KR20140081057A - Method for controlling reactive power of offshore wind power generator in high voltage ride through of the power grid - Google Patents

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KR20140081057A
KR20140081057A KR1020120150368A KR20120150368A KR20140081057A KR 20140081057 A KR20140081057 A KR 20140081057A KR 1020120150368 A KR1020120150368 A KR 1020120150368A KR 20120150368 A KR20120150368 A KR 20120150368A KR 20140081057 A KR20140081057 A KR 20140081057A
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Abstract

The present invention relates to a method for controlling reactive power of a marine wind power generator when high voltage is applied to a power system, in which, when the high voltage is applied to the power system, the reactive power of the marine wind power generator is controlled to satisfy the standard of high voltage ride through (HVRT) among international system-related standard items, thereby not only stably supplying power produced from the onshore wind power generator to the power system, but also contributing to the establishment of a system high-voltage control standard in a domestic system-related standardizing work. According to an embodiment of the present invention, provided is the method for controlling the reactive power of the marine wind power generator, which includes the steps of receiving voltage and current of the system, which are related to the monitored marine wind power generator, from an inverter of a power converter; determining if the received system voltage exceeds preset system reference voltage; calculating a reactive power value by using system voltage and current received from a main controller of a main power converter if the received system voltage exceeds the preset system reference voltage according to the determination result; and comparing the calculated reactive power value with a preset reactive power reference value to provide for the main controller of the power converter a value for the control of the reactive power generated to adjust the difference between the calculated reactive power value and the reactive power reference value.

Description

계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING REACTIVE POWER OF OFFSHORE WIND POWER GENERATOR IN HIGH VOLTAGE RIDE THROUGH OF THE POWER GRID}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for controlling reactive power of an offshore wind turbine in a high voltage system,

본 발명은 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 국외의 계통 연계 기준 항목 중에 계통 고전압 제어(HVRT) 기준을 만족하도록 계통에서 고전압 발생시 해상 풍력발전기의 무효전력을 제어하여 해상 풍력발전기에서 생산된 전력을 계통에 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 국내 계통연계기준에서 계통 고전압 제어 기준의 확립에 기여할 수 있도록 한 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reactive power control method for an offshore wind turbine during a system high voltage, and more particularly, to a method for controlling a reactive power of an offshore wind turbine when a high voltage is generated in a system satisfying a system high voltage control (HVRT) The present invention relates to a reactive power control method for a high voltage offshore wind turbine in a system capable of stably supplying power generated from a offshore wind turbine generator to a system and contributing to establishment of a system high voltage control reference in a domestic grid reference standard.

최근 풍력발전은 기술의 진보, 국가적 지원 등에 의해 가격이 떨어지고 있고, 세계적으로 활발히 진행되고 있다.Recently, the price of wind power has been decreasing due to the progress of technology and national support, and it is actively proceeding worldwide.

또한 현재 전 세계적으로 해상풍력발전단지의 용량증가로 전력망에 연계되는 에너지 양 또한 급증하여 해상풍력발전기 및 해상풍력발전단지 운영의 안정성과 지속성이 전력망에 영향을 줄 만큼 중요해졌다. 다시 말해 전력망에 고장이 발생할 경우에 해상풍력발전단지는 계통에 연계되어 지속적인 운전과 전력망 안정도에 협조하는 특별한 형태로 그 역할이 변경되고 있고, 계통 안정도에 대한 중요성 인식으로 계통 운영자들이 계통운영의 안정성 확보를 위해 계통영향 및 제한에 대한 계통 연계 기준을 규정화하고 있다.In addition, due to the increase in the capacity of offshore wind farms worldwide, the amount of energy connected to the grid has also increased so that the stability and sustainability of offshore wind turbine and offshore wind farm operation have become important to affect the grid. In other words, when a power grid breaks down, the offshore wind farms are being changed to a special form that cooperates with the grid for continuous operation and grid stabilization. In recognition of the importance of grid stability, And to establish grid linkage criteria for system influences and limitations.

기존의 계통 연계 기준은 주로 계통 사고 발생시 전력 변환 장치의 단독 운전 방지를 목적으로 하였으나, 최근에는 풍력 발전 단지의 규모가 점점 커지면서 계통에 협조적인 형태로 계통 연계 기준이 제시되고 있다. 특히 풍력발전기의 경우에 계통 저 전압시 무효전력 보상뿐만 아니라 계통 고전압 제어(High Voltage Ride Through : HVRT)을 수행하기 위한 능력이 요구된다. HVRT로 요구되는 전압 상승 패턴 등과 같은 계통 고전압이 발생한 경우 계통 전압 안정도에 기여할 수 있게 풍력발전기와 접속을 유지할 수 있도록 규격화되고 있다.The existing grid linkage criterion is mainly aimed at preventing single power operation of the power inverter in the event of a grid accident. Recently, as the size of the wind power grid increases, grid linkage criterion is proposed in a collaborative form to the grid. In particular, in the case of a wind turbine generator, the ability to perform high voltage ride through (HVRT) as well as reactive power compensation in a system low voltage is required. It is standardized to maintain the connection with the wind turbine generator to contribute to the stability of grid voltage in case of system high voltage such as voltage rise pattern required by HVRT.

따라서 계통에서 고전압 발생시 해상 풍력발전기의 무효전력을 제어하여 계통 고전압 제어(HVRT) 기준을 만족시킬 수 있는 방법이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a method that can satisfy the HVRT criteria by controlling the reactive power of the offshore wind turbine when high voltage is generated in the system.

본 발명의 목적은, 국외의 계통 연계 기준 항목 중에 계통 고전압 제어(HVRT) 기준을 만족하도록 계통에서 고전압 발생시 해상 풍력발전기의 무효전력을 제어하여 해상 풍력발전기에서 생산된 전력을 계통에 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 국내 계통연계기준에서 계통 고전압 제어 기준의 확립에 기여할 수 있도록 한 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a system and method for controlling the reactive power of an offshore wind turbine generator when a high voltage is generated in a system so as to satisfy a system high voltage control (HVRT) The present invention also provides a method of controlling reactive power of an offshore wind turbine at a high voltage system, which can contribute to establishment of a system high voltage control standard in a domestic grid connection standard.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해상 풍력발전기에 의해 생산된 전력을 HVAC(High Voltage Alternating Current)을 거쳐 계통에 제공하는 해상 풍력 발전 시스템을 이용하여 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법으로서, 상기 해상 풍력 발전 시스템의 전력변환장치 주제어기에 의해, 전력변환장치의 인버터로부터 감시된 상기 해상 풍력발전기와 연계된 계통의 전압 및 전류를 수신하는 단계; 상기 전력변환장치 주 제어기에 의해, 상기 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 해상 풍력 발전 시스템의 풍력발전기 주제어기에 의해, 상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는 경우, 상기 전력주변환장치 주제어기로부터 수신된 계통의 전압 및 전류를 이용하여 무효전력치를 산출하는 단계; 및 상기 풍력발전기 주제어기에 의해, 상기 산출된 무효전력치를 미리 설정된 무효전력기준치와 비교하여 상기 산출된 무효전력치와 상기 무효전력기준치간의 차이를 제어하도록 생성된 무효전력 제어용 값을 상기 전력변환장치 주제어기에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an offshore wind power generation system for providing power generated by an offshore wind power generator to a system through a High Voltage Alternating Current (HVAC) The method comprising: receiving a voltage and a current in a grid associated with the offshore wind turbine monitored from an inverter of the power inverter by a power inverter main controller of the offshore wind turbine system; Determining, by the power converter main controller, whether the voltage of the received grid exceeds a predetermined grid reference voltage; Wherein when the voltage of the received grid exceeds a preset grid reference voltage as a result of the determining step, the voltage of the grid received from the main controller of the main power converter of the offshore wind power generation system, Calculating a reactive power value using a current; And a controller for comparing the calculated reactive power value with a predetermined reactive power reference value and controlling the difference between the calculated reactive power value and the reactive power reference value by the wind power generator main controller, The method of controlling reactive power of an offshore wind power generator is provided.

상기 수신하는 단계는 상기 계통에서 상기 해상 풍력발전기로 연계된 계통의 전압 및 전류를 수신하는 것이 바람직하다.The receiving step preferably receives the voltage and current of the grid linked to the offshore wind power generator in the grid.

상기 수신하는 단계는 상기 계통에서 상기 해상 풍력발전기로 연계된 계통의 역률을 더 수신하는 것이 바람직하다.Preferably, the receiving further receives a power factor of the system associated with the offshore wind power generator in the system.

상기 전력변환장치 주제어기는 상기 전력변환장치의 출력전압 및 출력전류를 멀티 레벨 펄스폭 변조방식으로 구성하는 상기 전력변환장치를 제어하는 것이 바람직하다.The main controller of the power conversion apparatus preferably controls the power conversion apparatus that constitutes the output voltage and output current of the power conversion apparatus by a multi-level pulse width modulation scheme.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 발전기의 무효전력 제어방법은 상기 제공하는 단계 이후에, 상기 전력변환장치 주제어기에 의해, 상기 풍력발전기 주제어기로부터 제공받은 무효전력 제어용 값을 기반으로 상기 멀티 레벨 펄스폭 변조방식으로 전력 변환을 수행하여 무효전력을 제어하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In the method of controlling reactive power of offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention, after the step of providing, the main controller of the power conversion apparatus determines, based on the value for reactive power control provided from the wind power generator main controller, And controlling the reactive power by performing power conversion using a level pulse width modulation scheme.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 해상 풍력발전기에 의해 생산된 전력을 HVAC(High Voltage Alternating Current)을 거쳐 계통에 제공하는 해상 풍력 발전 시스템에 있어서, 전력변환장치의 인버터로부터 감시된 상기 해상 풍력발전기와 연계된 계통의 전압 및 전류를 수신하고, 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는지 여부를 판단하여 판단결과 상기 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는 경우 상기 수신된 계통의 전압 및 전류를 외부로 제공하는 전력변환장치 주제어기; 및 상기 전력변환장치 주제어기로부터 제공받은 계통의 전압 및 전류를 이용하여 무효전력치를 산출하고, 상기 산출된 무효전력치를 미리 설정된 무효전력기준치와 비교하여 상기 산출된 무효전력치와 상기 무효전력기준치간의 차이를 제어하도록 생성된 무효전력 제어용 값을 상기 전력변환장치 주제어기에 제공하는 풍력발전기 주제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전 시스템이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an offshore wind power generation system for providing power generated by an offshore wind power generator to a system via an HVAC (High Voltage Alternating Current) And a controller for receiving the voltage and current of the system connected to the generator and determining whether or not the voltage of the received system exceeds a preset reference voltage and if the voltage of the received system exceeds a predetermined reference voltage, A power converter that provides the voltage and current of the received system to the outside. And calculating a reactive power value using the voltage and current of the system provided from the main controller of the power conversion apparatus, comparing the calculated reactive power value with a preset reactive power reference value, and comparing the calculated reactive power value and the reactive power reference value And a wind turbine main controller for providing a value for reactive power control generated to control the difference to the power inverter main controller.

상기 전력변환장치 주제어기는 상기 전력변환장치의 출력전압 및 출력전류를 멀티 레벨 펄스폭 변조방식으로 구성하는 상기 전력변환장치를 제어하는 것이 바람직하다.The main controller of the power conversion apparatus preferably controls the power conversion apparatus that constitutes the output voltage and output current of the power conversion apparatus by a multi-level pulse width modulation scheme.

상기 전력변환장치 주제어기는 상기 무효전력 제어용 값을 기반으로 상기 멀티 레벨 펄스폭 변조 방식으로 전력 변환을 수행하여 무효전력을 제어하는 것이 바람직하다.And the main controller of the power conversion apparatus controls the reactive power by performing power conversion using the multi-level pulse width modulation method based on the value for the reactive power control.

본 발명의 실시예에 따르면 국외의 계통 연계 기준 항목 중에 계통 고전압 제어(HVRT) 기준을 만족하도록 계통에서 고전압 발생시 해상 풍력발전기의 무효전력을 제어하여 해상 풍력발전기에서 생산된 전력을 계통에 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 국내 계통연계기준에서 계통 고전압 제어 기준의 확립에 기여할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the reactive power of the offshore wind turbine generator is controlled so that the high voltage is generated in the system so as to satisfy the system high voltage control (HVRT) In addition, it has an effect of contributing to establishment of the system high voltage control standard in the domestic grid connection standard.

또한 본 발명의 실시예에 따르면 전력변환장치 주제어기에 의해 제어되는 전력변환장치의 출력전압을 많은 수의 멀티 레벨 펄스폭 변조방식으로 구성함에 따라 별도의 필터를 추가할 필요가 없이 계통에 안정적인 출력전압 및 출력전류의 공급을 가능하게 한 효과도 있다.According to the embodiment of the present invention, since the output voltage of the power conversion apparatus controlled by the main controller of the power conversion apparatus is composed of a large number of multilevel pulse width modulation methods, there is no need to add a separate filter, And the output current can be supplied.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법을 구현하는 해상 풍력 발전 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법을 설명하기 위한 동작 흐름도, 그리고
도 3은 계통 고전압 발생시 고전압 제어(High Voltage Ride Through: HVRT) 기능을 요구하는 계통 규정에 대한 실시예의 그래프.1 is a view for explaining an offshore wind power generation system implementing a reactive power control method of an offshore wind power generator in a system high voltage system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of controlling reactive power of an offshore wind turbine generator in a system high voltage system according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a graph illustrating an embodiment of a system requirement that requires a high voltage ride through (HVRT) function when a system high voltage is generated.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법을 구현하는 해상 풍력 발전 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a marine wind power generation system implementing a reactive power control method of a marine high-voltage offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력 발전 시스템(1) 은 풍력발전기(10)가 풍력으로 블레이드(15)를 회전시켜 전력을 얻는다. 풍력 발전으로 얻은 전력은 컨버터(20)를 통해 직류 전력으로 변환하여 DC 버스에 출력한다. 인버터(30)는 DC-AC 인버터로, DC 버스로부터 받은 직류 전력을 전력 계통과 동일한 주파수의 교류 전력으로 변환한다. 이때 전력변환장치(40)의 출력전압을 많은 수의 멀티레벨 폴스폭 변조방식으로 구성함으로써 별도의 필터를 추가할 필요가 없으며 출력 전압 및 출력전류가 계통에 안정적인 정현파 형태를 공급할 수 있다.Referring to FIG. 1, a marine wind power generation system 1 according to an embodiment of the present invention generates power by rotating a blade 15 by a wind power generator 10 using wind power. The power obtained by the wind power generation is converted into DC power through the converter 20 and outputted to the DC bus. The inverter 30 is a DC-AC inverter that converts the DC power received from the DC bus into AC power having the same frequency as the power system. At this time, since the output voltage of the power conversion device 40 is configured by a large number of multilevel false-width modulation methods, it is not necessary to add a separate filter, and a sinusoidal waveform in which the output voltage and the output current are stable to the system can be supplied.

본 발명에 따른 해상 풍력 발전 시스템(1)은 상술된 컨버터(20), DC 버스(미도시) 및 DC-AC인버터(30)를 포함하는 전력변환장치(40)를 제어하는 전력변환장치 주제어기(50)와, 전력변환장치 주제어기(50)로부터 제공된 계통의 전압 및 전류에 근거하여 계통에서 고전압 발생시 무효전력의 제어를 위한 무효전력 제어용 값을 전력변환장치 주제어기(50)에 제공하는 풍력발전기 주제어기(60)를 포함한다.The offshore wind power generation system 1 according to the present invention is provided with a power conversion apparatus main body 1 for controlling the power conversion apparatus 40 including the converter 20, the DC bus (not shown) and the DC-AC inverter 30, (50) for providing reactive power control values for controlling reactive power when generating a high voltage in the system based on the voltage and current of the system provided from the power inverter main controller (50) And a generator main controller (60).

더 자세하게 설명하면 전력변환장치 주제어기(50)는 전력을 생산하는 풍력발전기(10)와 연계된 계통, 즉 계통연계지점(2)의 전압 및 전류를 수신하고, 수신된 계통(20)의 전압을 미리 설정된 계통기준전압과 비교하여 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는 경우, 즉 계통연계지점(2)에서 고전압이 발생되었는지 여부를 판단한다. 여기서, 계통연계지점(2)의 전압 및 전류는 상술된 전력변환장치(40)의 DC-AC인버터(30)에 의해 해상 풍력발전기(10)와 연계된 계통의 전압 및 전류를 감시하고, 감시된 계통의 전압 및 전류를 전력변환장치 주제어기(50)에서 수신한다.More specifically, the power inverter master controller 50 receives the voltage and current of the grid associated with the wind turbine 10 producing the power, that is, the grid connection point 2, and the voltage of the received grid 20 Is compared with a preset grid reference voltage to determine if a voltage of the received grid exceeds a predetermined grid reference voltage, that is, whether a high voltage has occurred at the grid connection point (2). Here, the voltage and the current of the grid connection point 2 are monitored by the DC-AC inverter 30 of the above-described power inverter 40 and the voltage and current of the grid associated with the offshore wind turbine generator 10, And receives the voltage and current of the system in the power inverter main controller 50.

또한 전력변환장치 주제어기(50)는 수신된 계통연계지점(2)의 전압이 계통기준전압을 초과하는 경우, 즉 계통연계지점(2)에서 고전압 발생된 경 우 계통연계지점(2)에서 발생된 고전압을 제어하기 위하여 풍력발전기 주제어기(60)에 수신된 계통연계지점(2)의 전압 및 전류를 제공한다. 만일, 수신된 계통연계지점(2)의 전압이 계통기준전압 미만인 경우 즉 계통에서 저전압이 발생된 경우에도 마찬가지로 저전압을 보상하기 위하여 수신된 계통의 전압 및 전류를 풍력발전기 주제어기(60)에 제공한다.The main controller 50 of the power conversion system also generates a voltage at the grid connection point 2 when the voltage of the received grid connection point 2 exceeds the grid reference voltage, that is, when a high voltage is generated at the grid connection point 2 And provides the voltage and current of the grid linkage point 2 received at the wind turbine main controller 60 to control the applied high voltage. If the voltage of the received grid linkage point 2 is lower than the grid reference voltage, that is, when a low voltage is generated in the grid, the voltage and current of the received grid line are similarly provided to the wind turbine main controller 60 do.

추가적으로, 전력변환장치 주제어기(50)는 계통연계지점(2))의 역률을 수신하여 풍력발전기 주제어기(60)에 제공한다. 풍력발전기 주제어기(60)는 수신된 역률이 역률 기준을 만족하는지를 판단하여 만족하지 않은 경우 역률 기준으로 역률을 조절할 수 있다. 역률이 낮은 경우 계통 선로의 전압 변동을 일으킬 수 있고 무효전력이 그만큼 커지므로, 풍력발전기 주제어기(60)는 역률을 조절하는 역률 조절부(미도시)에 의해 역률 기준을 만족하는 값으로 역률을 제어한다.In addition, the power inverter main controller 50 receives the power factor of the grid connection point 2 and provides it to the wind turbine main controller 60. [ The main controller 60 of the wind turbine generator determines whether the received power factor satisfies the power factor criterion, and can adjust the power factor based on the power factor criterion if the power factor criterion is not satisfied. If the power factor is low, the voltage of the grid line may fluctuate and the reactive power may become large. Therefore, the main controller 60 of the wind turbine generator 60 may include a power factor adjusting unit (not shown) .

풍력발전기 주제어기(60)는 전력변환장치 주제어기(50)로부터 제공받은 계통(2)의 전압, 전류 및 역률을 아래의 수학식 1을 적용시켜 무효전력치를 산출한다.The main controller 60 of the wind turbine generator calculates the reactive power value by applying the following equation (1) to the voltage, current, and power factor of the system 2 received from the main controller 50 of the power conversion apparatus.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, V는 수신된 계통연계지점(2)의 전압이고, I는 수신된 계통연계지점(2)의 전류이며,

Figure pat00002
는 수신된 역률(코사인값임)을 사인(sin)값으로 변환한 값이다.Where V is the voltage of the received grid linkage point 2, I is the current of the received grid linkage point 2,
Figure pat00002
Is a value obtained by converting the received power factor (cosine value) into a sin value.

또한 풍력발전기 주제어기(60)는 산출된 무효전력치를 미리 설정된 무효전력기준치와 비교하여 둘간의 차이, 즉 산출된 무효전력치와 무효전력기준치간의 차이만큼 무효전력을 제어하도록 무효전력 제어용 값을 생성하고 생성된 무효전력 제어용 값을 전력변환장치 주제어기(50)에 제공한다.Further, the wind power generator main controller 60 compares the calculated reactive power value with a predetermined reactive power reference value to generate a reactive power control value so as to control the reactive power by the difference between the two, that is, the difference between the calculated reactive power value and the reactive power reference value And provides the generated reactive power control value to the power inverter main controller 50.

이에 따라 전력변환장치 주제어기(50)는 풍력발전기 주제어기(60)로부터 제공받은 무효전력 제어용 값을 근거로 하여 멀티레벨 펄스폭 변조방식으로 구성된 DC-AC 인버터(30)를 제어하여 출력전압 및 출력전류가 계통망(3)에 안정적인 정현파 형태를 공급할 수 있도록 한다. 즉, 전력변환장치 주제어기(50)는 해상 풍력발전기(10)와 연계된 계통연계지점(2)에 공급되는 무효전력을 제어할 수 있도록 DC-AC 인버터(40)를 제어하게 된다.Accordingly, the main controller 50 of the power conversion apparatus controls the DC-AC inverter 30 configured in the multi-level pulse width modulation scheme based on the value for reactive power control provided from the main controller 60 of the wind turbine generator 60, So that the output current can supply a stable sinusoidal waveform to the system network 3. That is, the power inverter main controller 50 controls the DC-AC inverter 40 so as to control the reactive power supplied to the grid connection point 2 associated with the offshore wind power generator 10.

한편, 해상 풍력발전기(10)에서 생산된 전력을 해저 케이블(L)을 통해 계통(2)에 전송한다. 여기서 해저 케이블(L)은 HVAC(High Voltage Alternating Current)를 사용한 케이블이다.On the other hand, the power generated by the offshore wind power generator 10 is transmitted to the system 2 through the submarine cable L. Here, the submarine cable (L) is a cable using HVAC (High Voltage Alternating Current).

전력망(3)은 해상 풍력발전기(10)와 연계된 계통연계지점(2)을 거쳐 해상 풍력발전기(10)에서 생산된 전력을 수신한다. 계통연계지점(2)은 데이터 확보, 운영관리, 효율성 측면에서 변전 시스템에 구비되고, 도시되지 않은 변압기, 단로기(disconnector), 차단기, 조상설비, 피뢰기, 배전반 등으로 구성될 수 있다. The power grid 3 receives the power produced by the offshore wind power generator 10 via the grid connection point 2 associated with the offshore wind power generator 10. The grid connection point 2 is provided in the substation system in terms of data acquisition, operation management, and efficiency, and may include a transformer, a disconnector, a circuit breaker, an ancillary equipment, a lightning arrester, and a switchboard, which are not shown.

상술된 바와 같이 본 발명의 해상 풍력 발전 시스템(1)은 계통연계지점(2)에서 고전압 발생시 고전압을 제어하기 위한 무효전력 제어방법을 구현하기 위하여 전력변환장치 주제어기(50) 및 풍력발전기 주제어기(60)를 포함하여, 각 국가별로 상이한 계통 연계 기준에 탄력적으로 적용될 수 있는 계통에서 고전압 발생시 해상 풍력발전기의 무효전력을 제어할 수 있다.As described above, the offshore wind power generation system 1 of the present invention includes a power converter main controller 50 and a wind turbine main controller 50 for implementing a reactive power control method for controlling a high voltage when a high voltage is generated at the grid connection point 2, It is possible to control the reactive power of the offshore wind turbine when a high voltage is generated in a system that can be flexibly applied to different grid linkage standards in each country.

도 3은 계통 고전압 발생시 고전압 제어(High Voltage Ride Through: HVRT) 기능을 요구하는 계통 규정에 대한 실시예의 그래프를 나타낸다.FIG. 3 shows a graph of an embodiment of a system requirement that requires a high voltage ride through (HVRT) function when a system high voltage is generated.

도 3에 도시된 바와 같이 계통연계지점(2)이 정상적으로 동작되는 경우에는 계통 전압(PU)이 '1'이 유지되나, 계통연계지점(2)에 문제가 발생되어 고전압이 발생되면 계통 전압(PU)이 순간적으로 급격히 상승하게 된다. 따라서, 계통연계지점(2)의 전압이 순간적으로 상승되는 고전압 발생시에 극히 짧은 시간 내에 전력 회복이나 주파수 변동 회복 등을 위하여 해상 풍력 발전 시스템(1)에서 발생시키는 유효 전력뿐만 아니라 무효전력도 기여시키고자 하는 것이며, 이때 여러 국가별로 상이한 계통 연계에 탄력적으로 적용되는 풍력발전기(10)의 무효전력을 제어할 수 있다.As shown in FIG. 3, when the grid connection point 2 is normally operated, the grid voltage PU is maintained at '1', but when a problem occurs at the grid connection point 2 and a high voltage is generated, PU) suddenly rise rapidly. Therefore, in addition to the active power generated in the offshore wind power generation system 1 for power recovery and frequency fluctuation recovery in a very short time when a high voltage is instantaneously raised, the reactive power is also contributed At this time, it is possible to control the reactive power of the wind turbine (10), which is applied flexibly to different grid interconnections in various countries.

이하에서는 상술된 해상 풍력 발전 시스템(1)을 통해 본 발명에 따른 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력을 제어하는 방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for controlling the reactive power of the offshore wind turbine generator in accordance with the present invention will be described with reference to FIG. 2 through the above-described offshore wind power generation system (1).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계통 고전압시 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for controlling reactive power of an offshore wind turbine in a system high voltage system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

해상 풍력 발전 시스템(1)의 전력변환장치 주제어기(50)는 풍력발전기(10)와 연계된 계통연계지점(2)의 전압 및 전류를 수신한다(S11). 더 자세하게는 전력변환장치 주제어기(50)에 의해 제어되는 전력변환장치(40)의 DC-AC 인버터(30)에 의해 계통의 전압 및 전류를 감시한다. DC-AC 인버터(30)에 의해 감시된 계통연계지점(2)의 전압 및 전류는 전력변환장치 주제어기(50)에서 수신한다. 전력변환장치 주제어기(50)는 추가적으로 DC-AC 인버터(30)에 의해 감시된 계통연계지점(2)의 역률을 더 수신한다.The main controller 50 of the offshore wind power generation system 1 receives voltage and current of the grid connection point 2 associated with the wind power generator 10 (S11). More specifically, the voltage and current of the system are monitored by the DC-AC inverter 30 of the power converter 40 controlled by the power inverter main controller 50. The voltage and current of the grid connection point 2 monitored by the DC-AC inverter 30 are received by the power inverter main controller 50. [ The power inverter main controller 50 additionally receives the power factor of the grid connection point 2 monitored by the DC-AC inverter 30. [

전력변환장치 주제어기(50)는 수신된 계통연계지점(2)의 전압을 미리 설정된 계통기준전압과 비교하여 감시된 계통연계지점(2)의 전압이 계통기준전압을 초과하는지 여부를 판단한다(S13). The power inverter main controller 50 compares the voltage of the received grid connection point 2 with a preset grid reference voltage to determine whether the voltage of the monitored grid connection point 2 exceeds the grid reference voltage S13).

상술된 S13 단계의 판단결과, 수신된 계통연계지점(2)의 전압이 계통기준전압 미만인 경우, 즉 계통에서 저전압이 발생된 경우 풍력발전기 주제어기(60)는 풍력발전기의 무효전력을 보상하도록 무효전력 보상용 값을 전력변환장치 주제어기(50)에 제공한다(S16).If it is determined in step S13 that the voltage of the received grid link point 2 is lower than the grid reference voltage, that is, when a low voltage is generated in the grid, the main controller 60 of the wind turbine generator is invalidated to compensate for the reactive power of the wind turbine generator And provides a value for power compensation to the power inverter main controller 50 (S16).

상기 S13 단계의 판단결과, 수신된 계통연계지점(2)의 전압이 계통기준전압을 초과하는 경우, 즉 계통에서 고전압이 발생된 경우 풍력발전기 주제어기(60)는 전력변환장치 주제어기(50)로부터 수신된 계통연계지점(2)의 전압, 전류 및 역률을 상술된 수학식 1에 적용시켜 무효전력치를 산출한다(S15).If it is determined in step S13 that the voltage of the received grid link point 2 exceeds the grid reference voltage, that is, when a high voltage is generated in the grid, the main controller 60 of the power generator main controller 50, Current, and power factor of the grid connection point 2 received from the grid point 2 to the above-described equation (1) to calculate the reactive power value (S15).

풍력발전기 주제어기(60)는 산출된 무효전력치를 미리 설정된 무효전력기준치와 비교하여 무효전력치와 무효전력기준치간의 차이를 제어하도록 무효전력 제어용 값을 생성하고, 생성된 무효전력 제어용 값을 전력변환장치 주제어기(50)에 제공한다(S17). The main controller 60 of the wind turbine generator generates a value for reactive power control to control the difference between the reactive power value and the reactive power reference value by comparing the calculated reactive power value with a predetermined reactive power reference value, And provides it to the main controller 50 (S17).

전력변환장치 주제어기(50)는 풍력발전기 주제어기(60)로부터 제공받은 무효전력 제어용 값에 따라 풍력발전기의 무효전력을 제어하도록 전력변환장치(40)를 제어한다(S19). 즉, 전력변환장치 주제어기(50)는 무효전력 제어용 값을 기반으로 멀티레벨 펄스폭 변조 방식으로 전력 변환을 수행하여 무효전력을 제어한다.The main controller 50 controls the power converter 40 to control the reactive power of the wind turbine according to the reactive power control value provided from the main controller 60 (S19). That is, the main controller 50 of the power conversion apparatus controls the reactive power by performing power conversion based on the value for reactive power control using a multi-level pulse width modulation scheme.

이렇게 함으로써, 해상 풍력발전기(10)에 생산된 전력을 HVAC 케이블(L)를 거쳐 계통망(3)에 공급하는 중에 계통망(3)의 문제로 인해 계통망(3)에서 고전압이 발생되면 풍력발전기(10)의 무효전력을 제어하므로, 계통망(3)에서 고전압이 발생되더라도 해상 풍력발전기(10)를 계통연계지점(2)으로부터 떼어내지 않고 해상 풍력발전기(10)로부터 생산된 전력을 계통망(3)에 안정적으로 공급할 수 있다. 이에 따라 해상 풍력발전단지 계통연계에 있어서 계통망(3)에서 고전압 발생시 무효전력안정화로 인해 계통연계를 안정적으로 유지할 수 있다.Thus, when a high voltage is generated in the grid 3 due to the problem of the grid 3 while supplying the generated power to the offshore wind power generator 10 to the grid 3 via the HVAC cable L, The power generated from the offshore wind power generator 10 can be supplied to the grid wind power generator 10 without disconnecting the offshore wind power generator 10 from the grid connection point 2 even if a high voltage is generated in the system grid 3. [ So that it can be stably supplied to the net 3. Accordingly, in connection with the offshore wind power plant grid, grid linkage can be stably maintained due to the stabilization of the reactive power when the high voltage is generated in the grid network (3).

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The invention being thus described, it will be obvious that the same way may be varied in many ways. Such modifications are intended to be within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1 : 해상 풍력 발전 시스템 2 : 계통연계지점
3 : 계통망 10 : 해상 풍력발전기
15 : 블레이드 20 : 컨버터
30 : 인버터 40 : 전력변환장치
50 : 전력변환장치 주제어기 60 : 풍력발전기 주제어기
L : 해저 케이블1: offshore wind power generation system 2: grid connection point
3: grid network 10: offshore wind power generator
15: blade 20: converter
30: inverter 40: power converter
50: Power conversion device main controller 60: Wind power generator main controller
L: Submarine cable

Claims (8)

해상 풍력발전기에 의해 생산된 전력을 HVAC(High Voltage Alternating Current)을 거쳐 계통에 제공하는 해상 풍력 발전 시스템을 이용하여 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법으로서,
상기 해상 풍력 발전 시스템의 전력변환장치 주제어기에 의해, 전력변환장치의 인버터로부터 감시된 상기 해상 풍력발전기와 연계된 계통의 전압 및 전류를 수신하는 단계;
상기 전력변환장치 주 제어기에 의해, 상기 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 해상 풍력 발전 시스템의 풍력발전기 주제어기에 의해, 상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는 경우, 상기 전력주변환장치 주제어기로부터 수신된 계통의 전압 및 전류를 이용하여 무효전력치를 산출하는 단계; 및
상기 풍력발전기 주제어기에 의해, 상기 산출된 무효전력치를 미리 설정된 무효전력기준치와 비교하여 상기 산출된 무효전력치와 상기 무효전력기준치간의 차이를 제어하도록 생성된 무효전력 제어용 값을 상기 전력변환장치 주제어기에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법.A method of controlling reactive power of an offshore wind power generator using a offshore wind power generation system that provides power generated by a offshore wind power generator to a system via a High Voltage Alternating Current (HVAC)
Receiving the voltage and current of the grid connected to the offshore wind turbine monitored from the inverter of the power inverter by the power inverter main controller of the offshore wind power system;
Determining, by the power converter main controller, whether the voltage of the received grid exceeds a predetermined grid reference voltage;
Wherein when the voltage of the received grid exceeds a preset grid reference voltage as a result of the determining step, the voltage of the grid received from the main controller of the main power converter of the offshore wind power generation system, Calculating a reactive power value using a current; And
The reactive power control value generated by the wind power generator main controller to control the difference between the calculated reactive power value and the reactive power reference value by comparing the calculated reactive power value with a predetermined reactive power reference value, Wherein the step of controlling the reactive power of the offshore wind turbine comprises the step of providing the off-axis power of the offshore wind turbine. 청구항 1에 있어서,
상기 수신하는 단계는 상기 계통에서 상기 해상 풍력발전기로 연계된 계통의 전압 및 전류를 수신하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein the receiving step receives the voltage and current of the grid connected to the offshore wind power generator in the system. 청구항 2에 있어서,
상기 수신하는 단계는 상기 계통에서 상기 해상 풍력발전기로 연계된 계통의 역률을 더 수신하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법.The method of claim 2,
Wherein the receiving further receives a power factor of the system associated with the offshore wind power generator in the system. 청구항 1에 있어서,
상기 전력변환장치 주제어기는 상기 전력변환장치의 출력전압 및 출력전류를 멀티 레벨 펄스폭 변조방식으로 구성하는 상기 전력변환장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein the main controller controls the power converter to configure an output voltage and an output current of the power converter in a multi-level pulse width modulation scheme. 청구항 4에 있어서,
상기 제공하는 단계 이후에,
상기 전력변환장치 주제어기에 의해, 상기 풍력발전기 주제어기로부터 제공받은 무효전력 제어용 값을 기반으로 상기 멀티 레벨 펄스폭 변조방식으로 전력 변환을 수행하여 무효전력을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 무효전력 제어방법.The method of claim 4,
After the providing step,
And controlling the reactive power by performing power conversion by the multi-level pulse width modulation method on the basis of the reactive power control value provided from the main controller of the wind power generator by the main controller of the power conversion apparatus Method for controlling reactive power of an offshore wind turbine. 해상 풍력발전기에 의해 생산된 전력을 HVAC(High Voltage Alternating Current)을 거쳐 계통에 제공하는 해상 풍력 발전 시스템에 있어서,
전력변환장치의 인버터로부터 감시된 상기 해상 풍력발전기와 연계된 계통의 전압 및 전류를 수신하고, 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는지 여부를 판단하여 판단결과 상기 수신된 계통의 전압이 미리 설정된 계통기준전압을 초과하는 경우 상기 수신된 계통의 전압 및 전류를 외부로 제공하는 전력변환장치 주제어기; 및
상기 전력변환장치 주제어기로부터 제공받은 계통의 전압 및 전류를 이용하여 무효전력치를 산출하고, 상기 산출된 무효전력치를 미리 설정된 무효전력기준치와 비교하여 상기 산출된 무효전력치와 상기 무효전력기준치간의 차이를 제어하도록 생성된 무효전력 제어용 값을 상기 전력변환장치 주제어기에 제공하는 풍력발전기 주제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전 시스템.1. An offshore wind power generation system for providing power generated by an offshore wind power generator to a system via a High Voltage Alternating Current (HVAC)
A voltage and a current of the system connected to the offshore wind turbine monitored from the inverter of the power conversion apparatus and judging whether or not the voltage of the received system exceeds a predetermined system reference voltage, A power converter main controller for externally supplying the voltage and current of the received system when the voltage exceeds a predetermined system reference voltage; And
And calculates a reactive power value using the voltage and current of the system provided from the main controller of the power conversion apparatus, compares the calculated reactive power value with a predetermined reactive power reference value, and calculates a difference between the calculated reactive power value and the reactive power reference value And a wind power generator main controller for providing a value for reactive power control generated to control the power inverter main controller. 청구항 6에 있어서,
상기 전력변환장치 주제어기는 상기 전력변환장치의 출력전압 및 출력전류를 멀티 레벨 펄스폭 변조방식으로 구성하는 상기 전력변환장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전 시스템.The method of claim 6,
Wherein the main controller of the power conversion apparatus controls the power conversion apparatus that constitutes an output voltage and an output current of the power conversion apparatus by a multi-level pulse width modulation scheme. 청구항 7에 있어서,
상기 전력변환장치 주제어기는 상기 무효전력 제어용 값을 기반으로 상기 멀티 레벨 펄스폭 변조 방식으로 전력 변환을 수행하여 무효전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전 시스템.The method of claim 7,
Wherein the main controller of the power conversion apparatus controls the reactive power by performing power conversion using the multi-level pulse width modulation method based on the value for the reactive power control.
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CN110138015A (en) * 2019-06-24 2019-08-16 三一重能有限公司 A kind of blower high voltage crossing control method and device

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