KR102665848B1 - automatic transfer inverter power generation system decoded out of step according decreasing flow rate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유도발전기 강제 병입 시스템에서 유량 및 낙차 감소로 인한 발전기 회전속도가 감소하여 발전이 중지되는 것을 방지하기 위하여 전력변환장치를 사용하여 발전기의 출력을 계통전원의 전압, 주파수에 맞게 발전 가능 하도록 한 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템에 관한 것으로, 특히 시스템 제어는 PLC 등 제어수단을 사용하며, 강제 병입 시스템에서 발전하지 못하는 구간 도달하였을 때 스위치 등을 사용하여 시스템을 절환하게 하고, 유량이 설정된 기준치 이상으로 회복되면 강제 병입 제어 방식으로 자동 절환되게 한 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템에 관한 것이다.The present invention uses a power conversion device to prevent power generation from being stopped due to a decrease in the rotation speed of the generator due to a decrease in flow rate and drop in the induction generator forced feed-in system, so that the output of the generator can be generated according to the voltage and frequency of the system power. This is about an automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization loss due to a decrease in inflow flow. In particular, the system control uses control means such as PLC, and when the forced feed-in system reaches a section where power generation cannot be achieved, the system is switched on using switches, etc. This relates to an automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization desynchronization due to a decrease in inflow flow rate, which automatically switches to forced feed-in control when the flow rate recovers above the set standard value.
Description
본 발명은 발전시스템에 관한 것으로 상세하게는 유도발전기 강제 병입 시스템에서 유량 및 낙차 감소로 인한 발전기 회전속도가 감소하여 발전이 중지되는 것을 방지하기 위하여 전력변환장치를 사용하여 발전기의 출력을 계통전원의 전압, 주파수에 맞게 발전 가능 하도록 한 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system, and specifically, in order to prevent power generation from being stopped due to a decrease in the rotation speed of the generator due to a decrease in flow rate and drop in an induction generator forced feed-in system, the output of the generator is converted into grid power by using a power conversion device. This is about an automatic switching inverter power generation system that responds to induction generator synchronization loss due to a decrease in inflow flow, enabling power generation according to voltage and frequency.
특히 본 발명은 시스템 제어는 PLC 등 제어수단을 사용하며, 강제 병입 시스템에서 발전하지 못하는 구간 도달하였을 때 스위치 등을 사용하여 시스템을 절환하게 하고, 유량이 설정된 기준치 이상으로 회복되면 강제 병입 제어 방식으로 자동 절환되게 한 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템에 관한 것이다. In particular, the present invention uses control means such as PLC to control the system, and switches the system using a switch when the forced feed-in system reaches a section where power cannot be generated, and when the flow rate recovers above the set standard value, the forced feed-in control method is used. This relates to an automatic switching inverter power generation system that responds to synchronization of an induction generator due to a decrease in inflow flow.
발전은 열에너지, 화학에너지, 역학에너지 등을 전기 에너지로 변환시키는 것으로, 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등이 있고, 이러한 발전 기술 중에 수력을 이용한 발전 기술은 물의 낙차에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 기술로, 이와 관련된 다양한 기술이 있으며, 특히 소수력 발전 기술의 예로 특허문헌 1내지 4가 있다.Power generation converts thermal energy, chemical energy, and mechanical energy into electrical energy, and includes hydroelectric power generation, thermal power generation, and nuclear power generation. Among these power generation technologies, power generation technology using hydroelectric power converts kinetic energy from falling water into electrical energy. As a conversion technology, there are various technologies related thereto, and in particular, examples of small hydro power generation technology include Patent Documents 1 to 4.
특허문헌 1은 하수처리장의 방류구에 연결되어 설치된 저수조; 허브의 외주면에 피치각이 가변가능한 복수의 블레이드를 가지고, 저수조의 하부에 배치된 수차; 저수조에서 수차까지 연결된 이송관; 수차의 상류단 측에 설치되어 이송관의 유로를 개폐하는 입구밸브; 입구밸브를 개폐함과 더불어 블레이드의 피치각을 조절하도록 구성되는 유압구동부; 유압구동부의 작동을 제어하는 제어유닛; 수차에 연결된 발전기; 및 수차의 회전속도가 정격속도에 도달하면 온작동하여 발전기의 출력단자를 한전계통에 접속시키는 전자 개폐기를 포함하고, 유압구동부는 입구밸브를 개폐시키는 입구밸브 유압실린더와, 블레이드의 피치각을 가변하는 블레이드 피치각 조절실린더와, 블레이드 피치각 조절실린더에 접속되어 블레이드 피치각 조절실린더를 제어하는 정유량제어밸브를 구비한 유압회로로 구성되며, 제어유닛은 아날로그 멀티플렉서와, 아날로그 멀티플렉서에서 전송된 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 컨버터와, A/D 컨버터에서 변환된 디지털신호를 수신받은 후에 수신받은 디지털신호를 연산처리하여 블레이드 피치각에 대한 디지털 제어신호를 생성하는 CPU와, CPU에서 전송된 디지털 제어신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 D/A컨버터를 포함하고, 아날로그 멀티플렉서에는 저수조의 수위를 감지하는 수위 감지부와, 블레이드의 피치각을 감지하는 피치각감지부와, 수차의 회전속도를 감지하는 회전속도 감지부와, 발전기의 내부온도를 감지하는 발전기 온도 감지부가 접속되며, D/A 컨버터에서 변환된 아날로그 제어신호는 정유량제어밸브 측으로 전송됨으로써 정유량제어밸브는 블레이드 피치각 조절실린더를 제어하는 소수력발전장치이고,Patent Document 1 includes a water storage tank installed and connected to the discharge port of a sewage treatment plant; A water wheel having a plurality of blades with variable pitch angles on the outer peripheral surface of the hub and disposed at the lower part of the water reservoir; A transfer pipe connected from the water tank to the water wheel; An inlet valve installed on the upstream side of the water wheel to open and close the flow path of the transfer pipe; A hydraulic drive unit configured to open and close the inlet valve and adjust the pitch angle of the blade; A control unit that controls the operation of the hydraulic drive unit; A generator connected to a water wheel; And an electronic switch that turns on when the rotational speed of the water wheel reaches the rated speed and connects the output terminal of the generator to the KEPCO system. The hydraulic drive unit includes an inlet valve hydraulic cylinder that opens and closes the inlet valve, and a variable pitch angle of the blade. It consists of a hydraulic circuit with a blade pitch angle adjustment cylinder and a constant flow control valve that is connected to the blade pitch angle adjustment cylinder and controls the blade pitch angle adjustment cylinder. The control unit includes an analog multiplexer and an analog multiplexer that transmits the An A/D converter that converts the signal into a digital signal, a CPU that receives the digital signal converted from the A/D converter and then processes the received digital signal to generate a digital control signal for the blade pitch angle, and the CPU It includes a D/A converter that converts the transmitted digital control signal into an analog control signal, and the analog multiplexer includes a water level detection unit that detects the water level in the reservoir, a pitch angle detection unit that detects the pitch angle of the blade, and the rotation speed of the water wheel. The rotational speed detection unit that detects the internal temperature of the generator is connected to the generator temperature detection unit that detects the internal temperature of the generator, and the analog control signal converted from the D/A converter is transmitted to the constant flow control valve to adjust the blade pitch angle. It is a small hydro power generation device that controls the cylinder,
특허문헌 2는 저수조에 일측이 연결되는 이송관; 피치각이 가변되는 블레이드를 구비하고, 이송관의 타측에 형성되는 수차; 및 피치각의 가변에 따라 이송관을 통해 유입되는 하수의 유량이 변경될 때, 저수조에 형성된 수위센서를 통해 저수조의 수위를 실시간으로 감지하여, 수위가 시간대에 따라 가변되는 제1 수위 내지 제2 수위 범위 내에 있도록, 블레이드의 피치각을 조절하는 제어부를 포함하고, 블레이드의 피치각이 변경될 때, 블레이드에 연결된 축이 상하이동하도록 형성되고, 블레이드 주변에서 하수가 흐르도록 형성되는 유로는 높이에 따라 그 단면적이 변하도록 형성되고, 유로는 상부로 갈수록 그 단면적이 증가하는 제1 구간 제1 구간에 연결되는 제2 구간 제2 구간에 연결되며 하부로 갈수록 그 단면적이 증가하는 제3 구간을 포함하고, 제어부는, 축의 일측에 형성된 레이저 센서를 통해 축의 움직임을 감지하여 피치각의 정밀한 제어를 수행하고, 감지된 수위가 해당 시간대의 제1 수위나 제2 수위에 근접할 때, 피치각을 감소시키거나 증가시키고, 피치각이 최소각인 상태에서 수위가 기 설정 시간 이상으로 제1 수위 이하로 유지될 때, 단면적이 좁은 유로의 하부를 향하여 블레이드를 이동시키고, 피치각이 최대각인 상태에서 수위가 기 설정 시간 이상으로 제2 수위 이상으로 유지될 때, 단면적이 넓은 유로의 상부를 향하여 블레이드를 이동시키는 소수력발전장치이고,Patent Document 2 includes a transfer pipe connected on one side to a water storage tank; A water turbine having blades with variable pitch angles and formed on the other side of the transfer pipe; And when the flow rate of sewage flowing through the transfer pipe changes according to the change in pitch angle, the water level of the water tank is detected in real time through a water level sensor formed in the water tank, and the water level is changed according to the time zone. It includes a control unit that adjusts the pitch angle of the blade so that it is within the water level range, and when the pitch angle of the blade changes, the shaft connected to the blade is formed to move up and down, and the flow path formed to allow sewage to flow around the blade is adjusted to the height. It is formed so that its cross-sectional area changes accordingly, and the flow path includes a first section whose cross-sectional area increases toward the top, a second section connected to the first section, and a third section which is connected to the second section and whose cross-sectional area increases toward the bottom. The control unit performs precise control of the pitch angle by detecting the movement of the shaft through a laser sensor formed on one side of the shaft, and reduces the pitch angle when the detected water level approaches the first or second water level in the corresponding time period. When the water level is maintained below the first water level for more than a preset time with the pitch angle at the minimum angle, the blade is moved toward the bottom of the channel with a narrow cross-sectional area, and the water level is lowered with the pitch angle at the maximum angle. It is a small hydro power generation device that moves the blades toward the top of a passage with a large cross-sectional area when the water level is maintained above the second level for more than a preset time,
특허문헌 3은 이송관의 일측에 형성된 저수조로부터 유체가 유입되면 이송관의 타측에 형성된 수차가 구동되어 전력을 생산하는 소수력발전장치의 제어방법에 있어서, 저수조의 수위를 감지하는 감지단계; 및 감지된 수위가 기 설정된 정수위를 만족하도록, 저수조의 수위에 따라 수차에 형성된 블레이드의 피치각을 조절하여 이송관으로 유입되는 유체의 유입량을 제어하는 제어단계를 포함하고, 제어단계에서, 블레이드의 피치각이 변경될 때, 블레이드에 연결된 축이 상하이동하도록 형성되고, 축의 일측에 형성된 레이저 센서가 축의 움직임을 감지하여 피치각의 정밀한 제어를 수행하고, 저수조는, 일측이 유체가 유입되는 유입관에 연결되고, 타측이 월류부에 연결되는 제1 저수부; 및 제1 저수부에 연통되며 일측이 이송관에 연결되는 제2 저수부를 포함하고, 제2 저수부의 수위가 발전을 위한 최소유량인 제5수위 이상이 되어 월류부로 유체가 월류되고 있을 때, 이송관에 형성된 입구 밸브를 개방하여 수차를 구동시키는 구동 단계를 더 포함하는 소수력발전장치의 제어방법이며,Patent Document 3 is a control method of a small hydro power generation device in which when fluid flows in from a water reservoir formed on one side of a transfer pipe, a water wheel formed on the other side of the transfer pipe is driven to produce power, comprising: a detection step of detecting the water level of the reservoir; And a control step of controlling the amount of fluid flowing into the transfer pipe by adjusting the pitch angle of the blades formed on the water wheel according to the water level of the water tank so that the detected water level satisfies the preset water level, and in the control step, the amount of fluid flowing into the transfer pipe is adjusted. When the pitch angle changes, the shaft connected to the blade is formed to move up and down, a laser sensor formed on one side of the shaft detects the movement of the shaft and performs precise control of the pitch angle, and the water reservoir is an inlet pipe through which fluid flows in on one side. A first water reservoir connected to and the other side is connected to an overflow portion; and a second reservoir connected to the first reservoir and on one side connected to a transfer pipe, when the water level of the second reservoir becomes higher than the fifth water level, which is the minimum flow rate for power generation, and fluid is overflowing into the overflow part. , A control method of a small hydro power generation device further comprising a driving step of driving the water wheel by opening the inlet valve formed in the transfer pipe,
특허문헌 4는 수력으로 회전하는 수차(水車); 수차의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기; 및 발전기의 출력 전력을 조정하여 수차의 회전수를 제어하는 제어 장치를 포함하는 수력 발전 시스템으로서, 제어 장치는, 발전기의 출력 전력값을 검출하는 출력 전력 검출 수단; 검출된 출력 전력값을 기억하는 출력 전력 기억 수단; 발전기의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단; 검출된 회전수를 기억하는 회전수 기억 수단; 기억된 출력 전력값 및 회전수를 사용하여 발전기의 출력 전력을 제어하는 기본 제어 수단; 및 출력 전력값 및 회전수값에 대한 실속(失速) 경계 조건으로서, 미리 설정된 실속 경계 조건에 기초하여, 수차가 실속 상태인 것으로 판정되지 않는 범위에서의 최대 전력으로 되도록, 필요에 따라 발전기의 출력 전력을 제한하는 발전 전력 제한 제어 수단을 구비하고, 실속 경계 조건은, 실속 상태인 것으로 판정되는 실속 판정 영역과 비실속(非失速) 상태인 것으로 판정되는 비실속 판정 영역이, 출력 전력값 및 회전수값의 관계를 나타내는 판정 곡선에 의해 구분되고, 판정 곡선은, 기본 제어 수단에 의해 사용되는 출력 전력값이 상승했을 때 실속 상태인 것으로 판정하기 위한 실속 판정 곡선과, 기본 제어 수단에 의해 사용되는 출력 전력값이 저하되었을 때 비실속 상태인 것으로 판정하기 위한 복귀 판정 곡선을 포함하고, 이들 곡선 사이에는 히스테리시스(hysteresis) 영역으로서 실속 경계 영역이 구성되어 있는 수력 발전 시스템이다.Patent Document 4 is a water wheel rotating by hydraulic power; A generator that converts the rotational energy of the water wheel into electrical energy; and a control device for controlling the rotation speed of the water turbine by adjusting the output power of the generator, wherein the control device includes: output power detection means for detecting the output power value of the generator; Output power storage means for storing the detected output power value; Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the generator; Rotation speed memory means for storing the detected rotation speed; Basic control means for controlling the output power of the generator using the memorized output power value and rotation speed; and as a stall boundary condition for the output power value and the rotation speed value, the output power of the generator as necessary to be the maximum power in the range in which the aberration is not determined to be in a stall state, based on the preset stall boundary condition. The stall boundary condition includes a stall determination area determined to be in a stall state and a non-stall determination area determined to be in a non-stall state, the output power value and the rotation speed value. It is divided by a judgment curve showing the relationship, and the judgment curve is a stall judgment curve for determining that the stall state is present when the output power value used by the basic control means rises, and the output power used by the basic control means It is a hydroelectric power generation system that includes a return judgment curve for determining that the system is in a non-stall state when the value decreases, and a stall boundary area as a hysteresis area is formed between these curves.
이와 같이 다양한 수력발전 기술이 개발되어 있으나, 종래의 기술은 유량이 설정치 이하로 떨어지면 발전기의 회전 속도가 정격 회전 속도에 미치지 못하여 발전이 불가능한 단점이 있었다.Although various hydroelectric power generation technologies have been developed, the conventional technology has the disadvantage that when the flow rate falls below a set value, the rotation speed of the generator does not reach the rated rotation speed, making power generation impossible.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 유도발전기 강제 병입 시스템에서 유량 및 낙차 감소로 인한 발전기 회전속도가 감소하여 발전이 중지되는 것을 방지하기 위하여 전력변환장치를 사용하여 발전기의 출력을 계통전원의 전압, 주파수에 맞게 발전 가능 하도록 한 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the problems of the prior art as described above. In order to prevent power generation from stopping due to a decrease in the rotation speed of the generator due to a reduction in flow rate and drop in an induction generator forced feed-in system, a power conversion device is used. The purpose is to provide an automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization desynchronization due to a decrease in inflow flow, so that the output of the generator can be generated according to the voltage and frequency of the grid power.
특히 본 발명은 시스템 제어는 PLC 등 제어수단을 사용하며, 강제 병입 시스템에서 발전하지 못하는 구간 도달하였을 때 스위치 등을 사용하여 시스템을 절환하게 하고, 유량이 설정된 기준치 이상으로 회복되면 강제 병입 제어 방식으로 자동 절환되게 한 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, the present invention uses control means such as PLC to control the system, and switches the system using a switch when the forced feed-in system reaches a section where power cannot be generated, and when the flow rate recovers above the set standard value, the forced feed-in control method is used. The purpose is to provide an automatic switching inverter power generation system that responds to synchronization of an induction generator due to a decrease in inflow flow.
상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템은 전기를 발생시키는 발전기(100), 발전기와 상용전원을 연결하는 기중차단기(200)를 포함하는 발전시스템으로, 상기 기중차단기와 발전기 사이에는 인버터(500)가 병렬로 연결되고, 상기 기중차단기와 발전기 사이에 설치된 제1스위치(10); 상기 기중차단기와 인버터 사이에 설치된 제2스위치(20); 상기 인버터와 발전기 사이에 설치된 제3스위치(30)를 구비하며, 정상 상태 운전시에는 상기 제1스위치는 온시키고, 제2스위치와 제3스위치을 개방하여 강제 병입 방식으로 운전하고, 유량 또는 발전량이 설정된 기준치 이하 일 때에는 제1스위치는 개방하고, 제2스위치와 제3스위치는 온시켜 인버터 방식으로 운전할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.In order to solve the above object, the automatic switching inverter power generation system in response to synchronization of an induction generator according to a decrease in inflow flow according to the present invention includes a generator (100) that generates electricity and an air circuit breaker (200) that connects the generator and commercial power. A power generation system comprising: an inverter 500 connected in parallel between the air breaker and the generator, and a first switch 10 installed between the air breaker and the generator; A second switch (20) installed between the air circuit breaker and the inverter; It is equipped with a third switch 30 installed between the inverter and the generator, and during normal operation, the first switch is turned on, the second switch and the third switch are opened to operate in a forced feed-in method, and the flow rate or power generation amount is adjusted. When the temperature is below the set standard, the first switch is opened and the second and third switches are turned on to enable operation in an inverter method.
상기 인버터는 AC-DC 컨버터, DC링크, DC-AC 인버터를 포함하여 AC-DC 컨버터에서 발전기에 여자 전류를 공급하여 발전기에서 생산된 AC전력을 DC로 변환하고, 이를 다시 계통전원의 전압, 주파수에 맞게 변환하는 전력변환장치인 것이 바람직하다.The inverter, including an AC-DC converter, DC link, and DC-AC inverter, supplies exciting current from the AC-DC converter to the generator, converts the AC power produced by the generator into DC, and converts it to the voltage and frequency of the grid power. It is desirable to have a power conversion device that converts to suit.
본 발명에 따른 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템은 발전기에 공급되는 유량이 기존 기술로 운전이 불가능한 구간인 정격 유량의 50%이하인 상태에서도 발전이 가능하게 되어 설비 이용률 및 연 발전량 증가을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization loss due to a decrease in inflow flow rate according to the present invention enables power generation even when the flow rate supplied to the generator is less than 50% of the rated flow rate, which is a section in which operation is impossible with existing technology, thereby reducing facility utilization rate and It has the effect of increasing annual power generation.
또한 인버터를 구비하여 돌입전류로 인한 계통 전압강하 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by providing an inverter, there is an effect of preventing grid voltage drop due to inrush current.
도 1은 종래 유도발전기 강제병입 시스템의 구성도, 발전기가 정격 RPM이상 회전 시기중차단기를 연결하여 강제로 계통에 병입하는 시스템 구성도
도 2는 본 발명에 따른 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템에서 유량 감소 상태에서의 운전 상태 구성도
도 3은 본 발명에 따른 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템에서 정상 유량 상태에서의 운전 상태 구성도Figure 1 is a configuration diagram of a conventional induction generator forced feed-in system, and a system configuration for forcibly feed-in to the system by connecting a circuit breaker when the generator rotates above the rated RPM.
Figure 2 is a configuration diagram of the operating state in a reduced flow state in the automatic switching inverter power generation system in response to synchronous desynchronization of the induction generator according to the decrease in inflow flow rate according to the present invention.
Figure 3 is a configuration diagram of the operating state in a normal flow state in the automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization desynchronization according to the inflow flow rate reduction according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가하여 실시할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be implemented with various changes, specific embodiments will be illustrated in the drawings and explained through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명은 유량 및 낙차 감소로 인한 발전기 회전속도가 감소하였을 때 전력변환장치를 사용하여 발전기의 출력을 계통전원의 전압, 주파수에 동기 시켜 발전 가능하게 한다.The present invention enables power generation by synchronizing the output of the generator with the voltage and frequency of the system power using a power conversion device when the generator rotation speed decreases due to a decrease in flow rate and drop.
본 발명에 따른 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템은 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 전기를 발생시키는 발전기(100), 발전기와 상용전원을 연결하는 기중차단기(200)를 포함하는 통상의 발전시스템에 제어장치를 추가하여 발전기의 출력을 복합 제어하는 것이다.As shown in Figures 2 and 3, the automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization loss due to a decrease in inflow flow according to the present invention includes a generator 100 that generates electricity, and an air breaker (100) connecting the generator and commercial power. 200), the output of the generator is complexly controlled by adding a control device to the normal power generation system.
본 발명의 발전 시스템을 구성하는 제어장치는 상기 기중차단기(200)와 발전기(100) 사이에는 인버터(500)가 병렬로 연결되어 있어 유량의 감소에 대응하여 출력을 제어할 수 있다.The control device constituting the power generation system of the present invention has an inverter 500 connected in parallel between the air breaker 200 and the generator 100, so that the output can be controlled in response to a decrease in flow rate.
또한 본 발명은 상기 기중차단기와 발전기 사이에 설치된 제1스위치(10); 상기 기중차단기와 인버터 사이에 설치된 제2스위치(20); 상기 인버터와 발전기 사이에 설치된 제3스위치(30)를 구비하고 있다.In addition, the present invention includes a first switch (10) installed between the air circuit breaker and the generator; A second switch (20) installed between the air circuit breaker and the inverter; It is provided with a third switch 30 installed between the inverter and the generator.
본 발명의 발전시스템은 종래의 발전시스템에 상기한 인버터(500)와 다수의 스위치(20~30)를 더 구비하여 유량에 따라 스위치 작동시켜 운전 모드를 변경할 수 있으며, 운전모드는 유량이 설정 기준치 이상으로 공급되는 상태에서의 운전인 강제병입 운전 모드와 유량이 설정 기준치 이하인 상태에서 운전하는 인버터 운전모드로 이루어질 수 있다. The power generation system of the present invention is further equipped with the inverter 500 and a plurality of switches 20 to 30 as described above in the conventional power generation system, so that the operation mode can be changed by operating the switch according to the flow rate, and the operation mode is set when the flow rate is set to a standard value. It can be comprised of a forced feed-in operation mode, which operates when the supply is supplied above, and an inverter operation mode, which operates when the flow rate is below the set standard value.
유량이 정상 상태인 강제병입 운전모드는 상기 제1스위치는 온시키고, 제2스위치와 제3스위치를 개방하여 운전하고, 유량 또는 발전량이 설정된 기준치 이하인 인버터 운전 모드는 제1스위치는 개방하고, 제2스위치와 제3스위치는 온시켜 인버터 방식으로 운전한다.In the forced feed-in operation mode in which the flow rate is normal, the first switch is turned on and the second and third switches are opened, and in the inverter operation mode in which the flow rate or power generation is below the set standard, the first switch is opened and the second switch is opened. Switch 2 and switch 3 are turned on to operate in inverter mode.
상기한 바와 같이 운전이 이루어지는 본 발명의 발전시스템은 유량의 변화를 감지하여 운전이 절환될 수 있어야 하고, 이를 위해 유량의 변화를 감지하거나 발전기의 출력을 감지한다.The power generation system of the present invention, which operates as described above, must be able to switch operation by detecting changes in flow rate, and for this purpose, it detects changes in flow rate or detects the output of the generator.
기준치는 유량 기준치와 발전량 기준치로 구분될 수 있고, 유량 기준치는 발전기에 공급되는 유량을 감지함에 의해 설정될 수 있고, 이 유량 기준치는 해당 발전기에 설정된 정격유량의 70%이다.The standard value can be divided into a flow rate standard value and a power generation standard value, and the flow rate standard value can be set by detecting the flow rate supplied to the generator, and this flow rate standard value is 70% of the rated flow rate set for the generator.
즉, 측정된 유량이 유량 기준치인 70% 이상일 경우에는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1스위치는 온시키고, 제2스위치와 제3스위치를 개방한 상태에서 강제병입 운전 모드로 운전이 이루어지고, 70%이하일 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이 제1스위치는 개방하고, 제2스위치와 제3스위치는 온시킨 상태에서 인버터 운전이 이루어진다. That is, when the measured flow rate is more than 70% of the flow rate standard value, as shown in FIG. 3, the first switch is turned on and the operation is performed in forced feed-in operation mode with the second and third switches open. If it is less than 70%, the inverter is operated with the first switch open and the second and third switches turned on, as shown in FIG. 2.
발전량 기준치는 발진기의 출력을 기준으로 한 것으로, 공급된 유량의 변화에 따라 변하는 발전기의 발전량을 검출하여 실시간 발전량과 발전량 기준치를 대비한다. The power generation reference value is based on the output of the oscillator. The power generation amount of the generator, which changes according to changes in the supplied flow rate, is detected and compared with the real-time power generation reference value.
발전량 기준치는 해당 발전기가 출력할 수 있는 정격 발전량의 50%이다.The power generation standard is 50% of the rated power output that the generator can output.
즉, 측정된 실시간 발전량이 발전량 기준치인 50% 이상일 경우에는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1스위치는 온시키고, 제2스위치와 제3스위치를 개방한 상태에서 강제병입 운전 모드로 운전이 이루어지고, 50%이하일 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이 제1스위치는 개방하고, 제2스위치와 제3스위치는 온시킨 상태에서 인버터 운전이 이루어진다. That is, when the measured real-time power generation amount is more than 50% of the power generation standard value, as shown in FIG. 3, the first switch is turned on and the operation is performed in forced feed-in operation mode with the second switch and the third switch open. If it is less than 50%, the inverter is operated with the first switch open and the second and third switches turned on, as shown in FIG. 2.
상기 인버터는 유량의 변화에 따라 변하는 발전기의 출력을 계통 전원의 전압과 주파수에 맞게 변환하는 전력변환장치로, AC-DC 컨버터, DC링크, DC-AC 인버터를 포함하여 구성될 수 있으며, 발전기에 여자 전류를 공급하여 발전기에서 생산된 AC전력을 DC로 변환하고, 이를 다시 계통전원의 전압, 주파수에 맞게 변환한다.The inverter is a power conversion device that converts the output of the generator, which changes according to the change in flow rate, to the voltage and frequency of the system power supply. It can be composed of an AC-DC converter, DC link, and DC-AC inverter, and is connected to the generator. By supplying exciting current, the AC power produced by the generator is converted to DC, which is then converted to match the voltage and frequency of the grid power.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 발전시스템은 상기한 바와 같이 강제 병입운전 모드와 인터버 운전 모드를 구비하고 있으며, 강제병입 운전 모드는 상기한 바와 같이 유량계에서 측정된 유량이 유량 기준치인 70%이상이거나 실시간 발전량이 발전량 기준치인 50% 이상 일 때 제2스위치(20)와 제3스위치(30)은 개방하고 제1스위치(10)를 닫으며, 제4스위치(40)를 닫아 역률보상콘덴서(300)를 연결한 상태에서 운전이 이루어지게 하고, 유량계에서 측정된 데이터와 발전량은 PLC에 통신으로 제공하며, PLC에서 유량 및 발전량 데이터를 받아 스위치들을 제어한다.The power generation system of the present invention configured as described above is equipped with a forced feed-in operation mode and an inverter operation mode, and the forced feed-in operation mode is used when the flow rate measured by the flow meter is 70% or more of the flow rate standard value as described above. Or, when the real-time power generation is more than 50% of the power generation standard, the second switch (20) and the third switch (30) are opened, the first switch (10) is closed, and the fourth switch (40) is closed to open the power factor correction condenser ( 300) is connected, and the data and power generation measured by the flow meter are provided to the PLC through communication, and the switches are controlled by receiving flow and power generation data from the PLC.
인버터 운전은 도 2에 도시한 바와 같이, 유량계에서 측정된 유량이 유량 기준치인 70%미만이거나 실시간 발전량이 발전량 기준치인 50%미만 일 때 제1스위치(10)와 제4스위치(40)을 개방하여 역률보상콘덴서는 차단시키고, 제2스위치(20)와 제3스위치(30)를 연결한 상태에서 운전이 이루어진다.As shown in FIG. 2, the inverter operation opens the first switch 10 and the fourth switch 40 when the flow rate measured by the flow meter is less than 70% of the flow rate standard or the real-time power generation is less than 50% of the power generation standard. Thus, the power factor correction capacitor is blocked, and operation is performed with the second switch 20 and the third switch 30 connected.
상기 유량 기준치와 발전량 기준치는 수력발전소의 운전 범위에 따라 달라질 수 있다. The flow rate standard value and the power generation standard value may vary depending on the operating range of the hydroelectric power plant.
10: 제1스위치
20: 제2스위치
30: 제3스위치
40: 제4스위치
100: 발전기
200: 기중차단기ACB(Air Circuit Breakers)
300: 역률보상콘덴서
400: 그리드(GRID)
500: 인버터(INVERTER)10: first switch
20: second switch
30: Third switch
40: fourth switch
100: Generator
200: Air Circuit Breakers (ACB)
300: Power factor correction capacitor
400: GRID
500: INVERTER
Claims (4)
상기 기중차단기와 발전기 사이에 설치된 제1스위치(10)
상기 기중차단기와 인버터 사이에 설치된 제2스위치(20)
상기 인버터와 발전기 사이에 설치된 제3스위치(30)를 구비하며,
정상 상태 운전시에는 상기 제1스위치(10)는 온시키고, 제2스위치(20)와 제3스위치(30)을 개방하여 강제 병입 방식으로 운전하고,
유량 또는 발전량이 설정된 기준치 이하 일 때에는 제1스위치(10)는 개방하고, 제2스위치(20)와 제3스위치(30)는 온시켜 인버터 방식으로 운전할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템.It is a power generation system that includes a generator 100 that generates electricity and an air breaker 200 that connects the generator and commercial power, and an inverter 500 is connected in parallel between the air breaker and the generator,
The first switch (10) installed between the air breaker and the generator
A second switch (20) installed between the air circuit breaker and the inverter.
It has a third switch (30) installed between the inverter and the generator,
During normal operation, the first switch 10 is turned on, the second switch 20 and the third switch 30 are opened to operate in a forced feed-in method,
When the flow rate or power generation amount is below the set standard value, the first switch (10) is opened and the second switch (20) and third switch (30) are turned on to enable operation in an inverter method. Automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization failure.
상기 인버터는 AC-DC 컨버터, DC링크, DC-AC 인버터를 포함하여 발전기에 여자전류를 공급하고 발전기에서 생산된 AC전력을 DC로 변환하고, 이를 다시 계통전원의 전압, 주파수에 맞게 변환하는 전력변환장치인 것을 특징으로 하는 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템.According to paragraph 1,
The inverter includes an AC-DC converter, DC link, and DC-AC inverter, which supplies exciting current to the generator and converts the AC power produced by the generator into DC, which is then converted back to the voltage and frequency of the grid power. An automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization loss due to a decrease in inflow flow, characterized as a conversion device.
상기 유량 기준치는 정격 유량의 70%인 것을 특징으로 하는 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템.According to paragraph 1,
The flow rate standard value is 70% of the rated flow rate. An automatic switching inverter power generation system in response to synchronization of an induction generator due to a decrease in inflow flow rate.
상기 발전량 기준치는 발전 출력이 50% 상태의 발전량인 것을 특징으로 하는 유입유량감소에 따른 유도발전기 동기탈조 대응 자동절환 인버터 발전시스템.According to paragraph 1,
The power generation reference value is an automatic switching inverter power generation system in response to induction generator synchronization desynchronization due to a decrease in inflow flow, characterized in that the power generation output is 50%.
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