W 와 모든 무효 전류의 합 ΣI_B 을 결정한다.

및

이어서, 제4단계(400)에서 개별 목표 무효 전류(I_1BSOLL)가 각 측정/제어 장치(12)에 의해 개별 유효 전류(I_1W) 및 모든 유효 전류의 합(ΣI_W)에 대한 모든 무효 전류의 합(ΣI_B)의 비로부터 결정된다.

탭 절환기가 절환되면, 이 병렬로 연결된 변압기들(T1, T2, …T3) 중 하나에서, 예를 들어, 해당 변압기(T1)를 통한 무효 전류(I_1B)만이 변하고 (연결된 부하는 사실상 일정하게 남아 있다), 측정/제어 장치(12)가 해당 변압기(T1)의 유효 전류(I_1W)를 알고 있다는 가정에서, 측정된 유효 전류(I_1W)와 함께 전체 유료 전류 및 전체 무효 전류의 벡터(20)와 평행하도록 하기 위해 필요하게 될 무효 전류(I_1BSOLL)의 레벨을 계산하는 것이 가능하다.

계산된 목표 무효 전류(I_1B _{_} _SOLL) 및 개별 무효 전류(I_1B)로부터 각 측정/제어 장치(12)의 개별 회로 무효 전류(I_1B _{_KBS})의 계산은 제5방법 단계(500)에서 수행된다. 여기서 그리고 다음에서 계산은 사실상, 단지 i=1, 따라서 변압기 T1에 대해 상세하게 설명되지만, 계산은 병렬 회로의 모든 변압기들(T1, T2, …, Tn, i=1, …, N)에 대해 유사하게 수행된다는 것이 이 시점에서 다시 언급될 수 있다.

이전 방법 단계(500)의 결과로, 측정/제어 장치(12)는 부하를 전달하는 목표 무효 전류(I_1B _{_} _SOLL) 및 그 목적을 위해 연관된 변압기(T1)가 전달하는 무효 전류(I_1B)의 기여를 안다.

그러면 회로 무효 전류는 각 변압기의 목표 무효 전류(I_1B _{_} _SOLL)와 무효 전류(I_1B)의 차로부터 두 전류의 부호를 고려하여 계산될 수 있다.

상술한 수학식들은 병렬로 연결된 세 변압기들(T1, T2, T3, 도 2참조)에 대한 개별 회로 무효 전류(I_1B-KBS, I_{2B_KBS}, I_{3B_KBS})의 계산을 명확하게 한다.

변압기(T1)의 목표 무효 전류(I_1B _{_} _SOLL)와 무효 전류(I_1B)의 차는 회로 무효 전류(I_1B _{_KBS})이고, 개별적으로 연관된 변압기(T1, T2, …TN), 여기서는 실제로 T1에서 탭 절환기의 작동을 통해 최소화될 것이다. I_1B _{_KBS}는 변압기 T1에 대한 조정 편차이다.

전압 차(ΔU_KBS)는 제6단계(600)에서 I_1B _{_KBS}로부터 재계산하여 도출될 수 있다.

조정 편차가 0이 아니고, 미리 정해진 제한 값의 조정 편차 레벨을 초과하면, 측정/제어 장치(12)는 탭 절환기에 대해 변압기(T1)을 통한 무효 전류(I_1B)가 최소, 기껏해야 0인 개별 변압기의 위치 또는 탭으로 탭 절환기가 이동하는 효과를 가질 것이다. 탭 절환기의 작동을 통해 기본적으로 개별 변압기(T1, T2, …TN)를 흐르는 전류의 유도성 성분(inductive component)이 영향을 받는다. 이는 개별 변압기(T1, T2, …TN)의 종방향 임피던스의 증가 및 감소가 회로 무효 전류(I_{1B_KBS})와 반대임을 의미한다.

탭 절환기가 작동되면, 조정 권선(regulating winding)의 권선이 주 권선과/으로부터 연결되거나/단절된다.

이 조정 편차는 개별 변압기(T1, T2, T2)에 대해 병렬로 연결된 측정/제어 장치들(12) 각각에 의해 부호 기반으로 계산되기 때문에, 모든 측정/제어 장치들(12)은 변압기들(T1, T2, T3)과 연관된 탭 절환기들이 개별 회로 무효 전류(I_{1B_KBS}, I_2B _{_KBS} 또는 I_3B _{_KBS})가 최소, 기껏해야 0이 되는 탭 절환기 위치로 이동하게 한다.

그 경우, 하나의 탭 절환기는 정말로 다른 텝 절환기들이 낮은 위치로 이동하는 동안 높은 탭 절환기 설정으로 이동될 수 있다.

수집된 전체 유효 전류 및 전체 무효 전류 측정값들의 벡터(20)의 각(φΣ)을 X 축에 대해 도시하기 위해, 도 4에 개시된 전기 벡터도에 대한 참조가 이루어진다. 그 목적을 위해 세 변압기들(T1, T2, T3)에 대한 유효 전류 측정값들은 개별 유효 전류 I_W 및 개별 무효 전류 I_B에 대해 다음 값들을 가정한다(도 1 참조).

	변압기 T1	변압기 T2	변압기 T3
I_W [유효전류]	1 A	2 A	3 A
I_B [무효전류]	3 A	2 A	1 A

따라서, 도 4로부터 분명한 것처럼, 각 예에서 모든 유효 전류의 합(ΣI_W) 및 모든 무효 전류의 합(ΣI_B)에 대해 값 6 A가 발생한다. 변압기들(T1, T2, T3)의 병렬 조정 목적은 개별 유효 전류(I_1W, I_2W, I_3W)의 성분들 및 개별 무효 전류(I_1B, I_2B, I_3B)의 성분들을 그 각도가 전기 벡터도(25)에서 유효 전류축(W)에 대해 동일한 값을 채용하는 방식으로 변하게 하는 것이다. 도 4에 도시된 도면의 경우, φ1 > φΣ, φ2 = φΣ 및 φ3 < φΣ이다. 변압기들(T1, T2, T3)의 탭 절환기에 의해 변압기들에서 탭들이 측정값에 종속되어 연결되기 때문에, 회로 무효 전류의 조정 또는 최소화가 달성된다. 변압기들(T1, T2, …TN)의 각 측정/제어 장치(12)에 대한 전류(ΔI_N _{_KBS})의 조정 편차가 계산될 수 있다. 따라서 이 조정 편차는 개별 전류들(I₁, I₂, I₃), 특히 벡터도에서 그 벡터들을 고려한 결과로 나온 것이다.

그 결과, 최소 회로 무효 전류는 조정 과정이 끝난 후 항상 모든 병렬로 연결된 변압기들을 통해 흐른다.

도 5는 두 변압기(T1 T2)가 병렬 동작하는 경우에 부하 관계 및 각각 초래된 조정 편차에 대한 개략적인 도면이다. 두 변압기(T1, T2)의 병렬 회로의 부하(15)의 (도 4의 φΣ에 해당하는) 위상각(φ_LOAD)은 그 특성에 의해 미리 결정되고, 측정/제어 장치(12) 및 연관 변압기(T1 또는 T2)의 영향을 받을 수 없다.

종방향 조정기로서 각 변압기(T1, T2)와 연관된 탭 절환기는 실질적으로 변압기(T1, 또는 T2)를 흐르는 전체 전류의 유도성 성분(무효 전류)에만 영향을 준다. 이는 유도성 성분(무효 전류)이 유효 성분(유효 전류)보다 실질적으로 큰 관계에 의한 것이다.

관련되어 병렬로 동작하는 변압기(T1 또는 T2)의 개별 측정/제어 장치(12)에 대한 조정 편차(ΔI_1B _{_KBS} 또는 ΔI_2B _{_KBS})는 각 개별 변압기(T1 또는 T2)에 대한 무효 전류를 고려하여 계산된다.

그 경우, I_1B _{_} _SOLL 은 다음.

및 제1변압기(T1)의 유도성 성분(무효 전류 성분)으로부터 계산된다.

유사하게:

그 경우, I_2B _{_} _SOLL 는 다음

및 제2변압기(T2)의 유도성 성분(무효 전류 성분)으로부터 계산된다.

그런 다음, 만일 제1변압기(T1) 또는 제2변압기(T2)에서 측정된 위상각(φ1 또는 φ2 )이 제1변압기(T1) 또는 제2변압기(T2)의 병렬 회로의 부하의 위상각(φ_LOAD, 도 4의 φΣ에 해당)과 같다면, 조정 편차는 가장 작게 (이상적으로는 0과 같이) 될 것이다.

이는 각 변압기(T1, T2)가 연관된 탭 절환기에 의해 개별 변압기(T1 또는 T2)의 종방향 임피던스를 변경함으로써 달성된다. 탭 절환기의 작동을 통해, 조정 권선의 권선들은 주 권선에 연결되거나 주 권선으로부터 단절된다.

도 6은 도 3의 세 변압기들의 병렬 회로(10)에 대한 개략적인 도면으로, 본 발명에 따른 방법은 통신 연결(14)의 중단(16)에도 불구하고 계속되고 있다. 통신 연결(14)을 통해, 개별 변압기들(T1, T2, T3)의 각 측정/제어 장치들(12)은 규칙적인 시간 구간에서 남아 있는 변압기들(T1, T2, T3)의 측정값들 I_W(유효 전류) 및 I_B(무효 전류)에 대한 데이터를 얻는다. 계속되는 동작에서 - 위에서 이미 언급된 바와 같이 - 변압기들(T1, T2, T3)의 병렬 회로(10)는 병렬 회로(10)의 특정값들을 통해 제어되어 개별 변압기들(T1, T2, T3)의 회로 무효 전류는 최소, 기껏해야 0과 같이 된다. 측정/제어 장치들(12) 각각은 통신 연결(14)을 통해 아직 통신 연결(14)을 거쳐 접근할 수 있는 다른 측정/제어 장치들(12)의 정보를 얻는다. 그 목적을 위해, 모든 측정/제어 장치들(12)은 특정 시간 구간에서 신호(준비상태 신호)를 전송한다. 신호가 더 이상 하나 이상의 측정/제어 장치들(12)로부터 나오지 않으면, 이는 하나 이상의 측정/제어 장치들(12)이 더 이상 접근할 수 없고, 통신 연결(14)의 중단(16)이 있음을 의미한다.

도 6에 도시된 도면의 경우, 통신 연결(14)이, 예를 들어 제2변압기(T2)의 측정/제어 장치(12)에서 중단되었다(16). 이는 제1변압기(T1)의 측정/제어 장치(12) 및 제3변압기(T3)의 측정/제어 장치(12)로부터 제2변압기(T2)의 측정/제어 장치(12)로 아무 정보도 전송되지 않음을 의미한다. 한편, 제1변압기(T1) 및 제3변압기(T3)의 측정/제어 장치들(12)은 제2변압기(T2)의 측정/제어 장치(12)로부터 아무런 정보도 수신하지 않는다. 이는 중단(16) 때문에 아무런 측정값이 전달될 수 없기 때문에 제1변압기(T1) 및 제3변압기(T3)의 두 측정/제어 장치들(12)이 제2변압기(T2)의 측정/제어 장치(12)의 값들을 고려하지 않고 최소 회로 무효 전류를 계속 설정함을 의미한다.

제2변압기(T2)의 측정/제어 장치(12)는 제1변압기(T1)와 제3변압기(T3)의 측정/제어 장치들(12)의 마지막 통신 값들을 사용하여 최소 회로 무효 전류를 설정하는 방법을 계속 수행한다.

본 발명의 장점은 중단(16)에 의해 고장난 측정/제어 장치(12)의 측정값들이 다른 측정/제어 장치들(12)에 의해 상수로 가정된다는 점이다. 따라서 측정/제어 장치(12)의 중단(16)이 발생한 변압기는 계속해서 병렬 동작 중인 것으로 여겨질 수 있다. 다른 측정/제어 장치들(12)과 더 이상 통신하지 않는 그 측정/제어 장치(12)는 다른 측정/제어 장치들(12)의 마지막 값들을 상수로 보고 회로 무효 전류 최소화 방법을 계속 수행한다. 최소한 하나의 다른 측정/제어 장치(12), 특히 통신에 참여한 측정/제어 장치들(12)과만 여전히 통신하는 측정/제어 장치들(12)은 회로 무효 전류 최소화 방법을 계속 수행한다.

다시 말해서, 지금 구체적으로 설명된 경우에서, 이는 두 번째 (분리된) 변압기(T2)가 연관 측정/제어 장치(12)를 통해 통신 연결(14)을 거쳐 전송되었던 마지막 측정값들에 의해 제어되고 있음을 의미한다.

제2변압기(T2)에서 측정/제어 장치(12)는 상술한 목적 및 개선된 해법(도 6 참조)에 의해 차단되어서는 안된다. 여기서 설명된 경우에서, 부분 전류의 합의 성분(무효 전류 및 유효 전류 성분)은 제1변압기(T1)의 측정/제어 장치(12) 및 제3변압기(T3)의 측정/제어 장치(12)에 의해 상수로 여겨질 것이다.

그 결과로, 모든 다른 측정/제어 장치들(12)이 동일한 계산 규칙에 따라 동작할 수 있고, 적어도 조정 회로의 부분 역학이 중단에도 불구하고 유지되기 때문에, 회로 무효 전류 생성의 위험성은 상당히 감소된다.

상술한 수학식으로부터 명백하듯이, 유효 전류(I_W) 및 무효 전류(I_B)에 대해 중단 전 측정/제어 장치들(12)에 의해 결정되었던 값들은 통신 연결(14)의 중단 이벤트에서 ΔU_KBS의 계산에 포함된다. 이 값들은 통신 연결(14)이 회복될 때까지 상수로 남아 있게 되어 모든 유효 전류의 합(ΣI_W)과 모든 무효 전류의 합(ΣI_B)은 중단된 동안에도 계산될 수 있다.

본 발명은 일실시형태를 참조하여 설명되었다. 다음의 청구범위의 보호 범위를 벗어나지 않고 변경과 변형이 수행될 수 있음은 전문가들에게 명백할 것이다.

Claims

병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법으로서,
측정/제어 장치(12)를 갖는 탭 절환기가 각 변압기(T1, T2, ..., TN)와 연관되고, 모든 측정/제어 장치들(12)이 통신 연결(14)을 통해 함께 연결되고,
각 변압기들(T1, T2, …, TN)의 각 측정/제어 장치(12)의 적어도 하나의 측정값이 상기 통신 연결(14)을 통해 (N-1)개의 측정/제어 장치들(12)로 전달되는 단계;
회로 무효 전류에 의해 야기된, 각 측정/제어 장치(12)에 대한 조정 편차의 계산이 측정/제어 장치들(12)의 측정값들을 기반으로 수행되는 단계;
각 변압기(T1, T2, …, TN)와 연관된 탭 절환기가 상기 계산된 조정 편차의 함수로서 상기 측정/제어 장치(12)에 의해 작동되어 상기 회로 무효 전류의 최소화가 각 변합기(T1, T2, …, TN)에 대해 수행되는 단계;
순간(t)에 통신 연결(14)의 중단에 의해 적어도 하나의 측정/제어 장치(12)의 적어도 하나의 신호의 부재가 야기되고, 적어도 하나의 측정/제어 장치(12)의 상기 적어도 하나의 신호의 부재가 모든 남아있는 측정/제어 장치들(12)에 의해 검출되는 단계; 및
통신 연결(14)의 중단(16)에 의해 영향을 받은, 변압기(T1, T2, …, TN)의 적어도 하나의 측정/제어 장치(12)의 회로 무효 전류 최소화에 필요한 조정 편차가, 상기 순간(t) 이전에 상기 통신 연결(14)을 통해 수신되고 적어도 하나의 추가 변압기(T1, T2, …, TN)의 연관된 측정/제어 장치(12)로부터 전달된 측정값들을 기반으로 결정되고, 적어도 하나의 변압기의, 상기 중단에 의해 영향을 받은 상기 측정/제어 장치(12)의 순간적으로 측정된 개별 측정값들이 상기 결정에 포함되는 단계를 포함하는, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 병렬 회로(10)의 각 측정/제어 장치(12)에서 측정된, 상기 각 변압기들(T1, T2, …, TN)의 측정값들은 각각 시간에 따라 변하는 유효 전류((I_1W, I_2W, …, I_NW) 및 시간에 따라 변하는 무효 전류(I_1B, I_2B, …, I_NB)인, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 병렬 회로(10)의 모든 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 회로(10)의 병렬 동작 조정의 역학이 유지되도록, 상기 통신 연결(14)의 중단(16)에 의해 분리된 상기 측정/제어 장치들(12)은, 상기 중단의 기간 동안 상기 회로 무효 전류의 최소화를 위해 필요한 조정 편차의 계산에, 개개의 순간 측정된 측정값들 및 중단의 순간(t)에 상수로 여겨지는 나머지 측정/제어 장치들(12)의 측정값들을 사용하는, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 통신 연결(14)을 통해 아직 함께 연결되어 있는 측정/제어 장치들(12)에 대해, 상기 개개의 순간 측정된 측정값들 및 상기 통신 연결(14)을 통해 아직 연결되어 있는 나머지 측정/제어 장치들(12)의 순간적으로 측정된 측정값들은 상기 회로 무효 전류의 최소화를 위해 상기 필요한 조정 편차 계산에 포함되는, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 통신 연결(14)을 통해 아직 함께 연결되어 있는 측정/제어 장치들(12)에 대해, 상기 개개의 순간 측정된 측정값들, 상기 통신 연결(14)을 통해 아직 연결되어 있는 상기 나머지 측정/제어 장치들(12)의 순간적으로 측정된 측정값들, 및 상기 순간(t)에 상기 통신 연결(14)의 중단(16)에 의해 분리된 것으로 처리된 상기 측정/제어 장치들(12)의 상수로 여겨지는 측정값들은 상기 회로 무효 전류의 최소화를 위해 상기 필요한 조정 편차 계산에 포함되는, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 병렬 회로(10)에 마련된 변압기들(T1, T2, …, TN)의 수는 2개 이상 16개 이하의 범위인, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따르면, 상기 측정/제어 장치들(12)로부터 상기 통신 연결(14)을 통해 전달된 신호는 각 측정/제어 장치(12)의 준비상태 신호 및 각 측정/제어 장치들(12)의 측정값들로 구성되는, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 준비상태 신호의 부재 및/또는 각 측정/제어 장치(12)로부터의 상기 측정값들의 부재는 상기 중단(16)을 나타내고, 중단에 의해 영향을 받은 측정/제어 장치(12)가 분리되는, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 측정/제어 장치들(12)로부터의 상기 측정값들의 송신 주파수 이상인 주파수에서 상기 준비상태 신호가 상기 측정/제어 장치들(12)로부터 전송되는, 병렬 회로(10)에서 복수의 변압기들(T1, T2, …, TN)의 병렬 동작을 조정하는 방법.