KR20170025148A - Hvdc 시스템에서의 데이터측정장치 및 데이터측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치는, 복수개의 전력관련데이터를 측정하는 전력 측정부; 와 상기 복수개의 전력관련데이터 각각을 측정한 측정시각을 판단하여 상기 복수개의 전력관련데이터 중 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터들에 기초하여 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

HVDC 시스템에서의 데이터측정장치 및 데이터측정방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING DATA IN HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT SYSTEM}
본 발명은 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치 및 데이터측정방법에 관한 것으로, 구체적으로 각 센서 또는 계측기에서의 데이터 취득 시점이 다르기 때문에 발생하는 오차를 줄임으로써 제어의 정확도를 유지하기 위하여, 센서 또는 계측기 데이터에 시간 정보를 표기하는 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치 및 데이터측정방법에 관한 것이다.
최근 대규모 해상풍력발전단지의 증가와 스마트 그리드 구축 등으로 초고압직류송전(High Voltage Direct Current: HVDC, 이하 "HVDC"라 함)에 대한 수요가 급증하고 있다.
HVDC는 발전소에서 생산되는 고압의 교류(Alternating Current: AC, 이하 "AC"라 함) 전력을 전력 변환기를 이용하여 직류(Direct Current: DC, 이하 "DC" 라 함)로 변환하여 송전한 후, 수전점에서 다시 교류로 변환하여 전력을 공급하는 방식이다.
이러한 HVDC 송전 방식은 전력 손실이 적고 교류에 비해 전압이 낮아 절연이 쉽고 유도 장애도 적어 장거리를 안정적으로 전송할 수 있으며, 이에 의해 효율적이며 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고 교류 송전의 여러 가지 단점을 극복할 수 있다.
도 1은 HVDC 송전 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, HVDC 시스템(100)은 AC network A(이하, "A 계통" 이라 함)(110)과 AC network B(이하, "B 계통" 이라 함)(120) 사이에 설치되어 두 계통(110, 120)을 연계한다.
HVDC 시스템(100)은 상기 두 계통(110, 120) 중 어느 한 계통(110, 120)으로부터 수전 받은 AC 전력을 DC로 변환하여 송전하고 DC 전력을 송전 받은 수전 점에서 다시 AC 전력으로 변환하여 다른 계통(110, 120)으로 송전한다.
구체적으로 HVDC 시스템(100)은 A 계통(110)으로부터 수전 받은 AC 전력을 DC로 변환하여 송전하고 DC 전력을 송전 받은 수전 점에서 다시 AC 전력으로 변환하여 B 계통(120)으로 송전하거나, B 계통(120)으로부터 수전 받은 AC 전력을 DC로 변환하여 송전하고 DC 전력을 송전 받은 수전 점에서 다시 AC 전력으로 변환하여 A 계통(110)으로 송전할 수 있다.
A 계통(110)과 B 계통(120)은 각각 HVDC 시스템(100)에 AC 전력을 송전하거나 HVDC 시스템(100)으로부터 AC 전력을 수전 받을 수 있다.
여기서, A 계통(110)과 B 계통(120)은 서로 다른 국가에서 사용하거나 서로 다른 주파수를 사용하는 AC 전력 계통일 수 있다. 이 경우, HVDC 시스템(100)에 의하여, 국가 간의 연계 또는 다른 주파수를 사용하는 AC 계통간의 연계가 가능하게 된다.
도 2은 종래의 HVDC 시스템에서의 계측 데이터의 흐름을 도시한 도면이다.
AC 및 DC 측정기기(210)는 AC 및 DC 데이터를 측정한다. 이를 위해, AC 및 DC 측정기기(210)는 AC 및 DC 데이터를 측정하는 적어도 하나 이상의 계기용 변류기(Current Transformer: CT, 이하 "CT" 라 함) 및 계기용 변압기(Potential Transformer: PT, 이하 "PT" 라 함)를 포함할 수 있다.
AC CT는 AC CT가 설치된 AC 모선의 전류를 센싱함으로써 AC 전류를 측정한다. AC PT는 AC 전압을 측정한다. 또한 DC의 전류와 전압을 측정하기 위한 DC CT, DC VD(Voltage Divider) 등이 설치되어 아날로그 상태값을 측정한다. 이 경우, DC CT는 DC 전류를 측정하며, DC VD는 DC 전압을 측정한다.
변전소 종합 보호 시스템(Substation Automation System: SAS, 이하 "SAS" 라 함)(220)은 설비의 운전 정보를 신속하고 정확하게 취득한다. SAS(220)는 전술한 측정 데이터를 기반으로 AC 및 DC에 관련된 정보, 아날로그, 디지털 계열의 정보로 나누어 후술하는 원격단말장치(Remote Terminal Unit: RTU, 이하 "RTU" 라 함)(230)를 통해 상위 제어 시스템(240)으로 계측 데이터를 전송한다.
RTU(230)는 SAS(220)가 분류한 데이터를 수신하고 이를 상위 제어 시스템(240)으로 전송한다.
상위 제어 시스템(240)은 원격감시제어 시스템(Supervisory Control And Data Acquisition: SCADA) 이나 에너지관리시스템(Energy Management System: EMS)등 일 수 있다. 상위 제어 시스템(240)은 전달된 데이터를 기반으로 상태 추정, 전력 계통 조류 해석 및 상정사고 시뮬레이션 등을 통한 계통 관리를 수행하고 제어한다.
전력 계통 운영에 필요한 제어를 하기 위해서는 입력 데이터를 기반으로 한 연산이 필요하다. 이 경우 연산에 사용되는 입력 데이터는 동시에 측정되었다는 가정하에 사용되지만, 실제 모든 측정 데이터의 동기성을 확보하는 것은 사실상 불가능하다.
이는 수동형 센싱 기기를 사용하여 측정한 데이터가 연산부로 전달되는 과정에서 발생하는 여러 종류의 차이점들에 의하여 시간 동기가 이루어지지 않기 때문이다. 구체적으로, 상기 차이점은 센싱 기기와 제어부와의 거리 차이로 인한 전달속도 차이, 각 센서류의 기기 특성에 따른 시지연 발생, 아날로그 데이터를 제어 연산에 사용 가능한 디지털 데이터로 변환하는데 소요되는 시간차이 등이다.
도 3은 종래의 HVDC 시스템에서 데이터의 측정 시점이 비 동기성을 갖는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서는 취득되는 4 종류의 아날로그 정보, 즉 AC 전류(310), DC 전류(320), AC 전압(330) 및 DC 전압(340)을 기반으로 HVDC 시스템이 제어 연산을 수행하는 경우를 가정한다.
제어 연산 시점은 연산을 수행하는 시점이다. 도 3에서는 점선으로 표시되어 있는 A 시점에 HVDC 시스템이 연산을 수행한다. A 시점에서 연산을 수행하는 경우, HVDC 시스템은 A 시점에서 취득된 4 종류의 아날로그 정보에 기초하여 제어 연산을 수행하게 될 것이다.
이 경우, 연산에 사용되는 상기 4 종류의 아날로그 정보 각각의 측정 시점이 화살표로 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, AC 전류(310), DC 전류(320), AC 전압(330) 및 DC 전압(340) 각각에 있어서 화살표에 대응되는 시점이 모두 다르다. 4 종류의 아날로그 정보는 모두 동일하게 A 시점에서 제어 연산을 수행하지만, 각각의 측정 시점은 모두 다르다. 즉, 4 가지 데이터 각각의 측정 시점은 동기화되지 않는다.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 센싱 기기와 제어부와의 거리 차이로 인한 전달속도 차이, 각 센서류의 기기 특성에 따른 시지연 발생, 아날로그 데이터를 제어 연산에 사용 가능한 디지털 데이터로 변환하는데 소요되는 시간차이 등의 이유에서 기인한다.
따라서, 이러한 데이터를 사용하여 연산을 수행하는 경우, 각 데이터의 측정 시간이 각각 다르고 그로 인하여 발생하는 AC 전류, DC 전류, AC 전압의 차이와 오차로 최종 제어 연산 결과에 오류가 발생할 수 있다.
이와 같이, 시스템이 연산을 수행하는 시점에서 취합된 데이터들은 취합된 데이터들 간의 측정 시간 차이가 발생하여, 연산을 수행하는 경우 오차가 발생하여 제어의 정확도가 떨어지게 되고, 나아가 제2와 제3의 보정을 위한 제어가 수반되어야 한다. 이를 통해 제어의 대상값은 수렴하지 못하고 계속적으로 진동하며 최악의 상황에는 상기 값이 발산할 수 있다.
본 발명에서는 동일 시점에 제어 연산을 위하여 취득되는 데이터 각각의 실제 측정 시점이 다르기 때문에 발생하는 오차를 줄임으로써 제어의 정확도를 유지하기 위하여, 센서에서의 데이터 취득 시점을 측정값과 함께 태그하고 데이터 취득 시점이 태그된 측정값을 기초로 연산을 수행하여 최대한 동일 시점의 데이터를 사용하여 제어를 할 수 있는 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치 및 데이터측정방법을 제공한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재에 의해 제안되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치는, 복수개의 전력관련데이터를 측정하는 전력 측정부; 와 상기 복수개의 전력관련데이터 각각을 측정한 측정시각을 판단하여 상기 복수개의 전력관련데이터 중 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터들에 기초하여 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정방법은, 복수개의 전력관련데이터를 측정하는 단계; 와 상기 복수개의 전력관련데이터 각각을 측정한 측정시각을 판단하는 단계; 및 상기 복수개의 전력관련데이터 중 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터들에 기초하여 제어를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 실시예들에 의하면, 센서에서의 취득 시점이 측정값과 함께 태그되어 제어시스템 또는 상위시스템으로 전달됨으로써, 연산 시 최대한 시점의 동기를 맞추어 입력 데이터를 사용하여 연산결과인 제어의 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한 획득된 데이터에 태그된 시간 정보를 사용하여 사고 시점 또는 특정 상황에서의 시스템과 전력 계통의 정확한 상태 및 상황판단을 할 수 있다.
나아가, 인공 위성에 의해 동기화된 데이터를 기반으로 현재 전력 계통에 대한 정확한 스냅샷을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 측정 데이터에 기초하여 연산을 수행하는 경우보다 뛰어난 정확성을 가질 수 있으므로 제어의 신뢰도가 향상된다.
도 1은 HVDC 송전 방식을 개략적으로 도시한 도면
도 2은 종래의 HVDC 시스템에서의 계측 데이터의 흐름을 도시한 도면
도 3은 종래의 HVDC 시스템에서 데이터의 측정 시점이 비 동기성을 갖는 것을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치의 구성을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치가 저장하는 데이터베이스를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치가 수행하는 제어 연산을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정방법을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정방법을 도시한 도면.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 이하에서 기술되는 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경 및 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예들을 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 해당 기술과 관련하여 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특별한 경우에는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 상세히 기재하였다. 그러므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 미리 밝혀둔다. 이하에서 기술하는 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치(400)는 HVDC 시스템(미도시)에 사용될 수 있으며, 이 경우 HVDC 시스템(미도시)의 제어를 위한 전력 관련 데이터를 측정한다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 데이터측정장치(400)는 시간 정보가 태그된 데이터를 사용할 수 있는 SAS 및 SCADA 와 같은 자동화 시스템 및 감시제어 시스템, 많은 시스템이 연계된 EMS등과 같이 광범위한 상위감시제어 시스템을 포함하는 모든 종류의 운영 및 제어 시스템에 사용될 수 있다.
나아가 상기 데이터측정장치(400)는 변압기의 TAP 조절 등 데이터 값이 빠른 변화 양상을 보이는 시스템의 연산과 제어에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치(400)는, 전력 측정부(410)와 제어부(420)를 포함할 수 있다.
전력 측정부(410)는 복수개의 전력관련데이터를 측정한다.
전력관련데이터는 HVDC 시스템(미도시)에서 제어하는 전력과 관련된 모든 데이터로, 측정데이터 종류, 측정값, 측정시간, 데이터 변환 완료 시점, 주기적 신호인지 여부, 상태 변화 신호가 있는지 여부 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이에 대한 설명은 도 6에 대한 설명에서 후술한다.
또한, 전력 측정부(410)는 접점 센서를 포함하여 스위치의 on/off 상태 및 변압기 오일의 온도, TAP 위치 등의 디지털 상태값을 측정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 복수개의 전력관련데이터는 AC 전류, AC 전압, DC 전류 및 DC 전압에 대한 측정값을 포함할 수 있다.
이를 위해, 전력 측정부(410)는 AC 전류와 AC 전압을 포함하는 AC 전력을 측정하는 AC 측정부(412)와 DC 전류와 DC 전압을 포함하는 DC 전력을 측정하는 DC 측정부(414)를 포함할 수 있다.
이 경우, AC 측정부(412)는 AC PMU(Power management unit) 및 AC IED (Intelligent Electric Device) 등의 센서일 수 있으며, DC 측정부(414)는 DC PMU및 DC IED 등의 센서일 수 있다.
그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전력 측정부(410)는 HVDC 시스템(미도시) 또는 다른 운영 및 제어 시스템(미도시)의 크기와 방식에 따라, 전류 또는 전압을 센싱하기 위한 다양한 방식 또는 다양한 수의 센서를 포함할 수 있다.
제어부(420)는 전력 측정부(410)와 연결되어 상기 전력 측정부(410)가 복수개의 전력관련데이터를 측정하도록 제어하고, 상기 전력 측정부(410)에 의하여 측정된 복수개의 전력관련데이터에 대한 정보를 수신한다.
제어부(420)는 복수개의 전력관련데이터 각각을 측정한 측정시각을 판단하여 상기 복수개의 전력관련데이터 중 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터들에 기초하여 제어를 수행한다.
이 경우, 제어부(420)가 수행하는 제어는 전력관련데이터들에 기초한 모든 종류의 제어를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제어부(420)는 전력관련데이터들에 기초하여 차단기를 포함한 스위칭 기기의 동작을 제어하거나, 송전 전력량을 늘리거나 줄이는 전력 제어를 수행하거나, DC 전압과 AC 전압을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에 의하면 상기 제어부(420)는 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치에 포함되지만, 다른 실시예에 의하면 상기 제어부(420)는 데이터측정장치의 외부에 구현될 수 있다. 이 경우, 제어부(420)는 HVDC 시스템 내부의 제어기 형태로 구현될 수 있으며, 데이터측정장치의 제어를 포함하여 HVDC 시스템의 전반적인을 제어할 수 있다.일 실시예에 의하면, 제어부(420)는 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터들을 AC 또는 DC에 관련된 데이터, 아날로그 또는 디지털 계열의 데이터로 분류하여 데이터측정장치(400)의 상위제어시스템으로 전송할 수 있다.
HVDC 시스템(미도시)의 상위제어시스템에 해당하는 SCADA(미도시)와 EMS(미도시)는 전달된 데이터를 기반으로 상태추정, 전력 계통 조류 해석 및 상정사고 시뮬레이션 등을 통한 전력 계통 관리를 수행하고 제어한다.
제어부(420)는 측정된 복수개의 전력관련데이터에 시간 정보를 표기하도록 전력 측정부(410)를 제어할 수 있다, 상기 시간 정보는 데이터 측정시간, 제어연산데이터로의 변환시점 등 다양한 종류의 정보일 수 있다.
구체적으로, 제어부(420)는 HVDC 시스템(미도시)의 주요 설비에서 측정된 ON/OFF, 전류, 전압, 유량 등의 계측값에 시간 정보를 태그하도록 함으로써 변환소의 제어 및 상위 제어시스템에서의 사용이 용이하도록 구성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제어부(420)는 복수개의 전력관련데이터 각각에 측정시각에 대한 정보를 태그하도록 전력 측정부(410)를 제어할 수 있다,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 HVDC 시스템(미도시)에서의 데이터측정장치(500)는, 전력 측정부(510), 제어부(520), 신호 전달 및 변환부(530) 및 메모리부(540)를 포함할 수 있다.
상기 전력 측정부(510)와 제어부(520)는 앞서 도 4에 대한 설명에서 설명된 전력 측정부(410)와 제어부(420)의 구성 및 동작과 유사하다. 따라서, 이하에서는 중복되는 내용은 설명을 생략하고 앞서 설명한 내용과 상이한 구성 및 동작에 대해서만 설명한다.
전력 측정부(510)는 AC 전류와 AC 전압을 포함하는 AC 전력을 측정하는 AC 측정부(512)와 DC 전류와 DC 전압을 포함하는 DC 전력을 측정하는 DC 측정부(514)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 AC 측정부(512)와 DC 측정부(514)는 능동형 센서 및/또는 수동형 센서일 수 있다.
능동형 센서 또는 수동형 센서인지 여부는 센서의 작동 방식에 의하여 구분된다.
능동형 센서인 경우, 측정 시 센서가 일정량의 프로세스(즉, 전압, 전류, 열자극 또는 기타의 에너지)를 측정 대상에 주어 이 때 발생하는 일정량의 반응량 또는 에너지를 검출하여 센서로 작용시킨다.
수동형 센서인 경우, 측정되는 대상에서 발생하는 물리적 신호 또는 에너지를 센서가 감지한다.
능동형 센서의 경우 측정시간을 측정할 수 있는 일정량의 프로세스를 측정대상에 주어 측정시간을 알아낼 수 있으므로, 시간정보를 복수개의 전력관련데이터에 태그하는 것이 가능하다.
그러나, 수동형 센서의 경우 측정되는 대상에서 발생하는 전류 또는 전압값을 감지할 뿐이므로 실제 측정 시점이 아닌 취득되는 시점만을 알 수 있고, 측정된 복수개의 전력관련데이터에 측정 시간 정보를 태그하는 것이 불가능하다. 따라서, 수동형 센서의 경우, 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 실제 측정시각을 예측한다. 구체적으로, 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 사전에 측정된 신호 전달과 변환에 소요되는 시간을 감산함으로써 실제 측정시각을 예측할 수 있다. 이때 신호 전달과 변환에 소요되는 시간은 수동형 센서와 변환 기기의 사양서(specification)에 명시된 사양을 기준으로 하며, 사양서에 기재되어 있지 않을 경우에는 센서 및 기기의 특성시험의 결과를 기준으로 산정한다.
한편, 전력 측정부(510)는 GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 수신부(516)를 포함하고, 상기 GPS 신호 수신부(516)에 의하여 수신된 상기 GPS 신호에 기초하여 상기 측정시각을 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 GPS 신호 수신부(516)는 인공위성으로부터 정보를 받아 다수의 장치 또는 시스템에 분배하는 GPS 신호라인에 연결될 수 있다.
제어부(520)는 복수개의 전력관련데이터 각각의 측정시각을 판단할 수 없는 경우, 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 상기 측정시각을 예측할 수 있다. 이 경우, 실제 측정시각은 신호 처리 및 신호 전달 시간, 기기 특성 등을 반영하여 계산될 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 측정부(510)가 포함하는 AC 측정부(512) 또는 DC 측정부(514)가 수동형 센서인 경우, 앞서 설명한 바와 같이 측정된 복수개의 전력관련데이터에 측정 시간 정보를 태그하는 것이 불가능하다. 이 경우, 제어부(520)는 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 실제 측정시각을 예측한다.
신호전달 및 변환부(530)는 복수개의 전력관련데이터를 제어를 수행하기 위한 제어연산데이터로 변환하고, 이를 제어부(520)로 전달한다.
메모리부(540)는 복수개의 전력관련데이터와 각각의 상기 측정시각을 대응하여 저장한다. 상기 메모리부(540)는 RAM(Random Access Memory), SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) 등 데이터를 읽고 쓸 수 있는 모든 형태의 기억 장치로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치가 저장하는 데이터베이스를 도시한 도면이다.
센서 또는 계측 기기로부터 시간 정보가 태그되어 획득된 데이터는 도 6에도시된 데이터베이스에 저장될 수 있다.
제어부(420, 520)는 복수개의 전력관련데이터 각각에 측정시각에 대한 정보를 태그하도록 전력 측정부(410, 510)를 제어할 수 있다,
전력 측정부(410, 510)에서 취득된 데이터는 도 6에 도시된 데이터베이스에 저장된다. 상기 데이터베이스는 시간 정보가 태그된 전력관련데이터를 복수 개 포함하며, 앞서 도 5에서 설명된 메모리부(540)에 저장될 수 있다.
측정데이터 종류(610)는 데이터 유형에 관한 것으로, AC 전압, AC 전류, DC 전압, DC 전류, TAP position, 차단기 상태 등일 수 있다.
차단기 상태는 차단기가 어떻게 동작하고 있는지에 대한 정보를 나타낸다. 즉 OPEN 상태인지 또는 CLOSED 상태인지, 또는 사고나 제어 신호에 의하여 정지(trip)된 상태인지 등의 정보를 알려준다.
TAP Position은 TAP 장치가 현재 어느 위치(단계)에 있는지에 대한 정보를 나타낸다. 상기 TAP 장치는 변압기의 1차측 전압과 2차측 전압의 변동으로 인한 전압 조정을 위하여 만들어진 장치이다.
측정 값(620)은 상기 측정데이터 종류 각각을 측정한 값이다.
측정시간(630)은 상기 측정데이터 종류(610) 각각이 측정된 시각이다.
데이터 변환 완료 시점(640)은 상기 측정데이터 종류 각각이 제어를 위해 제어연산데이터로 변환되는 경우 이러한 변환을 완료한 시각이다.
주기적 신호(650)는, 상기 측정 데이터 종류 각각이 주기적으로 반복되는지 여부에 대한 사항이다.
상태 변화 신호(660)는 다른 상태로의 전환이나 현재 상태에 대한 변경이 있는지에 대한 사항이다.
도 6을 참조하면, 항목 5번에 저장되어 있는 데이터는 DC 전류에 대한 정보이며, 해당 DC 전류의 측정값은 75이다. 이 경우 상기 측정값은 15시25분20초에 측정되어 15시25분25초에 제어연산데이터로 변환이 완료되었다. DC 전류는 주기적 신호에 해당하지 않으나, 상태 변화 신호에 해당한다.
앞서 설명하였지만, 이 경우 상기 측정시간 15시25분20초은 실제 측정한 시간이거나 또는 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 얻어진 예측값 일 수 있다.
연산에 입력으로 사용되는 데이터는 1차적으로 측정 시각을 기준으로 채택되어 사용된다. 각 측정값들은 앞서 설명한 AC PMU, AC IED 및 DC IED등의 센서로부터 취득된다.
수동형 센서로부터 취득된 측정 데이터의 경우, 측정 시간에 대한 데이터를 포함할 수 없으므로 데이터 변환 완료 시점만이 표기될 수 있다. 따라서, 이 경우 제어부(420, 520)는, 신호전달 및 변환부(530)에서 시스템 엔지니어링과 시험을 통하여 획득한 신호 전달 시간 및 기기 특성을 반영하여 예상 측정 시간을 예측 및 기록하고 제어부(420, 520)에서의 데이터 선정에 사용될 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정장치가 수행하는 제어 연산을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서는 HVDC 시스템의 제어와 관련한 연산을 수행하는 경우를 가정한다.
도 7에서 왼쪽 상단의 표는 전류 센서에 의하여 계측된 데이터를 도시한다. 표에서 데이터에 대한 열은 측정되는 데이터의 종류가 전류 데이터임을 나타내고, 센싱 시간에 대한 열은 상기 전류 데이터가 측정된 시각을, value에 대한 열은 해당 측정시각에서의 전류의 측정값을 나타낸다. 이 경우, 4행(701)을 참조하면, 1시간 0분 10초에 측정한 전류값은 103이 된다.
오른쪽 상단의 표는 차단기 내부 센서에 의하여 계측된 차단기 동작 상태데이터를 도시한다. 표에서 데이터에 대한 열은 측정되는 데이터의 종류가 차단기 상태임을 나타내고, 센싱 시간에 대한 열은 상기 데이터가 측정된 시각을, value에 대한 열은 해당 측정시각에서의 차단기 상태를 나타낸다. 이 경우, 3행(702)을 참조하면, 1시간 0분 10초에 측정한 차단기 상태는 ON 이다.
왼쪽 하단의 표는 변압기 유온 센서에 의하여 계측된 유온 데이터를 도시한다. 유온이란 변압기 내부 오일(OIL)의 온도이다. 유온 데이터는 냉각에 필요한 fan 구동의 기준으로 사용되며, 너무 높은 경우 시스템을 정지한다.
표에서 데이터에 대한 열은 측정되는 데이터의 종류가 유온임을 나타내고, 센싱 시간에 대한 열은 상기 유온 데이터가 측정된 시각을, value에 대한 열은 해당 측정시각에서의 유온의 측정값을 나타낸다. 이 경우, 7행(703)을 참조하면, 1시간 0분 10초에 측정한 유온값은 322이다.
오른쪽 하단의 표는 전압 센서에 의하여 계측된 전압 데이터를 도시한다. 표에서 데이터에 대한 열은 측정되는 데이터의 종류가 전압임을 나타내고, 센싱 시간에 대한 열은 상기 전압 데이터가 측정된 시각을, value에 대한 열은 해당 측정시각에서의 전압의 측정값을 나타낸다. 이 경우, 3행(704)을 참조하면, 1시간 0분 10초에 측정한 전압값은 199이다.
상기 표에 도시된 데이터들은 HVDC 시스템에서의 제어 연산에 사용될 수 있다. 이 경우, 각각의 계측 데이터들은 도 6에 도시된 데이터베이스의 형태로 저장될 수 있다. 일 실시예로, 상기 계측 데이터들은 HVDC 시스템의 제어기 내부의 데이터 서버에 저장될 수 있다.
HVDC 시스템에 포함되는 다수의 sub system 및 제어기는 동일한 수행주기를 가지고 있지 않다. 따라서 동일한 측정 시점의 데이터를 사용하기 위하여, 시간 정보를 확인하고 취합하여 사용한다. 구체적으로, 상기 표 각각에 있어서 센싱 시간이 동일한 데이터들(701, 702, 703, 704)을 선택하여 제어 연산에 사용할 수 있다. 예를 들어, 1:00:15에 연산을 수행하는 시스템의 경우, 동일 시점인 1:00:10의 데이터를 사용하여 연산함으로써 제어의 정확도를 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정방법을 도시한 도면이다.
HVDC 시스템은 복수개의 전력관련데이터를 측정한다(S801). 일 실시예에 의하면, 상기 복수개의 전력관련데이터는 AC 전류, AC 전압, DC 전류 및 DC 전압에 대한 측정값을 포함할 수 있다.
HVDC 시스템은 상기 복수개의 전력관련데이터 각각을 측정한 측정 시각을 판단한다(S802). 일 실시예에 의하면, HVDC 시스템은 복수개의 전력관련데이터 각각에 측정시각에 대한 정보를 태그할 수 있다,
HVDC 시스템은 상기 복수개의 전력관련데이터 중 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터에 기초하여 제어를 수행한다(S803).
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HVDC 시스템에서의 데이터측정방법을 도시한 도면이다.
HVDC 시스템은 복수개의 전력관련데이터를 측정한다(S901)
HVDC 시스템은 상기 복수개의 전력관련데이터 각각을 측정한 측정 시각을 판단한다(S902)
HVDC 시스템은 상기 측정시각을 태그할 수 없는 전력관련데이터가 존재하는지 판단한다(S903).
만일 상기 측정시각을 태그할 수 없는 전력관련데이터가 존재하면(S903-YES), HVDC 시스템은 해당 전력관련데이터가 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 측정시각을 예측한다(S904)
한편, 상기 측정시각을 태그할 수 없는 전력관련데이터가 존재하지 않으면(S903-NO), HVDC 시스템은 상기 복수개의 전력관련데이터 중 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터에 기초하여 제어를 수행한다(S905)
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: HVDC 시스템 110: AC network A
120: AC network B 210: AC 및 DC 측정기기
220: SAS 230: RTU
240: 상위 제어 시스템 310: AC 전류
320: DC 전류 330: AC 전압
340: DC 전압 400, 500: 데이터측정장치
410, 510: 전력 측정부 412, 512: AC 측정부
414, 514: DC 측정부 516: GPS 신호 수신부
420, 520: 제어부 530: 신호 전달 및 변환부
540: 메모리부 610: 측정데이터 종류
620: 측정 값 630: 측정시간
640: 데이터 변환 완료 시점 650: 주기적 신호
660: 상태 변화 신호

Claims (10)

  1. HVDC 시스템에서의 데이터측정장치에 있어서,
    복수개의 전력관련데이터를 측정하는 전력 측정부; 와
    상기 복수개의 전력관련데이터 각각을 측정한 측정시각을 판단하여 상기 복수개의 전력관련데이터 중 상기 측정시각이 동일한 전력관련데이터들에 기초하여 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 데이터측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 의하여 수행되는 상기 제어는, 차단기를 포함한 스위칭 기기의 동작 제어, 송전 전력량을 늘이거나 줄이는 전력 제어 및 DC와 AC의 전압을 제어하는 전압 제어 중 적어도 하나를 포함하는 데이터측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수개의 전력관련데이터 각각에 상기 측정시각에 대한 정보를 태그하도록 상기 전력 측정부를 제어하는 데이터측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 전력관련데이터를 상기 제어를 수행하기 위한 제어연산데이터로 변환하여 상기 제어부로 전달하는 신호전달 및 변환부를 더 포함하는 데이터측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정시각을 판단할 수 없는 경우 상기 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 상기 측정시각을 예측하는 데이터측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제어연산데이터로 변환이 완료된 시점으로부터 사전에 측정된 신호 전달과 변환에 소요되는 시간을 감산함으로써 상기 측정시각을 예측하는 데이터측정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 전력관련데이터와 각각의 상기 측정시각을 대응하여 저장하는 메모리부를 더 포함하는 데이터측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 전력관련데이터는 AC 전류, AC 전압, DC 전류, DC 전압, 차단기 상태 및 TAP positon 에 대한 측정값 중 적어도 하나 이상을 포함하는 데이터측정장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력 측정부는,
    AC 전류와 AC 전압을 포함하는 AC 전력을 측정하는 AC 측정부; 와
    DC 전류와 DC 전압을 포함하는 DC 전력을 측정하는 DC 측정부를 포함하는 데이터측정장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전력 측정부는,
    GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 수신부를 포함하고, 상기 GPS 신호 수신부에 의하여 수신된 상기 GPS 신호에 기초하여 상기 측정시각을 판단하는 데이터측정장치.
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