KR20180017888A - Apparatus and method for sensing DC fault current in multi-level converter HVDC system - Google Patents

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Abstract

The present invention provides an apparatus and a method for sensing DC accidents in a multi-level converter HVDC system, which can rapidly and accurately sense DC accidents under various conditions when a multi-level converter operates as a rectifier and an inverter. The apparatus comprises: a dark current measuring unit which measures an upper dark current and a lower dark current among normal state current patterns of the multi-level converter; a differentiator which differentiates the upper and lower dark currents measured by the dark current measuring unit to calculate an upper dark current differentiating value and a lower dark current differentiating value, respectively; a maximum value calculating unit which, on the basis of the upper and lower dark current differentiating values calculated in the differentiator, uses a previous value and a current value sampled upon a digital processor operation to calculate each maximum value through a derived function operation; a comparison unit which compares the upper and lower dark current differentiating values to the maximum values, respectively; a logical operation unit which performs a local AND operation based on the comparison result in the comparison unit; and a sensing signal generating unit which, based on the logical operation result performed in the logical operation unit, generates a sensing signal for checking whether a DC accident is sensed or not.

Description

멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for sensing DC fault current in multi-level converter HVDC system}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a multi-level converter HVDC system,

본 발명은 멀티레벨 컨버터 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템에 관한 것으로, 특히 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-level converter HVDC (High Voltage Direct Current) system, and more particularly, to a DC fault detection apparatus and method in a multi-level converter HVDC system.

고전압 직류(High Voltage Direct Current : HVDC)는 송전단에서 AC/DC 변환기인 HVDC컨버터를 이용하여 AC 전력을 DC 전력으로 변환시켜 전력을 전송하고, 수전단에서 다시 DC/AC 변환기를 이용하여 AC 전력을 공급하는 방식이다.High Voltage Direct Current (HVDC) converts AC power to DC power using an HVDC converter, which is an AC / DC converter at the transmission end, and transmits power using a DC / AC converter .

이러한 HVDC 송전방식은, AC 전송방식이 가질 수 없는 여러 가지 장점 때문에 최근 많은 주목을 받고 있다. 특히 DC 송전시 선로의 정상상태 전압강하는, 선로의 리액턴스나 커패시터의 영향이 없이 선로의 저항에만 영향을 받기 때문에, AC송전에 비하여 장거리 송전이 가능하고, 변환기의 제어에 의해 주파수 및 위상제어가 가능하여 주파수가 다른 계통을 연계하더라도 주파수를 동기화시킬 필요가 없다.This HVDC transmission method has received much attention recently due to various advantages that the AC transmission method can not have. In particular, the steady-state voltage drop of the line during DC transmission is affected only by the resistance of the line without the influence of the reactance of the line or the capacitor. Therefore, it is possible to perform the long-distance transmission compared to the AC transmission. It is not necessary to synchronize the frequencies even if the frequencies are linked to other systems.

이러한 장점으로 인하여 유럽이나 미국, 캐나다 등에서는 국가 간의 전력계통을 HVDC로 연계하여, 전력을 수출 또는 수입하고 있으며, 지역 간에 생산과 소비의 시간대가 다른 점을 이용하여 경제적인 부하관리를 하고 있으며, 우리나라에서도 제주-해남 사이에 설치 연계되어 높은 경제성을 보이고 있다. 특히 DC 전송은, 주상변압기를 대체하거나 태양광 전원을 계통에 연계하는 LVDC(Low Voltage DC)에서부터, 대용량의 에너지를 전송하는 HVDC(High voltage DC)까지 많이 이용되고 있으며, 수요와 필요성은 앞으로도 늘어날 전망이다.Due to these advantages, the power system of the countries is exported or imported by HVDC in Europe, USA, Canada, etc., and the economic load is managed by using the difference of production and consumption time between regions. In Korea, it is installed in Jeju-Haenam and has high economic efficiency. Especially, DC transmission is widely used from LVDC (Low Voltage DC), which replaces pillar transformer or solar power to system, and HVDC (High voltage DC), which transmits a large amount of energy. It is forecast.

그리고 모듈러 멀티 레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter:MMC)는 다중 레벨 컨버터의 한 종류로써, 여러 개의 서브모듈(Sub Module: SM)로 이루어진 컨버터이다. 이러한 모듈러 멀티 레벨 컨버터는 다중 컨버터가 가지는 높은 전압의 출력 및 대용량의 출력을 나타낼 수 있고, 계단식의 출력으로 출력 전압을 조절할 수 있다.And Modular Multilevel Converter (MMC) is a kind of multilevel converter, which is composed of several sub modules (SM). These modular multilevel converters can exhibit the high voltage output and high output of multiple converters, and the output voltage can be controlled by the stepped output.

또한 모듈러 멀티 레벨 컨버터는 일반적인 다중 레벨 컨버터에 비해 구조가 간단하여 구현하기가 쉽고 여분의 서브모듈을 사용함으로써 그 수명을 더욱 연장시킬 수 있다는 장점이 있다.Modular multilevel converters are also simpler in structure than conventional multilevel converters, and are easier to implement and have the advantage of extending their lifetime by using redundant submodules.

이에 따라, 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템은 이러한 장점들을 결합하여 더욱 높은 전압의 출력 및 대용량의 전송이 가능하도록 구성하고 있다.Accordingly, the multilevel converter HVDC system combines these advantages to enable higher voltage output and large capacity transmission.

그러나 이러한 멀티 레벨 컨버터는 AC(alternating current) 사고에 대한 대책은 많이 연구되었으나, DC(direct current) 사고에 대한 대책이 약점으로 관련 연구가 꾸준히 진행되고 있다. However, such a multilevel converter has been studied to cope with an AC (alternating current) accident, but a countermeasure against a DC (direct current) accident has been studied steadily as a weak point.

특히, 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 링크 단에 Pole-to-Pole 단락 사고는 컨버터 시스템에 악영향을 줌에 따라 빠르고 정확하게 사고를 감지하여 보호 장비에 그 신호를 전달해 기기를 보호해 주어야 한다. In particular, in a multi-level converter HVDC system, a pole-to-pole short circuit on the DC link stage has to adversely affect the converter system so that it must detect the accident quickly and accurately and transmit the signal to the protection equipment to protect the equipment.

그러나 종래에는 DC 정상상태 시의 전류를 측정하여 특정 이상 전류가 감지되면 사고신호를 발생시키게 되는데, 전압형 HVDC의 특성은 전달되는 전력을 제어가능하기 때문에 DC 전류는 그 전력 제어에 따라 다양하게 바뀌게 된다. 따라서 기존의 DC 사고 전류 감지 방법에서 그 특정 전류값을 명확하게 산정하는 것이 어려워 정확하게 사고를 감지하지 못하는 문제점이 있다. However, in the related art, when a certain abnormal current is detected by measuring the current in the DC steady state, an accident signal is generated. Since the characteristic of the voltage type HVDC can control the transmitted power, the DC current is variously changed according to the power control do. Therefore, it is difficult to accurately calculate the specific current value in the conventional DC fault current detection method, so that the accident can not be accurately detected.

따라서 기존 멀티레벨 컨버터의 DC 사고 감지 기술에 대한 한계성을 극복하기 위한 DC 사고 감지를 위한 방안이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a DC accident detection method to overcome the limitation of the DC accident detection technology of the conventional multilevel converter.

공개특허공보 제10-2013-0065653호 (공개일자 2013.06.19)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2013-0065653 (published on June 19, 2013) 일본 공개특허공보 특개평08-47242 (공개일자 1996.02.06)Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 08-47242 (published date 1996.02.06)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 멀티레벨 컨버터가 정류기 및 인버터로 동작할 때, 다양한 조건에서도 빠르고 정확하게 DC 사고의 감지가 가능한 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a multi-level converter HVDC system capable of detecting DC accidents quickly and accurately under various conditions when the multilevel converter operates as a rectifier and an inverter. The purpose of the method is to provide.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치의 특징은 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류 및 하위 암전류를 측정하는 암전류 측정부와, 상기 암전류 측정부에서 측정된 상위 암전류 및 하위 암전류를 미분하여 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 각각 산출하는 미분기와, 상기 미분기에서 산출된 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 기반으로 디지털 프로세서 연산 시 샘플링된 이전값과 현재값을 이용해 도함수 연산을 통해 각각의 최대값을 산출하는 최대값 산출부와, 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 각각 최대값과 비교하는 비교부와, 상기 비교부에서 비교된 결과를 기반으로 AND 논리연산을 수행하는 논리 연산부와, 상기 논리 연산부에서 수행된 논리연산 결과를 기반으로 DC 사고 감지 여부를 확인하기 위한 감지신호를 발생시키는 감지신호 발생부를 포함하여 구성되는데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a DC accident in a multi-level converter HVDC system, including a dark current measurement unit for measuring a high dark current and a low dark current among patterns of steady state currents of a multilevel converter, And a subtractor for subtracting the upper dark current and the lower dark current from the measured dark current and the lower dark current to calculate the upper dark current differential value and the lower dark current differential value, A comparator for comparing the upper dark current differential value and the lower dark current differential value with a maximum value, and a comparator for comparing the upper dark current differential value and the lower dark current differential value with a maximum value, A logical operation unit for performing an AND logical operation based on the comparison result, Generating a detection of logical operation based on the result generates a detection signal to determine whether the DC incident detection signal can perform stand consists including parts.

바람직하게 상기 암전류 측정부는 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류를 측정하는 상위 암전류 측정부와, 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류를 측정하는 하위 암전류 측정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the dark current measuring unit includes an upper dark current measuring unit for measuring an upper dark current among a pattern of a steady state current of the multilevel converter, and a lower dark current measuring unit for measuring an upper dark current among patterns of steady state currents of the multi- .

바람직하게 상기 미분기는 상기 상위 암전류 측정부에서 측정된 상위 암전류를 미분하여 상위 암전류 미분값을 산출하는 제 1 미분기와, 상기 하위 암전류 측정부에서 측정된 하위 암전류를 미분하여 하위 암전류 미분값을 산출하는 제 2 미분기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the differentiator includes a first differentiator for calculating the upper dark current differential value by differentiating the upper dark current measured by the upper dark current measurement unit, and a second differentiator for calculating the lower dark current differential value by differentiating the lower dark current measured by the lower dark current measurement unit And a second differentiator.

바람직하게 상기 비교부는 산출된 상위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 상위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 제 1 비교부와, 산출된 하위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 하위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 제 2 비교부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the comparator includes a first comparator for comparing the calculated upper dark current differential value with a maximum value of the upper dark current differential calculated by the maximum darkness calculator, And a second comparator for comparing the maximum value of the lower dark current differential values calculated by the second comparator with each other.

바람직하게 상기 감지신호 발생부는 비교부에서 비교된 결과가 모두 True일 때, AND 논리연산을 통해 감지신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the sense signal generator generates a sense signal through an AND logic operation when the comparison result in the comparator is all True.

바람직하게 상기 감지신호 발생부는 J=1, K=1로 세팅되어 출력을 반전시키는 JK 플립플롭과, AND 논리연산을 통해 발생되는 감지 신호와 사용자에 의해 입력되는 복구 신호(fault clearing signal)를 입력받고, 상기 JK 플립플롭의 출력신호를 클럭 신호로 입력받아 감지 신호 및 복구 신호를 서로 전환시켜 JK 플립플롭의 클럭 신호로 입력시켜 사고 감지 신호를 유지 및 복구하는 신호 전환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the sensing signal generator includes a JK flip-flop for inverting an output by setting J = 1 and K = 1, a sensing signal generated by the AND logic operation and a fault clearing signal input by the user And a signal converter for receiving and outputting the output signal of the JK flip-flop as a clock signal and converting the detection signal and the recovery signal into each other and inputting the clock signal as a clock signal of the JK flip- .

바람직하게 상기 복수 신호는 DC 사고 완료 후 하이(high)로 전환되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the plurality of signals are switched to high after completion of the DC fault.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법의 특징은 (A) 암전류 측정부를 통해 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴에서 상위 암전류(

Figure pat00001
) 및 하위 암전류(
Figure pat00002
)를 각각 측정하는 단계와, (B) 미분기를 통해 상기 측정된 상위 암전류(
Figure pat00003
) 및 하위 암전류(
Figure pat00004
)를 각각 미분하여 상위 암전류 미분값(
Figure pat00005
) 및 하위 암전류 미분값(
Figure pat00006
)을 산출하는 단계와, (C) 최대값 산출부를 통해 상기 산출된 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 기반으로 디지털 프로세서 연산 시 샘플링된 이전값과 현재값을 이용해 도함수 연산을 통해 각각의 최대값을 산출하는 단계와, (D) 비교기를 통해 상기 산출된 상위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 상위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하고, 또한 상기 산출된 하위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 하위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 단계와, (E) 상기 각각의 비교된 결과를 기반으로 AND 논리연산을 수행하여 감지신호 발생부를 통해 DC 사고 감지 여부를 확인하기 위한 감지신호를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a DC incident in a multi-level converter HVDC system, comprising: (A)
Figure pat00001
) And lower dark current
Figure pat00002
(B) comparing the measured upper dark current (< RTI ID = 0.0 >
Figure pat00003
) And lower dark current
Figure pat00004
) Are differentiated to obtain the upper dark current differential value (
Figure pat00005
) And lower dark current differential value (
Figure pat00006
(C) calculating a maximum value of each of the upper and lower dark current differential values and the lower dark current differential value using a previous value and a current value, which are sampled in the digital processor operation, through a maximum value calculator, (D) comparing the calculated upper dark current differential value with a maximum value of the upper dark current differential value calculated by the maximum value calculating unit through the comparator, and comparing the calculated lower dark dark current differential value And comparing the maximum value of the lower dark current differential values calculated by the maximum value calculating unit with each other; and (E) performing an AND logical operation based on each of the comparison results to detect a DC incident And generating a detection signal for confirming whether or not the detection signal is generated.

바람직하게 상기 (A) 단계에서 정상상태 전류의 패턴은 상위 암과 하위 암의 전류가 항상 대칭적 패턴을 갖고 있으며, 미분값은 항상 서로 반대 부호를 갖는 것을 특징으로 한다.Preferably, the pattern of the steady-state current in the step (A) is such that the currents of the upper arm and the lower arm always have a symmetrical pattern, and the differential values always have opposite signs.

바람직하게 상기 (E) 단계는 비교된 결과가 모두 True일 때, AND 논리연산을 통해 감지신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the step (E), a sense signal is generated by an AND logic operation when the compared result is all True.

바람직하게 상기 (E) 단계는 (E1) 신호 전환기에 사고감지 신호 및 복구 신호가 모두 로우(low) 값을 입력으로 JK 플립플롭의 클럭 신호로 로우(low) 값을 입력하고, JK 플립플롭에서 출력되는 로우(low) 값을 신호 전환기의 클럭 신호로 입력하여 초기 세팅을 수행하는 단계와, (E2) 감지신호 발생부로부터 하이(high) 값을 갖는 사고감지 신호가 입력되면, 하이(high) 값을 갖는 사고감지 신호 및 로우(low) 값을 갖는 복구 신호를 입력으로 JK 플립플롭의 클럭 신호로 하이(high) 값이 입력되고, 이에 따라 JK 플립플롭에서 출력되는 신호가 하이(high) 값으로 보수를 취하는 단계와, (E3) JK 플립플롭에서 출력되는 하이(high) 값을 신호 전환기의 클럭 신호로 입력하여 신호 전환기에서 출력되는 신호를 로우(low) 값으로 전환함으로써, JK 플립플롭의 출력 값을 하이(high) 값으로 유지시키는 단계와, (E4) 최종 사고 동작 신호로서, 신호 전환기로 입력되는 클럭 신호를 복구 신호로 전환하는 단계와, (E5) JK 플립플롭이 신호 전환기(91)에서 입력되는 로우(low) 값을 클럭 신호를 입력받게 되어 동작하지 않고, 현재 값을 유지하는 단계와, (E6) 사고 완료 후, 신호 전환기로 입력되는 클럭 신호를 통해 복구 신호가 전환되어 복구 신호가 하이(high) 값을 출력하게 되면, 신호 전환기에서 하이(high) 값이 출력되어 JK 플립플롭의 클럭 신호로 입력되어 JK 플립플롭에서 출력되는 신호가 로우(low) 값으로 보수를 취하게 되어 최종 사고 동작 신호를 로우(low) 값으로 출력하는 단계와, (E7) JK 플립플롭(92)에서 출력되는 로우(low) 값이 신호 전환기(91)의 클럭 신호로 입력됨에 따라, 신호 전환기에서 로우(low) 값이 출력되어 JK 플립플롭이 동작하지 않게 되어 초기 상태로 복귀하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (E) includes the steps of: (E1) inputting a low value to the signal switch and inputting a low value to the clock signal of the JK flip-flop; (E2) when an accident detection signal having a high value is input from the detection signal generation unit, a high level signal is input to the high level signal, And a recovery signal having a low value is input to the JK flip-flop as a clock signal of the JK flip-flop so that the signal output from the JK flip-flop becomes a high value (E3) inputting a high value output from the JK flip-flop as a clock signal of the signal converter, and converting a signal output from the signal converter to a low value, thereby generating a JK flip-flop Output value to high (E4) a step of switching the clock signal input to the signal converter as a final accident operation signal to a recovery signal, (E5) a step of switching the JK flip-flop to a low value (E6) after the completion of the fault, the recovery signal is switched through the clock signal input to the signal converter and the recovery signal outputs a high value A high value is output from the signal converter and is input to the clock signal of the JK flip-flop so that the signal output from the JK flip-flop is compensated by a low value, (E7) a low value output from the JK flip-flop 92 is input as a clock signal of the signal converter 91, and a low value is output from the signal converter 91 JK flip-flop does not work It is characterized by comprising the step of returning to the initial state.

바람직하게 상기 JK 플립플롭의 입력값은 J=1, K=1로 세팅되어 출력 신호는 언제나 이전 출력의 보수(반전)를 취하게 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the input value of the JK flip-flop is set to J = 1, K = 1 so that the output signal always takes the complement (inversion) of the previous output.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.In the multi-level converter HVDC system according to the present invention as described above, the DC accident detection apparatus and method have the following effects.

첫째, 전력 제어에 따라 다양하게 바뀌는 DC 전류의 다양한 조건에서도 빠르고 정확하게 DC 사고의 감지가 가능한 효과가 있다.First, it can detect DC accidents quickly and accurately even under various conditions of DC current varying according to power control.

둘째, DC 전류가 아닌 제어에 필요한 멀티 레벨 컨버터의 암전류만으로 DC 사고 감지가 가능하여 사고 감지 속도가 매우 빠른 효과가 있다.Second, DC current can be detected only by the dark current of the multilevel converter, which is necessary for control rather than DC current, so that the accident detection speed is very fast.

셋째, 제어기 내부에 필요한 암전류 신호를 이용하기 때문에 별도의 신호처리가 필요 없으며, 영구적인 사고 외에 일시적인 DC 사고 시 복구 방법이 쉬운 장점이 있다.Third, since the dark current signal required in the controller is used, there is no need for additional signal processing, and there is an advantage in that it is easy to recover in case of a temporary DC accident in addition to a permanent accident.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 도 1에서 상위 암전류 측정부 및 하위 암전류 측정부에서 암전류를 측정하는 것을 설명하기 위한 멀티 레벨 컨버터의 암전류 특성을 나타낸 도면
도 3 은 도 1에서 최대값 산출부에서 최대값을 산출하는 것을 설명하기 위한 도면
도 4 내지 도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법을 설명하기 위한 상태도
도 10 은 본 발명의 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법을 통해 DC 사고 후 알고리즘 검증 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면
도 11 은 본 발명의 실시예에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 12 는 도 11에서 감지신호를 발생시키는 동작을 설명하기 위한 흐름도
1 is a block diagram showing the configuration of a DC incident-detecting device in a multi-level converter HVDC system according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the dark current characteristics of a multilevel converter for explaining measurement of a dark current in a high dark current measurement unit and a low dark current measurement unit in FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining calculation of the maximum value in the maximum value calculating unit in FIG.
4 to 9 are diagrams for explaining a DC incident detection method in a multi-level converter HVDC system according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the simulation result of the algorithm verification after the DC accident through the DC incident detection method in the multi-level converter HVDC system of the present invention
11 is a flowchart for explaining a DC incident detection method in a multi-level converter HVDC system according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart for explaining an operation of generating a sense signal in FIG.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a DC accident detection apparatus and method in a multi-level converter HVDC system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a DC incident detection device in a multi-level converter HVDC system according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, DC 사고 감지 장치는 상위 암전류 및 하위 암전류를 측정하는 암전류 측정부(10)(20)와, 상위 암전류 및 하위 암전류를 각각 미분하여 암전류 미분값을 산출하는 미분기(30)(40)와, 최대값 산출부(50)와, 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 최대값과 비교하는 비교부(60)(70)와, 비교된 결과를 기반으로 AND 논리연산을 수행하는 논리 연산부(80)와, 감지신호를 발생시키는 감지신호 발생부(90)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the DC accident detection apparatus includes a dark current measurement unit 10 (20) for measuring upper dark current and lower dark current, a differentiator (20) for calculating dark current differential values by differentiating upper dark current and lower dark current 30) 40, a maximum value calculator 50, comparison units 60 and 70 for comparing the upper dark current differential value and the lower dark current differential value with the maximum value, And a sensing signal generator 90 for generating a sensing signal.

이때, 상기 암전류 측정부(10)(20) 및 미분기(30)(40) 사이에 위치하여 암전류 측정부(10)(20)에서 출력되는 상위 암전류 및 하위 암전류의 노이즈를 제거하기 위해 로우 패스 필터링(low pass filtering)을 수행하는 노이즈 제거부(미도시)가 추가될 수도 있다. 상기 노이즈 제거부가 필요한 이유는 상하위 암전류를 측정한 후 미분기(30)(40)에서 입력으로 신호가 들어가기 전에, 로데이터(raw data)에 대한 강한 노이즈 성분으로 인해 미분기 결과가 오류를 발생할 여지가 있기 때문이다. 그러나 일반적으로 센서를 통해 제어기에 입력으로 들어오는 신호들은 기본적으로 신호 조정(signal conditioning)이 이루어지므로, 노이즈 성분에 대한 고려를 하지 않아도 될 것으로 여겨지지만, 필요에 따라 이러한 노이즈 제거부가 추가되는 것이 바람직하다.In order to remove the noise of the upper dark current and the lower dark current outputted from the dark current measuring units 10 and 20 located between the dark current measuring units 10 and 20 and the differentiators 30 and 40, (not shown) for performing low pass filtering may be added. The reason why the noise removing unit is required is that there is a possibility that the differentiator result may cause an error due to a strong noise component for raw data before the signal is inputted to the input of the differentiators 30 and 40 after measuring the upper and lower dark currents Because. However, in general, since the signal input to the controller through the sensor is basically subjected to signal conditioning, consideration of noise components is not considered, but it is desirable that such a noise removing unit is added as needed .

이와 같이 구성되는 DC 사고 감지 장치를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.The DC accident detection device constructed as above will be described in more detail as follows.

먼저, 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류를 측정하는 상위 암전류 측정부(10)와, 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류를 측정하는 하위 암전류 측정부(20)와, 상기 상위 암전류 측정부(10)에서 측정된 상위 암전류를 미분하여 상위 암전류 미분값을 산출하는 제 1 미분기(30)와, 상기 하위 암전류 측정부(20)에서 측정된 하위 암전류를 미분하여 하위 암전류 미분값을 산출하는 제 2 미분기(40)와, 상기 제 1 미분기(30)에서 산출된 상위 암전류 미분값 및 상기 제 2 미분기(40)에서 산출된 하위 암전류 미분값을 기반으로 디지털 프로세서 연산 시 샘플링된 이전값과 현재값을 이용해 도함수 연산을 통해 각각의 최대값을 산출하는 최대값 산출부(50)와, 상기 제 1 미분기(30)에서 산출된 상위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부(50)에서 산출된 상위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 제 1 비교부(60)와, 상기 제 2 미분기(40)에서 산출된 하위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부(50)에서 산출된 하위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 제 2 비교부(70)와, 상기 제 1 비교부(60) 및 제 2 비교부(70)에서 비교된 결과를 기반으로 AND 논리연산을 수행하는 논리 연산부(80)와, 상기 논리 연산부(80)에서 수행된 논리연산 결과를 기반으로 DC 사고 감지 여부를 확인하기 위한 감지신호를 발생시키는 감지신호 발생부(90)로 구성된다.First, an upper dark current measurement unit 10 for measuring an upper dark current among a pattern of steady-state currents of a multi-level converter, a lower dark current measurement unit 20 for measuring an upper dark current among patterns of steady state currents of the multi- A first differentiator 30 for differentiating the upper dark current measured by the upper dark current measuring unit 10 and calculating an upper dark current differential value by differentiating the lower dark current measured by the upper dark current measuring unit 10, A second differentiator 40 for calculating a difference between the upper dark current differential value calculated by the first differentiator 30 and the lower dark current differential value calculated by the second differentiator 40, A maximum value calculation unit 50 for calculating a maximum value of each of the upper and lower current values using a previous value and a current value, A first comparator 60 for comparing the maximum values of the upper dark current differential values calculated by the first calculator 50 with each other and a second comparator 60 for comparing the lower dark current differential values calculated by the second differentiator 40, A second comparison unit 70 for comparing the maximum values of the lower dark current derivatives calculated in the first comparator 60 and the maximum values of the lower dark current derivatives calculated in the first comparator 60 and the second comparator 70, And a sense signal generator 90 for generating a sense signal for confirming whether a DC incident is detected based on the result of the logic operation performed by the logic operation unit 80 .

이때, 상기 감지신호 발생부(90)는 제 1 비교부(60) 및 제 2 비교부(70)에서 비교된 결과가 모두 True일 때, AND 논리연산을 통해 감지신호를 발생시킨다.At this time, the sense signal generator 90 generates a sense signal through an AND logic operation when the comparison results of the first comparator 60 and the second comparator 70 are all True.

그리고 상기 감지신호 발생부(90)는 J=1, K=1로 세팅되어 출력을 반전시키는 JK 플립플롭(92)과, AND 논리연산을 통해 발생되는 감지 신호와 사용자에 의해 입력되는 복구 신호(fault clearing signal)를 입력받고, 상기 JK 플립플롭(92)의 출력신호를 클럭 신호로 입력받아 감지 신호 및 복구 신호를 서로 전환시켜 JK 플립플롭(92)의 클럭 신호로 입력시켜 사고 감지 신호를 유지 및 복구하는 신호 전환기(91)로 구성된다. 이때, 상기 복수 신호는 DC 사고 완료 후 하이(high)로 전환된다. The detection signal generating unit 90 includes a JK flip-flop 92 for inverting the output of the flip-flop 92 by setting J = 1 and K = 1, a sense signal generated through an AND logic operation and a recovery signal The JK flip-flop 92 receives the output signal of the JK flip-flop 92 as a clock signal, converts the detection signal and the recovery signal to each other, inputs the signal as a clock signal of the JK flip-flop 92, And a signal converter 91 for recovering the signal. At this time, the plurality of signals are switched to high after completion of the DC fault.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다. The operation of the DC incident sensing device in the multi-level converter HVDC system according to the present invention constructed as above will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in FIG. 1 or FIG. 2 denote the same members performing the same function.

도 11 은 본 발명의 실시예에 따른 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.11 is a flowchart for explaining a DC incident detection method in a multi-level converter HVDC system according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하여 설명하면, 먼저 암전류 측정부(10)(20)를 통해 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴에서 상위 암전류(

Figure pat00007
) 및 하위 암전류(
Figure pat00008
)를 각각 측정한다(S100). 이때, 상기 정상상태 전류의 패턴은 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 상위 암과 하위 암의 전류가 항상 대칭적 패턴을 갖고 있으며, 미분값은 항상 서로 반대 부호를 갖게 된다.Referring to FIG. 11, the dark current measurement unit 10 and the dark current measurement unit 20 calculate the upper dark current
Figure pat00007
) And lower dark current
Figure pat00008
(S100). At this time, as shown in FIG. 2, the steady-state current pattern always has a symmetrical pattern of the currents of the upper arm and the lower arm, and the differential values always have opposite signs.

이어 미분기(30)(40)를 통해 다음 수학식 1과 같이 상기 측정된 상위 암전류(

Figure pat00009
) 및 하위 암전류(
Figure pat00010
)를 수학식 2와 같이 각각 미분하여 상위 암전류 미분값(
Figure pat00011
) 및 하위 암전류 미분값(
Figure pat00012
)을 산출한다(S200).And then through the differentiators 30 and 40, the measured upper dark current (
Figure pat00009
) And lower dark current
Figure pat00010
) Are differentiated as shown in Equation (2), and the upper dark current differential value (
Figure pat00011
) And lower dark current differential value (
Figure pat00012
(S200).

Figure pat00013
Figure pat00013

Figure pat00014
Figure pat00014

이때, 상기

Figure pat00015
는 AC 전류의 피크(peak) 값을 나타내며, 상기
Figure pat00016
는 변조 지수(modulation index)를 나타낸다.At this time,
Figure pat00015
Represents the peak value of the AC current,
Figure pat00016
Represents a modulation index.

그리고 최대값 산출부(50)를 통해 상기 산출된 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 기반으로 디지털 프로세서 연산 시 샘플링된 이전값과 현재값을 이용해 도함수 연산을 통해 각각의 최대값을 산출한다(S300). Based on the calculated upper dark current differential value and lower dark current differential value, the maximum value is calculated through a derivative operation using the previous value sampled in the digital processor operation and the current value through the maximum value calculator 50 S300).

다음 수학식 3에서 나타낸 것과 같이, 상위 암전류 미분값을 적용한 상위 암전류를 미분한 공식을 통해 다음 수학식 4에서 나타낸 것과 같이 최대값을 산출한다. 이때, 하위 암전류 미분값의 최대값을 산출하는 공식도 이와 동일함에 따라, 상세한 설명은 생략한다. 도 3 은 수학식 4를 통해 산출된 상위 암전류의 최대값(

Figure pat00017
)의 결과를 나타낸 도면이다.As shown in the following equation (3), the maximum value is calculated as shown in the following Equation (4) through a differential equation of the upper dark current to which the upper dark current differential value is applied. At this time, since the formula for calculating the maximum value of the lower dark current differential values is also the same, a detailed description will be omitted. FIG. 3 is a graph showing the maximum value of the upper dark current calculated through Equation (4)
Figure pat00017
Fig.

Figure pat00018
Figure pat00018

Figure pat00019
Figure pat00019

이때, 상기

Figure pat00020
는 현재 시간을 나타내고, 상기
Figure pat00021
는 주기함수[f(t)]의 최대값을 갖는 시간을 나타낸다.At this time,
Figure pat00020
Represents the current time,
Figure pat00021
Represents the time having the maximum value of the period function [f (t)].

다음으로 비교기(60)(70)를 통해 상기 산출된 상위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부(50)에서 산출된 상위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하고, 또한 상기 산출된 하위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부(50)에서 산출된 하위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교한다(S400).Next, the calculated upper dark current differential value and the maximum value of the upper dark current differential value calculated by the maximum value calculating unit 50 are compared with each other through the comparators 60 and 70, and the calculated lower dark current differential value And a maximum value of the lower dark current differential values calculated by the maximum value calculating unit 50 are compared with each other (S400).

그리고 상기 각각의 비교된 결과를 기반으로 AND 논리연산을 수행하여 감지신호 발생부(90)를 통해 DC 사고 감지 여부를 확인하기 위한 감지신호를 발생시킨다(S500). 이때, 상기 비교된 결과가 모두 True일 때, AND 논리연산을 통해 감지신호를 발생시킨다.Then, an AND logic operation is performed based on the compared results to generate a detection signal for confirming whether a DC incident is detected through the sensing signal generator 90 (S500). At this time, when the compared result is all True, a sense signal is generated by an AND logical operation.

상기 감지신호의 발생은 JK 플립플롭(92) 및 신호 전환기(91)를 구성하여 AND 논리연산을 통해 발생되는 감지 신호와 상기 감지 신호를 기반으로 전환되는 복구 신호(fault clearing signal)를 입력받고, 상기 JK 플립플롭(92)의 출력신호를 클럭 신호로 감지 신호 및 복구 신호를 서로 전환시켜 다시 JK 플립플롭(92)의 클럭 신호로 입력시킴으로써, 사고 감지 신호를 유지 및 복구 신호를 발생시킨다.The sensing signal is generated by a JK flip-flop 92 and a signal converter 91, receiving a sensing signal generated through an AND logic operation and a fault clearing signal based on the sensing signal, The output signal of the JK flip-flop 92 is converted into a clock signal and the detection signal and the recovery signal are switched to each other to be input to the clock signal of the JK flip-flop 92, thereby generating a signal for maintaining and recovering an accident detection signal.

도 12 는 도 11에서 감지신호를 발생시키는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of generating a sensing signal in FIG.

도 12를 참조하여 설명하면, 먼저 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이 신호 전환기(91)에 사고감지 신호 및 복구 신호가 모두 로우(low) 값을 입력으로 JK 플립플롭(92)의 클럭 신호로 로우(low) 값을 입력하고, JK 플립플롭(92)에서 출력되는 로우(low) 값을 신호 전환기(91)의 클럭 신호로 입력하여 초기 세팅을 수행한다. 이때, JK 플립플롭(92)의 입력값은 J=1, K=1로 세팅되어 출력 신호는 언제나 이전 출력의 보수(반전)를 취하게 된다.Referring to FIG. 12, as shown in FIG. 4, a low value is input to the signal switching unit 91 as an accident detection signal and a recovery signal, respectively, and a low value is input to the JK flip- and a low value output from the JK flip-flop 92 is input as a clock signal of the signal converter 91 to perform an initial setting. At this time, the input value of the JK flip flop 92 is set to J = 1 and K = 1, and the output signal always takes the complement (inversion) of the previous output.

이후, 감지신호 발생부(90)로부터 하이(high) 값을 갖는 사고감지 신호가 입력되면(S501), 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이 하이(high) 값을 갖는 사고감지 신호 및 로우(low) 값을 갖는 복구 신호를 입력으로 JK 플립플롭(92)의 클럭 신호로 하이(high) 값이 입력되고(S502), 이에 따라 JK 플립플롭(92)에서 출력되는 신호는 하이(high) 값으로 보수를 취하게 된다(S503). When an accident detection signal having a high value is input from the detection signal generating unit 90 in step S501, an accident detection signal having a high value and a low alarm signal, as shown in FIG. 5, A high value is input to the clock signal of the JK flip flop 92 as an input of the recovery signal having a value of HIGH in step S502, (S503).

도 10 은 본 발명의 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법을 통해 DC 사고 후 알고리즘 검증 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면으로, 상기 S501의 과정을 통해 DC 사고가 발생하자마자, 빠르게 사고 신호가 발생됨을 알 수 있다(100).FIG. 10 is a graph showing the simulation result of the algorithm verification after a DC incident using the DC incident detection method in the multilevel converter HVDC system of the present invention. As shown in FIG. 10, (100).

그리고 도 6에서 도시하고 있는 것과 같이, JK 플립플롭(92)에서 출력되는 하이(high) 값을 신호 전환기(91)의 클럭 신호로 입력하여 신호 전환기(91)에서 출력되는 신호를 로우(low) 값으로 전환함으로써, JK 플립플롭(92)의 출력 값을 하이(high) 값으로 유지시킨다(S504). 이때, 상기 신호 전환기(91)로 입력되는 사고감지 신호는 어떤 값이 입력되든 상관없는 상태가 된다. 또한 최종 사고 동작 신호는 신호 전환기(91)로 입력되는 클럭 신호를 복구 신호로 전환한다(S505). 6, a high value output from the JK flip-flop 92 is input as a clock signal of the signal converter 91, and a signal output from the signal converter 91 is set to a low level, Value, the output value of the JK flip-flop 92 is held at a high value (S504). At this time, an accident detection signal input to the signal converter 91 becomes a state in which no value is input. In addition, the final accident operation signal switches the clock signal input to the signal converter 91 to a recovery signal (S505).

이에 따라, JK 플립플롭(92)은 신호 전환기(91)에서 입력되는 로우(low) 값을 클럭 신호를 입력받게 되어 동작하지 않고, 현재 값을 유지하게 된다(S506). 상기 S506을 통해 사고 신호는 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이, 일정하게 유지되게 됨을 알 수 있다(200).Accordingly, the JK flip-flop 92 receives the clock signal input from the signal switch 91 and does not operate, and maintains the current value (S506). As shown in FIG. 10, the accident signal is maintained constant at step S506 (step 200).

이후, 사고 완료 후, 신호 전환기(91)로 입력되는 클럭 신호를 통해 복구 신호가 전환되어 복구 신호가 하이(high) 값을 출력하게 되면(S507), 도 7에서 도시하고 있는 것과 같이, 신호 전환기(91)에서 하이(high) 값이 출력되어 JK 플립플롭(92)의 클럭 신호로 입력되어 JK 플립플롭(92)에서 출력되는 신호는 로우(low) 값으로 보수를 취하게 되어 최종 사고 동작 신호를 로우(low) 값으로 출력한다(S508). 이에 따라, 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이, 영구적인 사고 외에 일시적인 DC 사고 시 손쉽게 복구 신호 동작이 발생됨을 알 수 있다(300).Thereafter, when the recovery signal is switched through the clock signal inputted to the signal converter 91 and the recovery signal is outputted as a high value (S507) after the completion of the accident, as shown in Fig. 7, A high value is output from the JK flip-flop 92 to be input to the clock signal of the JK flip-flop 92 and the signal output from the JK flip-flop 92 is complemented by a low value, As a low value (S508). Accordingly, as shown in FIG. 10, it can be seen that, in addition to the permanent accident, a recovery signal operation is easily generated when a temporary DC accident occurs (300).

이후, 도 8에서 도시하고 있는 것과 같이, JK 플립플롭(92)에서 출력되는 로우(low) 값이 신호 전환기(91)의 클럭 신호로 입력됨에 따라, 신호 전환기(91)에서 로우(low) 값이 출력되어 JK 플립플롭(92)이 동작하지 않게 된다. 그러면 다시 도 9에서 도시하고 있는 것과 같이 초기 상태로 복귀하게 된다.8, a low value output from the JK flip-flop 92 is input to the signal converter 91 as a clock signal, so that a low value So that the JK flip-flop 92 does not operate. Then, it returns to the initial state as shown in FIG. 9 again.

이러한 동작을 통해 별도의 신호처리가 필요 없이 영구적인 사고 외에 일시적인 DC 사고 시 손쉽게 복구할 수 있게 된다.This operation allows for easy recovery in the event of a temporary DC accident in addition to a permanent accident without requiring additional signal processing.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (12)

멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류 및 하위 암전류를 측정하는 암전류 측정부와,
상기 암전류 측정부에서 측정된 상위 암전류 및 하위 암전류를 미분하여 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 각각 산출하는 미분기와,
상기 미분기에서 산출된 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 기반으로 디지털 프로세서 연산 시 샘플링된 이전값과 현재값을 이용해 도함수 연산을 통해 각각의 최대값을 산출하는 최대값 산출부와,
상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 각각 최대값과 비교하는 비교부와,
상기 비교부에서 비교된 결과를 기반으로 AND 논리연산을 수행하는 논리 연산부와,
상기 논리 연산부에서 수행된 논리연산 결과를 기반으로 DC 사고 감지 여부를 확인하기 위한 감지신호를 발생시키는 감지신호 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치.
A dark current measuring unit for measuring an upper dark current and a lower dark current among a pattern of a steady state current of the multilevel converter,
A differentiator for differentiating the upper dark current and the lower dark current measured by the dark current measuring unit and calculating the upper dark current differential value and the lower dark current differential value,
A maximum value calculator for calculating a maximum value of each of the upper dark current and the lower dark current using a derivative value and a current value sampled in the digital processor operation based on the upper dark current differential value and the lower dark current differential value calculated by the differentiator,
A comparator for comparing the upper dark current differential value and the lower dark current differential value with a maximum value,
A logical operation unit for performing an AND logical operation based on the compared result in the comparison unit;
And a sense signal generator for generating a sense signal for confirming whether or not a DC incident is detected on the basis of a logic operation result performed by the logic operation unit.
제 1 항에 있어서, 상기 암전류 측정부는
멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류를 측정하는 상위 암전류 측정부와,
멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴 중 상위 암전류를 측정하는 하위 암전류 측정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치.
The apparatus according to claim 1, wherein the dark current measuring unit
A high dark current measurement unit for measuring a high dark current among patterns of steady state currents of the multi-level converter,
And a lower dark current measuring unit for measuring an upper dark current among the patterns of the steady state currents of the multilevel converter.
제 1 항에 있어서, 상기 미분기는
상기 상위 암전류 측정부에서 측정된 상위 암전류를 미분하여 상위 암전류 미분값을 산출하는 제 1 미분기와,
상기 하위 암전류 측정부에서 측정된 하위 암전류를 미분하여 하위 암전류 미분값을 산출하는 제 2 미분기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the differentiator
A first differentiator for differentiating the upper dark current measured by the upper dark current measurement unit and calculating an upper dark current differential value;
And a second differentiator for differentiating the lower dark current measured by the lower dark current measurement unit to calculate a lower dark current differential value.
제 1 항에 있어서, 상기 비교부는
산출된 상위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 상위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 제 1 비교부와,
산출된 하위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 하위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 제 2 비교부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the comparing unit
A first comparator for comparing the calculated upper dark current differential value with a maximum value of the upper dark current differential value calculated by the maximum value calculator,
And a second comparator for comparing the calculated lower dark current differential value with a maximum value of the lower dark current differential value calculated by the maximum value calculator.
제 1 항에 있어서,
상기 감지신호 발생부는 비교부에서 비교된 결과가 모두 True일 때, AND 논리연산을 통해 감지신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sense signal generator generates a sense signal through an AND logic operation when the comparison result in the comparator is all True.
제 1 항에 있어서, 상기 감지신호 발생부는
J=1, K=1로 세팅되어 출력을 반전시키는 JK 플립플롭과,
AND 논리연산을 통해 발생되는 감지 신호와 사용자에 의해 입력되는 복구 신호(fault clearing signal)를 입력받고, 상기 JK 플립플롭의 출력신호를 클럭 신호로 입력받아 감지 신호 및 복구 신호를 서로 전환시켜 JK 플립플롭의 클럭 신호로 입력시켜 사고 감지 신호를 유지 및 복구하는 신호 전환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the sensing signal generator
A JK flip flop which is set to J = 1 and K = 1 to invert the output,
And outputs a detection signal and a recovery signal inputted by the user, receives the output signal of the JK flip-flop as a clock signal, converts the detection signal and the recovery signal to each other, And a signal converter for receiving and recovering an accident detection signal by inputting a clock signal of the DC-to-DC converter in the HVDC system.
제 6 항에 있어서,
상기 복수 신호는 DC 사고 완료 후 하이(high)로 전환되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the plurality of signals are switched to high after a DC fault has occurred.
(A) 암전류 측정부를 통해 멀티 레벨 컨버터의 정상상태 전류의 패턴에서 상위 암전류(
Figure pat00022
) 및 하위 암전류(
Figure pat00023
)를 각각 측정하는 단계와,
(B) 미분기를 통해 상기 측정된 상위 암전류(
Figure pat00024
) 및 하위 암전류(
Figure pat00025
)를 각각 미분하여 상위 암전류 미분값(
Figure pat00026
) 및 하위 암전류 미분값(
Figure pat00027
)을 산출하는 단계와,
(C) 최대값 산출부를 통해 상기 산출된 상위 암전류 미분값 및 하위 암전류 미분값을 기반으로 디지털 프로세서 연산 시 샘플링된 이전값과 현재값을 이용해 도함수 연산을 통해 각각의 최대값을 산출하는 단계와,
(D) 비교기를 통해 상기 산출된 상위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 상위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하고, 또한 상기 산출된 하위 암전류 미분값과 이를 통해 최대값 산출부에서 산출된 하위 암전류 미분값의 최대값을 서로 비교하는 단계와,
(E) 상기 각각의 비교된 결과를 기반으로 AND 논리연산을 수행하여 감지신호 발생부를 통해 DC 사고 감지 여부를 확인하기 위한 감지신호를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법.
(A) Through the dark current measurement part, the upper dark current (
Figure pat00022
) And lower dark current
Figure pat00023
Respectively,
(B) the measured upper dark current (
Figure pat00024
) And lower dark current
Figure pat00025
) Are differentiated to obtain the upper dark current differential value (
Figure pat00026
) And lower dark current differential value (
Figure pat00027
),
(C) calculating a maximum value through a derivative operation using a previous value and a current value sampled in the digital processor operation based on the calculated upper dark current differential value and the lower dark current differential value, through the maximum value calculator,
(D) a comparator for comparing the calculated upper dark current differential value with a maximum value of the upper dark current differential value calculated by the maximum value calculating unit, and for comparing the calculated lower dark current differential value and the calculated maximum dark current differential value, Comparing the maximum values of the lower dark current differential values calculated in the step
(E) performing a logical AND operation on each of the comparison results to generate a detection signal for confirming whether or not a DC incident is detected through the detection signal generating unit. The multi-level converter HVDC system In DC accident detection method.
제 8 항에 있어서,
상기 (A) 단계에서 정상상태 전류의 패턴은 상위 암과 하위 암의 전류가 항상 대칭적 패턴을 갖고 있으며, 미분값은 항상 서로 반대 부호를 갖는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법.
9. The method of claim 8,
In the step (A), the steady state current pattern always has a symmetrical pattern of the currents of the upper arms and the lower arms, and the differential values always have opposite signs. In the HVDC system of the multi-level converter, Way.
제 8 항에 있어서,
상기 (E) 단계는 비교된 결과가 모두 True일 때, AND 논리연산을 통해 감지신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein, in the step (E), a sense signal is generated by an AND logic operation when the compared result is all True.
제 8 항에 있어서, 상기 (E) 단계는
(E1) 신호 전환기에 사고감지 신호 및 복구 신호가 모두 로우(low) 값을 입력으로 JK 플립플롭의 클럭 신호로 로우(low) 값을 입력하고, JK 플립플롭에서 출력되는 로우(low) 값을 신호 전환기의 클럭 신호로 입력하여 초기 세팅을 수행하는 단계와,
(E2) 감지신호 발생부로부터 하이(high) 값을 갖는 사고감지 신호가 입력되면, 하이(high) 값을 갖는 사고감지 신호 및 로우(low) 값을 갖는 복구 신호를 입력으로 JK 플립플롭의 클럭 신호로 하이(high) 값이 입력되고, 이에 따라 JK 플립플롭에서 출력되는 신호가 하이(high) 값으로 보수를 취하는 단계와,
(E3) JK 플립플롭에서 출력되는 하이(high) 값을 신호 전환기의 클럭 신호로 입력하여 신호 전환기에서 출력되는 신호를 로우(low) 값으로 전환함으로써, JK 플립플롭의 출력 값을 하이(high) 값으로 유지시키는 단계와,
(E4) 최종 사고 동작 신호로서, 신호 전환기로 입력되는 클럭 신호를 복구 신호로 전환하는 단계와,
(E5) JK 플립플롭이 신호 전환기(91)에서 입력되는 로우(low) 값을 클럭 신호를 입력받게 되어 동작하지 않고, 현재 값을 유지하는 단계와,
(E6) 사고 완료 후, 신호 전환기로 입력되는 클럭 신호를 통해 복구 신호가 전환되어 복구 신호가 하이(high) 값을 출력하게 되면, 신호 전환기에서 하이(high) 값이 출력되어 JK 플립플롭의 클럭 신호로 입력되어 JK 플립플롭에서 출력되는 신호가 로우(low) 값으로 보수를 취하게 되어 최종 사고 동작 신호를 로우(low) 값으로 출력하는 단계와,
(E7) JK 플립플롭(92)에서 출력되는 로우(low) 값이 신호 전환기(91)의 클럭 신호로 입력됨에 따라, 신호 전환기에서 로우(low) 값이 출력되어 JK 플립플롭이 동작하지 않게 되어 초기 상태로 복귀하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법.
9. The method of claim 8, wherein step (E)
(E1) In the signal converter, input the low value to the clock signal of the JK flip-flop by inputting the low value of both the accident detection signal and the recovery signal, and the low value output from the JK flip- Inputting a clock signal of the signal converter to perform an initial setting;
When an accident detection signal having a high value is input from the detection signal generator E2, an accident detection signal having a high value and a recovery signal having a low value are inputted as a clock of the JK flip- A signal is input with a high value, and thus the signal output from the JK flip-flop is complemented by a high value;
(E3) A high value output from the JK flip-flop is input as a clock signal of the signal converter, and a signal output from the signal converter is converted into a low value. Thus, the output value of the JK flip- Value,
(E4) switching a clock signal input to the signal converter as a final accident operation signal to a recovery signal,
(E5) the JK flip-flop does not operate because the clock signal is inputted to the low value input from the signal converter 91,
(E6) After the completion of the accident, when the recovery signal is switched through the clock signal input to the signal converter and the recovery signal outputs a high value, a high value is outputted from the signal converter and the clock of the JK flip- A step of outputting a final fault operation signal as a low value because a signal input to the JK flip-flop is complemented by a low value,
(E7) As a low value output from the JK flip-flop 92 is input as a clock signal of the signal converter 91, a low value is output from the signal converter so that the JK flip-flop does not operate And returning to the initial state. The method of claim 1, further comprising:
제 11 항에 있어서,
상기 JK 플립플롭의 입력값은 J=1, K=1로 세팅되어 출력 신호는 언제나 이전 출력의 보수(반전)를 취하게 하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터 HVDC 시스템에서 DC 사고 감지 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the input value of the JK flip-flop is set to J = 1 and K = 1 so that the output signal always takes the complement (inversion) of the previous output.
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