KR102507963B1 - device for controlling tap changing transformer using controlling device of the mechamical tap changing transformer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기의 변압비를 제어하는 탭 절환기 제어장치를 기존의 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용하여 제어기의 일부를 수정하는 과정만으로 전자식 탭 절환기 제어장치로 활용할 수 있는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제어기는 기계식 탭 절환기 제어장치의 계산모듈을 상기 측정부로부터 수신받은 측정값에서 순간 실효값(rms) 값을 계산하고 계산한 전압을 기준 전압과 비교하여 차이를 계산하는 계산모듈로 교체하고, 상기 계산모듈에서 계산한 전압 차를 양자값으로 변환하는 양자화기와, 상기 탭 절환기를 구성하는 각 스위치의 정보가 저장된 룩업 테이블을 추가하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device, and more particularly, to a tap changer control device for controlling the transformer ratio of a transformer using an existing mechanical tap changer control device. An electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device that can be used as an electronic tap changer control device only by modifying a part of the controller.
In order to achieve the above object, the present invention calculates an instantaneous effective value (rms) value from the measurement value received from the measurement unit by the calculation module of the mechanical tap changer control device and compares the calculated voltage with the reference voltage. It is characterized in that a quantizer for converting the voltage difference calculated by the calculation module into a quantum value is replaced with a calculation module that calculates the difference, and a look-up table storing information of each switch constituting the tap changer is added.

Description

기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치{device for controlling tap changing transformer using controlling device of the mechamical tap changing transformer}Electronic tap changer control device using mechanical tap changer control device {device for controlling tap changing transformer using controlling device of the mechanical tap changing transformer}

본 발명은 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기의 변압비를 제어하는 탭 절환기 제어장치를 기존의 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용하여 제어기의 일부를 수정하는 과정만으로 전자식 탭 절환기 제어장치로 활용할 수 있는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device, and more particularly, to a tap changer control device for controlling the transformer ratio of a transformer using an existing mechanical tap changer control device. An electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device that can be used as an electronic tap changer control device only by modifying a part of the controller.

일반적으로 발전소에서 생산되는 전력은 송전선로를 거쳐 변전소로 공급되고 다시 배전변전소에서 배전선로를 거쳐 각 수용가에 공급된다.In general, power generated in a power plant is supplied to a substation through a transmission line, and is then supplied to each consumer through a distribution line from the distribution substation.

이렇게 전력생산 및 판매는 공공기관에서 독점하다가 최근 전력판매시장을 민간에게 개방함으로써 민간발전사업자가 늘어나는 추세에 있으며, 민간발전업체에서는 신재생에너지 발전이 증가하고 있다.In this way, electricity production and sales have been monopolized by public institutions, but recently, as the electricity sales market has been opened to the private sector, private power generation companies are increasing, and new and renewable energy generation is increasing in private power companies.

그러나, 민간발전사업자체에 의한 배전발전이 시간적으로 불균등하여 민간발전사업자에 의한 배전선로의 전압변동이 문제가 되고 있다.However, since distribution and power generation by the private power generation company itself is uneven in time, the voltage fluctuation of the distribution line by the private power generation company has become a problem.

그러므로, 수요가 많이 요구되어 저렴한 가격과 고품질을 요구하는 전압제어장치는 변압기 탭절환 장치가 각광을 받고 있는데, 변압기 탭절환장치는 초기에 기계식 OLTC(ON load Tap Changer)가 주로 사용되고 있었으나 탭절환속도가 빠르고 탭절환시 무정전 및 유지보수에 우수한 전압보상성능향상이 가능하다는 점에서 전자식 스위치를 이용한 탭절환장치가 많이 사용되고 있는 추세에 있다.Therefore, transformer tap changers are in the limelight for voltage control devices that require low price and high quality due to high demand. Mechanical OLTC (ON load Tap Changer) was mainly used for transformer tap changers in the early days, but the tap change speed A tap changer using an electronic switch is being used a lot in that it is fast and it is possible to improve voltage compensation performance excellent for uninterrupted power and maintenance during tap change.

그리고, 도 1는 종래 탭 절환장치 제어회로의 일 예시도를 나타낸 것으로, 전원부(12)에서 공급되는 전원은 탭 절환기(14)에서 소정 레벨의 전압으로 변환된 후 부스(BUS)와 피더를 통해 부하(16)로 공급된다. 피더에는 선로 저항(R)과 선로 임피던스(X)가 존재한다. 탭 절환기(14)의 출력전류와 출력전압을 변류기(CT)와 계기용 변압기(VT)가 감지하여 제어기(15)로 입력하며, 제어기(15)에서는 입력되는 탭절환기(14)의 출력전류와 출력전압에 따라 탭 절환기(14)의 탭을 절환하게 된다.1 shows an example of a conventional tap changer control circuit, and after the power supplied from the power supply unit 12 is converted to a voltage of a predetermined level in the tap changer 14, the bus and the feeder are connected. supplied to the load 16 through In the feeder, line resistance (R) and line impedance (X) exist. The current transformer (CT) and instrument transformer (VT) detect the output current and output voltage of the tap changer (14) and input them to the controller (15), and the controller (15) outputs the input current of the tap changer (14). and the tap of the tap changer 14 is switched according to the output voltage.

여기서, 탭 절환기(14)에서 출력전압(Vs)이 출력되면 선로에서 전압강하가 발생되어 실제 부하(16)에는 부하전압(Vm)이 인가된다. 그래서 부하(16)의 전압을 원하는 전압으로 맞추기 위해서는 탭절환기(14)의 출력단에 설치되는 계기용 변압기(VT)와 변류기(CT)가 전압과 전류 파형을 측정하여 전압과 전류의 위상차를 구하고, 이를 통해 전송선로의 임피던스를 산출하며, 아울러 부하에 원하는 전압을 인가하기 위해서는 측정된 전류와 산출한 임피던스를 곱하여 전압강하를 고려한 탭 절환기(14)의 탭을 조정함으로써 출력전압을 결정하게 된다. Here, when the output voltage Vs is output from the tap changer 14, a voltage drop occurs in the line, and the load voltage Vm is applied to the actual load 16. Therefore, in order to adjust the voltage of the load 16 to the desired voltage, the instrument transformer (VT) and current transformer (CT) installed at the output terminal of the tap changer 14 measure the voltage and current waveforms to obtain the phase difference between the voltage and current, Through this, the impedance of the transmission line is calculated, and in addition, in order to apply a desired voltage to the load, the output voltage is determined by adjusting the tap of the tap changer 14 considering the voltage drop by multiplying the measured current by the calculated impedance.

이때, 빈번한 작동을 피하기 위해 탭 절환기(14)의 출력값이 데드밴드부에 설정된 데드밴드 이상에서 일정 시간을 유지하는 경우에 탭 절환기(14)가 탭을 한단계 올리거나 내리도록 되어 있을 뿐만 아니라 두단계 이상 올리거나 내려야 하는 경우에도 한단계씩 올리거나 내리도록 되어 있어, 탭 절환시 소요시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.At this time, in order to avoid frequent operation, when the output value of the tap changer 14 maintains a certain time above the dead band set in the dead band unit, the tap changer 14 not only raises or lowers the tap by one step, but also Even if it is to be raised or lowered by more than one step, it is raised or lowered one step at a time, so there is a problem in that it takes a lot of time to switch taps.

그래서, 한번에 탭 절환기의 스위치를 단단계를 변경할 수 있는 전자식 탭 절환기 제어장치가 개발되었는데, 이때문에 기계식 탭 절환기 제어장치가 버려지게 되는 문제점이 있었다.Therefore, an electronic tap changer control device capable of changing the switch of the tap changer in one step at a time has been developed, but because of this, there is a problem that the mechanical tap changer control device is discarded.

한국등록특허 10-1973952Korean Registered Patent No. 10-1973952

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 버려지는 기계식 탭 절환기 제어장치를 구성하는 제어기에 기계식 탭 절환기 제어장치의 계산모듈을 상기 측정부로부터 수신받은 측정값에서 순간 실효값(rms) 값을 계산하고 계산한 전압을 기준 전압과 비교하여 차이를 계산하는 계산모듈로 교체하고, 상기 계산모듈에서 계산한 전압 차를 양자값으로 변환하는 양자화기와, 상기 탭 절환기를 구성하는 각 스위치의 정보가 저장된 룩업 테이블을 추가하여 전자식 탭 절환기 제어장치로 활용할 수 있도록 하는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to transfer the calculation module of the mechanical tap changer control device to the controller constituting the discarded mechanical tap changer control device, and the measurement value received from the measuring unit. A quantizer that calculates the instantaneous effective value (rms) value and replaces the calculated voltage with a reference voltage to calculate the difference, and converts the voltage difference calculated in the calculation module into a quantum value, and the tap switching To provide an electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device that adds a lookup table in which information of each switch constituting the machine is stored so that it can be used as an electronic tap changer control device.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 변압기의 2차측 코일로 출력되는 전압 및 전류를 감지하여 변압기의 변압비를 조절하는 탭 절환기를 제어하여 출력되는 전압이 기준전압을 유지할 수 있도록 하는데, 탭 절환기를 구성하는 각 스위치를 제어할 때, 전류가 0이 되는 타이밍에서 스위치가 OFF 되도록 하고, 전압이 0이 되는 타이밍에서 스위치가 ON되도록 제로크로싱 모듈을 통하여 제어함으로써, 스위치에 가해지는 부하를 줄여 주어 내구성을 높이게 되며 부하가 줄어듦에 따라 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to sense the voltage and current output to the secondary side coil of the transformer and control the tap changer that adjusts the transformation ratio of the transformer so that the output voltage can maintain the reference voltage. When controlling each switch, the switch is turned off at the timing when the current is 0, and the switch is turned on at the timing when the voltage is 0. It is to provide an electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device that can increase and reduce energy consumed as the load is reduced.

또한, 본 발명의 또 목적은 변압기의 변압비를 제어하기 위한 탭 절환기를 제어하는 제어기에 양자화기를 구비하여 측정부를 통하여 측정한 전압과 기준 전압과의 차이 값을 양자화하고, 양자화된 수치를 통하여 룩업 테이블을 통하여 현재의 작동하는 스위치와 구동할 스위치의 정보를 판단하도록 함으로써, 신속하게 스위치를 특정하여 제어할 수 있는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a quantizer in a controller for controlling a tap changer for controlling a transformer's transformation ratio to quantize a difference between a voltage measured through a measuring unit and a reference voltage, and look up the quantized value An electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device capable of quickly specifying and controlling a switch by determining information on a currently operating switch and a switch to be driven through a table is provided.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;The present invention to solve these problems;

변압기의 2차측 코일로 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 측정부와, 상기 변압기에 연결되어 변압기의 변압비를 조절하는 탭 절환기와, 상기 측정부에서 측정한 측정값을 통하여 상기 변압기의 2차측 코일로 출력되는 전압이 기준전압에서 설정된 범위를 벗어나지 않도록 탭 절환기를 제어하는 제어기로 이루어지는 기계식 탭 절환기 제어장치의 제어기를 수정하여 전자식 탭 절환기를 제어하기 위한 전자식 탭 절환기 제어장치로 활용하는 것을 특징으로 한다.A measurement unit for measuring the voltage and current output to the secondary side coil of the transformer, a tap changer that is connected to the transformer and adjusts the transformation ratio of the transformer, and the secondary side coil of the transformer through the measurement value measured by the measurement unit. It is characterized in that the controller of the mechanical tap changer control device consisting of a controller that controls the tap changer is modified so that the voltage output to the reference voltage does not deviate from the set range and is used as an electronic tap changer control device to control the electronic tap changer. to be

여기서, 상기 제어기는 기계식 탭 절환기 제어장치의 계산모듈을 상기 측정부로부터 수신받은 측정값에서 순간 실효값(rms) 값을 계산하고 계산한 전압을 기준 전압과 비교하여 차이를 계산하는 계산모듈로 교체하고, 상기 계산모듈에서 계산한 전압 차를 양자값으로 변환하는 양자화기와, 상기 탭 절환기를 구성하는 각 스위치의 정보가 저장된 룩업 테이블을 추가하는 것을 특징으로 한다.Here, the controller is a calculation module that calculates an instantaneous effective value (rms) value from the measurement value received from the measurement unit by the calculation module of the mechanical tap changer control device and compares the calculated voltage with the reference voltage to calculate the difference. and a quantizer for converting the voltage difference calculated by the calculation module into a quantum value and a look-up table storing information of each switch constituting the tap changer is added.

이때, 상기 제어기는 기계식 탭 절환기의 DB(데드 밴드)블럭을 사용하여 상기 계산모듈에서 계산한 기준 전압과의 차이가 데드 밴드보다 같거나 작을 경우에는 탭 절환을 진행하지 않도록 하고, 상기 계산모듈에서 계산한 기준 전압과의 차이가 데드 밴드보다 클 경우에는 탭 절환을 진행하도록 하는 것을 특징으로 한다.At this time, the controller uses the DB (dead band) block of the mechanical tap changer to prevent tap switching from proceeding when the difference from the reference voltage calculated by the calculation module is equal to or smaller than the dead band, and the calculation module When the difference from the reference voltage calculated in is greater than the dead band, tap switching is performed.

그리고, 상기 제어기에는 룩업 테이블을 통하여 확정된 스위치를 제어하기 위한 타이밍을 계산하는 제로크로싱 모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.And, the controller may further include a zero-crossing module that calculates a timing for controlling a switch determined through a look-up table.

이때, 상기 제로크로싱 모듈은 상기 측정부를 통하여 수신한 전류의 파형을 샘플링하여 전류가 0이 되는 타이밍에 현재 동작하는 스위치를 OFF 시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.At this time, the zero-crossing module is characterized in that by sampling the waveform of the current received through the measuring unit to control to turn off the currently operating switch at the timing when the current becomes zero.

또한, 상기 제로 크로싱 모듈은 상기 측정부를 통하여 수신한 전압의 파형을 샘플링하여 전압이 0이 되는 타이밍에 변경할 스위치를 ON시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the zero-crossing module is characterized in that by sampling the waveform of the voltage received through the measuring unit to control to turn on the switch to be changed at the timing when the voltage becomes zero.

한편, 상기 양자화기는 양자화를 위한 범위를 데드 밴드의 범위에 대응되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the quantizer is characterized in that a range for quantization is formed to correspond to a range of a dead band.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 버려지는 기계식 탭 절환기 제어장치를 구성하는 제어기에 기계식 탭 절환기 제어장치의 계산모듈을 상기 측정부로부터 수신받은 측정값에서 순간 실효값(rms) 값을 계산하고 계산한 전압을 기준 전압과 비교하여 차이를 계산하는 계산모듈로 교체하고, 상기 계산모듈에서 계산한 전압 차를 양자값으로 변환하는 양자화기와, 상기 탭 절환기를 구성하는 각 스위치의 정보가 저장된 룩업 테이블을 추가하여 전자식 탭 절환기 제어장치로 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention having the above configuration, the calculation module of the mechanical tap changer control device in the controller constituting the discarded mechanical tap changer control device calculates the instantaneous effective value (rms) value from the measured value received from the measuring unit. The calculated voltage is compared with the reference voltage and replaced with a calculation module that calculates the difference, a quantizer that converts the voltage difference calculated by the calculation module into a quantum value, and a lookup in which information of each switch constituting the tap changer is stored. It has the effect of adding a table so that it can be used as an electronic tap changer control device.

그리고, 본 발명은 변압기의 2차측 코일로 출력되는 전압 및 전류를 감지하여 변압기의 변압비를 조절하는 탭 절환기를 제어하여 출력되는 전압이 기준전압을 유지할 수 있도록 하는데, 탭 절환기를 구성하는 각 스위치를 제어할 때, 전류가 0이 되는 타이밍에서 스위치가 OFF 되도록 하고, 전압이 0이 되는 타이밍에서 스위치가 ON되도록 제로크로싱 모듈을 통하여 제어함으로써, 스위치에 가해지는 부하를 줄여 주어 내구성을 높이게 되며 부하가 줄어듦에 따라 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention detects the voltage and current output to the secondary coil of the transformer and controls the tap changer that adjusts the transformer's transformation ratio so that the output voltage can maintain the reference voltage. Each switch constituting the tap changer When controlling, the switch is turned off at the timing when the current is 0, and the switch is turned on at the timing when the voltage is 0. By controlling it through the zero crossing module, the load applied to the switch is reduced to increase durability and load There is an effect of reducing the energy consumed as the is reduced.

또한, 본 발명은 변압기의 변압비를 제어하기 위한 탭 절환기를 제어하는 제어기에 양자화기를 구비하여 측정부를 통하여 측정한 전압과 기준 전압과의 차이 값을 양자화하고, 양자화된 수치를 통하여 룩업 테이블을 통하여 현재의 작동하는 스위치와 구동할 스위치의 정보를 판단하도록 함으로써, 신속하게 스위치를 특정하여 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a quantizer in a controller that controls a tap changer for controlling a transformer's transformation ratio to quantize a difference between a voltage measured through a measurement unit and a reference voltage, and through a lookup table through the quantized values. By determining the information of the currently operating switch and the switch to be driven, there is an effect of quickly specifying and controlling the switch.

도 1은 종래의 기계식 탭 절환장치의 제어회로의 개념도이다.
도 2 및 도 3은 종래의 기계식 탭 절환장기 제어장치의 제어 과정을 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치의 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치의 양자화기의 입력 및 출력 특성을 보여주는 그래프이다.1 is a conceptual diagram of a control circuit of a conventional mechanical tap changer.
2 and 3 are conceptual diagrams showing a control process of a conventional mechanical tap changer organ control device.
4 is a conceptual diagram of an electronic tap changer control device using the mechanical tap changer control device according to the present invention.
5 is a block diagram of an electronic tap changer control device utilizing the mechanical tap changer control device according to the present invention.
6 is a graph showing input and output characteristics of the quantizer of the electronic tap changer control device using the mechanical tap changer control device according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted. And, it should be understood that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the described embodiments.

도 2 및 도 3은 기계식 탭 절환장기 제어장치의 제어 과정을 보여주는 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치의 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치의 블럭도이고, 도 6은 본 발명에 따른 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치의 양자화기의 입력 및 출력 특성을 보여주는 그래프이다.2 and 3 are conceptual diagrams showing the control process of the mechanical tap changer control device, FIG. 4 is a conceptual diagram of the electronic tap changer control device using the mechanical tap changer control device according to the present invention, and FIG. It is a block diagram of an electronic tap changer control device using the mechanical tap changer control device according to the present invention, and FIG. 6 is an input of the quantizer of the electronic tap changer control device using the mechanical tap changer control device according to the present invention. and a graph showing output characteristics.

우선, 통상의 기계식 탭 절환기 제어장치의 제어 과정을 살펴보면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사인파 정상 상태에서의 탭 처리 변압기 전압은 다음과 같다.First, looking at the control process of a conventional mechanical tap changer control device, as shown in FIGS. 2 and 3, the tap processing transformer voltage in a sine wave steady state is as follows.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020019073231-pat00001
Figure 112020019073231-pat00001

여기에서 V 1, V 2 및 I2 는 각각 일차 전압 위상, 이차 전압 위상 그리고 이차 전류 위상이다. 변압기의 이차 권선에 대한 일차 비율 a는 탭 위치를 절환함으로서 변경 할 수 있다. Z T(a)는 자연적으로 a에 의존하는 변압기의 이차 기준 직렬 임피던스의 합이다. 절환 탭은 a를 변경시킨다. 탭이 변압기 일차 측에 위치하고 선형으로 설계 된 경우, 탭절환과 함께 a를 변경하는 것은 다음과 같이 표현된다.Here, V 1 , V 2 and I 2 are the primary voltage phase, the secondary voltage phase and the secondary current phase, respectively. The primary to secondary winding ratio a of the transformer can be changed by switching the tap position. Z T (a) is the sum of the secondary reference series impedance of the transformer which naturally depends on a. Switch tab changes a. If the tap is located on the primary side of the transformer and has a linear design, changing a with tap change is expressed as

[수학식 2][Equation 2]

a = a 0 + n△a a = a 0 + n △ a

여기에서 a 0은 이차 권선에 대한 일차 비율이다. △a는 일 단계에서의 a의 변경이며 n은 탭 위치의 수(n 은 -n Mac 에서 +n Max으로 변화한다)이다. 탭 위치 수는 다음과 같이 변화한다.where a 0 is the primary to secondary winding ratio. Δ a is the change of a in one step and n is the number of tap positions ( n changes from - n Mac to + n Max ). The number of tap positions varies as follows.

[수학식 3][Equation 3]

n(i) = n(i-1) + b(i) n(i) = n(i-1) + b(i)

여기에서 b 는 모터 구동기의 출력 신호이며 -1 혹은 0 혹은 1이다. 지수 i 는 현재 위치 그리고 지수 (i - 1) 는 이전 위치를 의미한다. 신호 b는 모터 구동 장치로 인한 시간 지연(Tm) 후 탭절환 메커니즘에 적용된 중앙 제어 장치 c의 실제 출력신호이다. 따라서 b는 다음과 같이 설명 할 수 있다.Here, b is the output signal of the motor driver and is -1 or 0 or 1. The index i means the current position and the index ( i - 1) means the previous position. Signal b is the actual output signal of the central control unit c applied to the tap-changing mechanism after a time delay (T m ) due to the motor-drive unit. Therefore, b can be explained as follows.

[수학식 4][Equation 4]

b(t) = c(t, Tm)b(t) = c(t, Tm)

조절 모선은 변압기의 이차 코일에서 부하사이에 위치하여 계기용 변압기 및 변류기로 측정하는 포인트로서, 변압기의 이차측에서 멀리 있을 경우, 송전선 전압강하는 다음과 같이 모델링 된다.The regulating bus is a point located between the secondary coil of the transformer and the load and measured by the instrument transformer and current transformer. When it is far from the secondary side of the transformer, the transmission line voltage drop is modeled as follows.

[수학식 5][Equation 5]

V2m = V2 - I2ZC V 2 m = V 2 - I 2 Z C

여기에서 V2m은 조절 모선 전압 위상이며 ZC는 변압기 이차 측과 조절 모선 간의 전송선 임피던스이다. 전압 진폭 V2m는 기준 전압(V2r)과 비교하고 차이(△V)는 c를 결정하기 위한 중앙제어 장치에게 주 데이터를 제공한다. where V 2m is the regulating bus voltage phase and Z C is the transmission line impedance between the secondary side of the transformer and the regulating bus. The voltage amplitude V 2m is compared with a reference voltage (V 2r ) and the difference (ΔV) provides primary data to the central control unit for determining c.

[수학식 6][Equation 6]

△V = V2r -｜V2m｜△V = V 2r - ｜V 2m ｜

도 2는 기존 제어 장치시스템이 온 오프 제어 장치로서 △V 값에 근거하여 c를 선택하고 Td 지연시간 후 탭절환기에 적용 되는 것을 나타내고 있다. Td 지연은 항시 지연이 아니나 △V를 증가시킴으로써 감소된다.2 shows that the existing control device system selects c based on the value of ΔV as an on-off control device and applies it to the tap changer after the delay time T d . The T d delay is not always a delay, but is reduced by increasing ΔV.

한편, 본 발명은 송전선으로부터 전력을 공급받아 전력을 공급하는 변압기의 변압비를 제어하는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치에 관한 것으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 그 구성은 변압기(100)의 2차측 코일로 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 측정부(120)와 상기 변압기(100)에 연결되어 변압기(100)의 변압비를 조절하는 탭 절환기(110)와 상기 측정부(120)에서 측정한 측정값을 통하여 상기 탭 절환기(110)를 제어하는 제어기(200)로 이루어진다.On the other hand, the present invention relates to an electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device that controls the transformation ratio of a transformer that receives power from a transmission line and supplies power, as shown in FIGS. 4 and 5. Similarly, the configuration includes a measuring unit 120 that measures the voltage and current output to the secondary side coil of the transformer 100 and a tap changer 110 that is connected to the transformer 100 and adjusts the transformation ratio of the transformer 100. ) and a controller 200 that controls the tap changer 110 through the measured value measured by the measuring unit 120.

여기서, 상기 변압기(100)는 송전선으로부터 전원을 공급받아 부하로 공급할 때, 부하에 대응되는 전압으로 조절하여 출력하게 되는데, 상기 제어기(200)는 외부의 요인으로 인하여 전력선으로부터 공급되는 전압이 갑자기 커지는 등의 다양한 요인에 의해 변압기(100)에서 출력되는 전압이 변화될 경우, 변압기(100)의 변압비를 조절하여 출력되는 전압이 부하에 대응되도록 설정된 기준 전압에서 허용된 범위를 벗어나지 않도록 제어하여 안정적으로 전력을 공급하게 된다.Here, when the transformer 100 receives power from the transmission line and supplies it to the load, it adjusts and outputs the voltage corresponding to the load. The controller 200 prevents the voltage supplied from the power line from suddenly increasing due to external factors. When the voltage output from the transformer 100 changes due to various factors such as, etc., the transformation ratio of the transformer 100 is adjusted so that the output voltage does not deviate from the allowable range from the reference voltage set to correspond to the load. will supply power to

그리고, 상기 변압기(100)의 변압비를 제어하는 탭 절환기(110)를 제어하는 제어기(200)는 기계식 탭 절환기 제어장치의 계산모듈(미도시)을 상기 측정부(120)로부터 수신받은 측정값에서 순간 실효값(rms) 값을 계산하고 계산한 전압을 기준 전압과 비교하여 차이를 계산하는 계산모듈(210)로 교체하고, 상기 계산모듈(210)에서 계산한 전압 차를 양자값으로 변환하는 양자화기(220)와, 상기 탭 절환기(110)를 구성하는 각 스위치의 정보가 저장된 룩업 테이블(230)을 추가하여 이루어진다.In addition, the controller 200 that controls the tap changer 110 that controls the transformation ratio of the transformer 100 receives the calculation module (not shown) of the mechanical tap changer control device from the measurement unit 120. The instantaneous effective value (rms) value is calculated from the measured value, and the calculated voltage is compared with the reference voltage to be replaced with a calculation module 210 that calculates the difference, and the voltage difference calculated by the calculation module 210 is converted into a quantum value. This is achieved by adding a quantizer 220 for conversion and a look-up table 230 storing information on each switch constituting the tap changer 110.

여기서, 상기 제어기(200)는 상기 양자화기(220)에서 도출된 양자화값과 현재 작동하고 있는 스위치의 정보를 통하여 상기 룩업 테이블(230)에 저장된 각 스위치의 정보를 고려하여 변경하여야 할 최적의 스위치의 선택하게 된다.Here, the controller 200 considers the information of each switch stored in the look-up table 230 through the quantization value derived from the quantizer 220 and the information of the currently operating switch to determine the optimum switch to be changed. will choose

물론, 상기 변압기(100)에서 출력되는 전압과 기준 전압의 차이가 설정된 허용범위 이내라면 양자화기(220)를 통하여 도출되는 양자값은 0이되어 별도의 스위칭 동작은 진행하지 않게 되는 것은 당연하다.Of course, if the difference between the voltage output from the transformer 100 and the reference voltage is within a set allowable range, the quantum value derived through the quantizer 220 becomes 0, so it is natural that a separate switching operation does not proceed.

즉, 본원 발명인 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치는 부하로 전력을 공급하기 위하여 변압기(100)를 통하여 출력되는 전압이 부하에서 허용할 수 있는 허용치 이내일 경우에는 변압비를 조절하지 않고 전력을 공급하게 되고, 허용치를 넘을 경우에는 허용치 이내의 전압으로 조절하여 출력하여야 한다.That is, in the electronic tap changer control device using the mechanical tap changer control device of the present invention, when the voltage output through the transformer 100 is within the allowable limit of the load to supply power to the load, the transformer ratio The power is supplied without adjusting the voltage, and if it exceeds the allowable value, the output must be adjusted to a voltage within the allowable value.

이러한 허용치를 데드 밴드(Dead Band, DB)라고 하는데, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 양자화기(220)에서 입력되는 전압의 차를 양자화할 때, 사용하는 범위는 상기 데드 밴드에 대응되도록 설정하게 되어 변압기(100)의 변압비를 부하의 허용 전압에 맞게 적절하게 조절하게 된다.This allowable value is called a dead band (DB). As shown in FIG. 6, when quantizing the difference in voltage input from the quantizer 220, the range used is set to correspond to the dead band. Thus, the transformation ratio of the transformer 100 is appropriately adjusted according to the allowable voltage of the load.

또한, 상기 변압기(100)의 변압비를 제어하는 탭 절환기(110)를 구성하는 각 탭에 의해 변화하는 변압비 역시 상기 데드 밴드에 대응되도록 형성되어 변압기(100)를 통하여 출력되는 전압을 부하의 허용 전압에 맞도록 안정적으로 조절할 수 있게 된다.In addition, the transformation ratio changed by each tap constituting the tap changer 110 that controls the transformation ratio of the transformer 100 is also formed to correspond to the dead band, so that the voltage output through the transformer 100 is applied to the load. It can be stably adjusted to meet the allowable voltage of

그리고, 상기 제어기(200)를 구성하는 DB 블럭(250)은 기계식 탭 절환기 제어장치에 구비된 구성으로서, 상기 계산모듈(210)을 통하여 출력되는 기준 전압과 전압의 순간 실효값과의 차를 데드 밴드와 비교하여 탭 전환의 진행 여부를 판단하게 된다.In addition, the DB block 250 constituting the controller 200 is a component included in the mechanical tap changer control device, and measures the difference between the reference voltage output through the calculation module 210 and the instantaneous effective value of the voltage. By comparing with the dead band, it is determined whether or not to proceed with the tap change.

즉, 상기 DB 블럭(250)은 상기 계산모듈(210)에서 계산한 기준 전압과의 차이가 데드 밴드보다 같거나 작을 경우에는 탭 절환을 진행하지 않도록 하고, 상기 계산모듈(210)에서 계산한 기준 전압과의 차이가 데드 밴드보다 클 경우에는 탭 절환을 진행하도록 하여 전술한 양자화기(220)로 계산모듈(210)에서 계산한 값을 전송하게 된다.That is, the DB block 250 prevents tap switching from proceeding when the difference from the reference voltage calculated by the calculation module 210 is equal to or smaller than the dead band, and the reference voltage calculated by the calculation module 210 is not performed. If the difference with the voltage is greater than the dead band, tap switching is performed and the value calculated by the calculation module 210 is transmitted to the quantizer 220 described above.

한편, 상기 측정부(120)는 변압기(100)의 2차측 코일을 통하여 출력되는 출력단의 전압을 측정하기 위한 계기용 변압기와 2차측 코일을 통하여 출력되는 전류를 측정하기 위한 변류기로 이루어진다.On the other hand, the measuring unit 120 is composed of an instrument transformer for measuring the voltage of the output terminal output through the secondary coil of the transformer 100 and a current transformer for measuring the current output through the secondary coil.

여기서, 상기 계산모듈(210)은 단순히 순간적인 전압 및 전류값을 특정하는 것이 아니라, 상기 측정부(120)로부터 측정된 측정값을 통하여 전압 및 전류의 실효값(rms)를 계산하고 이렇게 계산된 전압의 실효값과 기준 전압과의 차를 도출하게 된다.Here, the calculation module 210 does not simply specify the instantaneous voltage and current values, but calculates the effective values (rms) of the voltage and current through the measured values from the measurement unit 120, and thus calculated The difference between the effective value of the voltage and the reference voltage is derived.

그리고, 상기 제어기(200)에는 상기 룩업 테이블(230)을 통하여 확정된 스위치(현재의 스위치 및 변경할 스위치)를 제어하기 위한 타이밍을 계산하는 제로크로싱 모듈(240)이 더 구비되는데, 상기 제로크로싱 모듈(240)에 의해 탭 절환기(110)를 구성하는 스위치를 정확한 타이밍에 절환되도록 하여 스위치에 가해지는 부하를 최소화하고 낭비되는 에너지를 절감할 수 있게 된다.Further, the controller 200 further includes a zero-crossing module 240 that calculates timing for controlling the switch determined through the look-up table 230 (the current switch and the switch to be changed). In step 240, the switch constituting the tap changer 110 is switched at an accurate timing, thereby minimizing the load applied to the switch and saving wasted energy.

즉, FET와 같은 전자적인 스위치는 OFF 상태에서 ON 상태로 스위칭하거나, ON 상태에서 OFF 상태로 스위칭할 때 시간이 소요되며, 이러한 스위칭시에 에너지의 손실이 발생하게 된다.That is, an electronic switch such as FET takes time to switch from an OFF state to an ON state or from an ON state to an OFF state, and energy loss occurs during such switching.

예를 들면, ON 상태에서 전류가 흐르는 상태에서 OFF 신호를 인가하게 되면 스위치가 천천히 OFF 상태로 변하게 되는데, 이론상 ON 상태의 스위치 양단의 전압은 0V이지만 단번에 변하는 것이 아니라 일정 시간을 두고 스위칭되면 스위치의 양단에 조금씩 전압이 걸리게 되어 V·I 만큼의 에너지가 소비되게 된다.For example, if an OFF signal is applied while current is flowing in the ON state, the switch slowly changes to the OFF state. Theoretically, the voltage across the switch in the ON state is 0V, but it does not change at once, but when switched over a certain period of time, A voltage is applied to both ends little by little, and energy as much as V·I is consumed.

이렇게 소비되는 에너지는 스위치에서 열로 방출되는데, 이 에너지가 커지게 되면 스위치가 열로 인하여 손상되거나 심할경우 타버리는 문제가 발생할 수 있다.The energy consumed in this way is released as heat from the switch, and if this energy increases, the switch may be damaged due to heat or burned out in severe cases.

따라서, 본 발명에서는 기존의 기계식 탭 절환기 제어장치의 제어부에 추가로 구비한 상기 제로크로싱 모듈(240)을 통하여 정확한 타이밍에 스위칭 되도록 제어하여 스위치를 통하여 소모되는 에너지를 최소화하고 스위치의 부하를 줄여줌으로써, 스위치의 내구성을 높이게 된다.Therefore, in the present invention, the zero-crossing module 240 additionally provided in the controller of the existing mechanical tap changer control device is controlled to be switched at the correct timing to minimize energy consumed through the switch and reduce the load of the switch. This increases the durability of the switch.

한편, 상기 변압기(100)를 통하여 출력되는 전압과 기준 전압과의 차이가 데드 밴드보다 커서 변압비를 조절하여야 할 경우, 상기 제로크로싱 모듈(240)은 현재 동작하고 있는 스위치는 OFF 시키고, 적절한 변압비를 설정할 스위치(변경할 스위치)는 ON 시키도록 제어하게 된다.On the other hand, when the difference between the voltage output through the transformer 100 and the reference voltage is greater than the dead band, and the transformation ratio needs to be adjusted, the zero-crossing module 240 turns off the currently operating switch and converts the transformer into an appropriate voltage. The switch to set the ratio (switch to change) is controlled to turn ON.

여기서, 상기 제로크로싱 모듈(240)은 상기 측정부(120)를 통하여 수신한 전류의 파형을 샘플링하여 전류가 0이 되는 타이밍에 현재 동작하는 스위치를 OFF 시키도록 제어하여 스위치에 가해지는 부하를 줄이면서 에너지의 낭비를 줄이게 된다.Here, the zero-crossing module 240 samples the waveform of the current received through the measuring unit 120 and controls the currently operating switch to be turned off at the timing when the current becomes 0 to reduce the load applied to the switch. This will reduce energy wastage.

또한, 상기 제로크로싱 모듈(240)은 상기 측정부(120)를 통하여 수신한 전압의 파형을 샘플링하여 전압이 0이 되는 타이밍에 변경할 스위치를 ON시키도록 제어하여 스위치에 가해지는 부하를 줄이면서 에너지의 낭비를 줄이게 된다.In addition, the zero-crossing module 240 samples the waveform of the voltage received through the measurement unit 120 and controls the switch to be changed to be turned on at the timing when the voltage becomes 0, thereby reducing the load applied to the switch and reducing energy will reduce the waste of

즉, 송전선으로부터 공급받아 부하로 공급하는 전력은 교류이므로 특정 파형을 가지게 되어 각 전압과 전류의 파형을 확인하여 0이 되는 점에서 스위치징 동작이 완료될 수 있도록 제어하여 스위치에 가해지는 부하를 줄여주게 된다.In other words, since the power supplied from the transmission line and supplied to the load is alternating current, it has a specific waveform, checks the waveform of each voltage and current, and controls the switching operation to be completed at the point where it becomes 0 to reduce the load applied to the switch will give

따라서, 스위치를 통하여 낭비되는 에너지를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 스위치의 내구성을 높일 수 있게 된다.Accordingly, energy wasted through the switch can be reduced and durability of the switch can be increased.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and the spirit of the present invention extends to those within the scope substantially equivalent to the embodiments of the present invention. Various modifications and implementations are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains within the scope that does not deviate from the above.

본 발명은 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기의 변압비를 제어하는 탭 절환기 제어장치를 기존의 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용하여 제어기의 일부를 수정하는 과정만으로 전자식 탭 절환기 제어장치로 활용할 수 있는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device, and more particularly, to a tap changer control device for controlling the transformer ratio of a transformer using an existing mechanical tap changer control device. An electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device that can be used as an electronic tap changer control device only by modifying a part of the controller.

100 : 변압기 110 : 탭 절환기
120 : 측정부 200 : 제어기
210 : 계산모듈 220 : 양자화기
230 : 룩업 테이블 240 : 제로크로싱 모듈100: transformer 110: tap changer
120: measuring unit 200: controller
210: calculation module 220: quantizer
230: lookup table 240: zero crossing module

Claims (7)

변압기의 2차측 코일로 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 측정부와, 상기 변압기에 연결되어 변압기의 변압비를 조절하는 탭 절환기와, 상기 측정부에서 측정한 측정값을 통하여 상기 변압기의 2차측 코일로 출력되는 전압이 기준전압에서 설정된 범위를 벗어나지 않도록 탭 절환기를 제어하는 제어기로 이루어지는 기계식 탭 절환기 제어장치의 제어기를 수정하여 전자식 탭 절환기를 제어하기 위한 전자식 탭 절환기 제어장치로 활용하고,
상기 제어기는 기계식 탭 절환기 제어장치의 계산모듈을 상기 측정부로부터 수신받은 측정값에서 순간 실효값(rms) 값을 계산하고 계산한 전압을 기준 전압과 비교하여 차이를 계산하는 계산모듈로 교체하고, 상기 계산모듈에서 계산한 전압 차를 양자값으로 변환하는 양자화기와, 상기 탭 절환기를 구성하는 각 스위치의 정보가 저장된 룩업 테이블을 추가하며,
상기 제어기에는 룩업 테이블을 통하여 확정된 스위치를 제어하기 위한 타이밍을 계산하는 제로크로싱 모듈이 더 구비되되, 상기 제로크로싱 모듈은 상기 측정부를 통하여 수신한 전류의 파형을 샘플링하여 전류가 0이 되는 타이밍에 현재 동작하는 스위치를 OFF 시키도록 제어하고,
상기 제로 크로싱 모듈은 상기 측정부를 통하여 수신한 전압의 파형을 샘플링하여 전압이 0이 되는 타이밍에 변경할 스위치를 ON시키도록 제어하는 것을 특징으로 하며,
상기 양자화기는 양자화를 위한 범위를 데드 밴드의 범위에 대응되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치
A measurement unit for measuring the voltage and current output to the secondary side coil of the transformer, a tap changer that is connected to the transformer and adjusts the transformation ratio of the transformer, and the secondary side coil of the transformer through the measurement value measured by the measurement unit. Modify the controller of the mechanical tap changer control device consisting of a controller that controls the tap changer so that the voltage output to the reference voltage does not deviate from the set range and use it as an electronic tap changer control device for controlling the electronic tap changer,
The controller replaces the calculation module of the mechanical tap changer control device with a calculation module that calculates an instantaneous effective value (rms) value from the measurement value received from the measurement unit and compares the calculated voltage with a reference voltage to calculate a difference, , Add a quantizer for converting the voltage difference calculated by the calculation module into a quantum value, and a lookup table in which information on each switch constituting the tap changer is stored,
The controller further includes a zero-crossing module that calculates a timing for controlling the switch determined through a look-up table. Control the currently operating switch to turn OFF,
The zero-crossing module is characterized by sampling the waveform of the voltage received through the measuring unit and controlling to turn on a switch to be changed at a timing when the voltage becomes 0,
The electronic tap changer control device using the mechanical tap changer control device, characterized in that the quantizer forms a range for quantization to correspond to the range of the dead band.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어기는 기계식 탭 절환기의 DB(데드 밴드)블럭을 사용하여 상기 계산모듈에서 계산한 기준 전압과의 차이가 데드 밴드보다 같거나 작을 경우에는 탭 절환을 진행하지 않도록 하고,
상기 계산모듈에서 계산한 기준 전압과의 차이가 데드 밴드보다 클 경우에는 탭 절환을 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 기계식 탭 절환기 제어장치를 활용한 전자식 탭 절환기 제어장치
According to claim 1,
The controller uses a DB (dead band) block of the mechanical tap changer to prevent tap switching when the difference from the reference voltage calculated by the calculation module is equal to or smaller than the dead band,
Electronic tap changer control device using a mechanical tap changer control device, characterized in that to proceed with tap change when the difference from the reference voltage calculated by the calculation module is greater than the dead band
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