KR20110035631A - Static var compensator and method for controlling thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A static VAR compensator is provided to secure a reactive power margin for stabilizing electric power system. CONSTITUTION: A transformer(400) is connected to a bus lines of an electric power system. A thyristor valve(600) controls the voltage of the same phase as the electric power system. A tab switching part(500) varies the winding ratio of the transformer. A controller(100) creates a control signal which drives the thyristor valve. The controller offers tap up signal or the tap down signal to the tap switching part.

Description

정지형 무효전력 보상기 및 이의 제어 방법{STATIC VAR COMPENSATOR AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}Static reactive power compensator and its control method {STATIC VAR COMPENSATOR AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}

본 발명은 정지형 무효전력 보상기 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 탭 변환 기능을 갖는 변압기를 이용하여 전력 계통의 모선 전압을 제어할 수 있는 정지형 무효전력 보상기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stationary reactive power compensator and a control method thereof, and more particularly, to a stationary reactive power compensator capable of controlling a bus voltage of a power system using a transformer having a tap change function.

정지형 무효전력 보상기(Static VAR Compensator; SVC)는 인버터를 통하여 출력전압 제어가 가능하다. 그러나 정지형 무효전력 보상기는 전력 계통의 고장에 대비한 안정화 제어기능을 동시에 수행할 경우에 정지형 무효전력 보상기의 내부에 안정화 제어 가능한 용량이 항상 확보될 필요가 있다. 즉, 정지형 무효전력 보상기의 전압제어 기능 수행으로 인한 과도한 안정화 제어 가능 용량(무효전력 출력량)의 축소될 수 있다.The static VAR compensator (SVC) can control the output voltage through the inverter. However, when the stationary reactive power compensator simultaneously performs the stabilization control function for the failure of the power system, the stabilization controllable capacity must always be secured inside the stationary reactive power compensator. That is, excessive stabilization controllable capacity (reactive power output amount) due to the voltage control function of the stationary reactive power compensator may be reduced.

종래의 정지형 무효전력 보상기는 해당 전력 계통의 특성에 따라 자동 전압 제어 또는 전력 계통 안정화 제어 중 어느 한가지 역할에 치중하여 운영되고 있다. 예를 들면, 장거리 선로나 과부하 등으로 인한 저전압 발생 전력 계통의 경우에 정지형 무효전력 보상기의 무효 전력 보상 기능이 강조된다. 또한, 전압 안정도나 과 도 안정도 등이 문제가 되는 전력 계통의 경우에는 고장에 대비한 전력 계통 안정화 제어의 역할이 강조되어 정지형 무효전력 보상기의 운영이 제한된다.The conventional stationary reactive power compensator is operated by either one of automatic voltage control or power system stabilization control according to the characteristics of the power system. For example, in the case of a low voltage generating power system due to a long distance line or an overload, the reactive power compensation function of the stationary reactive power compensator is emphasized. In addition, in the case of a power system in which voltage stability or transient stability is a problem, the role of the power system stabilization control in case of failure is emphasized, thereby limiting the operation of the stationary reactive power compensator.

정지형 무효전력 보상기의 자동 전압 제어의 경우, 항상 변화하는 전력 계통의 전압을 일정하게 고정하도록 무효 전력 출력량을 가변하므로, 외란 발생시 순간적인 안정화 제어를 수행하기 위한 무효 전력 출력 마진량의 변화가 심한 문제점이 있다.In the case of automatic voltage control of a stationary reactive power compensator, the reactive power output amount is changed so that the voltage of the constantly changing power system is fixed constantly. Therefore, the reactive power output margin amount is severely changed to perform instant stabilization control in case of disturbance. There is this.

그리고 전력 계통의 안정화 제어가 중요시 될때 정지형 무효전력 보상기는 전력 계통에서 자동 전압 제어 기능을 수행함과 동시에 순시 가동이 가능한 어느 한도 이상의 무효 전력 용량의 마진을 확보하기 어려운 문제점이 있다.In addition, when stabilization control of the power system is important, the stationary reactive power compensator performs an automatic voltage control function in the power system and at the same time, it is difficult to secure a margin of reactive power capacity beyond a limit capable of instantaneous operation.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탭 변환 기능을 갖는 변압기를 이용하여 전력 계통의 모선 전압을 제어할 수 있는 정지형 무효전력 보상기를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a stationary reactive power compensator capable of controlling the bus voltage of the power system using a transformer having a tap-change function.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 정지형 무효전력 보상기의 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a control method of the stationary reactive power compensator.

본 발명의 일 측면에 따르면, 정지형 무효전력 보상기가 제공된다.According to one aspect of the invention, a stationary reactive power compensator is provided.

본 발명의 일 실시 예에 따른 정지형 무효전력 보상기는 전력 계통의 모선과 연결된 변압기, 상기 변압기에 직렬로 연결되며 상기 전력 계통과 동일한 상의 전압을 제어하는 사이리스터 밸브, 상기 변압기의 권선비를 변경하는 탭 절환부 및 상기 사이리스터 밸브를 구동하는 제어 신호를 생성하며, 상기 탭 절환부에 탭업 신호 및 탭다운 신호 중 하나를 제공하는 제어부를 포함할 수 있다.The stationary reactive power compensator according to an embodiment of the present invention is a transformer connected to a bus line of a power system, a thyristor valve connected in series with the transformer and controlling a voltage of the same phase as the power system, and a tap section for changing a winding ratio of the transformer. The controller may include a controller configured to generate a control signal for driving the annular part and the thyristor valve, and providing one of a tap up signal and a tap down signal to the tap changer.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 정지형 무료전력 보상기의 제어 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a control method of a stationary free power compensator is provided.

본 발명의 일 실시 예에 따른 정지형 무료전력 보상기의 제어 방법은 정지형 무효전력 보상기의 탭 절환부 제어기를 제어하기 위해, 정지형 무효전력 보상기와 연결된 전력 계통의 모선 전압이 인가되는 단계, 상기 모선 전압과 설정된 기준값과 비교하는 단계, 상기 비교 결과, 상기 모선 전압이 상기 기준값보다 크면 상기 모선 전압을 적분하여 적분값을 추출하는 단계, 상기 추출된 적분값을 미리 설정된 초과 적분 한계값과 비교하는 단계 및 상기 비교 결과, 상기 적분값이 상기 초과 적분 한계값 이상일 경우 탭업 신호를 변압기의 탭 절환부에 공급하여 변압기의 권선비를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.In the control method of the stationary free power compensator according to an embodiment of the present invention, in order to control a tap changer controller of the stationary reactive power compensator, a bus voltage of a power system connected to the stationary reactive power compensator is applied, and the bus voltage Comparing the predetermined reference value, extracting an integral value by integrating the bus voltage when the bus voltage is greater than the reference value, comparing the extracted integral value with a preset excess integration limit value; and As a result of the comparison, when the integral value is greater than or equal to the excess integral limit value, supplying a tap-up signal to the tap switching unit of the transformer may include changing the turns ratio of the transformer.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 정지형 무료전력 보상기의 제어 방법이 제공된다.Further, according to another aspect of the present invention, a control method of a stationary free power compensator is provided.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 정지형 무료전력 보상기 제어 방법은 정지형 무효전력 보상기의 탭 절환부 제어기를 제어하기 위해, 정지형 무효전력 보상기와 연결된 전력 계통의 모선 전압이 인가되는 단계, 상기 모선 전압과 설정된 기준값과 비교하는 단계, 상기 비교 결과, 상기 모선 전압이 상기 기준값보다 작으면 상 기 모선 전압을 적분하여 적분값을 추출하는 단계, 상기 추출된 적분값을 미리 설정된 초과 적분 한계값과 비교하는 단계 및 상기 비교 결과, 상기 적분값이 상기 초과 적분 한계값 이상일 경우 탭다운 신호를 변압기의 탭 절환부에 공급하여 변압기의 권선비를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method of a stationary free power compensator, in which a bus voltage of a power system connected to a stationary reactive power compensator is applied to control a tap-changer controller of a stationary reactive power compensator. Comparing the reference value, extracting an integral value by integrating the bus voltage when the bus voltage is less than the reference value, comparing the extracted integral value with a preset excess integration limit value; and As a result of the comparison, when the integral value is greater than or equal to the excess integral limit value, supplying a tap-down signal to the tap switching unit of the transformer may include changing the turns ratio of the transformer.

본 발명에 따른 정지형 무효전력 보상기는 탭 변환 기능이 추가되어 전력 계통의 외란에 대한 안정화 제어와 전력 계통의 전압제어를 동시에 수행할 수 있고, 전력 계통 안정화을 위한 무효 전력 마진을 확보할 수 있다.The stationary reactive power compensator according to the present invention can be added to the tap conversion function to perform the stabilization control for the disturbance of the power system and the voltage control of the power system at the same time, it is possible to secure a reactive power margin for power system stabilization.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명에 따른 정지형 무효전력 보상기 및 이의 제어 방법의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of a stationary reactive power compensator and a control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals. And duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정지형 무효전력 보상기를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a stationary reactive power compensator according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 정지형 무효전력 보상기는 변압기(400), 사이리스터 밸브(600), 리액터(700), 커패시터(800) 및 제어부(100)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a stationary reactive power compensator according to an embodiment of the present invention includes a transformer 400, a thyristor valve 600, a reactor 700, a capacitor 800, and a controller 100.

변압기(400)는 높은 계통 전압을 사이리스터 밸브(600)에 허용될 수 있는 저전압으로 변환하여 정지형 무효전력 보상기가 전압 제어를 수행할 수 있도록 임피던스를 제공한다. 변압기(400)는 △권선 또는 권선의 특수한 결합기능 등을 이용하여 사이리스터 밸브(600)의 출력 전압의 고조파를 저감한다. 이러한 변압기(400)는 권선비를 변환하는 탭 절환부(500)를 포함한다.Transformer 400 converts the high grid voltage into a low voltage that is acceptable to thyristor valve 600 to provide an impedance for the stationary reactive power compensator to perform voltage control. The transformer 400 reduces harmonics of the output voltage of the thyristor valve 600 by using a special coupling function of a Δ winding or a winding. The transformer 400 includes a tap switch 500 for converting the turns ratio.

탭 절환부(500)는 탭업(Tap Up)/탭다운(Tap Down) 신호를 수신하여 수신된 신호에 상응하도록 변압기(400)의 권선비를 변환한다.The tap changer 500 receives a tap up / tap down signal and converts a turns ratio of the transformer 400 to correspond to the received signal.

사이리스터 밸브(600)는 전력 계통과 동상인 전압 크기를 제어한다. 사이리스터 밸브(600)는 점호각 제어를 통한 펄스 출력을 하며, 출력 품질을 높이기 위해 여러 대의 사이리스터들이 변압기(400)에 직렬로 연결될 수 있다.Thyristor valve 600 controls the voltage magnitude in phase with the power system. The thyristor valve 600 has a pulse output through the firing angle control, and a plurality of thyristors may be connected in series to the transformer 400 to improve the output quality.

리액터(700)와 커패시터(800)는 정지형 무효전력 보상기에서 병렬로 결합된 구조를 갖고 있다. 여기서, 리액터(700)와 커패시터(800) 각각은 본래 정지형 무효전력 보상기의 원리상 가변리액터와 가변커패시터로 이루어져 전력 계통이 무효전력을 필요로 할 때 출력을 조절하도록 작동된다. 본 발명에서는 정지형 무효전력 보상기에서 가변리액터의 기능을 얻기 위해 사이리스터 제어 리액터(Thyristor Controlled Reactor; TCR)를 사용하고, 가변커패시터의 기능을 얻기 위해 사이리스터 스위치 커패시터(Thyristor Switched Capacitor: TSC)를 사용한다.The reactor 700 and the capacitor 800 have a structure coupled in parallel in a stationary reactive power compensator. Here, each of the reactor 700 and the capacitor 800 consists of a variable reactor and a variable capacitor in principle of a stationary reactive power compensator, and operates to regulate an output when the power system needs reactive power. In the present invention, a thyristor controlled reactor (TCR) is used to obtain a function of a variable reactor in a stationary reactive power compensator, and a thyristor switch capacitor (TSC) is used to obtain a function of a variable capacitor.

사이리스터 제어 리액터(TCR)는 양방향 사이리스터 스위치와 이에 직렬로 연결된 리액터(700)로 구성되어 있으며 점호각을 제어하여 리액터(700)에 흐르는 무효전류를 젼속적으로 조절한다.The thyristor control reactor (TCR) is composed of a bidirectional thyristor switch and a reactor 700 connected in series thereto, and controls the firing angle to continuously regulate the reactive current flowing through the reactor 700.

사이리스터 스위치 커패시터(TSC)는 양방향 사이리스터 스위치와 이에 직렬로 연결된 커패시터(800)로 구성되어 있고 계통과 동기시켜 모선(550)의 전압이 최대인 수간에 스위치를 온 도는 오프하여 진상무효전류를 단계적으로 공급 또는 차단한다.The thyristor switch capacitor (TSC) is composed of a bidirectional thyristor switch and a capacitor 800 connected in series thereto, and the phase reactive current is gradually phased by turning the switch on and off at the maximum voltage of the bus 550 in synchronization with the system. Supply or shut off.

제어부(100)는 무효 전류 출력량 제어 및 위상각 제어를 통해 사이리스터 밸브(600)의 전압을 제어할 수 있으며, 변압기(400)의 탭 절환부(500)를 제어하는 탭업/탭다운 신호를 탭 절환부(500)에 제공할 수 있다. 제어부(100)에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.The controller 100 may control the voltage of the thyristor valve 600 through the reactive current output amount control and the phase angle control, and tap the tap up / tap down signal for controlling the tap changer 500 of the transformer 400. It may be provided to the affected part 500. The controller 100 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 도 1에 도시된 제어부를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the control unit shown in FIG. 1.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 전압 제어기(110), 무효전류 제어기(120) 및 탭 절환부 제어기(130)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the controller 100 includes a voltage controller 110, a reactive current controller 120, and a tap changer controller 130.

전압 제어기(110)는 정지형 무효전력 보상기의 주 제어기이고, 모선으로부터 모선 전압(V_rms)을 수신한다. 전압 제어기(110)는 사용자가 설정한 전압 제어 설정치(Vref)에 따라서 정지형 무효전력 보상기의 무효 전류의 출력값(Iqref)을 제어한다. 무효전류 출력값(Iqref)은 무효전류 제어기(120)의 입력 제어 설정치가 되고, 무효전류 제어기(120)를 통해 사이리스터 밸브(600)의 출력전압을 제어한다.The voltage controller 110 is a main controller of the stationary reactive power compensator and receives the bus voltage V_rms from the bus. The voltage controller 110 controls the output value Iqref of the reactive current of the stationary reactive power compensator according to the voltage control set value Vref set by the user. The reactive current output value Iqref becomes an input control set value of the reactive current controller 120 and controls the output voltage of the thyristor valve 600 through the reactive current controller 120.

여기서, 전압 제어기(110)와 무효전류 제어기(120) 각각은 도 8과 도 9에 도시된 회로와 같은 구성으로 이루어질 수 있다.Here, each of the voltage controller 110 and the reactive current controller 120 may be configured as the circuit shown in FIGS. 8 and 9.

탭 절환부 제어기(130)는 전압 제어기(110)로 입력되는 모선 전압(V_rms)을 입력받는다. 탭 절환부 제어기(130)는 모선 전압(V_rms)이 Dead Band를 초과할 경우에 탭업/탭다운 신호를 생성할 수 있다. 탭 절환부 제어기(130)는 변압기의 권선비를 변경하여 모선 전압(V_rms)을 제어하기 위해 탭 절환부에 탭업/탭다운 신호를 제공한다.The tap changer controller 130 receives a bus voltage V_rms input to the voltage controller 110. The tap switch controller 130 may generate a tap up / tap down signal when the bus voltage V_rms exceeds the dead band. The tap switch controller 130 provides a tap up / tap down signal to the tap switch to control the bus voltage V_rms by changing the winding ratio of the transformer.

도 3은 탭 절환부 제어기를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a tap changer controller.

도 3에 도시된 바와 같이 탭 절환부 제어기(130)는 제1 비교기(210), 제1 적분기(230), 제1 타이머(220), 제2 비교기(240), 제3 비교기(250), 제2 타이머(260), 제2 적분기(270) 및 제4 비교기(280)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the tap changer controller 130 may include a first comparator 210, a first integrator 230, a first timer 220, a second comparator 240, a third comparator 250, It may include a second timer 260, a second integrator 270, and a fourth comparator 280.

제1 비교기(210)는 모선 전압(V_rms)과 Dead Band 상한값을 비교하여 오프(off) 또는 온(on)을 나타내는 0 또는 1의 값을 출력한다. 제1 비교기(210)는 0 또는 1 값을 제1 타이머(220)에 전송한다.The first comparator 210 compares the bus voltage V_rms with the dead band upper limit and outputs a value of 0 or 1 indicating off or on. The first comparator 210 transmits a value of 0 or 1 to the first timer 220.

여기서, 제1 비교기(210)는 모선 전압(V_rms)과 Dead Band 상한값을 비교하여, 모선 전압(V_rms)이 Dead Band 상한값 보다 크면 1을 출력하고, 나머지 경우에는 0을 출력한다.Here, the first comparator 210 compares the bus voltage V_rms and the dead band upper limit value, and outputs 1 when the bus voltage V_rms is greater than the dead band upper limit value, and outputs 0 in the other cases.

제1 타이머(220)는 제1 비교기(210)로부터 0 또는 1의 신호를 입력받아 제1 적분기(230)의 타임 딜레이 시간을 설정한다. 예를 들면, 제1 타이머(220)가 제1 비교기(220)로부터 1신호를 입력 받으면 제1 적분기(230)에 일정 시간 딜레이 된 이후에 입력된 모선 전압을 적분하도록 타임 딜레이 신호를 전송할 수 있다.The first timer 220 receives a signal of 0 or 1 from the first comparator 210 and sets a time delay time of the first integrator 230. For example, when the first timer 220 receives one signal from the first comparator 220, the time delay signal may be transmitted to integrate the input bus voltage after being delayed by the first integrator 230 for a predetermined time. .

이에 따라, 모선 전압이 Dead Band 설정치를 초과하자 마자 탭 절환부(200)가 바로 동작하는 것을 방지하여 탭 절환부(200)의 고장을 방지할 수 있다.Accordingly, as soon as the bus voltage exceeds the dead band setting value, the tap switch 200 may be prevented from operating immediately, thereby preventing the tap switch 200 from failing.

제1 적분기(230)는 입력된 모선 전압을 적분하여 모선 전압의 적분값을 추출한다. 즉, 제1 적분기(230)는 도 4와 같이 적분하여 모선 전압의 적분값을 추출한다. 제1 적분기(230)에서 추출된 모선 전압의 적분값은 제2 비교기(240)에 전송된 다.The first integrator 230 extracts an integrated value of the bus voltage by integrating the input bus voltage. That is, the first integrator 230 integrates as shown in FIG. 4 to extract the integrated value of the bus voltage. The integral value of the bus voltage extracted from the first integrator 230 is transmitted to the second comparator 240.

도 4는 전압 Dead Band와 모선 전압 출력시 모선 전압의 적분 구간을 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating an integration section of bus voltages when outputting a voltage dead band and bus voltages.

제2 비교기(240)는 제1 적분기(230)로부터 입력된 모선 전압의 적분값과 미리 설정된 Dead Band 초과 적분 한계값을 비교하여 탭업 신호를 생성한다. 예를 들면, 제2 비교기(240)는 모선 전압의 적분값이 Dead Band 초과 적분 한계값보다 클 경우 탭업 신호를 생성하여 탭 절환부(200)에 공급한다.The second comparator 240 generates a tap-up signal by comparing the integral value of the bus voltage input from the first integrator 230 with a preset dead band excess integration threshold value. For example, the second comparator 240 generates a tap-up signal and supplies the tap-changer 200 when the integral value of the bus voltage is greater than the dead band over-integral threshold value.

제3 비교기(250)는 모선 전압(V1dq)과 Dead Band 하한값을 비교하고, 0 또는 1값을 생성한다. 제3 비교기(250)에서 생성된 0 또는 1값은 제2 타이머(260)에 공급된다. 여기서, 0 값은 제2 타이머(260)를 동작시키지 않는 값을 나타내고, 1 값은 제2 타이머(260)를 동작시키는 값을 나타낸다.The third comparator 250 compares the bus voltage V1dq with the dead band lower limit and generates a zero or one value. The zero or one value generated by the third comparator 250 is supplied to the second timer 260. Here, a value of 0 represents a value of not operating the second timer 260, and a value of 1 represents a value of operating the second timer 260.

이때, 제3 비교기(250)는 모선 전압과 Dead Band 하한값을 비교하여 모선 전압의 크기가 Dead Band 하한값 작을 경우 1을 출력하고 나머지 경우는 0을 출력한다. 그러나, 이와 반대로 제3 비교기(250)는 모선 전압과 Dead Band 하한값을 비교하여 모선 전압의 크기가 Dead Band 하한값 작을 경우 0을 출력하고 나머지 경우는 1을 출력할 수도 있다.At this time, the third comparator 250 compares the bus voltage and the dead band lower limit and outputs 1 when the bus voltage is smaller than the lower limit of the dead band, and outputs 0 in the other cases. However, on the contrary, the third comparator 250 may compare the bus voltage and the dead band lower limit, and output 0 when the bus voltage is smaller than the lower limit of the dead band, and output 1 in the other cases.

제2 타이머(260)는 제3 비교기(250)로부터 0 또는 1의 신호가 입력되면 설정된 시간 동안 제2 적분기(270)의 동작을 딜레이 시킬 수 있다. 예를 들면, 제2 타이머(260)는 1이 입력된 경우에 제2 적분기(270)의 동작을 딜레이 시키는 타임 딜레이 신호를 제2 적분기(270)에 전송한다.The second timer 260 may delay the operation of the second integrator 270 for a set time when a signal of 0 or 1 is input from the third comparator 250. For example, when 1 is input, the second timer 260 transmits a time delay signal for delaying the operation of the second integrator 270 to the second integrator 270.

이에 따라, 모선 전압이 Dead Band 설정치를 초과하자 마자 탭 절환부(200)가 바로 동작하는 것을 방지하여 탭 절환부(200)의 고장을 방지할 수 있다.Accordingly, as soon as the bus voltage exceeds the dead band setting value, the tap switch 200 may be prevented from operating immediately, thereby preventing the tap switch 200 from failing.

제2 적분기(270)는 모선 전압을 적분하여 적분값을 추출하고, 추출된 적분값을 제4 비교기(280)에 전송한다.The second integrator 270 integrates the bus voltage to extract an integrated value, and transmits the extracted integrated value to the fourth comparator 280.

제4 비교기(280)는 모선 전압이 Dead Band 초과 적분 한계값보다 클 경우 탭다운 신호를 생성한다. 제4 비교기(280)는 생성된 탭다운 신호를 변압기의 탭 절환부(200)에 전송한다.The fourth comparator 280 generates a tap-down signal when the bus voltage is greater than the dead band over-integral threshold. The fourth comparator 280 transmits the generated tap down signal to the tap switch unit 200 of the transformer.

탭 절환부(200)는 탭업/탭다운 신호를 수신하여 내부 스위치 등을 동작함으로써 변압기의 권선비를 변경한다.The tap changer 200 receives a tap up / tap down signal and operates an internal switch to change the winding ratio of the transformer.

도 5는 전력 계통의 모선 전압 변동시 정지형 무효전력 보상기의 운전점 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a change in operating point of a stationary reactive power compensator when a bus voltage of a power system is changed.

도 5에 도시된 바와 같이, 전압이 전력 계통 전압이 계통전압(1)의 상태에서 계통전압(2)의 상태로 변화된 경우 정지형 무효전력 보상기의 안정화 제어용 무효 전류 출력 가능량이 변동된다. 따라서, 탭 절환부 제어기를 통한 계통 전압 제어를 통해 정지형 보상기의 안정화 제어용 무효 전류 출력 가능량을 다시 회복시키고, 계통전압을 전압 Dead Band 사이에 위치하도록 조정한다.As shown in Fig. 5, when the voltage changes from the state of the power system voltage to the state of the system voltage 2, the amount of reactive current output for stabilization control of the stationary reactive power compensator is varied. Therefore, the grid voltage control through the tap-changer controller recovers the reactive current output amount for stabilization control of the stationary compensator and adjusts the grid voltage to be located between the voltage dead bands.

도 6은 탭 절환부를 포함하는 변압기를 용량별로 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating the capacity of a transformer including a tap switching unit according to capacities. FIG.

도 6에 도시된 바와 같이 변압기는 765kV, 345kV 및 154kV의 용량으로 구분 되고, 용량별로 서로 다른 구성을 갖는다.As shown in Figure 6, the transformer is divided into 765kV, 345kV and 154kV capacity, and has a different configuration for each capacity.

765kV 변압기는 모선으로부터 765kV의 전압을 입력받는 직렬 권선(410)과 직렬 권선(410)에 연결된 병렬 권선(420)을 포함한다. 또한, 765kV 변압기는 운전 상태를 구분하는 모드 스위치(430)와 탭 절환부(500)를 구성하는 탭 권선(510)을 포함한다. 여기서, 탭 절환부(500)는 권선비를 조정하기 위해 탭 권선(510)에 맞춰 탭(520)을 업 또는 다운시킨다.The 765kV transformer includes a series winding 410 and a parallel winding 420 connected to the series winding 410 to receive a voltage of 765 kV from the bus. In addition, the 765kV transformer includes a tap switch 510 constituting the mode switch 430 and the tap switching unit 500 to distinguish the operating state. Here, the tap switch 500 up or down the tab 520 in accordance with the tap winding 510 to adjust the turns ratio.

345kV 변압기는 모선으로부터 345kV의 전압을 입력받는 직렬 권선(410)과 직렬 권선(410)에 연결된 모드 스위치(430) 및 병렬 권선(420)과 연결된 탭 절환부(500)의 탭(520) 및 탭 권선(510)을 포함한다.The 345 kV transformer has a tap 520 and a tap of the mode switch 430 connected to the series winding 410 and the tap switch 500 connected to the parallel winding 420, which receive a voltage of 345 kV from the bus. Winding 510.

154kV 변압기는 765kV 변압기 및 345kV 변압기와 달리, 모선의 154kV의 전압을 1차 권선과 2차 권선이 입력받는다. 1차 권선과 2차 권선은 모드 스위치(430) 및 탭 절환부(500)와 연결된다.Unlike the 765kV and 345kV transformers, the 154kV transformer receives the primary and secondary windings with a voltage of 154kV from the bus. The primary winding and the secondary winding are connected to the mode switch 430 and the tap changer 500.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정지형 무효전력 보상기의 제어 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart sequentially illustrating a control method of a stationary reactive power compensator according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명은 모선 전압값 입력 단계(S100), 모선 전압값과 Dead Band 상하한 값을 비교하는 단계(S200), 비교 결과, 모선 전압이 Dead band 상하한값 보다 크면 모선 전압의 적분값을 추출하는 단계(S300), 모선 전압의 적분값과 Dead Band 초과 적분 한계값을 비교하는 단계(S400) 및 모선 전압이 Dead Band 초과 적분 한계값보다 클 경우 Tap up/down 신호를 생성하는 단계(S500)를 포 함한다.Referring to FIG. 7, the present invention provides a step of inputting a bus voltage value (S100), a step of comparing a bus voltage value with a dead band upper and lower limit value (S200). Extracting the integral value (S300), comparing the integral value of the bus voltage with the dead band excess integration limit value (S400), and generating a tap up / down signal when the bus voltage is greater than the dead band excess integral limit value. Step S500 is included.

구체적으로, 모선 전압값 입력 단계(S100)는 정지형 무효전력 보상기의 탭 절환부 제어기를 제어하기 위해 정지형 무효전력 보상기와 연결된 전력 계통의 모선으로부터 모선 전압을 입력 받는다. 이때, 3상으로 입력되는 모선 전압을 D/Q변환을 통해 유효 전압 및 무효 전압의 2상으로 변환하는 단계가 더 포함 될 수 있다.Specifically, the bus voltage input step (S100) receives a bus voltage from a bus of a power system connected to the stationary reactive power compensator to control the tap changer controller of the stationary reactive power compensator. In this case, the method may further include converting a bus voltage input into three phases into two phases of an effective voltage and an invalid voltage through D / Q conversion.

다음으로, 모선 전압값과 Dead Band 상하한 값을 비교하는 단계(S200)는 입력된 모선 전압과 설정된 Dead Band 상한값 또는 하한값과 비교한다. Next, in the step S200 of comparing the bus voltage value with the dead band upper and lower limit values, the input bus voltage is compared with the set dead band upper limit value or the lower limit value.

이어서, 모선 전압과 Dead Band 상한값과 비교하여 모선 전압이 Dead Band 상한값보다 클 경우 모선 전압의 적분값을 추출한다(S300).Subsequently, when the bus voltage is greater than the dead band upper limit by comparing the bus voltage with the dead band upper limit value, an integrated value of the bus voltage is extracted (S300).

이때, 탭 절환부의 보호를 위해 타이머에서 일정 시간 동안 딜레이된 이후에 모선 전압의 적분값을 추출한다.At this time, the integral value of the bus voltage is extracted after the timer is delayed for a predetermined time to protect the tap-changer.

다음으로, 모선 전압의 적분값과 Dead Band 초과 적분 한계값을 비교하는 단계(S400)는 제2 비교기에서 모선 전압의 적분값과 미리 설정된 Dead Band 초과 적분 한계값을 비교한다.Next, in step S400 of comparing the integral value of the bus voltage with the dead band excess integral limit value, the integral value of the bus voltage is compared with the preset dead band excess integral limit value in the second comparator.

비교 결과, 모선 전압의 적분값이 미리 설정된 Dead Band 초과 적분 한계값보다 클 경우에는 Tap 업 신호를 생성하고, 생성된 탭업 신호를 탭 절환부에 전송한다(S500).As a result of the comparison, when the integral value of the bus voltage is greater than the preset dead band over-integral threshold value, a tap-up signal is generated and the generated tap-up signal is transmitted to the tap switch unit (S500).

탭 절환부는 수신된 탭업 신호를 통해 내부 스위치 등의 상태를 변경하여 변압기의 권선비를 조절한다.The tap changer adjusts the turns ratio of the transformer by changing a state of an internal switch or the like through the received tap-up signal.

한편, 모선 전압값과 Dead Band 상하한 값을 비교하는 단계(S200)에서 모선 전압값과 Dead Band 하한값과 비교하여 모선 전압이 Dead Band 하한값보다 작을 경우 모선 전압의 적분값을 추출한다(S300).Meanwhile, in step S200 of comparing the bus voltage value with the dead band upper and lower limit values, the integrated voltage value of the bus voltage is extracted when the bus voltage is smaller than the dead band lower limit value (S300).

그리고 모선 전압의 적분값을 Dead Band 초과 적분 한계값과 비교하여 모선 전압의 적분값이 Dead Band 초과 적분 한계값보다 클 경우 탭다운 신호를 생성하고 탭 절환부에 탭다운 신호를 전송한다.When the integral value of the bus voltage is greater than the dead band over-integral threshold, the tap-down signal is generated and the tap-down signal is transmitted to the tap-changer.

탭 절환부는 탭다운 신호를 수신하여 내부 스위치 등의 상태를 변경하여 변압기의 권선비를 변경한다.The tap-changer receives the tap-down signal and changes the turns ratio of the transformer by changing the state of the internal switch or the like.

상기와 같이, 본 발명은 변압기에 탭 절환부를 제어함으로써 정지형 보상기의 운전점이 Dead Band 내에 존재하도록 하여 전력 계통의 전압을 안정화 시킬 수 있다.As described above, the present invention can stabilize the voltage of the power system by controlling the tap-changer in the transformer so that the operating point of the stationary compensator exists in the dead band.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정지형 무효전력 보상기를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a stationary reactive power compensator according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 제어부를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the control unit shown in FIG. 1.

도 3은 탭 절환부 제어기를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a tap changer controller.

도 4는 전압 Dead Band와 모선 전압 출력시 모선 전압의 적분 구간을 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating an integration section of bus voltages when outputting a voltage dead band and bus voltages.

도 5는 전력 계통의 모선 전압 변동시 정지형 무효전력 보상기의 운전점 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a change in operating point of a stationary reactive power compensator when a bus voltage of a power system is changed.

도 6은 탭 절환부를 포함하는 변압기를 용량별로 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a transformer including a tap switching unit according to capacitance. FIG.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정지형 무효전력 보상기의 제어 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart sequentially illustrating a control method of a stationary reactive power compensator according to an embodiment of the present invention.

도 8은 전압 제어기의 회로 구성을 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a circuit configuration of a voltage controller.

도 9는 무효전류 제어기의 회로 구성을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a circuit configuration of a reactive current controller.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 제어부 110: 전압 제어기100: control unit 110: voltage controller

120: 무효전류 제어기 130: 탭 절환부 제어기120: reactive current controller 130: tap-changer controller

200: 탭 절환부 210: 제1 비교기200: tap changer 210: first comparator

220: 제1 타이머 230: 제1 적분기220: first timer 230: first integrator

240: 제2 비교기 250: 제3 비교기240: second comparator 250: third comparator

260: 제2 타이머 270: 제2 적분기260: second timer 270: second integrator

280: 제4 비교기 400: 변압기280: fourth comparator 400: transformer

500: 모선 600: 사이리스터 밸브500: busbar 600: thyristor valve

700: 리액터 800: 커패시터700: reactor 800: capacitor

Claims (11)

전력 계통의 모선과 연결된 변압기;A transformer connected to the busbar of the power system; 상기 변압기에 직렬로 연결되며 상기 전력 계통과 동일한 상의 전압을 제어하는 사이리스터 밸브;A thyristor valve connected in series with the transformer and controlling a voltage of the same phase as the power system; 상기 변압기의 권선비를 변경하는 탭 절환부; 및A tap changer for changing a turns ratio of the transformer; And 상기 사이리스터 밸브를 구동하는 제어 신호를 생성하며, 상기 탭 절환부에 탭업 신호 및 탭다운 신호 중 하나를 제공하는 제어부를 포함하는 정지형 무효전력 보상기.And a control unit for generating a control signal for driving the thyristor valve and providing one of a tap up signal and a tap down signal to the tap changer. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 변압기와 상기 사이리스터 밸브 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 계통의 무효 전력을 제어하는 리액터; 및A reactor connected in series between the transformer and the thyristor valve to control reactive power of the power system; And 상기 리액터에 병렬로 상기 변압기와 상기 사이리스터 밸브 사이에 연결되고, 상기 전력 계통의 유효 전력을 제어하는 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기.And a capacitor coupled between the transformer and the thyristor valve in parallel to the reactor, the capacitor controlling the active power of the power system. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제어부는The control unit 상기 사이리스터 밸브를 구동하는 제어 신호를 생성하는 전압 제어기;A voltage controller for generating a control signal for driving the thyristor valve; 상기 전압 제어기와 함께 상기 사이리스터 밸브를 구동하는 제어 신호를 생성하는 무효전류 제어기; 및A reactive current controller for generating a control signal for driving the thyristor valve together with the voltage controller; And 상기 탭업 신호 및 상기 탭다운 신호를 생성하는 탭 절환부 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기.And a tap-changer controller for generating the tap-up signal and the tap-down signal. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 탭 절환부 제어기는 상기 모선으로부터 입력된 모선 전압이 기 설정된 기준값보다 크거나 작을 경우, 상기 모선 전압의 적분값을 추출하고, 추출된 적분값을 설정된 초과 적분 한계값과 비교하여 상기 탭업 신호 및 상기 탭다운 신호 중 어느 하나를 출력하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기.The tap-changer controller extracts an integral value of the bus voltage when the bus voltage input from the bus is greater than or less than a preset reference value, compares the extracted integral value with a set excess integral limit value, And a static reactive power compensator for outputting any one of the tap-down signals. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 전압 제어기는 상기 모선 전압과 상기 설정된 전압의 차이를 통해 무효 전력을 계산하고, 상기 계산된 제1 무효 전류를 상기 무효 전류 제어기에 공급하며,The voltage controller calculates a reactive power based on a difference between the bus voltage and the set voltage, and supplies the calculated first reactive current to the reactive current controller, 상기 무효 전류 제어기는 상기 제1 무효 전류와 설정된 무효 전류의 차를 이 용하여 전압 위상각을 계산하고, 상기 계산된 전압 위상각과 모선 전압의 위상각을 통해 상기 인버터의 출력 전압의 위상각을 공급하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기.The reactive current controller calculates a voltage phase angle by using a difference between the first reactive current and a set reactive current, and supplies a phase angle of an output voltage of the inverter through the calculated voltage phase angle and the phase angle of the bus voltage. Stationary reactive power compensator, characterized in that. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 탭 절환부 제어기는The tap changer controller 상기 모선 전압과 상기 설정된 기준값을 비교하여 온 또는 오프 신호를 생성하는 제1 비교부;A first comparator configured to generate an on or off signal by comparing the bus voltage with the set reference value; 상기 모선 전압의 적분값을 추출하는 적분기;An integrator extracting an integral value of the bus voltage; 상기 적분기와 상기 제1 비교부 사이에 위치하여 상기 비교부로부터 온 신호를 입력 받으면 상기 적분기에 타임 딜레이 신호를 전송하는 타이머; 및A timer positioned between the integrator and the first comparator and transmitting a time delay signal to the integrator upon receiving a signal from the comparator; And 상기 적분값을 상기 초과 적분 한계값과 비교하여 상기 탭업 신호 또는 탭다운 신호를 출력하는 제2 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기.And a second comparison unit configured to output the tap-up signal or the tap-down signal by comparing the integral value with the excess integration limit value. 제6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 설정된 기준값은 상기 전력 계통의 운전 전압의 상한값 및 하한값 중 하나인 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기.The set reference value is a stationary reactive power compensator, characterized in that one of the upper limit value and the lower limit value of the operating voltage of the power system. 정지형 무효전력 보상기의 탭 절환부 제어기를 제어하는 방법에 있어서,In the method for controlling the tap-changer controller of the stationary reactive power compensator, (a) 정지형 무효전력 보상기와 연결된 전력 계통의 모선 전압이 인가되는 단계;(a) applying a bus voltage of a power system connected to a stationary reactive power compensator; (b) 상기 모선 전압과 기 설정된 기준값을 비교하는 단계;(b) comparing the bus voltage with a preset reference value; (c) 상기 비교 결과, 상기 모선 전압이 상기 기준값보다 크면 상기 모선 전압을 적분하여 적분값을 추출하는 단계;(c) extracting an integral value by integrating the bus voltage when the bus voltage is greater than the reference value as a result of the comparison; (d) 상기 추출된 적분값을 기 설정된 초과 적분 한계값과 비교하는 단계; 및(d) comparing the extracted integral value with a preset excess integration limit value; And (e) 상기 비교 결과, 상기 적분값이 상기 초과 적분 한계값 이상일 경우 탭업 신호를 변압기의 탭 절환부에 공급하여 변압기의 권선비를 변경하는 단계를 포함하는 정지형 무효전력 보상기의 제어 방법.and (e) supplying a tap-up signal to the tap-changer of the transformer to change the turns ratio of the transformer when the integral value is greater than or equal to the excess integral limit value. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 단계 (c)에서In step (c) 상기 기준값은 상기 전력 계통의 운전 전압 상한값인 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기의 제어 방법.The reference value is a control method of a stationary reactive power compensator, characterized in that the upper limit of the operating voltage of the power system. 정지형 무효전력 보상기의 탭 절환부 제어기를 제어하는 방법에 있어서,In the method for controlling the tap-changer controller of the stationary reactive power compensator, (a) 정지형 무효전력 보상기와 연결된 전력 계통의 모선 전압이 인가되는 단계;(a) applying a bus voltage of a power system connected to a stationary reactive power compensator; (b) 상기 모선 전압과 기 설정된 기준값과 비교하는 단계;(b) comparing the bus voltage with a preset reference value; (c) 상기 비교 결과, 상기 모선 전압이 상기 기준값보다 작으면 상기 모선 전압을 적분하여 적분값을 추출하는 단계;(c) extracting an integrated value by integrating the bus voltage when the bus voltage is less than the reference value as a result of the comparison; (d) 상기 추출된 적분값을 기 설정된 초과 적분 한계값과 비교하는 단계; 및(d) comparing the extracted integral value with a preset excess integration limit value; And (e) 상기 비교 결과, 상기 적분값이 상기 초과 적분 한계값 이상일 경우 탭다운 신호를 변압기의 탭 절환부에 공급하여 변압기의 권선비를 변경하는 단계를 포함하는 정지형 무효전력 보상기의 제어 방법.and (e) supplying a tap-down signal to the tap-changer of the transformer to change the turns ratio of the transformer when the integral value is equal to or greater than the excess integration limit value. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 단계 (c)에서In step (c) 상기 기준값은 상기 전력 계통의 운전 전압 하한값인 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기의 제어 방법.The reference value is a control method of a stationary reactive power compensator, characterized in that the lower limit of the operating voltage of the power system.
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