KR20170014671A - 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 손실을 측정하는 손실 전력 측정 시스템 및 그의 손실 전력 측정 방법 - Google Patents

고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 손실을 측정하는 손실 전력 측정 시스템 및 그의 손실 전력 측정 방법 Download PDF

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Abstract

고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터에서의 손실 전력을 측정하기 위한 손실 전력 측정 시스템이 개시된다. 본 손실 전력 측정 시스템은, 복수의 소자를 포함하는 고조파 필터, 상기 복수의 소자의 임피던스 변화를 감지하는 모니터링 센서부, 및, 상기 복수의 소자의 임피던스의 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실을 획득하는 제어부를 포함한다.

Description

고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 손실을 측정하는 손실 전력 측정 시스템 및 그의 손실 전력 측정 방법 {POWER LOSS MEASURING SYSTEM FOR MEASURING POWER LOSS AT HARMONIC FILTER INCLUDED IN HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT(HVDC) STSTEM AND METHOD FOR MEASURING POWER LOSS THEREOF}
본 발명은, 고조파 필터를 구성하는 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여 고조파 필터에서의 손실을 계산하는 손실 전력 측정 시스템 및 그의 손실 전력 측정 방법에 관한 것이다.
고압직류송전(HVDC: High Voltage Direct Current. 이하,‘HVDC’라 칭함)은 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜 송전한 이후, 수전점에서 교류로 재 변환시켜 전력을 공급하는 방식이다. 이러한 HVDC 송전 방식은 교류 송전 방식의 장점인 전압 승압을 통한 효율적이며 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, 교류 송전의 여러 가지 단점을 극복할 수 있는 송전 방식이다.
HVDC송전 방식은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 과정 및 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 과정이 필수적이다. 다만, 이러한 과정에서 스위치 및 부하의 특성에 의하여 고조파가 발생하게 되는데, 고조파에 의한 악 영향을 방지하기 위하여 고조파 필터를 사용하는 것이 일반적이다.
이러한 고조파 필터의 일반적인 구성은 도 1과 같다.
도 1을 참고하면, 고조파 필터는 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 커패시터, 하나 이상의 저항의 조합으로 구성된다.
한편, 기존에는 고조파 필터에서 발생되는 전력 손실을 측정하기 위하여, 고조파 필터의 입력단에 위치한 가스 절연 개폐기(Gas Insulated Switchgear, GIS)(10)에서 전압과 전류를 측정하였다. 즉, 종래에는 고조파 필터의 입력단에서 측정된 전압 및 전류 값을 이용하여 고조파 필터에서 발생되는 손실 전력을 계산하였다.
다만, 종래의 고조파 필터의 손실 측정 시스템은, 고조파 필터에서의 손실 자체를 측정하는 것 보다는 전압 및 전류를 측정하는데 주 목적이 있었다. 그리고, 온도 및 주파수 변화에 따른 임피던스 변화량을 알 수 없기 때문에 실시간 온도 및 주파수 변화에 따른 손실을 알기 어려운 문제가 있었다. 또한, 각각의 소자에서의 손실 전력을 측정할 수 없었으며, 전압 및 전류의 변화에 따른 임피던스 변화량을 알 수 없기 때문에 추후 설계에도 반영할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 고조파 필터를 구성하는 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여 고조파 필터에서의 손실을 계산하는 손실 전력 측정 시스템 및 그의 손실 전력 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른, 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터에서의 손실 전력을 측정하기 위한 손실 전력 측정 시스템은, 복수의 소자를 포함하는 고조파 필터, 상기 복수의 소자의 임피던스 변화를 감지하는 모니터링 센서부, 및, 상기 복수의 소자의 임피던스의 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실을 획득하는 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 복수의 소자는, 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터를 포함하고, 상기 모니터링 센서부는, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화를 감지하고, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각에서 발생하는 손실을 획득할 수 있다.
이 경우, 상기 모니터링 센서부는, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 초기값과 상기 모니터링 센서부에서 측정된 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 값을 이용하여 상기 임피던스 변화량을 획득할 수 있다.
한편, 상기 복수의 소자의 임피던스는, 상기 복수의 소자의 온도의 변화 및 상기 복수의 소자에서의 주파수 변화 중 적어도 하나에 의해 변화될 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 복수의 소자 각각의 정격 전압 및 정격 전류 중 적어도 하나와 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실을 획득할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 소자 각각의 정격 전압은 고정된 값일 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 서버와 통신하는 통신 모듈을 포함하고, 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여 상기 복수의 소자 각각의 손실 전력량 및 상기 고조파 필터에서의 전체 손실 전력량 중 적어도 하나를 계산하고, 상기 복수의 소자 각각의 손실 전력량 및 상기 고조파 필터에서의 전체 손실 전력량 중 적어도 하나를 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 서버로 전송할 수 있다.
한편, 상기 모니터링 센서부는, 서버와 통신하는 통신 모듈을 포함하고, 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 서버에 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터에서의 손실 전력을 측정하기 위한 손실 전력 측정 시스템은 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 소자 각각의 임피던스의 초기 값, 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량, 복수의 소자 각각에서 발생하는 전력 손실량 및 고조파 필터 전체에서 발생하는 전력 손실량 중 적어도 하나를 상기 저장부에 저장할 수 있다.
한편, 상기 모니터링 센서부는, 상기 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기를 감지하고, 상기 감지된 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는, 상기 전송된 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기를 이용하여 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 계산할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른, 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터에서의 손실 전력을 측정하기 위한 손실 전력 측정 시스템의 손실 전력 측정 방법은, 상기 고조파 필터에 포함되는 복수의 소자의 임피던스의 크기를 감지하는 단계, 상기 복수의 소자의 임피던스 변화량을 획득하는 단계, 및, 상기 복수의 소자의 임피던스의 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실량을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 소자는, 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터를 포함하고, 상기 복수의 소자의 임피던스 변화량을 획득하는 단계는, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화량을 계산하고, 상기 고조파 필터의 손실량을 획득하는 단계는, 상기 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각에서 발생하는 손실을 계산할 수 있다.
도 1은 종래의 고조파 필터에서의 전력 손실을 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템의 손실 전력 측정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고조파 필터에 포함되는 복수의 소자 각각의 손실 전력을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터를 서버로 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 손실 전력 측정 시스템(10)은, 고조파 필터(100), 모니터링 센서부(200), 제어부(300) 및 저장부(400)를 포함할 수 있다.
고조파 필터(100)는 고압직류송전(HVDC) 시스템에서 발생되는 고조파를 제거할 수 있다. 구체적으로, HVDC송전 방식은 교류 전력을 직류로 변환하는 사이리스터 컨버터를 사용하는데, 이때 위상제어를 하는 사이리스터 컨버터의 특성상 고조파를 발생시킨다. 그리고, 고조파 필터(100)는 전력 변환 과정에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있다.
한편, 고조파 필터는 복수의 소자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 고조파 필터(100)는 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항의 직병렬 조합으로 구성될 수 있으며, 복수의 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항의 조합으로 구성됨으로써, 교류 전력의 정류 과정에서 발생하는 n차 고조파를 제거할 수 있다.
한편, 용량성 소자로는 커패시터가 사용될 수 있고, 유도성 소자로는 인덕터가 사용될 수 있다.
고조파 필터(100)는 고압직류송전(HVDC) 시스템의 송전단에 설치되어, 교류를 직류로 변환하는 과정에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있으며, 고압직류송전(HVDC) 시스템의 수전단에 설치되어, 직류를 교류로 변환하는 과정에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있다. 또한, 고조파 필터(100)는 시스템에 무효 전력을 공급함으로써 시스템의 역률을 개선할 수 있다.
모니터링 센서부(200)는 복수의 소자의 임피던스 변화량을 감지할 수 있다. 구체적으로, 모니터링 센서부(200)는 고조파 필터에 포함된 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항의 개수에 대응되는 복수의 모니터링 센서를 포함할 수 있으며, 복수의 모니터링 센서는 고조파 필터에 포함된 복수의 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항 각각의 임피던스의 크기를 감지할 수 있다. 그리고 복수의 모니터링 센서는 감지된 임피던스의 크기를 이용하여 임피던스의 변화량을 획득하고, 획득된 임피던스 변화량을 제어부(300)로 전송할 수 있다. 이 경우, 복수의 모니터링 센서 각각은, 특정 조건에서의 복수의 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항 각각의 임피던스의 초기치를 기준으로 임피던스의 변화량을 계산할 수 있다.
복수의 모니터링 센서 각각은, 소자의 임피던스를 감지하기 위한 센싱 모듈, 소자의 임피던스 변화량을 계산하기 위한 변화 계산 모듈, 계산된 임피던스 변화량을 제어부(300)로 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예에서는, 모니터링 센서부에 포함된 복수의 모니터링 센서 각각이 임피던스 변화량을 계산한다고 설명하였으나 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 복수의 모니터링 센서 각각은, 소자의 임피던스를 감지하는 센싱부, 감지된 임피던스의 크기를 제어부(300)로 전송하는 통신부만을 포함할 수 있으며, 임피던스의 변화량은 제어부(300)에서 계산될 수 있다.
제어부(300)는 복수의 소자의 임피던스의 변화량을 측정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 모니터링 센서부(200)로부터 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기에 대한 정보를 수신하면, 임피던스 크기에 대한 정보를 이용하여 임피던스의 변화량을 계산할 수 있다. 더욱 구체적으로, 복수의 소자 각각의 특정 조건에서의 복수의 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항 각각의 임피던스의 초기치를 저장부(140)에 저장하고, 수신한 임피던스의 크기와 저장부(140)에 저장된 임피던스의 초기치를 비교함으로써 임피던스의 변화량을 계산할 수 있다.
그리고, 제어부(300)는 각 소자의 임피던스의 변화량을 기초로 고조파 필터에서의 손실을 획득할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 제어부(300)에서 계산한 고조파 필터(100)에 포함된 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 복수의 소자 각각에서 발생되는 손실의 변화량을 계산함으로써, 고조파 필터(100) 전체에서 발생하는 손실의 변화량을 계산할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 모니터링 센서부(200)로부터 수신한 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 복수의 소자 각각에서 발생되는 손실의 변화량을 계산함으로써, 고조파 필터(100) 전체에서 발생하는 손실의 변화량을 계산할 수 있다.
저장부(400)는 제어부(300)의 제어를 받아, 고조파 필터(100)에 포함된 복수의 소자 각각의 임피던스의 초기치, 임피던스 변화량, 복수의 소자 각각에서 발생하는 전력 손실량, 고조파 필터 전체에서 발생하는 전력 손실량 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템의 손실 전력 측정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템의 손실 전력 측정 방법은, 복수의 소자의 임피던스를 측정하는 단계(S310), 복수의 소자의 임피던스 변화량을 이용하여 고조파 필터의 손실을 계산하는 단계(S330) 및 데이터를 저장하는 단계(S350)를 포함할 수 있다.
복수의 소자의 임피던스 변화량을 감지하는 단계(S310)에 대해서는 도 4를 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고조파 필터(100)에 포함되는 복수의 소자 각각의 손실 전력을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참고하면, 고조파 필터(100)는 복수의 소자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 고조파 필터(100)는 도 4에서 도시한 바와 같이, 복수의 커패시터(C1, C2, C3), 복수의 인덕터(L1, L2, L3), 복수의 저항(R1, R2, R3)를 포함할 수 있으며, 커패시터, 인덕터, 저항 소자의 조합을 통하여 기준치 이상의 고조파를 제거할 수 있다. 한편, 도 4에서는 세개의 커패시터, 세개의 인덕터, 세개의 저항으로 구성되는 고조파 필터를 도시하였으나 이에 한정 되지 않고, 본 발명에서의 고조파 필터는 각각 하나 이상의 커패시터, 인덕터, 저항 소자의 다양한 조합을 통하여 고조파를 제거할 수 있는 모든 필터일 수 있다.
한편, 복수의 커패시터(C1, C2, C3), 복수의 인덕터(L1, L2, L3), 복수의 저항(R1, R2, R3) 각각은 임피던스 값을 가진다. 그리고, 복수의 커패시터(C1, C2, C3), 복수의 인덕터(L1, L2, L3), 복수의 저항(R1, R2, R3) 각각의 임피던스 값은 변경될 수 있다. 구체적으로, 복수의 커패시터(C1, C2, C3), 복수의 인덕터(L1, L2, L3), 복수의 저항(R1, R2, R3) 각각은 전압이나 전류의 주파수에 따라서 임피던스 값이 변화될 수 있으며, 온도의 변화가 있는 경우 각각의 소자의 특성에 따라 임피던스 값이 변화될 수 있다.
한편, 복수의 소자 각각에서의 전력 손실은 복수의 소자 각각에서의 주파수 및 온도 변화, 전압과 전류 값을 이용하여 계산할 수 있다. 다만, 이러한 값 들은 실제로 자주 변화하기 때문에 정확한 측정이 어렵다. 다만, 본 발명에서 제안하는 바와 같이 손실이 발생하게 되는 각각의 소자의 임피던스 변화량을 측정하면 각각의 소자에서 발생하는 손실을 계산할 수 있다.
모니터링 센서부(200)에 포함되는 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290)는 복수의 커패시터(C1, C2, C3), 복수의 인덕터(L1, L2, L3), 복수의 저항(R1, R2, R3) 각각의 임피던스를 측정할 수 있다. 또한, 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290)는 복수의 소자의 임피던스 변화량뿐만 아니라 복수의 소자 각각에 인가되는 전압 및 전류, 복수의 소자 각각에서의 주파수 및 온도에 대하여 센싱함으로써 제어부(300)에서 이들을 종합하여 각각의 소자에서의 전압 및 전류를 모니터링 가능하도록 하고, 손실 전력량 계산에 있어서 정밀도를 향상시킬 수 있다. 다만, 본 발명에서 제안하는 손실 전력량 측정 방법은 임피던스 값의 변화만으로 복수의 소자 각각에서의 손실을 측정 가능하기 때문에 전압 및 전류의 측정이 필수적인 것은 아니다.
여기서 임피던스 변화량은 소자의 임피던스의 초기치와 소자의 현재 임피던스 값의 차이일 수 있다. 구체적으로, 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290) 각각은 각각의 소자의 임피던스의 초기치를 저장할 수 있다. 여기서 임피던스의 초기치는 기본 조건(기본 주파수, 기본 온도, 기본 전압, 기본 전류)에서의 소자의 임피던스 값일 수 있다. 그리고, 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290) 각각은 소자의 임피던스 값을 센싱하고 임피던스 초기치와 비교함으로써 임피던스 변화량을 감지할 수 있다.
한편, 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290) 각각은 임피던스의 초기치를 저장하여 임피던스의 변화량을 계산하는 것 없이, 복수의 소자에서 측정된 임피던스 값을 제어부(300)로 전송할 수 있다. 이러한 경우, 임피던스의 변화량은 제어부(300)에서 계산될 수 있으며, 또한, 제어부(300)가 임피던스의 변화량을 계산하는 것 없이 바로 각 소자에서의 손실 전력을 계산하는데 이용될 수 있다.
복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290) 각각은 복수의 소자 각각의 임피던스의 초기치를 저장하기 위한 저장 모듈, 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 계산하기 위한 계산 모듈을 내장할 수 있다. 또한, 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290) 각각은 복수의 소자 각각의 임피던스의 변화량 또는 임피던스의 크기를 전송하기 위한 통신 모듈을 내장할 수 있다.
제어부(300)는 복수의 소자의 임피던스 변화량을 이용하여 고조파 필터의 손실을 계산할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290)에서 전송한 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 변화량을 계산할 수 있다. 한편, 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 변화량은 다음과 같은 공식으로 계산될 수 있다.
손실 전력의 변화량 [?W] = ?Z * I^2
복수의 소자 각각에서의 전류(I) 값은 시스템 정격에 따라 고정된 값이다. 따라서, 고정된 전류(I) 값과 임피던스 변화량(?Z) 값을 이용하여 소자에서의 손실 전력의 변화량 (?W)을 측정할 수 있다.
즉, 제어부(300)는 복수의 소자(커패시터(C1, C2, C3), 인덕터(L1, L2, L3), 저항(R1, R2, R3)) 각각에서의 임피던스 변화량 및 복수의 소자(커패시터(C1, C2, C3), 인덕터(L1, L2, L3), 저항(R1, R2, R3))의 정격 전류를 이용하여 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 변화량(?W)를 계산할 수 있다.
또한, 복수의 소자 각각에서의 전압(V) 값은 시스템 정격에 따라 고정된 값이다. 따라서, 고정된 전압(V) 값과 복수의 소자 각각에서의 임피던스 값을 이용하면 전류(I) 값을 계산할 수 있으며, 전류(I) 값과 임피던스 변화량(?Z) 값을 이용하여 소자에서의 손실 전력의 변화량 (?W)을 측정할 수 있다.
또한, 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 변화량은 다음과 같은 공식으로 계산될 수 있다.
손실 전력의 변화량 [?W] = V^2 / ?Z
복수의 소자 각각에서의 전압(V) 값은 시스템 정격에 따라 고정된 값으로, 고정된 전압(V) 값과 임피던스 변화량(?Z) 값을 이용하여 소자에서의 손실 전력의 변화량 (?W)를 측정할 수 있다.
그리고, 제어부(300)는 복수의 소자(커패시터(C1, C2, C3), 인덕터(L1, L2, L3), 저항(R1, R2, R3)) 각각에서의 임피던스 변화량 및 복수의 소자(커패시터(C1, C2, C3), 인덕터(L1, L2, L3), 저항(R1, R2, R3))의 정격 전압을 이용하여 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 변화량(?W)를 계산할 수 있다.
그리고, 제어부(300)는 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 변화량(?W)를 이용하여 고조파 필터(100) 전체에서 발생하는 손실 전력의 변화량을 계산할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 임피던스 변화량(?Z)을 이용하여 손실 전력량의 변화량(?W)을 계산하기 때문에, 본 실시 예에서 계산되는 손실 전력의 변화량(?W)은 기본 조건(기본 주파수, 기본 온도, 기본 전압, 기본 전류) 에서 발생하는 손실 전력량으로부터 변경된 손실 전력량일 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290)에서 전송한 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 제어부(300)가 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 변화량을 계산한다고 설명하였으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290)에서는 복수의 소자 각각의 임피던스 크기만을 센싱하여 제어부(300)로 전송하면, 제어부(300)에서는 저장부(400)에 저장된 복수의 소자 각각의 임피던스 초기치를 이용하여 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량 및 복수의 소자 각각의 정격 전압을 이용하여 복수의 소자 각각의 손실 전력 변화량을 계산할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 복수의 소자의 임피던스의 크기를 이용하여 고조파 필터의 손실을 계산할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290)에서 전송한 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기를 이용하여, 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 크기를 계산할 수 있다. 한편, 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 크기는 다음과 같은 공식으로 계산될 수 있다.
손실 전력량 [W] = |Z| * I^2
또한, 복수의 소자 각각에서의 손실 전력의 크기는 다음과 같은 공식으로 계산될 수 있다.
손실 전력량 [W] = V^2 / |Z|
한편, 여기서 계산되는 손실 전력량(W)은 손실 전력의 크기일 수 있다. 구체적으로, 본 실시 예에서는 임피던스의 크기(|Z|)를 이용하여 손실 전력량(W)를 계산하기 때문에, 본 실시 예에서 계산되는 손실 전력량(W)은 복수의 소자 각각에서 발생하는 손실 전력의 절대치일 수 있다.
그리고, 제어부(300)는 복수의 소자 각각에서의 손실 전력량(W)을 이용하여 고조파 필터(100) 전체에서 발생하는 손실 전력량을 계산할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 산출된 데이터를 저장부(400)에 저장할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 모니터링 센서부(200)로부터 복수의 소자 각각에서 전송한 복수의 소자 각각의 전압 값, 전류 값, 온도, 주파수, 임피던스의 크기 및 임피던스의 변화량, 그리고, 손실 전력량, 손실 전력의 변화량 중 적어도 하나를 저장부(400)에 저장할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 소자 각각의 전압 값, 전류 값, 온도, 주파수, 임피던스의 크기, 임피던스의 변화량, 손실 전력량, 손실 전력의 변화량 중 적어도 하나가 측정된 시간 정보를 저장부(400)에 함께 저장할 수 있다. 그리고, 이렇게 저장된 데이터는 복수의 소자의 모니터링 및 이후의 시스템 설계에 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터를 서버로 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a에 따르면, 제어부(300)는 모니터링 센서부(200)로부터 복수의 소자 각각에서 전송한 복수의 소자 각각의 전압 값, 전류 값, 온도, 주파수, 임피던스의 크기 및 임피던스의 변화량, 그리고, 손실 계산 모듈을 통해 계산된 복수의 소자 각각의 손실 전력량 및 복수의 소자 각각의 손실 전력의 변화량 중 적어도 하나를 내장된 통신 모듈을 이용하여 서버(500)로 전송할 수 있다. 여기서 서버(500)는 HVDC 시스템에서의 전력을 제공하는 사업자 측에서 운영하는 서버일 수 있으며, 또한, 제공받은 전력을 HVDC 시스템 이용하여 운용하는 업체의 서버일 수 있다. 그리고, 이러한 사업자나 업체는 제어부(300)로부터 수신한 정보를 이용하여 고조파 필터의 복수의 소자 각각에서 발생하는 전력 손실을 모니터링 할 수 있다.
도 5b는 제어부(300)에서 손실 전력을 계산하는 과정 없이, 모니터링 센서부(200)와 서버(500)가 직접 통신하는 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b에 따르면, 모니터링 센서부(200)를 구성하는 복수의 센서 각각은 임피던스 센싱 모듈 외에도 통신 모듈을 구비할 수 있다. 그리고, 모니터링 센서부(200)를 구성하는 복수의 센서 각각은 서버(500)와 직접 통신할 수 있다. 구체적으로, 모니터링 센서부(200)는 통신 모듈을 이용하여, 복수의 소자 각각의 전압 값, 전류 값, 온도, 주파수, 임피던스의 크기 및 임피던스의 변화량 중 적어도 하나를 서버(500)로 전송할 수 있다.
서버(500)는 모니터링 센서부(200)에서 전송한 데이터를 통신부(410)를 통하여 수신하고, 서버(500)의 제어부(420)에서는 수신한 데이터를 이용하여 복수의 소자 각각의 손실 전력량, 복수의 소자 각각의 손실 전력의 변화량 및 고조파 필터 전체의 손실 전력량, 고조파 필터 전체의 손실 전력의 변화량을 계산할 수 있다.
한편, 서버(500)는 디스플레이부(미도시)를 구비할 수 있고, 서버(500)는 디스플레이부(미도시)를 통하여, 복수의 소자 각각의 전압 값, 전류 값, 온도, 주파수, 임피던스의 크기 및 임피던스의 변화량, 복수의 소자 각각의 손실 전력량, 복수의 소자 각각의 손실 전력의 변화량 및 고조파 필터 전체의 손실 전력량, 고조파 필터 전체의 손실 전력의 변화량 중 적어도 하나를 출력할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템은, 고조파 필터 전체의 손실을 측정하는 것이 아니라 고조파 필터에 포함되는 복수의 소자 각각의 손실을 측정함으로써, 손실 전력을 더욱 정확하게 모니터링 할 수 있고, 모니터링 결과를 임피던스 변화를 반영한 고조파 필터의 구성 및 소자 사양에 대한 차후 설계에 반영할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템은, 인가 전압, 전류, 온도 및 주파수에 따른 임피던스 변화량에 대한 손실을 정확히 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 손실 전력 측정 시스템은, 각각의 소자의 임피던스 변화량을 이용하여 전력 손실을 측정함으로써, 각각의 소자에서의 전류 값 및 전압 값을 측정함으로써 전력 손실을 측정하는 것에 비해 용이하게 전력 손실을 측정할 수 있는 장점이 있다.
한편, 제어부(300)는 일반적으로 장치의 제어를 담당하는 구성으로, 중앙처리장치, 마이크로 프로세서, 프로세서 등의 용어와 혼용될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 송신)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 고조파 필터 200: 모니터링 센서부
300: 제어부 400: 저장부

Claims (12)

  1. 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터에서의 손실 전력을 측정하기 위한 손실 전력 측정 시스템에 있어서,
    복수의 소자를 포함하는 고조파 필터;
    상기 복수의 소자의 임피던스 변화를 감지하는 모니터링 센서부; 및
    상기 복수의 소자의 임피던스의 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실을 획득하는 제어부;를 포함하는
    손실 전력 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 소자는,
    하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터를 포함하고,
    상기 모니터링 센서부는,
    상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화를 감지하고,
    상기 제어부는,
    상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각에서 발생하는 손실을 획득하는
    손실 전력 측정 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 모니터링 센서부는,
    상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 초기값과 상기 모니터링 센서부에서 측정된 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 값을 이용하여 상기 임피던스 변화량을 획득하는
    손실 전력 측정 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 소자의 임피던스는,
    상기 복수의 소자의 온도의 변화 및 상기 복수의 소자에서의 주파수 변화 중 적어도 하나에 의해 변화되는
    손실 전력 측정 시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 소자 각각의 정격 전압 및 정격 전류 중 적어도 하나와 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실을 획득하는
    손실 전력 측정 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 소자 각각의 정격 전압은 고정된 값인
    손실 전력 측정 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    서버와 통신하는 통신 모듈을 포함하고,
    상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 이용하여 상기 복수의 소자 각각의 손실 전력량 및 상기 고조파 필터에서의 전체 손실 전력량 중 적어도 하나를 계산하고,
    상기 복수의 소자 각각의 손실 전력량 및 상기 고조파 필터에서의 전체 손실 전력량 중 적어도 하나를 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 서버로 전송하는
    손실 전력 측정 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 모니터링 센서부는,
    서버와 통신하는 통신 모듈을 포함하고,
    상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 서버에 전송하는
    손실 전력 측정 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 소자 각각의 임피던스의 초기 값, 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량, 복수의 소자 각각에서 발생하는 전력 손실량 및 고조파 필터 전체에서 발생하는 전력 손실량 중 적어도 하나를 상기 저장부에 저장하는
    손실 전력 측정 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 모니터링 센서부는,
    상기 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기를 감지하고, 상기 감지된 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기를 상기 제어부로 전송하고,
    상기 제어부는,
    상기 전송된 복수의 소자 각각의 임피던스의 크기를 이용하여 상기 복수의 소자 각각의 임피던스 변화량을 계산하는
    손실 전력 측정 시스템.
  11. 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터에서의 손실 전력을 측정하기 위한 손실 전력 측정 시스템의 손실 전력 측정 방법에 있어서,
    상기 고조파 필터에 포함되는 복수의 소자의 임피던스의 크기를 감지하는 단계;
    상기 복수의 소자의 임피던스 변화량을 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 소자의 임피던스의 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실량을 획득하는 단계를 포함하는
    손실 전력 측정 시스템의 손실 전력 측정 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복수의 소자는,
    하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터를 포함하고,
    상기 복수의 소자의 임피던스 변화량을 획득하는 단계는,
    상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화량을 계산하고,
    상기 고조파 필터의 손실량을 획득하는 단계는,
    상기 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각의 임피던스 변화량을 이용하여, 상기 하나 이상의 저항, 하나 이상의 커패시터 및 하나 이상의 인덕터 각각에서 발생하는 손실을 계산하는
    손실 전력 측정 시스템의 손실 전력 측정 방법.

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