KR20030061382A - 제어공급시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해수면(4) 위에 배치된 하나 이상의 전압 공급제어장치(3)와 전기장치(2), 상기 전압 공급제어장치와 전기장치(2)를 연결하는 해저케이블(5), 및 기본적으로 전기장치(2)와 관련된 제어작동장치(6)용 제어공급시스템(1)에 있어서: 해저케이블(5)에 공급되는 직류전압을 생성하기 위한 상기 전압 공급제어장치(3)는 AC/DC 컨버터(7)를 하나 이상 포함하고, 상기 제어작동장치(6)는 해저케이블(5)을 통해 전송된 직류전압을 직류전압이나 교류전압으로 변환하는 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터(8)와 연결되며, 이렇게 생성된 전압을 연결선을 통해 전기장치(2)에 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 복잡성은 떨어지면서도, 효율은 높아지고 시스템 용도가 개선되도록 전술한 형태의 제어공급시스템을 개선하여 더 먼 거리에서도 전압공급을 할 수 있도록 하는데 있다. 이를 위해, 전압 공급제어장치(3)는 해저케이블(5)을 통해 공급되도록 직류전압을 생성하는 AC/DC 컨버터(7)를 하나 이상 포함하고, 제어작동장치(6)는 해저케이블(5)을 통해 전송된 직류전압을 직류전압이나 교류전압으로 변환하는 DC/DC 또는 하나 이상의 DC/AC 컨버터(8)에 연결되며, 이렇게 생긴 전압은 연결선을 통해 전기장치(2)에 전달될 수 있다.
Description
이런 제어공급시스템은 예컨대 천연개스나 광유 생산에 이용된다. 이와 관련하여, 본 출원은 육상이나 해상 시추공에 이용될 수도 있다.
해상 시추공의 경우, 제어공급시스템의 일부분은 해수면 위의 플랫폼에 설치된다. 해수면 위에 있는 부분은 특히 해수면 밑이나 해저의 제어작동장치에 해저케이블을 통해 연결되는 전압 공급제어장치이다. 제어작동장치는 모터, 전기 액튜에이터 등의 각종 전기장치에 적당한 연결선을 통해 연결된다.
이런 형태의 기존의 제어공급시스템에서는, 해저케이블을 통해 교류전압을 전송하므로, 예컨대 전기장치와 연결된 케이블 단부에서 전기장치에 적합한 전압을 공급하도록 교류전압의 진폭과 주파수가 이미 선택되어 있다. 이런 전기장치를 직접 제어하기 위해 별도의 해저케이블을 각 전기장치에 제공할 수 있다. 데이터 전송은 별도의 해저케이블을 통해 이루어진다.
이런 기존의 제어공급시스템의 단점은, 전기장치에 적당한 전력을 보내기 위해 240 VAC의 전압과 600 VAC의 오리지널 전압을 공급하는데 예컨대 해저케이블의 길이가 30 내지 50㎞일 경우 케이블의 단면적은 100-200 ㎟ 정도 필요하다는데 있다. 또, 데이터선이 필요하므로, 해저케이블의 직경이 상당히 커야만 한다.
위에서는 전기장치에 대해 240 VAC가 충분하다고 가정했다. 그러나, 밝혀진바에 의하면, 최대 1분내에 천연개스나 광유의 생산 밸브를 닫기 위해 높은 전력으로 서보모터와 같은 전기장치를 작동시킬 수 있으려면 더 큰 전압이 필요하다. 이렇게 높은 전압을 공급받는 전기장치에 적용하려면, 기존의 제어공급시스템의 해저케이블의 단면적을 더 증가시켜야 한다.
또, 실제로는 서보모터 같은 전기장치를 시동할 때, 특히 높은 전력으로 서보모터를 시동할 때는 아무리 시동과정을 천천히 해도 해저케이블을 통해 전압 공급제어장치에 복귀신호가 전달되고, 이는 서보모터의 시동과정중에 해저케이블의 단부에서 단락이 일어남을 의미한다. 이렇게 되면 단락으로부터 시스템을 보호하기 위해 자동으로 시스템이 꺼진다.
또, 전술한 제어공급시스템에서는 시스템 전체에 대해 출력전력으로서 겨우 27%의 효율만을 얻었다.
다른 제어공급시스템도 있는데, 이 경우 역시 교류전압을 해저케이블을 통해 전송한다. 그러나, 이 시스템에서는 예컨대 10,000 VAC의 교류전압을 해저케이블을 통해 전송하고, 제어작동장치에서 이 전압을 변압기를 이용해 전기장치에 필요한 전압값까지 낮춘다. 또, 감압 후에 다시 전압을 평활화하기 위해 여러개의 전력 커패시터들을 사용해야만 한다. 이 시스템에서는 필요한 곳에서 해저케이블의 도전단면적을 줄이기 위해, 역률을 조정하여 전체 시스템에 적당한 효율을 얻었다. 이런 역률조정을 위해서 아주 복잡하고 비싼 장비가 필요하다.
그러나, 전술한 시스템을 완벽히 확장해도, 효율은 일반적으로 70% 미만이고, 해저케이블의 도전 단면적은 길이 30㎞의 경우 16㎟, 길이 50㎞의 경우 26㎟이다.
본 발명은 전기장치용 제어공급시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 해수면 위에 배치되는 하나 이상의 전압원과 제어장치, 상기 전압원과 제어장치를 전기장치에 연결하는 해저케이블, 및 전기장치와 연결되는 제어작동장치를 포함한다.
도 1a-c는 여러 제어공급시스템의 개략도로서, 도 1a-b는 종래의 것이고 도 1c는 본 발명의 것임;
도 2는 도 1c에 도시된 본 발명에 따른 제어공급시스템의 블록도.
본 발명의 목적은 복잡성은 떨어지면서도, 효율은 높아지고 시스템 용도가 개선되도록 전술한 형태의 제어공급시스템을 개선하여 더 먼 거리에서도 전압공급을 할 수 있도록 하는데 있다.
이 목적은, 청구항 제1항의 특성에 의해 해결되는바, 해저케이블에 공급될 직류전압을 생성하기 위한 전압 공급제어장치는 하나 이상의 AC/DC 컨버터를 포함하고, 하나 이상의 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터에 제어작동장치를 연결하여 해저케이블을 통해 전송된 직류전압을 직류전압이나 교류전압으로 변환하며, 이렇게 생성된 전압을 연결선을 통해 전기장치에 보낼 수 있다.
이것은, 본 발명에 따르면 직류전압을 기다란 해저케이블을 통해 전송하여, 교류전압을 직류전압이나 그 반대로 변환하는 것이 해저케이블 단부에서만 일어남을 의미한다. 직류전압과 대응 직류전류에서는 해저케이블을 통해 유효전력만이 전송되고 겉보기 전력은 전송되지 않는다. 이것은 역률이 1임을 의미한다. 해저케이블을 통해 직류전압이 전송되기대문에, 기존의 시스템에서의 교류전압의 전송에 비해 높은 전압에서도 약간의 손실만이 있을 뿐이다.
또, 직류전압을 전송하므로, 교류전압의 전송과 비교해 해저케이블의 도전단면적을 1/10 내지 그 이하로 낮출 수 있다.
제어작동장치내의 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터때문에, 직류전압이 모터, 액튜에이터, 기타 유사 장비의 전기장치에 적당한 주파수를 갖는 240V나 300V의 직류나 교류전압으로 변환된다.
따라서, 본 발명에 따른 시스템은 구성이 단순하고 효율(70% 이상)이 높다는 점에서 종래와 구별되고, 또 해저케이블의 도전단면적을 상당히 감소시키기만 해도 상당한 비용절감을 도모할 수 있다.
이 시스템용의 간단한 전압원은 달리 교류전압원을 사용할 수도 있지만, 특히 3상 교류전압을 공급하기 위해 공급제어장치에 연결된다.
전술한 시스템에서는, 전압공급제어장치와 제어작동장치 사이에 데이터를 전송할 수 있다. 이렇게 하는데는 일반적으로 별도의 케이블이 필요하다.
본 발명에 따르면, 해저케이블을 통한 직류전압 전송으로 고주파가 전혀 없으므로, 직류전압에 직접 대응하는 전압주파수를 데이터 전송을 위해 간단하게 직류전압으로 변조할 수 있다는 점에서 또 유리하다. 이것은, 전압 공급제어장치와 제어작동장치가 각각 하나 이상의 데이터변조기를 포함하기 때문에 가능하다.
전압 공급제어장치의 데이터 변조기를 DC/DC 또는 AC/DC 컨버터 뒤에 배치하면 아주 간단하고 효과적인 형태의 데이터전송이 가능하다.
적당한 입력장치를 통해 데이터 변조기에 직접 정보나 데이터를 적절히 입력할 수 있다. 그러나, 더 먼 곳에서도 데이터나 신호를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 전압 공급제어장치를 외부 데이터 전송장치에 연결할 수 있다. 이것을 통해 데이터 변조기에 적당한 데이터를 송신하거나 수신할 수 있다.
간단하고 비슷한 방식으로 제어작동장치에 데이터를 송수신하기 위해, 제어작동장치의 데이터 변조기를 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터 앞에 설치할 수 있다.
이런식으로 직류전압으로부터 데이터를 전송하거나 획득한다.
고전류의 발생을 방지하기 위해, 그리고 적당한 곳에서 관련 전기기계, 특히 해저의 전기기계의 파손을 방지하기 위해, DC/DC 또는 DC/AC 컨버터에 과전류 제어기를 할당할 수 있다.
DC/DC 컨버터에서는, 해수면에서 공급된 수천볼트의 높은 직류전압을 해저상의 각 전기장치에 적당한 직류전압으로 분할한다.
전기장치에 적당한 전압을 확실히 공급하기 위해, 특히 전압분권조정기를 구비한 교류전압 측정기에 DC/AC 컨버터를 유도결합할 수 있다. 전압분권조정기 때문에, 전기장치가 작동하기 전에 전체 전압으로 시스템을 작동시킬 수 있고, 전압분권조정기는 동적인 부하조정을 담당하여 전압을 적당히 낮은 값으로 낮출 수 있다.
이런 유도결합때문에, 해저케이블과 전기장치 사이의 적당한 플러그 접속이나 기타 접속부가 직류전압으로 동작하지 않는다는 본 발명의 또다른 특성이 얻어진다. 아무리 작은 습도라도 직류전압의 전송에는 해롭고, 특히 염수는 직류전압과 갈바니 요소로 작용하여 금속접촉면을 아주 빨리 부식시킨다고 알려져 있다. 이런 접속부의 비용을 낮추기 위해, 해수면 밑에서 유도결합을 발생시키고, 일반적인 기존의 해상 전기접속구에 사용되는 교류전압을 통해 전압을 전송한다.
일반적인 전기접속구들을 이용하면, 모든 접속부들을 해수면 밑에서 회수하고 꺼내어, 수리하고 재사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 해저케이블과 적당한 전기장치 사이에 고정되고 분리되지 않는 접속부가 불필요하다.
유도결합을 위해, 직류전압을 전기장치에 필요한 교류전압으로 직접 변환하는 변압기를 사용할 수 있다.
이런 변압기는 두개의 서로 떨어지고 대칭적이면서 상호 관련된 코일 하프코어들로 구성된다.
코일 하프코어들 사이의 에어갭을 통해 데이터를 동시에 교환하기 위해, 각각의 코일 하프코어에는 데이터 전송을 위한 데이터 변조기를 할당할 수 있다.
직류전압의 교류전압으로의 변환을 제어하고 감시하기 위해, 그리고 코일 하프코어의 적절한 데이터 변조기를 제어하고 감시하기 위해, 데이터 변조기, DC/AC 컨버터 및/또는 교류전압 측정기를 제어하기에 적당한 결합제어기를 각각의 코일 하프코어에 할당할 수 있다. 직류전압 조정을 위한 전압 공급제어장치로의 복귀신호는 교류전압 측정기로부터 제공되고, 이 복귀신호는 적당한 유도결합기, 코일 하프코어용 데이터 변조기, 제어작동장치의 데이터 변조기, 해저케이블, 및 전압 공급제어장치의 데이터 변조기를 통해 일어난다. 이런식으로, 전압 공급제어장치와 제어작동장치 사이의 연속적인 양방향 데이터교환이 가능하다.
더이상의 제어기 없이, 교류전압 측정기를 전기장치에 간단히 연결할 수 있다.
DC/AC 컨버터에서 공급된 교류전압을 교류전압 측정기로 간단히 측정하기 위해, 그리고 전기장치에 적당한 전압을 공급하기 위해, 특히 교류전압의 진폭 측정용으로 교류전압 측정기를 설치할 수 있다.
이런 연결에서, DC/AC 컨버터에서 공급된 교류전압이 구형파 전압이면 유리하다. 이 전압에서는, 적당한 전압과 충분한 전력을 각종 전기장치에 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 전압분권조정기를 갖춘 교류전압 측정기에서는 예컨대 제너 다이오드 배열을 이용한 별도의 전압안정이 더이상 불필요한데, 이는 이런 회로에서 생긴 교류전압이 이미 정적으로나 동적으로 안정되어 있기 때문이다.
해저케이블을 통해 직류전압과 전기신호를 전송하기 위해, 동축 도체들로 해저케이블을 형성하는 것이 유리하다. 이렇게 되면 복사잡음에 대한 면역과 감쇠에 대해 최적의 특성을 보이고, 100-600 kBaud 이상의 높은 데이터 전송속도를 얻을 수 있다. 또, 해저케이블을 통한 양방향 송신도 간단히 가능할 수 있다.
두개의 코일 하프코어 사이의 에어갭이 최대 4㎜ 특히 바람직하게는 최대 2㎜ 되도록 변압기를 형성한다. 또, 해수의 침습을 받지 않는 재료, 예컨대 내식성 강판이나 플라스틱으로 봉입된 자성 분말혼합물로 코일 하프코어를 형성한다.
전기장치나 교류전압 측정기로부터 전압 공급제어장치의 방향으로 데이터를 보낼 수 있도록, 전압분권조정기를 양방향으로 형성한다.
본 발명에 따라 직류전압이나 직류전류를 적용하고, 그 결과 해저케이블의 도전 단면적을 가능한한 작게 할 수 있으므로, 각각의 전기장치용으로 해저케이블에 별도의 연결도체를 제공할 수 있다. 이때문에, 싱글 모터나 싱글 액튜에이터 같은 전기유니트가 적당한 트리 구조를 갖거나 전기모터, 액튜에이터, 기타 전기장치 군으로 될 수 있음을 알아야 한다.
이 시스템이 데이터 전송을 위한 멀티플렉서를 포함한다는 점에서 데이터-또 멀티채널-의 간단한 결합을 실현할 수 있다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 여러가지 제어공급시스템이 도시되어 있고, 그중 도 1a, 1b에 도시된 것이 실제로 알려져 있다.
도 1a에 따른 제어공급시스템에서, 적당한 전압원과 멀티플렉서(25)를 갖는 전압 공급제어장치(3)는 해수면(4) 위에 배치되어 있다. 전압은 교류로 공급되고, 해저케이블(5)을 통해 제어작동장치(6)에 직접 전달된다. 이 장치는 해수면 밑에 배치되고 연결선(26)을 통해 적당한 전기장치(2)나 전기유니트(24)에 연결된다. 이런 전기유니트(24)는 예컨대 트리구조 형태로 배열되고 공통 베이스로 제어되고 작동되는 전기장치(2)의 집단으로 이루어질 수도 있다.
전압 공급제어장치(3)와 제어작동장치(6) 사이에는 데이터 전송을 위한 데이터케이블(27)을 연결한다. 이 케이블은 여러개의 동축 도체로 구성되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 해저케이블(5)을 따라 최대 600VAC의 교류전압이 전달된다. 적절한 전기장치에 240VAC와 적당한 전력을 공급하기 위해, 길이 50㎞ 정도의 해저케이블의 도체단면적은 175㎟ 이상이 되어야 한다.
제어작동장치(6)는 하나 이상의 모터작동장치(31)와 제어시스템(32)을 포함한다. 여기서는 해저에서 광유나 개스를 생산하는데 사용되는 밸브, BOP(blow-out preventer), 기타 유사장비를 작동시키는데 전기장치(2)로서 각종 모터를 사용할 수 있다.
도 1b에 도시된 기존의 다른 제어공급시스템에서는 해저케이블(5)을 따라 교류전압이 전달된다. 그러나, 이 경우에는 최대 10,000 VAC의 전압이 전달되고, 이 전압은 적당한 변압기(33)에 의해 제어작동장치(6) 앞에서 전기장치에 필요한 전압값까지 감압된다. 또, 이 장치에서는 별도의 데이터케이블(27)을 동축케이블로 제공한다. 도 1b의 제어작동장치(6)는 감압된 교류전압을 적절히 평활화하기 위해 고가의 전력커패시터(34)를 필요로 한다. 또, 이 시스템은 도 1a의 시스템과 마찬가지로 시스템의 겉보기 전력을 낮추기 위해 역률조정장치가 필요하다. 이런 조정장치는 대개 상당히 비싸고 커패시터 등으로 구성된다.
도 1b의 시스템에서는 전기장치에 적당한 전압값과 전력을 위해, 해저케이블의 도체 단면적이 길이 50㎞에 대해 75㎟ 이상이 되거나, 역률조정에 의해 길이 50㎞에 대해 단면적 26㎟ 이상으로 해야한다.
도 1c의 본 발명에 따르면, 해저케이블(5)을 통해 교류전압을 전달하지 않고, 대신에 직류전압을 이용한다. 전압 공급제어장치(3)는 AC/DC 컨버터(7)를 하나 이상 포함하고, 이 컨버터에 의해 교류전압원(9)의 교류전압이 직류전압으로 변환된다(도 2 참조). 제어작동장치(6) 영역에도 마찬가지로 직류전압을 직류나 교류전압으로 변환하기 위한 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터(8)가 배치된다. 본 발명에 의하면, 해저케이블(5)을 통해 직류전압이 전달되어, 고주파 전압의 전송이 일어나지 않기때문에, 데이터 전송신호들을 간단한 방식으로 직류전압으로 변조할 수 있다. 이런 변조는 멀티플렉서(25)와 적당한 케이블커플러(34)를 통해 일어난다. 제어작동장치(6) 영역에서는 적절한 데이터 복조가 일어난다.
DC/DC 컨버터로서 컨버터(8)를 이용하면, 해저케이블(5)을 통해 전송된 높은 직류전압이 해저의 적당한 장치에 공급하는데 필요한 직류전압으로 적절히 변환된다. 이련 연결에서, 해수면의 장치의 직류전압원으로 이 장치와의 적절한 데이터교환이 단순화되는데, 이는 적당한 데이터신호들을 간단하게 직류전압 신호로 변조할 수 있기때문이다.
다음 도 1c에 따른 제어공급시스템(1)에 대해 도 2의 블록도를 참조하여 자세히 설명한다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 제어공급시스템(1)의 경우, 전압 공급제어장치(3)는 해수면(4) 위에 배치하고, 제어작동장치(6)는 해수면(4) 밑에 배치한다. 이들 두개의 장치 사이의 연결은 해저케이블(5)로 이루어진다.
전압 공급제어장치(3)는 하나 이상의 AC/DC 컨버터(7)와 데이터 변조기(10)를 포함한다. 또, AC/DC 컨버터(7)와 데이터변조기(10)를 제어하는 표면제어기(28)를 이들 두개 요소에 할당한다.
전압 공급제어장치(3)는 3상 교류전압을 제공하는 교류전압원(9)에 연결된다. 또, 전압 공급제어장치(3)는 데이터 송신기(11)에도 연결되는데, 이 송신기는 전압원과 공급제어장치(3)에서 원격 위치할 수 있으면서도 제어공급시스템(1)의 일부분이다. 전체 시스템의 제어와 감시는 데이터송신기(11)를 통해 이루어질 수 있다.
시스템의 각 요소들 사이에 표시된 화살표는 전압이나 데이터의 이동방향으로서, 일반적으로 데이터는 양방향 송신이 가능하다.
제어작동장치(6)는 해수면(4) 아래 해저에 설치된다. 이 장치는 해저케이블(5)을 통해 송신된 데이터를 변조하기 위한 데이터변조기(12)를 포함하는데, 이 변조기는 또한 적당한 데이터가 제어작동장치(6)에서 전압 공급제어장치(3)로 반대로 송신될 때 데이터를 해저케이블을 통해 전송될 전압으로 변조하기도 한다.
데이터변조기(12)에 뒤에, 제어작동장치(6)는 DC/AC 컨버터(8)를 포함한다. 이 컨버터를 이용해, 해저케이블(5)을 통해 송신된 직류전압을 다시 적당한 교류전압으로 변환한다. DC/AC 컨버터(8)에는 과전류 제어기(13)가 할당된다. DC/AC 컨버터(8)로 직류전압을 교류전압으로 변환한 뒤, 교류전압이 교류전압 측정기(14)로 유도전송된다. 이런 유도전송은 두개의 코일 하프코어(17,18)로 구성되는 변압기(16)를 통해 일어난다. 이들 코일 하프코어 사이에 공기갭(23)이 형성된다.
교류전압측정기(14)는 교류전압의 진폭값을 결정하는데 사용되고, 전압분권조정기(15)가 측정기에 할당된다. 이로인해 교류전압을 적절히 정적이고 동적으로 안정화시킬 수 있고, 전압분권조정기(15)는 양방향성으로서 교류전압 측정기(14)와 함께 변압기(16)의 출력부에 위치한다. 안정된 교류전압은 해저전압원(30)으로 보내지고, 각종 전기장치(2)나 유니트들(24)이 전기연결선(26)을 통해 해저전압원에 연결된다.
각각의 하프코어(17,18)에는 데이터변조기(19,20)와 결합제어기(21,22)가 할당된다. 이들 변조기(19,20)를 통해 데이터 송신이 일어나고, 결합제어기(21,22)는 각종 데이터변조기(12,19,20)의 제어는 물론 전압분권조정기(15)와 함께 교류전압 측정기(14)의 제어에도 이용된다. 또, 결합제어기(21,22)는 예컨대 전압분권조정기(15)를 구비한 교류전압측정기(14) 및 해저 전자모듈(29)과의 데이터 교환에 이용된다. 전자모듈은 해수면 밑, 특히 해저면의 여러 장비들, 예컨대 밸브, BOP, 액튜에이터 및 기타 비슷한 장비를 제어하는데 적당한 전자장비들을 포함한다. 일반적으로, 이런 전자장비들은 전자모듈에 많이 포함되어 있다.
다음, 도 2를 참조하여 본 발명의 제어공급시스템(1)의 동작원리에 대해 간단히 설명한다.
본 발명에 따르면, 제어작동장치(6)는 해저케이블(5)을 통해 직류전압을 공급한다. 여기서 직류전압은 기다란 해저케이블 단부에 도달할 때만 적절한 DC/AC 컨버터(8)에 의해 교류전압으로 변환된다. 해수면 위에서는 3상 교류전압이 AC/DC 컨버터에 의해 예컨대 3000-6000 V의 출력전압으로 변환된다. 이 전압값은 시스템의 전력조건에 따라 변한다.
다음, 안정되고 여과된 직류전압은 해저케이블내의 동축 도체들로 보내지고, 모뎀 등의 적당한 데이터 변조기를 통해 제1 데이터신호가 전압으로 변조된다. 동축 도체들은 감쇠와 전기잡음에 관해 최적의 특성을 보이고, 이런 도체를 이용하면 100-600 kBaud의 고속 데이터 전송속도를 얻을 수 있다.
해저나 해수면 밑에서 모뎀 등의 적당한 데이터 변조기를 이용해 데이터신호의 복조가 일어난다. 다음, DC/AC 컨버터에 의해 주파수 20㎑, 300V의 구형파 전압으로의 전압변환이 일어난다. 이런 교류전압은 보통의 연결장비를 통해 여러 전기장치로 전송될 수 있다. 큰 전해질 커패시터 없이 약간의 필터링만이 필요하다. DC/AC 컨버터에 의해 교류전압을 적당한 전압값으로 변환하는데 사용된 변압기(16)는 두개의 코일 하프코어(17,18)를 포함하고, 이들 코어들은 공기갭으로 분리되어 있다. 이들 코일 하프코어들은 서로 분리되어 있고 대칭으로 형성된다. 이 변압기에 의해 유도결합이 제공된다.
다음, 교류전압 측정기(14)로 구형파 전압의 진폭을 측정하고, 이 측정기에는 전압분권조정기(15)가 할당된다. 변압기 출력단의 이들 두개의 장치에 의해 출력전압이 동적 및 정적으로 크게 안정된다. 제어작동장치(6)내의 변압기와 기타 장치에서의 적당한 손실은 벽면구조를 통한 바닷물과의 접촉에 의해 바닷물로 직접 분산된다.
데이터 변조기(20,19)와 또다른 데이터변조기(12)를 통한 측정기(14)로부터의 데이터전송과 전압 공급제어장치(3)로의 데이터전송으로 전압원을 조정할 수 있다.
필요한 전압값과 전력에 대한 적절한 계산을 이용하면, 본 발명에 따른 전압 제어공급시스템으로 예컨대 50㎞ 길이의 해저케이블의 도체 단면적을 겨우 약 2㎟로 할 수 있다. 이렇게 되면 사실상 기존의 시스템보다 단면적이 상당히 낮아진다(도 1a, 1b 참조).
또, 직류전압과 동축케이블의 사용에 관련된 간단한 변복조때문에 고속 데이터 전송속도를 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 시스템에 사용된 장치를 통해 안정된 공급전압과 높은 시스템 신뢰성을 얻을 수 있다.
Claims (21)
- 해수면(4) 위에 배치된 하나 이상의 전압 공급제어장치(3)와 전기장치(2), 상기 전압 공급제어장치와 전기장치(2)를 연결하는 해저케이블(5), 및 기본적으로 전기장치(2)와 관련된 제어작동장치(6)용 제어공급시스템(1)에 있어서:해저케이블(5)에 공급되는 직류전압을 생성하기 위한 상기 전압 공급제어장치(3)는 AC/DC 컨버터(7)를 하나 이상 포함하고, 상기 제어작동장치(6)는 해저케이블(5)을 통해 전송된 직류전압을 직류전압이나 교류전압으로 변환하는 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터(8)와 연결되며, 이렇게 생성된 전압을 연결선을 통해 전기장치(2)에 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 제1항에 있어서, 3상 교류전압을 공급하기 위한 교류전압원(9)이 상기 전압 공급제어장치(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전압 공급제어장치(3)와 제어작동장치(6)가 각각 하나 이상의 데이터 변조기(10,12,19,20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 전압 공급제어장치(3)의 데이터 변조기(10)가 AC/DC 컨버터(7) 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전압 공급제어장치(3)가 외부 데이터송신기(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제어작동장치(6)의 데이터 변조기(12)가 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터(8) 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 DC/DC 또는 DC/AC 컨버터(8)에 과전류 제어기(13)가 할당되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 DC/AC 컨버터(8)가 전압분권조정기(15)를 구비한 교류전압 측정기(14)에 유도결합되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 DC/AC 컨버터(8)와 교류전압 측정기(14) 사이의 유도결합을 위한 변압기(16)를 제공하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 변압기는 서로 대칭인 두개의 분리된코일 하프코어(17,18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 코일 하프코어(17,18)에 데이터 송신용 데이터변조기(19,20)가 할당되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 DC/AC 컨버터(8)와 교류전압 측정기(14)의 데이터 변조기(19,20)를 제어하기에 적합한 결합제어기(21,22)를 각 코일 하프코어(17,18)에 할당하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 교류전압 측정기(14)가 연결선(26)을 통해 전기장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 교류전압 측정기(14)로 교류전압의 진폭을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 DC/AC 컨버터(8)가 제공한 교류전압이 구형파 전압인 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전압분권조정기(15)를 구비한 교류전압측정기(14)가 제공한 교류전압이 정적으로 및 동적으로 안정된 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 해저케이블(5)을 통한 데이터 송신을 양방향으로 할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 코일 하프코어들(17,18) 사이의 공기갭(23)의 폭이 최대 4㎜, 바람직하게는 최대 2㎜인 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전압분권조정기(15)가 양방향성으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 전기장치(2)의 각 유니트(24)용으로 별도의 연결선을 해저케이블(5)에 제공하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
- 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 데이터 송신용 멀티플렉서(25)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어공급시스템.
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