KR20160032348A - Ｈｖｄｃ 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치가 개시된다. 본 발명의 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치는, HVDC 시스템에서 유효전력, 무효전력, DC 전류 및 AC 계통 정보를 기반으로 DC 전류변화량, DC 전력변화량 및 전압안정도지수를 계산하여 출력하는 실시간 안정도 분석기; 및 실시간 안정도 분석기의 출력을 기반으로 전압과 전력의 안정도 조건 여부를 확인하여 전류의 지령값을 부호를 변경시키는 안정화 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＨＶＤＣ 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING REAL TIME STABILITY OF VOLTAGE AND POWER IN HVDC SYSTEM}
본 발명은 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 HVDC 시스템과 연계된 AC 계통과의 유효전력 전송과 무효전력 수급에 의해 얻어지는 전력-전압 특성곡선과 전류-전력 특성곡선을 기반으로, 최대전력전송점을 초과하여 전압 안정상태에서 전압 불안정상태로 전이되는 시점에 제어기의 전류지령을 변경함으로써 자동으로 전압 안정상태로 복귀하도록 하는 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치에 관한 것이다.
전력계통은 전기 수요에 응하여 발전소, 변전소 및 부하를 송전선으로 연결하여 전력의 발생에서 소비까지 이루어지는 하나의 시스템이다.
전력계통은 전력의 발생과 소비의 동질성으로 수요와 공급이 평형을 이루어야 하기 때문에 전력수요의 감시가 지속적으로 이루어져야 한다.
초기의 소규모 계통에서는 감시가 용이하였으나 점차 산업의 고도화, 정보화로 전력수요가 증가되고 신재생에너지를 이용한 발전이 증가됨에 따라 전력설비도 대규모화, 복잡화되어 지금까지 수행하여 온 인위적인 방법으로 계통을 효과적으로 운용하기에는 한계점에 도달하였다. 따라서 컴퓨터로 정보를 수집, 처리, 분석 및 제어하는 기능과 통신기능을 응용하여 전력계통 운용업무의 효율적인 수행을 위한 설비 종합자동화가 급속히 추진되고 있다.
초고압 직류 송전(High Voltage Direct Current, HVDC)이란 발전소에서 생산되는 교류 전력을 직류로 변환시켜서 송전한 후 수전점에서 교류로 재 변환시켜 전력을 공급하는 방식을 말한다.
이러한 송전 방식은 장거리 전력 전송에 있어서 교류 전송보다 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, 대용량의 전력을 장거리끼지 적은 손실로 전송이 가능하게 하며, 주파수가 다른 계통과도 연계가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 전력을 전송하는데 있어 즉각적인 제어가 가능하기 때문에 교류 계통의 보조 제어기로 사용할 경우 교류 계통의 저주파 진동을 억제하여 과도 안정도를 개선시키고 계통 외란을 분리할 수 있으며 고립된 소규모 계통의 주파수 제어에 적합하다.
전류형 HVDC 시스템에서 전압이나 전력 수급의 불안정이 발생하는 이유는, HVDC 컨버터에서 소모하는 무효전력을 충분히 공급해 주지 못하기 때문이다. 그래서, 스위칭 타입의 커패시터나 필터를 통해 무효전력을 공급하게 되는데 이때 제어전략이 필요하다. 특히 HVDC 시스템의 정격용량에 비해 AC계통의 단락용량이 작은 약한 계통의 경우에는 이러한 전압 및 전력 불안정의 효과가 크게 나타날 수 있다. 이러한 전압 불안정을 나타낼 수 있는 지표로는 전압안정지수(VSF, Voltage Stability Factor)가 사용된다.
이러한 전압 불안정을 해소하기 위한 방법은, HVDC 시스템 자체 내에 전압의존전류지령제한(VDCOL, Voltage Dependent Current Order Limit)을 가지고 있는데, AC계통의 단락용량과 HVDC 송전용량의 비인 단락비(SCR, Short Circuit Ratio)의 변화가 큰 계통에서는 너무 빨리 동작하거나 너무 느리게 동작하여 신뢰성 있는 동작을 하지 못하는 단점과 함께 실시간 안정도 해석이 되지 않는 단점을 가지고 있다. 그래서, 설계단계에서 안정도 해석이 이루어져야 하고, 해석결과를 제어기에 구현하여야 하며, 계통조건 변동에 따른 적응능력도 없게 된다.
특정한 계통조건에 의존하는 안정도 여유의 결정은 적절한 AC전압 레벨에서 전송할 수 있는 DC전력에 대한 정보를 제공해 준다. 그래서 운전 시에 전력은 컨버터 전력제어기에 저장된, 기존에 정해진 값으로 자동적으로 조정된다. 이러한 방법은 예측 가능한 계통 조건에 대한 안정도는 제공하지만, 전력계통의 확장이 진행되거나 잘 협조되지 못한 운전이나 유지보수가 행해지는 등의 바람직하지 못한 조건에 대해서는 안정도를 제공하지 못한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0041146호(2014. 04. 04. 공개, 발명의 명칭 : HVDC 전압 안정도 제어 장치 및 그 방법)에 개시되어 있다.
전류형 HVDC 시스템은 AC전압 및 전력안정도를 유지하기 위해서 실제 컨버터 전력 대비 AC계통의 단락용량의 비인 단락비(SCR, Short Circuit Ratio)를 최소값 이상으로 유지할 필요가 있다. 즉, 3 이상의 최소 단락비가 적절한 운전을 위해 필요하게 된다.
그러나, 이러한 단락비가 자주 변동되거나 HVDC 시스템의 용량에 비해 계통의 용량이 작은 약한 계통의 경우, 종종 전압 불안정이 발생하여 HVDC 시스템의 운전에 문제가 발생될 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 계통변경에 대하여 제어기의 튜닝이 모든 조건에 대해서 이루어져야 하지만 이것은 물리적으로 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 HVDC 시스템과 연계된 AC 계통과의 유효전력 전송과 무효전력 수급에 의해 얻어지는 전력-전압 특성곡선과 전류-전력 특성곡선을 기반으로, 최대전력전송점을 초과하여 전압 안정상태에서 전압 불안정상태로 전이되는 시점에 제어기의 전류지령을 변경함으로써 자동으로 전압 안정상태로 복귀하도록 하는 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 HVDC 시스템의 실시간 안정화 장치는, HVDC 시스템에서 유효전력, 무효전력, DC 전류 및 AC 계통 정보를 기반으로 DC 전류변화량, DC 전력변화량 및 전압안정도지수를 계산하여 출력하는 실시간 안정도 분석기; 및 실시간 안정도 분석기의 출력을 기반으로 전압과 전력의 안정도 조건 여부를 확인하여 HVDC 시스템의 컨버터 제어기의 전류 지령값의 부호를 변경시키는 안정화 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 실시간 안정도 분석기는, HVDC 시스템의 DC 전류변화량을 연산하여 출력하는 DC 전류변화량 연산부; HVDC 시스템의 DC 전력변화량을 연산하여 출력하는 DC 전력변화량 연산부; 및 HVDC 시스템의 DC 전류, 유효전력, 무효전력 및 AC 계통정보를 기반으로 전압안정도지수를 연산하여 출력하는 VSF 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 AC 계통정보는 HVDC 시스템에서의 교류전압과 단락비를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 안정화 제어기는, 실시간 안정도 분석기의 출력값인 DC 전류변화량, DC 전력변화량 및 전압안정도지수의 부호를 곱하여 부호를 결정하는 곱셈기; 전압안정도지수의 모드를 판단하여 활성화 신호를 출력하는 모드선택부; 및 곱셈기에서 결정된 부호와 모드선택부의 활성화 신호에 따라 펄스를 생성하여 HVDC 시스템의 컨버터 제어기의 전류지령값의 부호를 변경하는 레벨 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 모드선택부는, HVDC 시스템이 일정 전류제어 모드일 경우 일정 전류제어 모드로 절체되고, 전압안정도지수가 기준 제한값을 벗어나면 활성화 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치는 HVDC 시스템과 연계된 AC 계통과의 유효전력 전송과 무효전력 수급에 의해 얻어지는 전력-전압 특성곡선과 전류-전력 특성곡선을 기반으로, 최대전력전송점을 초과하여 전압 안정상태에서 전압 불안정상태로 전이되는 시점에 제어기의 전류지령을 변경함으로써 자동으로 전압 안정상태로 복귀될 수 있도록 하고, 이를 통해 실시간성이나 계통조건 변동에 따른 자기 적응능력을 가지도록 하여 운전 신뢰도를 높여 경제적인 시스템 구현이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템 구성도와 간략도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템에서의 전압-전력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템의 전압의존전류지령제한 기능을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템의 컨버터 제어기를 나타낸 블록구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템에서 최대전력전송과 전압안정도지수 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치의 안정도 분석기와 안정화 제어기를 나타낸 블록구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치에서 안정화 제어기의 모드선택부를 나타낸 블록구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템 구성도와 간략도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템에서의 전압-전력 특성을 나타낸 그래프이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 전압의존전류지령제한 기능을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 컨버터 제어기를 나타낸 블록구성도이이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서 최대전력전송과 전압안정도지수 관계를 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이 전류형 HVDC 시스템에서는 정류기(10)와 컨버터(20)간의 DC 전압차에 의해서 DC 전류가 흐르고 이렇게 흐른 DC 전류와 DC 전압에 의해서 DC 전력이 전송된다. 이러한 전력전송과정에서 정류기(10)에서 유효전력의 50~60%에 달하는 무효전력을 소모하게 된다. 따라서 이러한 무효전력을 공급하기 위해 HVDC 시스템은 대개 개폐타입의 필터(30)나 병렬 커패시터를 사용한다.
도 2는 전류형 HVDC 시스템의 일정점호각에서 정류기(10)의 전압-전력 특성을 나타낸 그래프로써, (a)는 HVDC시스템의 최대전력곡선(MPC, Maximum Power Curve)을 나타낸 그래프이고, (b)는 AC/DC 시스템의 전력-전압 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이 HVDC 시스템에서 최대전력곡선은 DC 전류가 증가함에 따라 DC 전력이 증가하고, DC 전력증가와 함께 무효전력 소모가 증가하게 되어 AC 전압이 감소하는 것을 보여준다. 또한 최대전송전력(MAP, Maximum Available Power)은 HVDC 시스템이 DC 전류를 증가시켰을 때 DC 전력을 최대로 전송할 수 있는 지점으로써, 이 지점을 지나가게 되면 DC 전류를 증가시켜도 DC 전력이 감소하는 불안정영역이 발생하게 된다. 이것을 (b)에 도시된 전력-전압 곡선에서 보면 MAP지점의 상부 브랜치를 안정영역으로 구분하고, 하부 브랜치를 불안정영역으로 구분할 수 있다.
도 3은 전류형 HVDC 시스템에서 사용되고 있는 전압의존전류지령제한(VDCOL ; Voltage Dependent Current Order Limit) 기능을 보여준다. 여기에서 보는 바와 같이 DC 전압이 크게 감소하면 제어동작에 의해 지령 전력값을 유지하기 위해 전류를 증가시키게 되는데, 이러한 전류증가는 무효전력의 소모를 증가시켜 전압을 더욱 감소시키게 되고, 이러한 전압의 감소는 다시 전류를 증가시키게 된다. 이러한 악순환이 반복되면 전압붕괴가 발생될 수 있다.
이와 같이 DC 전압 강하시 무효전력 증가에 따른 전압감소를 억제하기 위해 DC 전압 강하에 비례하여 DC 전류를 제한하는 기능이 전압의존전류지령제한(VDCOL) 기능이다. 그러나 이러한 전압의존전류지령제한(VDCOL)기능도 단락비(SCR ; Short Circuit Ratio)의 변화가 큰 AC 계통에 연결된 HVDC 시스템의 경우 너무 빨리 동작하거나 너무 느리게 동작하기 때문에 신뢰성 있는 동작을 하지 못하게 된다. 또한 도 2에서와 같이 HVDC 시스템이 이미 최대전송전력점을 넘어, 안정도 경계를 넘었거나 전력-전압 곡선의 하부 브랜치에서 운전되고 있다면 전압의존전류지령제한 기능은 인식되지 않을 수 있다.
도 4는 이러한 전압의존전류지령제한(VDCOL) 기능을 갖는 전류형 HVDC 시스템의 컨버터 제어기(40)로써, 컨버터 제어기(40)는 점호각 선택부(44)를 통해 최소 점호각을 선택하여 전류제어기(41), 전압제어기(42), 소호각 제어기(43)를 제어하는 기능을 갖는다. 여기서 전류제어기(41)의 기준값은 전압의존전류지령제한(VDCOL) 함수를 거쳐서 생성된다.
도 5는 최대전력전송곡선(Maximum Power Curve)과 전압안정도지수(VSF ; Voltage Stability Factor)의 관계를 나타낸 그래프로써, 제어모드에 따라 전압안정도지수 곡선의 패턴이 달라짐을 확인할 수 있다. 따라서 일정전류제어(b), 일정전력제어(a), 일정전압제어(c)의 3가지 모드 모두에서 전압안정도지수(VSF)가 항상 양의 값을 갖는 구간이 전압 안정도가 유지되는 구간이 된다. 여기에서 전압안정도지수(VSF)가 0이 되는 지점은 DC 전류에 대한 DC 전력의 변화기울기가 0이 되는 지점이 된다. 이와 같이 전압안정도지수(VSF)와 DC 전류에 대한 DC 전력 변화율이 모두 양의 값을 갖는 조건이 전력과 전압이 안정한 조건이 된다는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치의 안정도 분석기와 안정화 제어기를 나타낸 블록구성도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치에서 안정화 제어기의 모드선택부를 나타낸 블록구성도이다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치는, 실시간 안정도 분석기(Real-time Stability Analyzer, 100) 및 안정화 제어기(Stabilizing Controller, 200)를 포함한다.
실시간 안정도 분석기(100)는 HVDC 시스템의 DC 전류변화량을 연산하여 출력하는 DC 전류변화량 연산부(130), HVDC 시스템의 DC 전력변화량을 연산하여 출력하는 DC 전력변화량 연산부(120) 및 HVDC 시스템에서의 DC 전류, 유효전력(Pd), 무효전력(Qd) 및 AC 계통정보를 기반으로 전압안정도지수(VSF)를 연산하여 출력하는 VSF 연산부(110)를 포함한다.
따라서 실시간 안정도 분석기(100)는 HVDC 시스템에서 유효전력(Pd), 무효전력(Qd), DC 전류(Id), AC 계통과 관련된 정보인 교류전압(U), 및 단락비(ESCR)를 기반으로 DC 전류변화량(dId/dt)과 DC 전력변화량(dPd/dt) 및 전압안정도지수(VSF)를 계산하여 제공한다.
또한, 안정화 제어기(200)는 실시간 안정도 분석기(100)의 출력값인 DC 전류변화량, DC 전력변화량 및 전압안정도지수의 부호를 곱하여 부호를 결정하는 곱셈기(210)와, 전압안정도지수(VFS)의 모드를 판단하여 활성화 신호(Active)를 출력하는 모드선택부(Mode Selector, 250), 및 곱셈기(210)에서 결정된 부호와 모드선택부(250)의 활성화 신호에 따라 펄스를 생성하여 HVDC 시스템의 컨버터 제어기(40)의 전류지령 신호의 부호를 변경하는 레벨 발생기(220)를 포함한다.
따라서 안정화 제어기(200)는 실시간 안정도 분석기(100)의 출력을 기반으로 전압과 전력의 안정도 조건 여부를 확인하여 컨버터 제어기(40)의 전류 지령값 부호를 변경시킨다.
이를 구체적으로 설명하면, 실시간 안정도 분석기(100)의 출력값인 DC 전류변화량(dId/dt), DC 전력변화량(dPd/dt) 및 전압안정도지수(VSF)의 부호는 도 2에 도시된 바와 같이 HVDC 시스템의 운전점이 전력-전압 곡선의 하단 브랜치 또는 상단 브랜치에 있는지를 알려준다. 부호는 시간에 대한 미분값인 DC 전류변화량(dId/dt), DC 전력변화량(dPd/dt) 및 전압안정도지수(VSF)를 통해 얻을 수 있다. 이때 시간 미분은 연속적으로 결정되기 때문에 안정도 해석은 시간과 동기되어 실시간 안정도를 분석하게 된다.
이와 같이 시간에 따른 기울기가 결정되고, 안정도 기준은 안정화 제어기(200)에서 곱셈기(210)를 통해 DC 전류변화량(dId/dt), DC 전력변화량(dPd/dt) 및 전압안정도지수(VSF) 신호들을 곱하여 얻어진다. 이러한 신호들의 곱은 레벨 발생기(220)를 통해 펄스를 생성하여 컨버터 제어기(40) 내의 전류지령 신호의 부호를 바꿈으로써 이루어진다.
전력-전압 안정도가 안정영역에 있는 경우에는 전류제어 루프의 부호를 통해 전력 에러가 DC 전류를 증가시킬 수 있도록 제어신호가 생성된다. 이러한 제어신호를 활성화시키기 위해 안정화 제어기(200)는 모드선택부(Mode Selector, 250)를 통해 입력된 전압안정도지수(VFS)의 모드를 판단하여 활성화 신호(Active)를 출력하게 된다.
따라서 HVDC 시스템에서 DC 전류를 증가시켜 전력을 증가시킬 때, 최대전력전송점(MAP, Maximum Available Point)점을 지나가면 DC 전류를 더 많이 증가시켜도 전력은 감소하게 된다. 그러면, 실시간 안정도 분석기(100)는 DC 전류변화량(dId/dt), DC 전력변화량(dPd/dt) 및 전압안정도지수(VSF)의 부호를 통해 이 시점을 감지하게 되고, 안정화 제어기(200)는 전류루프의 부호를 바꾸게 됨으로써 DC전류를 감소시키게 된다.
이와 같은 방법으로 도 2의 운전점은 전력-전압 곡선의 상부로 다시 이동하게 되며, 이러한 과정을 반복함으로써 운전점은 최대전력전송점 부근에서 순환하게 된다. 이러한 과정을 통해 전압이 안정화되면 정류실패도 방지될 수 있다.
실시간 안정도 분석기(100)의 전압안정도지수(VSF) 연산부(110)에서 전압안정도 지수는 수학식 1을 통해 계산된다.
Figure pat00001
위에서, ESCR은 단락비이고,
Figure pat00002
는 각각 정류기(10)의 유효전력(Pd) 및 무효전력(Qd)의 교류전압(U) 의존값이며, 제어모드에 따라서 다음과 같이 정의된다. 이때
Figure pat00003
는 소호각이고,
Figure pat00004
는 위상변위이다.
즉, 일정 소호각 제어와 일정 전력제어일 경우,
Figure pat00005
로 정의되고,
일정 소호각 제어와 일정 전류제어일 경우,
Figure pat00006
로 정의되며,
일정 DC 전압제어와 일정 전력제어일 경우,
Figure pat00007
로 정의된다.
모드선택부(250)는 도 8에 도시된 바와 같이 HVDC 시스템의 제어모드 정보에 따라 크게 2가지 모드로 선택이 가능하며, 하나는 일정 전력제어 및 일정 DC 제어이며, 다른 하나는 일정 전류제어이다. 일정 전력제어 및 일정 DC 제어의 경우 도 5에 도시된 바와 같이 DC 전류변화량(dId/dt)과 DC 전력변화량(dPd/dt)의 값에 상관없이 전압안정도지수(VSF)가 양의 값을 가지기 때문에 DC 전력과 DC 전류의 변화기울기에 의해서 평가된 안정도 기준이 그대로 전류제어에 적용이 된다.
반면에 일정 전류제어의 경우, DC 전력변화량과 DC 전류변화량의 부호가 바뀌는 지점에 가까워질수록 전압안정도지수(VSF)가 무한대의 값에 가까워지게 된다. 이럴 경우, 모드선택부(250)는 일정 전류모드로 절체되고, 전압안정도지수(VSF)가 사전에 설정된 기준 제한값을 벗어나면 안정화 제어기(200)의 출력신호를 활성화시키게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 HVDC 시스템의 실시간 전압 및 전력 안정화 장치에 따르면, HVDC 시스템과 연계된 AC 계통과의 유효전력 전송과 무효전력 수급에 의해 얻어지는 전력-전압 특성곡선과 전류-전력 특성곡선을 기반으로, 최대전력전송점을 초과하여 전압 안정상태에서 전압 불안정상태로 전이되는 시점에 제어기의 전류지령을 변경함으로써 자동으로 전압 안정상태로 복귀될 수 있도록 하고, 이를 통해 실시간성이나 계통조건 변동에 따른 자기 적응능력을 가지도록 하여 운전 신뢰도를 높여 경제적인 시스템 구현이 가능하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 정류기 20 : 컨버터
30 : 필터 40 : 컨버터 제어기
41 : 전류제어기 42 : 전력제어기
43 : 소호각 제어기 44 : 점호각 선택부
100 : 실시간 안정도 분석기 110 : VSF 연산부
120 : 전력변화량 연산부 130 : 전류변화량 연산부
200 : 안정화 제어기 210 : 곱셈기
220 : 레벨생성기 250 : 모드선택부

Claims (5)

  1. HVDC 시스템에서 유효전력, 무효전력, DC 전류 및 AC 계통 정보를 기반으로 DC 전류변화량, DC 전력변화량 및 전압안정도지수를 계산하여 출력하는 실시간 안정도 분석기; 및
    상기 실시간 안정도 분석기의 출력을 기반으로 전압과 전력의 안정도 조건 여부를 확인하여 상기 HVDC 시스템의 컨버터 제어기의 전류 지령값의 부호를 변경시키는 안정화 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 실시간 안정화 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 실시간 안정도 분석기는,
    상기 HVDC 시스템의 상기 DC 전류변화량을 연산하여 출력하는 DC 전류변화량 연산부;
    상기 HVDC 시스템의 상기 DC 전력변화량을 연산하여 출력하는 DC 전력변화량 연산부; 및
    상기 HVDC 시스템의 상기 DC 전류, 상기 유효전력, 상기 무효전력 및 상기 AC 계통정보를 기반으로 상기 전압안정도지수를 연산하여 출력하는 VSF 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 실시간 안정화 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 AC 계통정보는 상기 HVDC 시스템에서의 교류전압과 단락비를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 실시간 안정화 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 안정화 제어기는,
    상기 실시간 안정도 분석기의 출력값인 상기 DC 전류변화량, 상기 DC 전력변화량 및 상기 전압안정도지수의 부호를 곱하여 부호를 결정하는 곱셈기;
    상기 전압안정도지수의 모드를 판단하여 활성화 신호를 출력하는 모드선택부; 및
    상기 곱셈기에서 결정된 부호와 상기 모드선택부의 활성화 신호에 따라 펄스를 생성하여 상기 HVDC 시스템의 컨버터 제어기의 전류 지령값의 부호를 변경하는 레벨 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 실시간 안정화 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 모드선택부는, 상기 HVDC 시스템이 일정 전류제어 모드일 경우 일정 전류제어 모드로 절체되고, 상기 전압안정도지수가 기준 제한값을 벗어나면 상기 활성화 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 실시간 안정화 장치.
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