KR20160039332A - 고전압 직류 송전 시스템 - Google Patents

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KR20160039332A
KR20160039332A KR1020140132200A KR20140132200A KR20160039332A KR 20160039332 A KR20160039332 A KR 20160039332A KR 1020140132200 A KR1020140132200 A KR 1020140132200A KR 20140132200 A KR20140132200 A KR 20140132200A KR 20160039332 A KR20160039332 A KR 20160039332A
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최용길
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

본 발명은 고전압 직류 송전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템은 발전파트로부터 생산되는 전력을 소비하고, 상기 생산되는 전력을 저장하고, 상기 생산된 전력 또는 저장된 전력을 제2 송수전부로 출력하는 제1송수전부; 발전파트로부터 생산되는 전력을 소비하고, 상기 생산되는 전력을 저장하고, 상기 생산된 전력 또는 저장된 전력을 상기 제1송수전부로 출력하는 제2송수전부; 상기 제1송수전부 및 제2송수전부의 전력 송수전을 제어하는 제어파트로 구성된다.

Description

고전압 직류 송전 시스템{HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT TRANSMISSION SYSTEM}
본 발명은 고전압 직류 송전(HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT TRANSMISSION, HVDC)시스템에 관한 것이다.
고전압 직류 송전(HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT TRANSMISSION, HVDC)시스템은 고전압 직류를 통해 전기를 멀리 보낸다.
일반적으로 HVDC시스템은 가공 선로나 해저 케이블을 이용하여 전기를 전달한다.
HVDC 시스템은 투자비용이 적고 케이블 길이의 제한이 없으며, 전력 전송 손실이 최소화 될 수 있는 장점으로 인해 많이 활용되고 있다.
HVDC 시스템은 송전소가 발전소에서 생산되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시켜, 송전한 후 수전소에서 교류로 재변환시켜 전력을 공급하는 송전 방식으로 생산되는 전력을 효율적으로 이용 및 분배하기 위한 필요성이 요구된다.
본 발명은 송전소가 발전소에서 생산되는 전력을 송전소측과 수전소측에서 효율적으로 이용하고, 저장될 수 있도록 하는 고전압 직류 송전 시스템의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템은 발전파트로부터 생산되는 전력을 소비하고, 상기 생산되는 전력을 저장하고, 상기 생산된 전력 또는 저장된 전력을 제2 송수전부로 출력하는 제1송수전부; 발전파트로부터 생산되는 전력을 소비하고, 상기 생산되는 전력을 저장하고, 상기 생산된 전력 또는 저장된 전력을 상기 제1송수전부로 출력하는 제2송수전부; 상기 제1송수전부 및 제2송수전부의 전력 송수전을 제어하는 제어파트로 구성된다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 생산되는 전력을 송전소 측에서 효율적으로 활용하고, 수전소측과 공유될 수 있도록 함으로써, 사용도의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머와 3상 밸브 브릿지의 결선을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
이하, 본 발명과 관련된실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "파트", "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전(High Voltage Direct Current transmission, HVDC transmission)시스템을 보여준다.
도 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 HVDC시스템(100)은 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(!40), 수전 측 변전 파트(105), 수전 측 교류 파트(170), 수요 파트(180) 및 제어 파트(190)를 포함한다.
송전측 변전 파트(103)는 송전 측 트랜스포머 파트 (120), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함한다. 수전 측 변전 파트(105)는 수전 측 직류-교류 컨버터 파트(150), 수전 측트랜스 포커 파트(160)를 포함한다.
발전 파트(101)는 3상의 교류 전력을 생성한다. 발전 파트(101)는 복수의 발전소를 포함할 수 있다.
송전 측 교류 파트(110)는 발전 파트(101)가 생성한 3상 교류 전력을 송전 측 트랜스포머 파트(120)와 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함하는 DC변전소에 전달한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 송전 측 교류 파트(110)를 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130) 및 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다.(isolate)
송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 송전 측 트랜스포머 파트(120)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측의 직류 전력을 수전 측으로 전달한다.
수전 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 직류 송전 파트(140)에 의해 전달된 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환한다.
수전 측 트랜스포머 파트(160)는 수전 측 교류 파트(170)를 수전 측 직류-교류 컨버터 파트(150)와 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다.
수전 측 교류 파트(170)는 수전 측 트랜스포머 파트(160)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력을 수요 파트(180)에 제공한다.
제어 파트(190)는 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수전 측 변전 파트(105), 수전 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130), 수전 측 직류-교류 컨버터 파트(30)와 수전측 직류-교류 컨버터 파트(150) 내의 복수개의 밸브에 대한 턴온 및 턴오프 타이밍을 제어할 수 있다. 이때 밸브는 싸이리스터 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT)에 해당할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
도 2는 단일 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다 이하 설명에서는 단일의 극은 양극(positive pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3상의 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위하여 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함한다. 양극을 위하여 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)를 포함하고, 이 교류-양극 직류 컨버터(131)는 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 양극 직류 송전 라인(143), 수전 측 양극 직류 필터(145)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수전 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수전 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함한다.
수전 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수전 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨대, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수전 측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
도 3은 2개의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이하의 설명에서는 2개의 극은 양극(positive pole)과 음극(negative pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3사으이 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함하고, 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)를 포함한다. 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)와 음극 직류 전력을 생성하는 교류-음극 직류 컨버터(132)를 포함하고, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함하고, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(132a)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 6개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 12개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 18개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 음극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 송전 측 음극 직류 필터(142), 양극 직류 송전 라인(143), 음극 직류 송전 라인(144), 수전 측 양극 직류 필터(145), 수전 측 음극 직류 필터(146)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
송전 측 음극 직류 필터(142)는 인덕터(L3)와 커패시터(C3)를 포함하며, 교류-음극 직류 컨버터(132)가 출력하는 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
음극 직류 송전 라인(144)는 음극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수전 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수전 측 음극 직류 필터(146)는 인덕터(L4)와 커패시터(C4)를 포함하며, 음극 직류 송전 라인(144)을 통해 전달된 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수전 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)와 음극 직류-교류 컨버터(152)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함하고, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)를 포함한다.
수전 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함하고, 음극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(162)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수전 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨대, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수전측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머와 3상 밸브 브릿지의 결선을 보여준다.
특히, 도 4는 양극을 위한 2개의 트랜스포머(121)와 양극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(131a)의 결선을 보여준다. 음극을 위한 2개의 트랜스포머(122)와 음극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(132a)의 결선, 양극을 위한 2개의 트랜스포머(161)와 양극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(151a)의 결선, 음극을 위한 2개의 트랜스포머(162)와 음극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(152a)의 결선, 양극을 위한 1개의 트랜스포머(121)와 양극을 위한 1개의 3상 밸브 브릿지(131a), 양극을 위한 1개의 트랜스포머(161)와 양극을 위한 1개의 3상 밸브 브릿지(151a)의 결선 등은 도 4의 실시 예로부터 용이하게 도출할 수 있으므로, 그 도면과 설명은 생략한다.
도 4에서, Y-Y 형상의 결선을 가지는 트랜스포머(121)를 상측 트랜스포머, Y-Δ 형상의 결선을 가지는 트랜스포머(121)를 하측 트랜스포머, 상측 트랜스포머에 연결되는 3상 밸브 브릿지(131a)를 상측 3상 밸브 브릿지, 하측 트랜스포머에 연결되는 3상 밸브 브릿지(131a)를 하측 3상 밸브 브릿지라고 부르도록 한다.
상측 3상 밸브 브릿지와 하측 3상 밸브 브릿지는 직류 전력을 출력하는 2개의 출력단인 제1 출력단(OUT1)과 제2 출력단(OUT2)을 가진다.
상측 3상 밸브 브릿지는 6개의 밸브(D1-D6)를 포함하고, 하측 3상 밸브 브릿지는 6개의 밸브(D7-D12)를 포함한다.
밸브(D1)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제1 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D2)는 밸브(D5)의 애노드에 연결되는 캐소드와 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D3)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제2 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D4)는 밸브(D1)의 애노드에 연결되는 캐소드와 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D5)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제3 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D6)는 밸브(D3)의 애노드에 연결되는 캐소드를 가진다.
밸브(D7)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제1 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D8)는 밸브(D11)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D9)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제2 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D10)는 밸브(D7)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D11)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제3 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D12)는 밸브(D9)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
한편, 수전 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multi-Level Converter, 200)로 구성될 수 있다.
모듈형 멀티레벨 컨버터(200)는 복수의 서브 모듈(210)을 이용하여 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템은 송전측 및 수전측을 모두 포함하는 송수전부가 복수로 연결되는 구조를 가지는 형태이다. 즉, 발전파트와 수요파트를 포함하는 제1송수전부(10)와 제2송수전부(20)가 연결된 구조를 가지는 고전압 직류 송전 시스템으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 좌측의 송수전부를 제1송수전부(10)로, 우측의 송수전부를 제2송수전부(20)로 정의하여 설명하였으나, 상기 제1 및 제2 송수전부(10, 20)의 연결관계 및 배치는 한정되지 않으며, 실시 형태에 따라 변경될 수 있다.
이하 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 상세히 설명한다.
제1 송수전부(10)에 구성되는 제1 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)를 포함하고, 이 교류-양극 직류 컨버터(131)는 트랜스포머(121)에 대응되게 듀얼 3상 밸브 브릿지(131a, 31b)로 구성된다.
상세하게, 상기 제1 컨버터 파트(130)는 제1발전파트(11)에서 생산되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 제2 컨버터 파트(150)로부터 인가되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 또한 제1 컨버터 파트(130)는 제1 발전 파트(11)에서 생산되는 교류전력을 제1 수요파트(12) 및 제1에너지 저장부(210)에 출력하거나, 제2송수전부(20)로 출력할 수 있다.
또한, 제2 컨버터 파트(150) 역시 양극을 위하여 듀얼 3상 밸브 브릿지(151a, 151b)를 구성할 수 있다.
상세하게, 상기 제2송수전부(20)에 포함되는 제2 컨버터 파트(150)는 제2 발전파트(21)에서 생산되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 제1 컨버터 파트(130)로부터 인가되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 또한 제2 컨버터 파트(1450)는 제2 발전 파트(21)에서 생산되는 교류전력을 제2 수요파트(22) 및 제2에너지 저장부(220)에 출력하거나 제1송수전부(10)로 출력할 수 있다.
제1 컨버터 파트(130) 및 제2 컨버터 파트(150)에는 각각 에너지 저장부(210, 220)가 연결될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제1 컨버터 파트(130)에 연결되는 에너지 저장부를 제1에너지 저장부(210), 제2 컨버터 파트(150)에 연결되는 에너지 저장부를 제2에너지 저장부(220)로 예를 들어 설명한다.
제1에너지 저장부(210)와 제2에너지 저장부(220)는 각각 제1및 제2발전부(11, 21)에서 생산되는 전력을 각각 저장하거나, 상호 저장할 수 있다.
제어파트(190)는 제1 발전파트(11)에서 생산되는 전력에 대하여 제1 수요파트(12)에서 소비하기 위한 전력량을 산출할 수 있고, 상기 소비 전력량과 생산 전력량을 각각 확인하여 잉여 전력량에 대해서는 제1에너지 저장부(210)에 저장될 수 있도록 한다. 또한 제어파트(190)는 제1에너지 저장부(210)에 저장된 전력에 대하여 제2 수요 파트(22)에 제공될 전력량을 확인하고, 해당 전력량만큼을 제2에너지 저장부(220)로 출력할 수 있다. 제어 파트(190)는 제2 컨버터 파트(150)에서 제2수요 파트(22)에 제공되는 전력을 제외한 전력은 제2에너지 저장부(220)에 저장하고, 제1 컨버터 파트(130)로 전달 할 수 있다. 즉, 제1 및 제2에너지 저장부(210, 220)는 각각에 연결된 제1 및 제2 발전파트(11, 21)에서 생산되고, 제1 및 제2 수요파트(12, 22)에서 소비되는 전력량을 확인하고 잉여 전력을 저장할 수 있다. 또한 저장된 전력은 제어 파트(190)의 제어 하에 송전 측 또는 수요 측으로 전달 될 수 있다.
이하 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 동작을 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 직류 송전 시스템의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 파트(190)는 제1발전 파트(11)로부터 생산된 전력 생성량을 확인할 수 있다,(S602)
제어 파트(190)는 전력 생성량을 확인하고, 제1 수요파트(12)에서 방전할 전력량과 제2송수전부(20)로 전달될 전력량을 확인할 수 있다.(S604)
제어 파트(190)는 제1수요파트(12)에서 방전할 전력량이 상기 생산된 전력 생성량 이하인 경우 해당 용량의 전력량을 에너지 저장부에 저장할 수 있다. 상기 에너지 저장부는 제1 컨버터 파트(130)에 연결되는 제1저장부(210)일 수 있다.
제어파트(190)는 타측 즉, 제2 송수전부(20)에 구성되는 제2 컨버터 파트(150)로부터 전력 요구 신호를 수신하는지 확인할 수 있다. 즉, 제어 파트(190)는 제2송수전부(20)부터 기 전송되거나 기 저장된 전력의 방전 여부를 확인할 수 있다.
제어 파트(190)는 제2송수전부(20)로부터 요구되는 전력량을 확인하고, 제1에너지 저장부(210)에 저장된 에너지를 제2송수전부(20)로 전송할 수 있다.(S614)
반면, 제어 파트(190)는 전력 생성량이 방전량 미만인 경우 제2송수전부(20)의 제2 트랜스포머 파트(150)에 연결된 제2 에너지 저장부(220)에 저장된 에너지를 요청하고 그에 따른 에너지를 제1 에너지 저장부(210)로 저장할 수 있다.(S616) 즉, 제2송수전부(20)로 기 전송된 전력을 다시 수신하여 제1송수전부(10)의 전력으로 사용될 수 있다. 이때 제어 파트(190)는 상기 제1송수전부(10) 전력의 사용량을 제외한 잉여 전력에 대한 전력 재전송을 실행하도록 제어 할 수 있다.
또한 제어파트(190)는 상기 설명한 제1송수전부(10)에서 실행되는 전력의 발전, 수요 및 제2송수전부(20)로 전달하는 동작을 제2송수전부(20)에서 실행할 수 있다. 즉, 제1 및 제2송수전부(10, 20)에는 각각의 컨버터 파트가 듀얼 3상 밸브 브릿지로 구성되고, 발전파트(11, 21)와 수요파트(12, 22)를 각각 구성함으로써, 양방향의 전력 송수신이 가능한 것이다.
또한 제어파트(190)는 고압직류 송전 시스템의 전력 송수신의 운전 이상이 감지되는 경우 각각의 제1 및 제2 송수전부(10, 20)에서 생산되거나 저장된 전력을 출력하여 자체 방전(소비)를 할 수 있다.
상기와 같이 기재된 실시 예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (11)

  1. 발전파트로부터 생산되는 전력을 소비하고, 상기 생산되는 전력을 저장하고, 상기 생산된 전력 또는 저장된 전력을 제2 송수전부로 출력하는 제1송수전부;
    발전파트로부터 생산되는 전력을 소비하고, 상기 생산되는 전력을 저장하고, 상기 생산된 전력 또는 저장된 전력을 상기 제1송수전부로 출력하는 제2송수전부;
    상기 제1송수전부 및 제2송수전부의 전력 송수전을 제어하는 제어파트;로 구성되는
    고전압 직류 송전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1송수전부는
    상기 제2송수전부로부터 인가되는 전력을 소비하거나 저장하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1송수전부는
    제1발전파트;
    상기 제1발전파트에서 생산되는 전력을 소비하는 제1수요파트;
    상기 제1발전파트에서 생산되는 교류전력을 직류전력으로 변환하는 제1컨버터 파트;
    상기 제1발전파트에서 생산되는 전력을 저장하는 제1저장부;를 포함하고,
    상기 제1컨버터파트는 듀얼 3상 밸브 브릿지로 구성되는
    고전압 직류 송전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1컨버터파트는
    상기 제2송수전부로부터 인가되는 직류 전력을 교류전력으로 변환하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1저장부는
    상기 제2송수전부로부터 인가되는 전력을 저장하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1저장부는
    상기 제1발전파트에서 생산되는 전력 또는 제2송수전부로부터 인가되는 전력 중 제1수요파트에서 소비되고 남은 잉여전력을 저장하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2송수전부는
    상기 제1송수전부로부터 인가되는 전력을 소비하거나 저장하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2송수전부는
    제2발전파트;
    상기 제2발전파트에서 생산되는 전력을 소비하는 제2수요파트;
    상기 제2발전파트에서 생산되는 교루전력을 직류전력으로 변환하는 제2컨버터 파트;
    상기 제2발전파트에서 생산되는 전력을 저장하는 제2저장부;를 포함하고,
    상기 제2컨버터파트는 듀얼 3상 밸브 브릿지로 구성되는
    고전압 직류 송전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2컨버터파트는
    상기 제1송수전부로부터 인가되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2저장부는
    상기 제1송수전부로부터 인가되는 전력을 저장하는
    고전압 직류 송전 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2저장부는
    상기 제2발전파트에서 생산된 전력 또는 제1송수전부로부터 인가된 전력 중 제2수요파트에서 소비되고 남은 잉여전력을 저장하는
    고전압 직류 송전 시스템.
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