KR20170135337A - 무효 전력 보상 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

무효 전력 보상 시스템은, 제1 측정부, 제2 측정부, 무효 전력 보상부 및 제어부를 포함한다. 제1 측정부는 적어도 하나 이상의 부하 각각의 임피던스를 측정할 수 있다. 제2 측정부는 적어도 하나 이상의 부하로 제공되는 전압 및 전류를 측정할 수 있다. 제어부는 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하고, 임피던스 변화에 따른 전압 또는 전류의 변화를 확인하여 그 확인된 결과에 따라 무효 전력 보상부를 제어하여 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 보상하도록 할 수 있다.

Description

무효 전력 보상 시스템 및 그 방법{Reactive power compensation system and method thereof}
본 발명은 실시간 보상이 가능한 무효 전력 보상 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
부하가 연결되어 있는 수전단에 전력이 공급되는 경우, 해당 전력이 모두 부하에 사용되지 않게 된다. 다시 말해, 해당 전력은 모두 유효전력으로서 부하에 사용되지 않고, 해당 전력 중 일부는 실제 일에 기여하지 않는 무효전력으로 손실되게 된다.
이러한 무효전력을 최소화시키거나 보상시키기 위해 무효 전력 보상 시스템이 채택된다.
무효 전력 보상 시스템에 의해 전압의 위상이나 전류의 위상이 조절되어 무효 전력이 최소화될 수 있다.
종래의 무효 전력 보상 시스템은 각 부하의 투입 상태나 환경 변화를 고려하지 않고 무효 전력을 보상하기 때문에, 정확하고 효율적인 무효 전력 보상이 불가능한 문제점이 있다.
아울러, 종래의 무효 전력 보상 시스템은 각 부하의 투입 상태나 환경 변화에 따른 실시간 보상이 이루어지지 않아, 예컨대 급격한 전압 강화로 인한 일시적인 정전 상태로 인한 생산 제품이 손상되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 부하의 임피던스 변화를 실시간으로 모니터링하여 무효 전력을 실시간으로 보상하여 줄 수 있는 무효 전력 보상 시스템 및 그 방법을 제공한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 무효 전력 보상 시스템은, 제1 측정부, 제2 측정부, 무효 전력 보상부 및 제어부를 포함한다.
상기 제1 측정부는 적어도 하나 이상의 부하 각각의 임피던스를 측정할 수 있다.
상기 제2 측정부는 상기 적어도 하나 이상의 부하로 제공되는 전압 및 전류를 측정할 수 있다.
상기 무효 전력 보상부는 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 보상할 수 있다.
상기 제어부는 상기 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하고, 임피던스 변화에 따른 전압 또는 전류의 변화를 확인하여 그 확인된 결과에 따라 상기 무효 전력 보상부를 제어하여 상기 진상 무효 전력 또는 상기 지상 무효 전력을 보상하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 무효 전력 보상 방법은, 적어도 하나 이상의 부하 각각의 임피던스를 측정하는 단계; 상기 적어도 하나 이상의 부하로 제공되는 전압 및 전류를 측정하는 단계; 상기 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하는 단계; 임피던스 변화에 따른 전압 또는 전류의 변화를 확인하는 단계; 및 그 확인된 결과에 따라 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 보상하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 무효 전력 보상 시스템 및 그 방법 의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하여 임피던스의 변화를 유발하는 부하가 유도성 부하인지 또는 용량성 부하인지에 따라 존재하는 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 전압 및 전류의 변화를 통해 확인하고, 확인 결과에 따라 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 실시간으로 보상하여 줌으로써, 부하의 변동으로 인한 제품 손상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무효 전력 보상 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무효 전력 보상 방법을 설명하는 순서도이다.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무효 전력 보상 시스템을 도시한 도면이다.
수전단(11)에 다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)가 연결될 수 있다. 구체적으로, 수전단(11)으로부터 지선(12)이 분기되어 연결되고, 이 지선(12)에 다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)가 연결될 수 있다.
도 1에서는 지선(12)이 수전단(11)에 연결되는 것으로 도시되고 있지만, 지선(12) 없이 다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)가 직접 수전단(11)에 연결될 수도 있다.
상기 수전단(11) 이외에 계통에 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)가 연결될 수도 있다. 계통은 AC 계통, DC 계통, HVDC 계통일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)는 일 예로서 제철소에 구비된 부하로서, 예컨대 아크로(21a, 21b, 21c)나 정련로(23a, 23b, 23c)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
무효 전력 보상부(30)는 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)와 병렬로 연결되는 한편 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)와 지선(12) 또는 수전단(11)에 공통 연결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 이에 따라, 수전단(11)으로 공급되는 전력은 다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)뿐만 아니라 무효 전력 보상부(30)으로 공급될 수 있다.
무효 전력 보상부(30)은 유도성 보상부(TCR: Thyristor-Controlled Reactor, 25), 용량성 보상부(TSC: Thyristor-Switched Capacitor, 27) 및 고조파 필터부(29)를 포함할 수 있다.
유도성 보상부(25)는 리액터 소자와 사이리스터 스위치(thyristor switch)를 포함할 수 있다. 리액터 소자의 개수나 배열은 다양한 방법에 의해 구현 가능하다.
용량성 보상부(27)는 용량성 소자와 사이리스터 스위치를 포함할 수 있다. 용량성 소자의 개수나 배열은 다양한 방법에 의해 구현 가능하다.
고조파 필터부(29)는 다수의 필터를 포함할 수 있다. 각 필터는 저항기, 캐패시터 및 인덕터를 포함할 수 있다. 저항과 인덕터는 병렬로 연결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
유도성 보상부(25)나 용량성 보상부(27) 모두가 반드시 구비될 필요는 없고, 유도성 보상부(25)나 용량성 보상부(27) 중 하나만 구비될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도시되지 않았지만, 유도성 보상부(25)나 용량성 보상부(27)에 더해 고정형 보상부가 더 포함될 수도 있다. 고정형 보상부는 고정형 캐패시터(fixed capacitor)일 수 있다.
무효 전력 보상부(30)는 무효 전력을 보상하기 위해 내부에 구비된 사이리스터 스위치를 제어할 수 있다. 무효 전력 보상에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.
수전단(11)과 지선(12) 사이에 제2 검출부(13)가 설치될 수 있다. 다시 말해, 제2 검출부(13)는 다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)의 입력측에 설치될 수 있다. 제2 검출부(13)는 전압, 전압의 위상, 전류 및 전류의 위상을 검출할 수 있다. 구체적으로, 제2 검출부(13)의 변압기(13a)에 의해 지선(12)에 걸려 있는 전압 및 전압의 위상이 검출되고, 제2 검출부(13)의 변류기(13b)에 의해 지선(12)에 흐르는 전류 및 전류의 위상이 검출될 수 있다. 이들 전압 및 전압 위상 그리고 전류 및 전류 위상은 제어 시스템(40)의 전압 및 전류 측정부(43)로 제공되어, 전압 및 전류 측정부(43)에서 전압 및 전류가 측정될 수 있다.
아울러, 전압의 위상과 전류의 위상을 바탕으로 전압과 전류의 위상 관계가 파악될 수 있다. 예컨대, 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞서는 경우 진상이라 명명되고, 전압의 위상이 전류의 위상보다 앞서는 경우 지상이라 명명될 수 있다. 예컨대, 진상인 경우 전압과 전류 간의 위상각이 양의 위상각(+θ)으로 나타내어지는 경우, 지상인 경우 전압과 전류 간의 위상각이 음의 위상각(-θ)으로 나타내어질 수 있다.
다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에는 적어도 하나 이상의 제1 검출부(14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 18, 19)가 설치될 수 있다. 제1 검출부(14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 18, 19)는 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)의 임피던스를 검출하여 제어 시스템(40)의 임피던스 측정부(41)로 제공되어, 임피던스 측정부(41)에서 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)의 임피던스가 측정될 수 있다.
해당 부하가 투입되거나 동작 중인 부하에 변동이 발생되면, 해당 부하의 임피던스가 변화될 수 있다. 해당 부하의 임피던스 변화는 제1 검출부(14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 18, 19)에 의해 검출되어 임피던스 측정부(41)에 의해 체크될 수 있다. 임피던스 측정부(41)는 제1 측정부로 명명되고, 전압 및 전류 측정부(43)는 제2 측정부로 명명될 수 있다.
다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에 동시에 전압이 가압될 수도 있고, 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에 서로 다른 시간대에 개별적으로 전압이 가압될 수도 있다.
제어 시스템(40)은 제1 측정부(41), 제2 측정부(43), 제어부(45) 및 저장부(47)를 포함할 수 있다.
제1 측정부(41)는 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에 설치된 제1 검출기로부터 검출된 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)의 임피던스를 측정할 수 있다. 제1 검출부(14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 18, 19)로부터 검출된 임피던스는 아날로그 신호인데 반해, 제1 측정부(41)에서 측정된 임피던스는 디지털 신호일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 측정된 임피던스는 제어부(45)로 제공될 수 있다.
제2 측정부(43)는 수전단(11)과 지선(12) 사이에 설치된 제2 검출부(13)로부터 검출된 전압, 전압의 위상, 전류 및 전류의 위상을 바탕으로 전압 및 전류를 측정할 수 있다. 전압은 다수의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에 걸려 있는 전압이고, 전류는 수전단(11)에서 지선(12)으로 흐르는 전류일 수 있다. 제2 검출부(13)로부터 검출된 전압, 전압의 위상, 전류 및 전류의 위상 각각은 아날로그 신호인데 반해, 제2 측정부(43)에서 측정된 전압 및 전류는 디지털 신호일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 측정된 전압 및 전류는 제어부(45)로 제공될 수 있다.
제어부(45)는 제1 측정부(41)로부터 측정된 임피던스가 변화하는지를 확인할 수 있다. 임피던스의 변화는 실시간으로 확인될 수 있다.
예컨대, t1 시점에서 측정된 임피던스가 Z1이고 t2 시점에서 측정된 임피던스가 Z2인 경우, Z2가 Z1과 상이한 경우 임피던스가 변화된 것으로 판단될 수 있다.
임피던스의 변화는 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c) 단위로 확인될 수도 있고, 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)의 임피던스의 총합을 통해 확인될 수도 있다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)의 임피던스의 총합을 통해 임피던스의 변화를 확인하는 것으로 한정하여 설명하지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
임피던스가 변화한다는 것은 전압이 가압되는 부하가 달라지거나 현재 전압이 가압 중인 부하에 급격한 변동, 예컨대 과전류 유입이 발생됨을 의미할 수 있다.
예컨대, 5개의 부하에 전압이 가압되는 중에 2개의 부하에 추가로 전압이 가압되는 경우, 임피던스가 변화될 수 있다.
예컨대, 5개의 부하에 전압이 가압되는 중에 특정 부하로 전류가 급격히 유입되는 경우, 임피던스가 변화될 수 있다.
임피던스가 변화되는 경우, 임피던스의 변화의 원인이 무엇인지가 파악될 필요가 있다. 예컨대, 최초 부하로의 전압 가압 또는 새로 추가된 부하로의 전압 가압으로 임피던스가 변화되는 경우, 최초 부하로의 전압 가압 또는 새로 전압이 가압된 부하가 용량성 부하인지 유도성 부하인지가 파악될 필요가 있다. 해당 부하가 용량성 부하인지 또는 유도성 부하인지에 따라 진상 무효 전력 보상을 해야 할지 또는 지상 무효 전력 보상을 해야 할지가 결정될 수 있다. 예컨대, 해당 부하가 용량성 부하인 경우 진상 무효 전력 보상이 수행되고, 해당 부하가 유도성 부하인 경우 지상 무효 전력 보상이 수행될 수 있는데, 이에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.
최초 부하로의 전압 가압 또는 새로 전압이 가압된 부하가 유량성 부하인지 또는 유도성 부하인지에 따라 수전단(11)에서 지선(12)으로 제공되는 전력의 전압 또는 전류가 달라질 수 있다.
다시 말해, 임피던스의 변화가 발생되면, 그에 대응하여 수전단(11)에서 지선(12)으로 제공되는 전력의 전압 또는 전류 또한 변화된다.
제어부(45)는 수전단(11)과 지선(12) 사이에 설치된 제2 검출부(13)로부터 검출되어 제2 측정부(43)에 의해 측정된 전압 또는 전류가 변화하는지를 확인할 수 있다.
제어부(45)는 확인 결과 전류가 변하여 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞서는 경우 즉 진상인 경우, 임피던스의 변화를 유발시킨 부하가 용량성 부하인 것으로 판단할 수 있다. 이러한 용량성 부하로 인해 진상 무효 전력이 존재하거나 증가되게 되므로, 이러한 진상 무효 전력을 보상하여 진상 무효 전력을 제거하거나 줄여줘야 한다. 이러한 경우, 제어부(45)는 진상 무효 전력을 보상하기 위한 제1 제어 신호를 생성하여 무효 전력 보상부(30)로 제공할 수 있다. 제1 제어 신호는 예컨대 전류의 위상을 전압의 위상으로 동기되도록 조절하는 신호일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제1 제어 신호에 응답하여 무효 전력 보상부(30)에 포함된 유도성 보상부(25)의 사이리스터 스위치가 스위칭 제어되어, 진상 무효 전력이 보상될 수 있다. 이와 같이, 용량성 부하에 의해 임피던스가 변화된 경우, 유도성 보상부(25)를 통해 진상 무효 전력이 보상됨으로써, 전류와 전압의 위상각이 0°가 되거나 0°에 근접하게 되어 역률이 개선되는 다시 말해 유효 전력이 증가될 수 있다.
제어부(45)는 확인 결과 전압이 변하여 전압의 위상이 전압의 위상보다 앞서는 경우 즉 지상인 경우, 임피던스의 변화를 유발시킨 부하가 유도성 부하인 것으로 판단할 수 있다. 이러한 유도성 부하로 인해 지상 무효 전력이 존재하거나 증가되게 되므로, 이러한 지상 무효 전력을 보상하여 지상 무효 전력을 제거하거나 줄여줘야 한다. 이러한 경우, 제어부(45)는 지상 무효 전력을 보상하기 위한 제2 제어 신호를 생성하여 무효 전력 보상부(30)로 제공할 수 있다. 제2 제어 신호는 예컨대 전압의 위상을 전류의 위상으로 동기되도록 조절하는 신호일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제2 제어 신호에 응답하여 무효 전력 보상부(30)에 포함된 용량성 보상부(27)의 사이리스터 스위치가 스위칭 제어되어, 지상 무효 전력이 보상될 수 있다. 이와 같이, 유도성 부하에 의해 임피던스가 변화된 경우, 용량성 보상부(27)를 통해 지상 무효 전력이 보상됨으로써, 전류와 전압의 위상각이 0°가 되거나 0°에 근접하게 되어 역률이 개선되는 다시 말해 유효 전력이 증가될 수 있다.
본 발명에 따르면, 부하 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하여 임피던스의 변화가 발생되면, 임피던스의 변화에 따른 전압 또는 전류의 변화를 바탕으로 부하가 용량성 부하인지 또는 유도성 부하인지에 따라 그에 따른 보상이 이루어지도록 함으로써, 부하의 추가나 부하로 유입되는 과전류에 의한 제품 손상을 방지할 수 있다. 예컨대, 부하가 정련로인 경우, 부하 변동으로 인한 플리커가 발생되어 일시적인 정전이 되는 경우, 철 속에 불순물 제거가 제대로 이루어지지 않게 되어 불량 철이 생산될 수 있다. 이러한 경우, 임피던스 변화를 토대로 부하가 용량성 부하로 판단되면, 플리커가 발생된 것으로 간주될 수 있다. 플리커가 발생되는 경우, 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞서는 진상 무효 전력이 증가되게 된다. 이에 따라 제어부(45)는 용량성 보상부(27)을 제어하여 진상 무효 전력을 보상하여 줌으로써, 플리커가 제거될 수 있다.
한편, 저장부(47)는 각 종 설정 정보, 예컨대 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)가 처리해야 하는 작업의 종류, 작업량 등을 저장할 수 있다.
저장부(47)는 부하들(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)이 설치된 장소에서 감지된 작업 온도가 저장될 수 있다.
저장부(47)는 이상에서 설명되지 않은 본 발명의 구현하는데 필요한 다양한 정보를 저장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무효 전력 보상 방법을 설명하는 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전압, 전류 및 임피던스가 측정될 수 있다(S111).
구체적으로, 임피던스는 제1 측정부(41)에 의해 측정되고, 전압 및 전류는 제2 측정부(43)에 의해 측정될 수 있다. 임피던스는 각 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에 구비된 제1 검출부(14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 18, 19)로부터 검출된 신호로부터 측정될 수 있다. 전압 및 전류는 수전단(11)과 지선(12) 사이에 설치된 제2 검출부(13)로부터 검출된 신호로부터 측정될 수 있다.
제2 검출부(13)는 전압, 전압의 위상, 전류 및 전류의 위상을 검출할 수 있다. 제2 측정부(43)는 전압의 위상과 전류의 위상 간의 관계를 바탕으로, 진상 무효 전력이 존재하는지 또는 지상 무효 전력이 존재하는지를 확인할 수 있다. 아울러, 제2 측정부(43)는 전압의 위상과 전류의 위상 간의 관계를 바탕으로 위상각을 산출할 수 있다. 제2 측정부(43)는 측정된 전압, 전류, 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력에 관한 정보 및 위상각 등을 제어부(45)로 제공할 수 있다.
적어도 하나 이상의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에 전압이 가압될 수 있다(S113). 적어도 하나 이상의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)는 처음에 전압이 가압되는 부하일 수도 있고 또는 다른 부하에 전압이 가압되고 있는 도중에 새로 전압이 가압되는 부하일 수도 있다.
제어부(45)는 적어도 하나 이상의 부하(21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c)에 전압이 가압된 상태에서 임피던스가 변화하는지를 확인할 수 있다(S115).
제1 검출부(14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 18, 19)에 의해 실시간으로 검출되어 제1 측정부(41)에 의해 측정되는 임피던스를 바탕으로 임피던스 변화가 확인될 수 있다.
임피던스 변화가 확인되면, 제어부(45)는 전압 또는 전류가 변화하는지를 확인할 수 있다(S117).
제2 검출부(13)에 의해 실시간으로 검출되어 제2 측정부(43)에 의해 측정되는 전압, 전류 및 위상각을 바탕으로 전압 또는 전류의 변화가 확인될 수 있다.
새로 추가되거나 급격한 전류가 유입되는 부하로 인해 임피던스가 변화될 수 있다. 임피던스가 변화되면, 해당 부하가 용량성 부하인지 또는 유도성 부하인지에 따라 전압 또는 전류가 변화될 수 있다.
예컨대, 해당 부하가 용량성 부하인 경우, 예컨대 전류가 변하게 되어 전류의 위상이 전압의 위상을 앞서게 되는 진상 무효 전력이 존재하게 된다. 이와 달리, 해당 부하가 용량성 부하인 경우, 예컨대 전압이 변하게 되어 전압의 위상이 전류의 위상보다 뒤지게 되는 진상 무효 전력이 존재하게 될 수도 있다.
예컨대, 해당 부하가 유도성 부하인 경우, 예컨대 전압이 변하게 되어 전압의 위상이 전류의 위상을 앞서게 되는 지상 무효 전력이 존재하게 된다. 이와 달리, 해당 부하가 유도성 부하인 경우, 예컨대 전류가 변하게 되어 전류의 위상이 전압의 위상보다 뒤지게 되는 지상 무효 전력이 존재하게 될 수도 있다.
제어부(45)는 전류 또는 전압의 변화를 바탕으로 진상 무효 전력이 존재하는지 또는 지상 무효 전력이 존재하는지를 판단할 수 있다.
판단 결과 진상 무효 전력이 존재하는 경우(S119), 제어부(45)는 유도성 무효 전력을 보상하도록 제어할 수 있다(S121).
구체적으로, 진상 무효 전력이 존재하는 경우, 제어부(45)는 진상 무효 전력을 보상하기 위한 제1 제어 신호를 생성하여 무효 전력 보상부(30)로 제공할 수 있다. 제1 제어 신호는 예컨대 전류의 위상을 전압의 위상으로 동기되도록 조절하는 신호일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제1 제어 신호에 응답하여 무효 전력 보상부(30)에 포함된 유도성 보상부(25)의 사이리스터 스위치가 스위칭 제어되어, 진상 무효 전력이 보상될 수 있다.
판단 결과 지상 무효 전력이 존재하는 경우, 제어부(45)는 용량성 무효 전력을 보상하도록 제어할 수 있다(S123).
구체적으로, 지상 무효 전력이 존재하는 경우, 제어부(45)는 지상 무효 전력을 보상하기 위한 제2 제어 신호를 생성하여 무효 전력 보상부(30)로 제공할 수 있다. 제2 제어 신호는 예컨대 전압의 위상을 전류의 위상으로 동기되도록 조절하는 신호일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제2 제어 신호에 응답하여 무효 전력 보상부(30)에 포함된 용량성 보상부(27)의 사이리스터 스위치가 스위칭 제어되어, 지상 무효 전력이 보상될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 임피던스가 변할 때마다, 그 임피던스 변화에 따른 보상을 수행하여 줄 수 있다.
본 발명에 따르면, 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하여 임피던스의 변화를 유발하는 부하가 유도성 부하인지 또는 용량성 부하인지에 따라 존재하는 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 전압 및 전류의 변화를 통해 확인하고, 확인 결과에 따라 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 실시간으로 보상하여 줌으로써, 부하의 변동으로 인한 제품 손상을 방지할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.
11: 수전단
12: 지선
14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17, 18, 19: 제1 검출부
13: 제2 검출부
21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c: 부하
21a, 21b, 21c: 아크로
23a, 23b, 23c: 정련로
25: 유도성 보상부
27: 용량성 보상부
29: 고조파 필터부
30: 무효 전력 보상부
40: 제어 시스템
41: 제1 측정부
43: 제2 측정부
45: 제어부
47: 저장부

Claims (11)

  1. 적어도 하나 이상의 부하 각각의 임피던스를 측정하는 제1 측정부;
    상기 적어도 하나 이상의 부하로 제공되는 전압 및 전류를 측정하는 제2 측정부;
    진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 보상하는 무효 전력 보상부; 및
    상기 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하고, 임피던스 변화에 따른 전압 또는 전류의 변화를 확인하여 그 확인된 결과에 따라 상기 무효 전력 보상부를 제어하여 상기 진상 무효 전력 또는 상기 지상 무효 전력을 보상하도록 하는 제어부를 포함하는 무효 전력 보상 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무효 전력 보상부는,
    상기 진상 무효 전력을 보상하는 유도성 보상부; 및
    상기 지상 무효 전력을 보상하는 용량성 보상부를 포함하는 무효 전력 보상 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 또는 전류의 변화를 바탕으로 상기 임피던스 변화를 유발하는 특정 부하가 용량성 부하인지 또는 유도성 부하인지를 판단하는 무효 전력 보상 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞서는 경우, 상기 특정 부하는 용량성 부하로 판단하고,
    상기 진상 무효 전력을 보상하기 위한 제1 제어 신호를 생성하여 상기 유도성 보상부로 제공하는 무효 전력 보상 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호는 상기 전류의 위상을 상기 전압의 위상으로 동기되도록 조절하는 신호인 무효 전력 보상 시스템
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압의 위상이 전류의 위상보다 앞서는 경우, 상기 특정 부하는 유도성 부하로 판단하고,
    상기 지상 무효 전력을 보상하기 위한 제2 제어 신호를 생성하여 상기 용량성 보상부로 제공하는 무효 전력 보상 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호는 상기 전압의 위상을 상기 전류의 위상으로 동기되도록 조절하는 신호인 무효 전력 보상 시스템.
  8. 적어도 하나 이상의 부하 각각의 임피던스를 측정하는 단계;
    상기 적어도 하나 이상의 부하로 제공되는 전압 및 전류를 측정하는 단계;
    상기 임피던스의 변화를 실시간으로 모니터링하는 단계;
    임피던스 변화에 따른 전압 또는 전류의 변화를 확인하는 단계; 및
    그 확인된 결과에 따라 진상 무효 전력 또는 지상 무효 전력을 보상하는 단계를 포함하는 무효 전력 보상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전압 또는 전류의 변화를 바탕으로 상기 임피던스 변화를 유발하는 특정 부하가 용량성 부하인지 또는 유도성 부하인지를 판단하는 단계를 더 포함하는 무효 전력 보상 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞서는 경우, 상기 특정 부하는 용량성 부하로 판단하는 단계; 및
    상기 진상 무효 전력을 보상하기 위한 제1 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 무효 전력 보상 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전압의 위상이 전류의 위상보다 앞서는 경우, 상기 특정 부하는 유도성 부하로 판단하는 단계; 및
    상기 지상 무효 전력을 보상하기 위한 제2 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 무효 전력 보상 방법.
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