KR20180106357A - Reactive power compensation device - Google Patents

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KR20180106357A KR1020170034555A KR20170034555A KR20180106357A KR 20180106357 A KR20180106357 A KR 20180106357A KR 1020170034555 A KR1020170034555 A KR 1020170034555A KR 20170034555 A KR20170034555 A KR 20170034555A KR 20180106357 A KR20180106357 A KR 20180106357A
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Abstract

A reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first STATCOM bank and a second STATCOM bank for receiving a compensation command received from a power system and outputting a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command, a first current measuring unit for measuring a first line current at a connection point between the first STATCOM bank and a bus bar of the power system, a second current measuring unit for measuring a second line current at a connection point between the second STATCOM bank and the bus bar, and a controller for performing a protection operation of the reactive power compensating apparatus if the first line current is different from the second line current. Accordingly, the present invention can grasp whether or not a reactive power protecting apparatus normally operates.

Description

무효전력 보상 장치{REACTIVE POWER COMPENSATION DEVICE}REACTIVE POWER COMPENSATION DEVICE [0001]

본 발명은 무효전력 보상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무효전력 보상 장치에 관한 발명이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactive power compensation apparatus, and more particularly, to a reactive power compensation apparatus.

고전압 직류 송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템은 발전소에서 생산되는 고압의 교류전력을 전력변환기를 이용해 고압의 직류전력으로 변환시켜 송전한 후, 원하는 수전 측에서 다시 전력변환기를 이용해 교류전력으로 변환하여 공급하는 시스템이다.The high voltage direct current (HVDC) system converts high voltage AC power generated by a power plant into high voltage direct current power using a power converter and then converts it into AC power using a power converter at the desired power receiving side. .

이와 같이, 직류전력을 전송할 때 직류 송전계통과 교류 송전계통 모두 무효전력의 보상을 필요로 한다. In this way, when DC power is transmitted, both the DC transmission system and the AC transmission system require compensation of the reactive power.

무효전력이란, 실제로는 아무 일도 하지 않고 열소비도 하지 않는 전력이다. 무효전력은 오직 전원과 전기 기기를 왕복할 뿐 에너지가 발생되지 않기 때문에 실제로는 이용될 수 없다. Reactive power is power that actually does nothing and does not consume heat. Reactive power can not actually be used because it is only generated when the power source and the electric equipment are reciprocated and no energy is generated.

무효전력 소비가 늘면 송전과정에서 전압이 지나치게 낮아져 정전이나 전력차단 상태가 생길 수 있다. 따라서 위와 같은 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해 무효전력을 적절하게 보상해주는 것이 필요하다.If the reactive power consumption increases, the voltage may be too low during the power transmission, resulting in power failure or power cut-off. Therefore, it is necessary to appropriately compensate the reactive power in order to prevent the above situation from occurring.

이를 위해, 송전계통에서는 무효전력 보상 장치를 사용한다. To this end, reactive power compensation is used in the transmission system.

무효전력 보상 장치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 소자를 사용하는 정적 동기 보상 장치(Static Synchronous Compensator, STATCOM)가 이용된다.A static synchronous compensator (STATCOM) using an insulated gate bipolar transistor (IGBT) element is used as the reactive power compensating device.

무효전력 보상 장치는 복수의 STATCOM 뱅크들을 이용하여, 전력 계통에 무효전력을 공급하거나 흡수할 수 있다.The reactive power compensator can utilize a plurality of STATCOM banks to supply or absorb reactive power in the power system.

종래의 무효전력 보상 장치는 어느 하나의 지점에 대해 과전류나 과전압을 검출하여, 보호 동작을 수행하였다.The conventional reactive power compensator detects the overcurrent or the overvoltage at one of the points and performs the protection operation.

그러나, 어느 하나의 지점에 대해서만 전류 또는 전압을 측정하여, 보호 동작을 수행하는 경우, 균형 제어가 필요한 델타 결선 구조를 갖는 STATCOM 뱅크가 정상적인 운전을 하지 않음에도, 보호 동작이 수행되지 않는 문제가 있었다.However, when the protection operation is performed by measuring the current or the voltage only at one of the points, there is a problem that the protection operation is not performed even though the STATCOM bank having the delta wiring structure requiring balanced control does not operate normally .

이에 따라, 지락 전류나 누설 전류가 발생하여, 무효전력 보상 장치가 제대로 보호 받지 못하는 문제가 있었다.As a result, a ground fault current or a leakage current is generated, and the reactive power compensation device is not properly protected.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention is directed to solving the above-mentioned problems and other problems.

본 발명은 델타 결선을 갖는 STATCOM 뱅크를 포함하는 무효전력 보상 장치에서, 2개의 지점 간의 차 전류를 이용하여, 무효전력 보호 장치의 이상 상태를 감지하고, 무효전력 보상 장치를 보호하는 것에 그 목적이 있다.The present invention relates to a reactive power compensating apparatus including a STATCOM bank having a delta connection, which uses a difference current between two points to detect an abnormal state of the reactive power protecting apparatus and protect the reactive power compensating apparatus have.

본 발명은 델타 결선을 갖는 STATCOM 뱅크를 포함하는 무효전력 보상 장치에서, 2개의 지점 간의 차 전류를 검출하여, 지락 전류나 누설 전류가 발생되지 않도록 하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to detect a difference current between two points in a reactive power compensating apparatus including a STATCOM bank having a delta connection so that a ground fault current or a leakage current is not generated.

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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치는 전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크와 상기 제1 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간 접속 지점의 제1 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기와 상기 제2 STATCOM 뱅크와 상기 모선 간 접속 지점의 제2 선 전류를 측정하는 제2 전류 측정기 및 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함할 수 있다.The reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first STATCOM bank and a second STATCOM bank receiving a compensation command received from a power system and outputting a reactive power compensation value corresponding to a received compensation command, A first current meter for measuring a first line current at one STATCOM bank and a bus line connection point of the power system, a second current meter for measuring a second line current at the second STATCOM bank and the bus connection point, And a controller for performing a protection operation of the reactive power compensation device when the first line current and the second line current are different from each other.

상기 제1 STATCOM 뱅크 및 상기 제2 STATCOM 뱅크 각각은 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고, 상기 제1 선 전류는 상기 제1 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제1 상 모선 간 접속 지점의 전류이고, 상기 제2 선 전류는 상기 제2 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제2 상 모선 간 접속 지점의 전류이고, 상기 제1 상 모선과 상기 제2 상 모선은 동일한 상에 대응될 수 있다.Wherein each of the first STATCOM bank and the second STATCOM bank includes three three-phase clusters with delta connections, wherein the first line current corresponds to any one of the three-phase clusters included in the first STATCOM bank and its corresponding And the second line current is the current of any one of the three-phase clusters included in the second STATCOM bank and the corresponding second phase line interconnection point, The one-phase bus line and the second phase bus line may correspond to the same phase.

상기 제어기는 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력할 수 있다.If the first line current and the second line current are not equal to each other, the controller may output a notification indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensating device.

상기 제어기는 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 알림을 출력할 수 있다.The controller may output the notification when the ratio of the first line current and the second line current exceeds a first reference ratio for a predetermined time or longer.

상기 제어기는 상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고, 상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 클 수 있다.Wherein the controller is further configured to generate a trip signal for shutting off the power provided to the first STATCOM bank and the second STATCOM bank when the ratio of the first line current and the second line current exceeds the second reference ratio for a predetermined time or longer And the second reference rate may be greater than the first reference rate.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치는 전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 복수의STATCOM 뱅크들과 각 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간의 접속 지점의 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기와 상기 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류를 측정하는 제2 전류 측정기 및 상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함할 수 있다.In accordance with another embodiment of the present invention, there is provided a reactive power compensator comprising: a plurality of STATCOM banks receiving a compensation command received from a power system and outputting a reactive power compensation value corresponding to a received compensation command; A second current meter for measuring a cluster current flowing in each of the STATCOM banks; a first current meter for measuring a line current of a connecting point between bus lines of the power system, And a controller for performing the protection operation of the reactive power compensating device, if different.

상기 각 STATCOM 뱅크는 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고, 상기 선 전류는 상기 각 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 상의 모선 간 접속 지점의 전류이고, 상기 클러스터 전류는 상기 어느 하나의 상 클러스터 내부에 흐르는 전류일 수 있다.Wherein each STATCOM bank comprises three 3-phase clusters with delta connections, wherein the line current is the current of any one of the three-phase clusters included in each STATCOM bank and the corresponding bus interface connection point, The cluster current may be a current flowing in any one of the phase clusters.

상기 제어기는 상기 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 순환 전류 지령을 생성하여, 상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절할 수 있다.The controller may generate a circulating current command to adjust the difference current to the predetermined current when the difference current is different from the predetermined current.

상기 제어기는 상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절하여, 각 상 클러스터 내부에 흐르는 전류의 균형을 제어할 수 있다.The controller can control the balance of the current flowing in each phase cluster by adjusting the difference current to the predetermined current.

상기 제어기는 상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력할 수 있다.The controller may output a notification indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensating device when the difference between the line current and the cluster current is different from a predetermined current.

상기 제어기는 상기 차 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 알림을 출력할 수 있다.The controller can output the notification when the ratio of the difference current exceeds a first reference ratio for a predetermined time or longer.

상기 제어기는 상기 차 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 각 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고, 상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 클 수 있다.Wherein the controller outputs a trip signal for shutting off the power provided to each STATCOM bank when the ratio of the difference current exceeds the second reference ratio for a predetermined time or longer, Lt; / RTI >

본 발명의 실시 예에 따르면, 델타 결선을 갖는 STATCOM 뱅크를 포함하는 무효전력 보상 장치에서, 2개의 지점 간의 차 전류를 검출하여, 무효전력 보호 장치가 정상적인 운전을 하는지 정확히 파악될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, in the reactive power compensating apparatus including the STATCOM bank having the delta connection, the difference current between the two points can be detected, so that it can be accurately grasped whether the reactive power protecting apparatus is operating normally.

본 발명의 실시 예에 따르면, 2개의 지점 간의 차 전류 검출을 통해 지락 전류나 누설 전류가 발생되지 않아, 무효전력 보상 장치의 수명을 연장시킬 수 있고, 무효전력 보상 장치의 안정적인 운용이 가능하다.According to the embodiment of the present invention, a ground fault current or a leakage current is not generated through differential current detection between two points, the life of the reactive power compensating device can be extended, and stable operation of the reactive power compensating device is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 단상 결선도이다.
도 3은 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 삼상 결선도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무효전력 보상 장치가 수행하는 보호 동작의 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 델타 결선을 이루는 무효전력 보상 장치를 구비한 전력 계통 시스템이다.
1 is a block diagram illustrating a configuration of a reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a single-phase connection diagram for explaining the configuration of the reactive power compensating apparatus according to the embodiment of Fig. 1;
3 is a three-phase wiring diagram illustrating the configuration of the reactive power compensating apparatus according to the embodiment of FIG.
4 is a flowchart illustrating an operation method of a reactive power compensator according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of operating a reactive power compensating apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of a protection operation performed by a reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a power system including a reactive power compensator forming a delta connection according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited by the embodiments described below, and other degenerative inventions such as addition, change and deletion of another constituent element and other embodiments included in the technical idea of the present invention Examples can be easily suggested.

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.The terms used in the present invention are selected as general terms that are widely used in connection with the present technology as much as possible. However, in some cases, there are some terms selected arbitrarily by the applicant. Therefore, it should be understood in advance that the present invention should be grasped as a meaning of a term that is not a name of a simple term. In the following description, the word 'comprising' does not exclude the presence of other elements or steps than those listed.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치(100)는 전력 계통 모니터링부(110), STATCOM 뱅크 세트(130) 및 제어기(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a reactive power compensating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a power system monitoring unit 110, a STATCOM bank set 130, and a controller 150.

전력 계통 모니터링부(110)는 전력 계통(10)을 모니터링 할 수 있다.The power system monitoring unit 110 may monitor the power system 10. [

전력 계통 모니터링부(110)는 전력 계통(10)의 전압, 전류 및 주파수 중 하나 이상을 측정할 수 있다.The power system monitoring unit 110 may measure at least one of voltage, current, and frequency of the power system 10. [

전력 계통 모니터링부(110)는 1차측 모선에 연결된 전압 측정기(미도시)를 이용하여, 전력 계통(10)의 전압을 측정할 수 있다. 전압 측정기는 교류 전압을 이에 비례하는 직류 전압으로 변환하는 전력 변환기(Power Transformer, PT)가 사용될 수 있다.The power system monitoring unit 110 can measure the voltage of the power system 10 using a voltage meter (not shown) connected to the primary bus line. The voltage meter may be a power transformer (PT) that converts an alternating voltage into a direct voltage proportional thereto.

전력 계통 모니터링부(110)는 1차측 모선에 연결된 전류 측정기(111)를 이용하여, 전력 계통(10)의 전류를 측정할 수 있다. 전류 측정기는 교류 전류를 이에 비례하는 직류 전류로 변환하는 전류 변환기(Current Transformer, CT)가 사용될 수 있다.The power system monitoring unit 110 can measure the current of the power system 10 using the current meter 111 connected to the primary bus. A current transformer (CT) can be used to convert an alternating current into a direct current proportional thereto.

전력 계통 모니터링부(110)는 1차측 모선에 연결된 주파수 측정기(미도시)를 이용하여, 전력 계통(10)의 주파수를 측정할 수 있다.The power system monitoring unit 110 can measure the frequency of the power system 10 using a frequency meter (not shown) connected to the primary bus.

STATCOM 뱅크 세트(130)는 복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133)을 포함할 수 있다.The STATCOM bank set 130 may include a plurality of STATCOM banks 131 and 133.

복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 제어기(150)의 제어에 따라 무효전력 보상 값을 출력할 수 있다. 복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 제어기(150)의 제어에 따라 전력 계통(10)에 무효전력을 공급하거나, 전력 계통(10)으로부터 무효전력을 흡수할 수 있다.Each of the plurality of STATCOM banks 131 and 133 may output the reactive power compensation value under the control of the controller 150. [ Each of the plurality of STATCOM banks 131 and 133 may supply reactive power to the power system 10 or absorb reactive power from the power system 10 under the control of the controller 150.

복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있다.Each of the plurality of STATCOM banks 131 and 133 may include a plurality of sub-modules.

각 서브 모듈은 4개의 스위칭 소자와 4개의 스위칭 소자와 병렬로 연결된 커패시터를 포함할 수 있다.Each sub-module may include a capacitor connected in parallel with four switching elements and four switching elements.

스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 및 다이오드를 포함할 수 있다.The switching device may include an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a diode.

각 서브 모듈(201, 211)은 풀 브릿지 타입(full bridge type)을 가질 수 있다.Each of the sub modules 201 and 211 may have a full bridge type.

또 다른 실시 예에서, 각 서브 모듈은 2개의 스위칭 소자를 이용한 하프 브릿지 타입(Half bridge type)을 가질 수 있다.In yet another embodiment, each submodule may have a half bridge type using two switching elements.

복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133) 각각은 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있고, 복수의 서브 모듈들의 동작을 통해 전력 계통(10)으로 유효전력 또는 무효전력을 공급할 수 있다.Each of the plurality of STATCOM banks 131 and 133 may include a plurality of submodules and may supply active power or reactive power to the power system 10 through operation of the plurality of submodules.

제어기(150)는 무효전력 보상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The controller 150 can control the overall operation of the reactive power compensation apparatus 100. [

제어기(150)는 전력 계통(10)으로부터 무효전력 보상을 위한 보상 지령을 획득할 수 있다.The controller 150 may obtain a compensation command for reactive power compensation from the power system 10. [

제어기(150)는 획득된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 전력 계통(10)에 공급하도록 복수의 STATCOM 뱅크들(131, 133)의 동작을 제어할 수 있다.The controller 150 may control the operation of the plurality of STATCOM banks 131 and 133 to supply the power system 10 with the reactive power compensation value corresponding to the obtained compensation command.

제어기(150)의 구체적인 동작에 대해서는 자세히 후술한다.Details of the operation of the controller 150 will be described later in detail.

제어기(150)는 각 STATCOM 뱅크에 대한 정보를 저장하기 위한 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.The controller 150 may further include a memory (not shown) for storing information for each STATCOM bank.

각 STATCOM 뱅크에 대한 정보는 STATCOM 뱅크의 총 운전 시간, STATCOM 뱅크에 포함된 서브 모듈의 개수, STATCOM 뱅크에 포함된 총 서브 모듈의 개수 중 고장난 서브 모듈의 개수 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The information for each STATCOM bank may include one or more of the total operating time of the STATCOM bank, the number of submodules contained in the STATCOM bank, and the number of failed submodules among the total number of submodules contained in the STATCOM bank.

무효전력 보상 장치(100)는 후술할 도 2에 도시된 바와 같이, Y-델타(Δ) 결선을 갖는 트랜스포머(170)를 더 포함할 수 있다.The reactive power compensating apparatus 100 may further include a transformer 170 having a Y-delta (?) Connection, as shown in FIG. 2 to be described later.

트랜스포머(170)는 전력 계통(10)과 STATCOM 뱅크 세트(130) 사이에 위치할 수 있다.Transformer 170 may be located between power system 10 and STATCOM bank set 130.

트랜스포머(170)는 전력 계통(10)으로부터 유입된 전압을 조절하여, 조절된 전압을 STATCOM 뱅크 세트(130)에 전달할 수 있다.Transformer 170 may adjust the incoming voltage from power system 10 and deliver the regulated voltage to STATCOM bank set 130.

이하에서는 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치(100)의 구성을 결선도를 이용하여, 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the reactive power compensating apparatus 100 according to the embodiment of FIG. 1 will be described in detail with reference to a wiring diagram.

도 2는 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 단상 결선도이고, 도 3은 도 1의 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 구성을 설명하는 삼상 결선도이다.Fig. 2 is a single-phase connection diagram for explaining the configuration of the reactive power compensating apparatus according to the embodiment of Fig. 1, and Fig. 3 is a three-phase connection diagram for explaining the configuration of the reactive power compensating apparatus according to the embodiment of Fig.

도 2의 단상 결선도는 복수의 보호 계전 요소들을 포함하고 있다.The single-phase wiring diagram of Fig. 2 includes a plurality of protective relay elements.

각 보호 계전 요소은 단상 결선도 내에서 숫자로 식별될 수 있다. 각 숫자에는 무효전력 보상 장치(100) 및 전력 계통(10)에서 보호되어야 할 계전 요소가 대응될 수 있다.Each protective relay element can be identified numerically within a single-phase wiring diagram. Each of the digits may correspond to a relay element to be protected in the reactive power compensating apparatus 100 and the power system 10.

본 발명의 실시 예는 복수의 보호 계전 요소들 중 87번에 해당하는 차 전류 보호 계전 요소가 주 특징이므로, 이를 중심으로 설명한다.In the embodiment of the present invention, since the main current protection relay element corresponding to No. 87 among the plurality of protective relay elements is the main feature, it will be mainly described.

차 전류 보호 계전 요소는 두 지점 간의 전류 차이를 측정하여, 무효전력 보상 장치(100)를 보호하는 계전 요소일 수 있다.The secondary current protection relay element may be a relay element that protects the reactive power compensation device 100 by measuring the current difference between the two points.

제1 STATCOM 뱅크(131)는 복수의 서브 모듈들을 포함하는 클러스터(201), 클러스터(201)에 유입되는 전류를 측정하는 제1 전류 측정기(202), 초기 충전 저항(203), 바이패스 스위치(204) 및 리액터(205)를 포함할 수 있다.The first STATCOM bank 131 includes a cluster 201 including a plurality of submodules, a first current meter 202 for measuring the current flowing into the cluster 201, an initial charge resistor 203, a bypass switch 204 and a reactor 205. [

제2 전류 측정기(206)는 제1 STATCOM 뱅크(131)와 별도로 구비될 수 있다.The second current meter 206 may be provided separately from the first STATCOM bank 131.

제2 전류 측정기(206)는 모선(250)과 제1 STATCOM 뱅크(131) 간의 접속 지점의 선 전류를 측정할 수 있다.The second current meter 206 may measure the line current at the connection point between the bus 250 and the first STATCOM bank 131. [

제2 STATCOM 뱅크(133)는 복수의 서브 모듈들을 포함하는 클러스터(211), 클러스터(211)에 유입되는 전류를 측정하는 제3 전류 측정기(212), 초기 충전 저항(213), 바이패스 스위치(214) 및 리액터(215)를 포함할 수 있다.The second STATCOM bank 133 includes a cluster 211 that includes a plurality of submodules, a third current meter 212 that measures the current flowing into the cluster 211, an initial charge resistor 213, a bypass switch 214 and a reactor 215. [

제4 전류 측정기(216)는 제2 STATCOM 뱅크(133)와 별도로 구비될 수 있다.The fourth current meter 216 may be provided separately from the second STATCOM bank 133.

제4 전류 측정기(216)는 모선(250)과 제2 STATCOM 뱅크(133) 간의 접속 지점의 선 전류를 측정할 수 있다.The fourth current meter 216 may measure the line current at the connection point between the bus 250 and the second STATCOM bank 133. [

다음으로, 도 3을 참조하여, 무효 전력 보상 장치(100)의 삼상 결선도를 설명한다.Next, the three-phase wiring diagram of the reactive power compensating apparatus 100 will be described with reference to Fig.

도 3을 참조하면, 델타 구조를 갖는 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에는 전력 계통의 삼상 모선(300)이 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3, a power system three-phase bus 300 may be connected to the first STATCOM bank 131 and the second STATCOM bank 133 having a delta structure.

삼상 모선(300)은 삼상 버스라 명명될 수도 있다.The three-phase bus line 300 may be called a three-phase bus.

삼상 모선(300)은 R상에 대응하는 제1상 모선(301), S상에 대응하는 제2상 모선(303) 및 T상에 대응하는 제3상 모선(305)을 포함할 수 있다.The three-phase bus line 300 may include a first phase bus line 301 corresponding to the R phase, a second phase bus line 303 corresponding to the S phase, and a third phase bus line 305 corresponding to the T phase.

제1 STATCOM 뱅크(131)는 제1 내지 3상 STATCOM 뱅크들(310, 320, 330)을 포함할 수 있다.The first STATCOM bank 131 may comprise first through third phase STATCOM banks 310, 320, 330.

제1 내지 3상 STATCOM 뱅크들(310, 320, 330)은 델타 결선 구조로 연결될 수 있다.The first to third phase STATCOM banks 310, 320, 330 may be connected to the delta wiring structure.

제1 내지 3상 STATCOM 뱅크들(310, 320, 330) 각각은 제1 내지 제3 상 클러스터들(311, 321, 331) 각각을 포함할 수 있다.Each of the first to third phase STATCOM banks 310, 320, and 330 may include first to third phase clusters 311, 321, and 331, respectively.

제1 내지 제3 상 클러스터들(311, 321, 331) 각각은 직렬로 연결된 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있다.Each of the first to third phase clusters 311, 321, and 331 may include a plurality of sub-modules connected in series.

제1 상 STATCOM 뱅크(310)는 제1 상 모선(301)과 연결될 수 있고, 제2 상 STATCOM 뱅크(320)는 제2 상 모선(303)과 연결될 수 있고, 제3 상 STATCOM 뱅크(330)는 제3 상 모선(305)과 연결될 수 있다.The first phase STATCOM bank 310 may be coupled to the first phase line 301 and the second phase STATCOM bank 320 may be coupled to the second phase line 303 and the third phase STATCOM bank 330, May be connected to the third phase bus line (305).

제2 STATCOM 뱅크(133)는 제4 내지 6상 STATCOM 뱅크들(340, 350, 360)을 포함할 수 있다.The second STATCOM bank 133 may include fourth through sixth statcombanks 340, 350, 360.

제4 내지 6상 STATCOM 뱅크들(340, 350, 360)은 델타 결선 구조로 연결될 수 있다.The fourth through sixth STATCOM banks 340, 350, and 360 may be connected to the delta wiring structure.

제4 내지 6상 STATCOM 뱅크들(340, 350, 360) 각각은 제4 내지 제6 상 클러스터들(341, 351, 361) 각각을 포함할 수 있다.Each of the fourth through sixth STATCOM banks 340, 350, and 360 may include each of the fourth through sixth phase clusters 341, 351, and 361.

제4 내지 제6 상 클러스터들(341, 351, 361) 각각은 직렬로 연결된 복수의 서브 모듈들을 포함할 수 있다.Each of the fourth to sixth phase clusters 341, 351, and 361 may include a plurality of sub-modules connected in series.

제4 상 STATCOM 뱅크(340)는 제1 상 모선(301)과 연결될 수 있고, 제5 상 STATCOM 뱅크(350)는 제2 상 모선(303)과 연결될 수 있고, 제6 상 STATCOM 뱅크(360)는 제3 상 모선(305)과 연결될 수 있다.The fourth phase STATCOM bank 340 may be coupled to the first phase bus 301 and the fifth phase STATCOM bank 350 may be coupled to the second phase bus 303 and the sixth phase STATCOM bank 360 may be coupled to the second phase bus 303. [ May be connected to the third phase bus line (305).

제어기(150)는 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생된 경우, 무효전력 보상 장치(100)를 보호하기 위한 보호 동작을 수행할 수 있다.The controller 150 may perform a protection operation for protecting the reactive power compensation device 100 when an abnormal state occurs in the reactive power compensation device 100. [

일 예로, 무효전력 보호 장치(100)에 이상 상태가 발생한 경우란, 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우를 나타낼 수 있다. For example, when the abnormal state occurs in the reactive power protection apparatus 100, the first line current and the second line current may not be the same.

예를 들어, 제1 선 전류는 제1 STATCOM 뱅크(131)에 포함된 상 STATCOM 뱅크와 그에 대응하는 제1 상 모선 간 접속 지점의 전류일 수 있다.For example, the first line current may be the current of the phase STATCOM bank included in the first STATCOM bank 131 and the corresponding first phase line interconnection point.

제2 선 전류는 제2 STATCOM 뱅크(133)에 포함된 하나의 상 STATCOM 뱅크와 그에 대응하는 제2 상 모선 간 접속 지점의 전류일 수 있다. 여기서, 제1 상 모선과 제2 상 모선은 동일한 상에 대응된다.The second line current may be the current of one phase STATCOM bank included in the second STATCOM bank 133 and the corresponding second phase line interconnection point. Here, the first phase bus line and the second phase bus line correspond to the same phase.

또 다른 예로, 무효전력 보호 장치(100)에 이상 상태가 발생한 경우란, 하나의 상 STATCOM 뱅크와 그에 대응하는 삼상 모선 간 접속 지점의 전류와 상 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류가 아닌 경우를 나타낼 수 있다.As another example, when an abnormal state occurs in the reactive power protection device 100, the difference between the current of one phase STATCOM bank and its corresponding three-phase bus line connection point and the cluster current flowing in the phase STATCOM bank is A case where the current is not set can be shown.

이하에서는 무효전력 보호 장치(100)의 이상 상태를 감지하고, 그에 따른 보호 동작을 수행하는 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a process of detecting an abnormal state of the reactive power protection apparatus 100 and performing a protection operation according to the abnormal state will be described in detail.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an operation method of a reactive power compensator according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 4의 무효전력 보상 장치(100)의 동작 방법을 도 1 내지 도 3의 실시 예에 결부시켜 설명한다.Hereinafter, an operation method of the reactive power compensating apparatus 100 of FIG. 4 will be described in connection with the embodiments of FIGS. 1 to 3. FIG.

특히, 도 4는 각 STATCOM 뱅크와 모선 간의 접속 지점에서 측정된 선 저류를 이용하여, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행하는 실시 예이다.Particularly, FIG. 4 shows an embodiment in which the protection operation of the reactive power compensating apparatus 100 is performed using the line retention measured at the connection point between each STATCOM bank and the bus line.

도 4를 참조하면, 무효전력 보상 장치(100)의 제어기(150)는 전류 측정기를 통해 제1 STATCOM 뱅크와 모선 간 접속 지점의 제1 선 전류를 측정한다(S401). Referring to FIG. 4, the controller 150 of the reactive power compensating apparatus 100 measures a first line current of the connection point between the first STATCOM bank and the bus via the current meter (S401).

제어기(150)는 전류 측정기를 통해 제2 STATCOM 뱅크와 모선 간 접속 지점의 제2 선 전류를 측정한다(S403).The controller 150 measures the second line current of the second STATCOM bank and the bus connection point through the current meter (S403).

단계 S401과 S403의 순서는 뒤바뀌어도 상관없다.The order of steps S401 and S403 may be reversed.

단계 S401 및 S403에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Steps S401 and S403 will be described with reference to Figs. 2 and 3. Fig.

먼저, 도 2의 단상 결선도를 참조하면, 제2 전류 측정기(206)는 모선(250)과 제1 STATCOM 뱅크(131)가 접속하는 지점(A)에서 제1 선 전류를 측정할 수 있다.2, the second current meter 206 may measure the first line current at a point A where the bus 250 and the first STATCOM bank 131 are connected.

마찬가지로, 제4 전류 측정기(216)는 모선(250)과 제2 STATCOM 뱅크(133)가 접속하는 지점(B)에서 제2 선 전류를 측정할 수 있다.Likewise, the fourth current meter 216 may measure the second line current at point B where the bus 250 and the second STATCOM bank 133 are connected.

이번에는 도 3의 삼상 결선도를 참조하여, 더 구체적으로 설명한다.This will be described in more detail with reference to the three-phase wiring diagram of Fig.

전류 측정기(323)는 제2 상 STATCOM 뱅크(320)과 제2 상 모선(303)과의 접속 지점(C)에 대한 제1 선 전류를 측정할 수 있다.The current meter 323 can measure the first line current for the connection point C between the second phase STATCOM bank 320 and the second phase line 303. [

전류 측정기(353)는 제5 상 STATCOM 뱅크(350)와 제2 상 모선(303)과의 접속 지점(D)에 대한 제2 선 전류를 측정할 수 있다.The current meter 353 can measure the second line current for the connection point D between the fifth phase STATCOM bank 350 and the second phase line 303. [

측정된 제1 선 전류 및 제2 선 전류는 제어기(150)로 전달되어, 모니터링 될 수 있다.The measured first line current and the second line current may be transmitted to the controller 150 and monitored.

다시 도 4를 설명한다.4 will be described again.

제어기(150)는 측정된 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일한지를 판단한다(S405).The controller 150 determines whether the measured first line current and the measured second line current are identical (S405).

제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133) 각각이 동일한 무효전력을 출력하는 경우, 제1 선 전류와 제2 선 전류는 동일해야 한다.When each of the first STATCOM bank 131 and the second STATCOM bank 133 outputs the same reactive power, the first line current and the second line current should be the same.

제1 선류와 제2 선 전류가 동일한 것은 전류의 크기 및 위상이 동일한 것을 의미할 수 있다.The same first line current and second line current may mean that the magnitude and phase of the current are the same.

제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않다는 것은 이상 상태가 발생한 것으로 판단될 수 있다.The fact that the first line current and the second line current are not equal can be judged as an abnormal state has occurred.

제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않는 경우, 누설 전류, 지락 전류가 발생될 수 있다. If the first line current and the second line current are not the same, a leakage current and a ground fault current may be generated.

제어기(150)는 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행한다(S407).If the first line current and the second line current are not equal to each other, the controller 150 performs the protection operation of the reactive power compensating apparatus 100 (S407).

일 실시 예에서 제어기(150)는 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알람을 출력할 수 있다.In one embodiment, the controller 150 may output an alarm indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensating apparatus 100 when the first line current and the second line current are not equal.

구체적으로, 제어기(150)는 일정 시간 이상, 제1 선 전류와 제2 선 전류의 비율이 제1 기준 비율 이상인 경우, 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알람을 출력할 수 있다.Specifically, when the ratio of the first line current to the second line current is equal to or greater than the first reference ratio for a predetermined time or longer, the controller 150 may output an alarm indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensating apparatus 100 have.

제1 기준 비율은 5%이고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.The first reference rate is 5%, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is merely an example, and may vary depending on the setting.

또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 제1 선 전류와 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 트립 신호를 출력할 수 있다. 트립 신호는 무효전력 보상 장치(100)에 이상 상태가 발생하여, 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위한 신호일 수 있다.In another embodiment, the controller 150 may output a trip signal when the first line current and the second line current are not the same. The trip signal may be a signal for interrupting the current or power provided to the first STATCOM bank 131 and the second STATCOM bank 133 due to an anomaly occurring in the reactive power compensator 100. [

또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 일정 시간 이상, 제1 선 전류와 제2 선전류의 비율이 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 트립 신호를 출력할 수 있다. 제어기(150)는 알림을 출력하면서, 트립 신호를 출력할 수도 있다.In another embodiment, the controller 150 may output a trip signal when the ratio of the first line current to the second line current exceeds a second reference ratio for a predetermined time or more. The controller 150 may output a trip signal while outputting a notification.

여기서, 제2 기준 비율은 제1 기준 비율보다 큰, 10%일 수 있고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.Here, the second reference rate may be 10%, which is larger than the first reference rate, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is merely an example, and may vary depending on the setting.

무효전력 보상 장치(100)는 트립 신호에 따라 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위해 차단기(미도시)를 더 구비할 수 있다.The reactive power compensating apparatus 100 may further include a circuit breaker (not shown) for interrupting the current or power provided to the first STATCOM bank 131 and the second STATCOM bank 133 according to the trip signal.

다음으로, 도 5를 설명한다.Next, Fig. 5 will be described.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무효전력 보상 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of operating a reactive power compensating apparatus according to another embodiment of the present invention.

특히, 도 5는 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류와 각 STATCOM 뱅크와 삼상 모선 간에 흐르는 선 전류를 이용하여, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행하는 실시 예이다.Particularly, FIG. 5 shows an embodiment in which the protection operation of the reactive power compensating apparatus 100 is performed using the cluster current flowing in each STATCOM bank and the line current flowing between each STATCOM bank and the three-phase bus line.

도 5를 참조하면, 무효전력 보상 장치(100)의 제어기(150)는 전류 측정기를 통해 STATCOM 뱅크와 모선 간 접속 지점의 선 전류를 측정한다(S501). Referring to FIG. 5, the controller 150 of the reactive power compensating apparatus 100 measures the line current of the connection point between the STATCOM bank and the bus via the current measuring device (S501).

제어기(150)는 전류 측정기를 통해 STATCOM 뱅크의 내부 전류인 클러스터 전류를 측정한다(S503).The controller 150 measures the cluster current which is the internal current of the STATCOM bank through the current meter (S503).

단계 S501 및 S503의 순서는 뒤 바뀌어도 상관 없다.The order of steps S501 and S503 may be reversed.

단계 S501 및 S503에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Steps S501 and S503 will be described with reference to Figs. 2 and 3. Fig.

도 2의 단상 결선도를 참조하면, 제3 전류 측정기(212)는 클러스터(211)에 유입되는 전류인 클러스터 전류를 측정할 수 있다. Referring to the single-phase wiring diagram of FIG. 2, the third current meter 212 can measure the cluster current, which is the current flowing into the cluster 211.

또한, 제4 전류 측정기(216)는 모선(250)과 제2 STATCOM 뱅크(133)가 접속하는 지점(B)의 선 전류를 측정할 수 있다.In addition, the fourth current meter 216 can measure the line current at the point B where the bus bar 250 and the second STATCOM bank 133 are connected.

이번에는 도 3의 삼상 결선도를 참조하여, 더 구체적으로 설명한다.This will be described in more detail with reference to the three-phase wiring diagram of Fig.

도 3에서 제6 상 STATCOM 뱅크(360)를 예로 들어 설명한다.In FIG. 3, a sixth phase STATCOM bank 360 will be described as an example.

전류 측정기(363)는 제6 상 STATCOM 뱅크(360)와 제3 상 모선(305)과의 접속 지점(E)에 대한 선 전류를 측정할 수 있다.The current meter 363 can measure the line current for the connection point E between the sixth phase STATCOM bank 360 and the third phase bus line 305. [

전류 측정기(365)는 제6 상 클러스터(361) 내부의 일 지점(F)에 흐르는 클러스터 전류를 측정할 수 있다.The current measurer 365 can measure the cluster current flowing at one point F in the sixth phase cluster 361. [

다시 도 5를 설명한다.5 is described again.

제어기(150)는 측정된 선 전류와 클러스터 전류의 차이를 나타내는 차 전류를 획득한다(S505).The controller 150 acquires a difference current indicating a difference between the measured line current and the cluster current (S505).

제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 전류와 동일한지를 판단한다(S507).The controller 150 determines whether the difference current is equal to the predetermined current (S507).

일 실시 예에서, 기 설정된 전류는 크기가 루트 3이고, 위상이 30도인 전류를 의미할 수 있다.In one embodiment, the predetermined current may refer to a current whose magnitude is root 3 and whose phase is 30 degrees.

제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 전류와 동일하지 않은 경우, 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작을 수행한다(S509).The controller 150 performs the protection operation of the reactive power compensating apparatus 100 when the difference current is not equal to the predetermined current (S509).

제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 크기와 위상을 갖는 전류가 아닐 경우, 각 상 클러스터의 내부 전류에 불균형이 발생한 것으로 판단할 수 있다.The controller 150 can determine that an unbalance has occurred in the internal current of each phase cluster when the difference current is not a current having a predetermined magnitude and phase.

일 실시 예에서 제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 크기 및 위상을 갖지 않는 경우, 순환 전류 제어 방식을 이용하여, 보호 동작을 수행할 수 있다.In one embodiment, the controller 150 can perform a protection operation using a circulating current control scheme when the difference current does not have a predetermined magnitude and phase.

순환 전류 제어 방식은 각 상 클러스터의 내부에 흐르는 전류가 균형을 이루도록 제어하는 방식이다.The circulating current control method controls the current flowing in each phase cluster to be balanced.

제어기(150)는 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 순환 전류 지령을 생성하여, 차 전류를 기 설정된 전류로 조절할 수 있다.The controller 150 can generate a circulating current command to adjust the difference current to a predetermined current when the difference current is different from the predetermined current.

순환 전류 지령을 생성하여, 각 상 클러스터의 내부에 흐르는 전류를 제어하는 순환 전류 제어 방식에 대해서는 후술한다.A circulating current control method of generating a circulating current command and controlling the current flowing in each phase cluster will be described later.

또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 일정 시간 이상, 차 전류가 기 설정된 전류와 비교하여, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 알람 신호를 출력할 수 있다. In another embodiment, the controller 150 can output an alarm signal when the difference current exceeds a preset reference current for a certain period of time or more and deviates from the first reference ratio.

제1 기준 비율은 5%이고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.The first reference rate is 5%, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is merely an example, and may vary depending on the setting.

또 다른 실시 예에서 제어기(150)는 일정 시간 이상, 차 전류가 기 설정된 전류와 비교하여, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 트립 신호를 출력할 수 있다. In another embodiment, the controller 150 can output a trip signal when the difference current exceeds a preset reference current for a predetermined time or more and deviates from the second reference ratio.

여기서, 제2 기준 비율은 제1 기준 비율보다 큰, 10%일 수 있고, 일정 시간은 10초일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 설정에 따라 달라질 수 있다.Here, the second reference rate may be 10%, which is larger than the first reference rate, and the predetermined time may be 10 seconds, but this is merely an example, and may vary depending on the setting.

트립 신호는 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위한 신호일 수 있다.The trip signal may be a signal to interrupt the current or power provided to the first STATCOM bank 131 and the second STATCOM bank 133.

무효전력 보상 장치(100)는 트립 신호에 따라 제1 STATCOM 뱅크(131) 및 제2 STATCOM 뱅크(133)에 제공되는 전류 또는 전력을 차단하기 위해 차단기(미도시)를 더 구비할 수 있다.The reactive power compensating apparatus 100 may further include a circuit breaker (not shown) for interrupting the current or power provided to the first STATCOM bank 131 and the second STATCOM bank 133 according to the trip signal.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류와 각 STATCOM 뱅크와 삼상 모선 간에 흐르는 선 전류를 이용하여, 무효전력 보상 장치(100)의 이상 상태를 감지하고, 그에 대해 보호 동작이 빠르고, 효율적으로 수행될 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the abnormal state of the reactive power compensator 100 is detected by using the cluster current flowing in each STATCOM bank and the line current flowing between each STATCOM bank and the three- The protection operation can be performed quickly and efficiently.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무효전력 보상 장치가 수행하는 보호 동작의 방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a method of a protection operation performed by a reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 무효전력 보상 장치(100)를 보호하기 위한 방법은 순환 전류 제어, 알람 출력, 트립 신호 출력을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a method for protecting the reactive power compensating apparatus 100 may include a circulating current control, an alarm output, and a trip signal output.

알람 출력 및 트립 신호 출력은 도 4의 실시 예에서 설명된 무효전력 보상 장치(100)의 보호 방법에 적용될 수 있는 방법일 수 있다.The alarm output and the trip signal output may be methods applicable to the protection method of the reactive power compensating apparatus 100 described in the embodiment of FIG.

순환 전류 제어, 알람 출력 및 트립 신호 출력은 도 5의 실시 예에서 설명된 무효전력 보상 장치(100)의 보호 동작에 적용될 수 있는 방법일 수 있다.The circulating current control, the alarm output, and the trip signal output may be methods applicable to the protection operation of the reactive power compensating apparatus 100 described in the embodiment of FIG.

이하에서는, 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류와 각 STATCOM 뱅크와 삼상 모선 간에 흐르는 선 전류를 이용하여, 각 STATCOM 뱅크의 내부에 불균형이 발생한 경우, 순환 전류 제어를 통해 무효전력 보상 장치(100)를 보호하는 예를 설명한다.Hereinafter, when an unbalance occurs in each STATCOM bank using the cluster current flowing in each STATCOM bank and the line current flowing between each STATCOM bank and the three-phase bus line, the reactive power compensator 100 is controlled through the circulating current control, As shown in Fig.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 델타 결선을 이루는 무효전력 보상 장치를 구비한 전력 계통 시스템이다.FIG. 7 is a power system including a reactive power compensator forming a delta connection according to an embodiment of the present invention.

도 7에서는 도 3의 삼상 결선도의 제1 STATCOM 뱅크(131)를 예로 들어, 설명한다.In FIG. 7, the first STATCOM bank 131 of the three-phase wiring diagram of FIG. 3 will be described as an example.

도 7을 참조하면, 제1 STATCOM 뱅크(131)는 전력 계통에서 요구하는 무효전력을 보상할 수 있다.Referring to FIG. 7, the first STATCOM bank 131 can compensate for the reactive power required in the power system.

전력 계통의 R상, S상, T상 모선(301, 303, 305) 각각에는 제1 상 STATCOM 뱅크(310), 제2 상 STATCOM 뱅크(320), 제3 상 STATCOM 뱅크(330)가 연결될 수 있다.A first phase STATCOM bank 310, a second phase STATCOM bank 320 and a third phase STATCOM bank 330 can be connected to each of the R phase, S phase and T phase buses 301, 303 and 305 of the power system have.

구체적으로, 제1 상 클러스터(311)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결되고, 제2 상 클러스터(321)는 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3) 사이에 연결되며, 제3 클러스터(331)는 제3 노드(n3)와 제1 노드(n1) 사이에 연결될 수 있다.Specifically, the first phase cluster 311 is connected between the first node n1 and the second node n2, the second phase cluster 321 is connected between the second node n2 and the third node n3, And the third cluster 331 may be connected between the third node n3 and the first node n1.

이하에서, 설명되는 수학식의 출력은 제어기(150)에 의해 산출될 수 있음을 가정하여 설명한다.In the following, it is assumed that the output of the described equation can be calculated by the controller 150. [

제1 상 내지 제3 상 클러스터(311, 321, 331)가 델타 결선으로 구성되는 경우, 제1 상 클러스터(311)에 걸리는 전압은 VCab이고, 제2 상 클러스터(321)에 걸리는 전압은 VCbc이며, 제3 상 클러스터(331)에 걸리는 전압은 VCca일 수 있다. VCab, VCbc, 및 VCca는 수학식 1과 같이 나타내어질 수 있다.When the first to third phase clusters 311, 321 and 331 are constituted by delta wiring, the voltage applied to the first phase cluster 311 is VCab and the voltage applied to the second phase cluster 321 is VCbc , And the voltage applied to the third phase cluster 331 may be VCca. VCab, VCbc, and VCca can be expressed by Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Vm+은 정상분 성분의 크기이며, Vm-은 역상분 성분의 크기일 수 있다. 또한, φv+는 정상분 성분의 위상이며, φv-는 역상분 성분의 위상일 수 있다.Here, Vm + is the magnitude of the normal component and Vm- may be the magnitude of the component of the opposite phase component. Further,? V + is the phase of the normal component and? V- can be the phase of the component of the opposite phase component.

VCab, VCbc, 및 VCca 각각은 정상분성분(Vm+, φv+) 및 역상분성분(Vm-, φv-)이 포함되는 교류전압의 파형을 가질 수 있다.VCab, VCbc, and VCca may each have a waveform of an AC voltage including a normal component (Vm +,? V +) and a reverse component (Vm-,? V-).

이때, 각 상 클러스터(311, 321, 331)에 걸리는 전압(VCab, VCbc, VCca)에는 영상분 성분이 포함되지 않게 된다. 왜냐하면, 델타 결선 구조에서는 영상분 성분, 즉, 영상분 전압(V0)이 존재하지 않기 때문이다.At this time, the voltages VCab, VCbc, and VCca applied to the respective phase clusters 311, 321, and 331 do not include image components. This is because, in the delta connection structure, the image minute component, that is, the image minute voltage (V0), does not exist.

제1 상 클러스터(311)에 흐르는 전류는 iCab이고, 제2 상 클러스터(321)에 흐르는 전류는 iCbc이며, 제3 상 클러스터(331)에 흐르는 전류는 iCca일 수 있다.The current flowing in the first phase cluster 311 is iCab, the current flowing in the second phase cluster 321 is iCbc, and the current flowing in the third phase cluster 331 may be iCca.

iCab, iCbc 및 iCca 각각은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.Each of iCab, iCbc, and iCca may be expressed by Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Im+는 정상분 성분의 크기이고, Im-는 역상분 성분의 크기이며, Imo는 영상분 성분의 크기일 수 있다. 또한, φi+는 정상분 성분의 위상이고, φi-는 역상분 성분의 위상이며, φ0는 영상분 성분의 위상일 수 있다.Here, Im + is the magnitude of the normal component, Im- is the magnitude of the inverse component, and Imo may be the magnitude of the image component. Also, φi + is the phase of the normal component, φi is the phase of the anti-phase component, and φ0 is the phase of the image component.

iCab, iCbc 및 iCca 각각은 정상분 성분(Im+, φi+), 역상분 성분(Im-, φi-) 및 영상분 성분(Imo, φ0)이 포함된 교류전류의 파형을 가질 수 있다.Each of iCab, iCbc and iCca may have a waveform of alternating current including a normal component (Im +,? i +), a reverse component (Im-,? -) and an image component (Imo,? 0).

수학식 2의 마지막 텀들이 영상분 전류를 나타내고, 물리적으로는 순환 전류를 의미할 수 있다. 순환 전류는 시스템의 레그 균형 제어를 위해 주입되는 성분일 수 있다.The end terms of Equation (2) represent the image minute current, which may physically refer to the circulating current. The circulating current may be a component injected for leg balance control of the system.

균형 제어를 위해서는 순환 전류의 제어가 필요하므로, 각 상의 레그 출력 전압(VCab, VCbc, 및 VCca) 이 만드는 DC 성분의 평균 유효 전력은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.Since the control of the circulating current is required for the balance control, the average effective power of the DC component generated by the leg output voltages VCab, VCbc, and VCca of each phase can be expressed by Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 3을 각 상 클러스터에 대한 전력 식으로 표현하면, 수학식 4와 같다.Equation (3) can be expressed by Equation (4) as a power equation for each phase cluster.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 4는 각 상 클러스터에 대한 평균 유효 전력을 나타낸다.Equation (4) represents the average effective power for each phase cluster.

3개의 평균 유효 전력이 동일한 값을 가져야 델타 결선의 내부 전류가 균형을 이룰 수 있다. 즉, 위 3개의 평균 유효 전력의 값을 동일한 값으로 제어하는 것이 순환 전류 제어의 목적이다.The three average active powers must have the same value to balance the internal current of the delta wiring. That is, the object of the circulating current control is to control the values of the above three average effective powers to the same value.

제어의 단순화를 위해 수학식 4를 정지 좌표계로 변환하면, 수학식 5 및 수학식 6과 같다.In order to simplify the control, the equation (4) is converted into the stationary coordinate system, as shown in Equations (5) and (6).

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 5 및 수학식 6에서 보는 바와 같이, 순환전류가 만드는 정지 좌표계의 전력은 레그 출력 전압(VCab, VCbc, 및 VCca)과 레그 전류(iCab, iCbc, 및 iCca)의 동기 좌표계 dq 값을 이용한 식으로 정리할 수 있다.The power of the stationary coordinate system generated by the circulating current is calculated by using the synchronous coordinate system dq of the leg output voltages VCab, VCbc, and VCca and the leg currents iCab, iCbc, and iCca .

한편, 순환전류의

Figure pat00007
,
Figure pat00008
값은 영상분 성분이므로 그 자체로는 좌표변환을 적용할 수 없다. 하지만, 기준 좌표계의 위상과 일치 시켜, 가상의 2상 변수를 동기좌표축으로 변환하여 등가직류제어의 문제로 치환하는 방식을 적용하였다.On the other hand,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
Since the value is a fractional component, coordinate transformation can not be applied by itself. However, the method of converting the virtual two - phase variable into the synchronous coordinate axis and replacing it with the problem of the equivalent DC control is applied in accordance with the phase of the reference coordinate system.

수학식 5 및 6을 행렬 형태로 나타내면 다음의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.Equations (5) and (6) can be expressed in matrix form as shown in Equation (7).

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00009
Figure pat00009

순환 전류 지령을 얻기 위해, 수학식 7의 역행렬을 취하면, 수학식 8과 같이, 표현될 수 있고, 행렬식은 수학식 9와 같다.To obtain the circulating current command, taking the inverse matrix of Equation (7), it can be expressed as Equation (8), and the determinant is as shown in Equation (9).

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure pat00010
Figure pat00010

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure pat00011
Figure pat00011

수학식 9에서 보는 바와 같이, 정상분 전압과 역상분 전압이 같으면, 행렬식이 0이므로, 순환 전류 지령이 무한대가 되어, 제어기는 발산할 수 있다.As shown in Equation (9), if the normal voltage and the reverse phase voltage are the same, the determinant is zero, so that the circulating current command becomes infinite, and the controller can diverge.

수학식 8을 이용한 레그 균형 제어를 위한 제어기(150)의 출력 값은 수학식 10과 같은 방법으로, 순환 전류 지령(io*)으로 환산될 수 있다.The output value of the controller 150 for leg balance control using Equation (8) can be converted into the circulating current command io * in the same manner as in Equation (10).

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure pat00012
Figure pat00012

제어기(150)는 순환 전류 지령(io*)을 제1 내지 3 상 클러스터(311, 321, 331)에 출력하여, 제1 내지 3 상 클러스터(311, 321, 331)을 균등하게 제어할 수 있다. The controller 150 outputs the circulation current command io * to the first to third phase clusters 311, 321 and 331 to control the first to third phase clusters 311, 321 and 331 equally .

즉, 제어기(150)는 순환 전류 지령(io*)을 이용하여, 제1 내지 3 상 클러스터(311, 321, 331) 각각의 내부에 흐르는 전류의 불균형을 막을 수 있다.That is, the controller 150 can prevent the imbalance of the current flowing in the first to third phase clusters 311, 321, and 331 using the circulating current command io *.

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 있다. The present invention described above can be embodied as computer-readable codes on a medium on which a program is recorded. The computer readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer readable medium include a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), a silicon disk drive (SDD), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, .

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.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (12)

무효전력 보상 장치에 있어서,
전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크;
상기 제1 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간 접속 지점의 제1 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기;
상기 제2 STATCOM 뱅크와 상기 모선 간 접속 지점의 제2 선 전류를 측정하는 제2 전류 측정기; 및
상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함하는
무효전력 보상 장치.
A reactive power compensating apparatus comprising:
A first STATCOM bank and a second STATCOM bank receiving the compensation command received from the power system and outputting a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command;
A first current meter for measuring a first line current of the first STATCOM bank and a bus line connection point of the power system;
A second current meter for measuring a second line current of the second STATCOM bank and the bus connection point; And
And a controller for performing a protection operation of the reactive power compensation device when the first line current and the second line current are different from each other
Reactive power compensation device.
제1항에 있어서,
상기 제1 STATCOM 뱅크 및 상기 제2 STATCOM 뱅크 각각은 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고,
상기 제1 선 전류는 상기 제1 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제1 상 모선 간 접속 지점의 전류이고,
상기 제2 선 전류는 상기 제2 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 제2 상 모선 간 접속 지점의 전류이고,
상기 제1 상 모선과 상기 제2 상 모선은 동일한 상에 대응되는
무효전력 보상 장치.
The method according to claim 1,
Wherein each of the first STATCOM bank and the second STATCOM bank includes three three-phase clusters with delta connections,
Wherein the first line current is a current of any one of the three phase clusters included in the first STATCOM bank and a corresponding first phase line interconnection point,
Wherein the second line current is the current of any one of the three phase clusters included in the second STATCOM bank and the corresponding second phase line interconnection point,
Wherein the first phase bus line and the second phase bus line correspond to the same phase
Reactive power compensation device.
제2항에 있어서,
상기 제어기는
상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류가 동일하지 않은 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력하는
무효전력 보상 장치.
3. The method of claim 2,
The controller
When the first line current and the second line current are not equal to each other, a notification indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensation device is outputted
Reactive power compensation device.
제3항에 있어서,
상기 제어기는
상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 알림을 출력하는
무효전력 보상 장치.
The method of claim 3,
The controller
When the ratio of the first line current and the second line current exceeds a first reference ratio for a predetermined time or longer,
Reactive power compensation device.
제4항에 있어서,
상기 제어기는
상기 제1 선 전류와 상기 제2 선 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 제1 STATCOM 뱅크 및 제2 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고,
상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 큰
무효전력 보상 장치.
5. The method of claim 4,
The controller
And outputs a trip signal for shutting off the power provided to the first STATCOM bank and the second STATCOM bank when the ratio of the first line current and the second line current exceeds the second reference ratio for a predetermined time or more,
Wherein the second reference rate is greater than the first reference rate
Reactive power compensation device.
무효전력 보상 장치에 있어서,
전력 계통으로부터 수신된 보상 지령을 수신하고, 수신된 보상 지령에 대응하는 무효전력 보상 값을 출력하는 복수의STATCOM 뱅크들;
각 STATCOM 뱅크와 상기 전력 계통의 모선 간의 접속 지점의 선 전류를 측정하는 제1 전류 측정기;
상기 각 STATCOM 뱅크의 내부에 흐르는 클러스터 전류를 측정하는 제2 전류 측정기; 및
상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 상기 무효전력 보상장치의 보호 동작을 수행하는 제어기를 포함하는
무효전력 보상 장치.
A reactive power compensating apparatus comprising:
A plurality of STATCOM banks receiving a compensation command received from the power system and outputting a reactive power compensation value corresponding to the received compensation command;
A first current meter for measuring a line current at a connection point between each STATCOM bank and a bus line of the power system;
A second current meter for measuring a cluster current flowing in each of the STATCOM banks; And
And a controller for performing a protection operation of the reactive power compensation device when the difference current between the line current and the cluster current is different from a predetermined current
Reactive power compensation device.
제6항에 있어서,
상기 각 STATCOM 뱅크는 델타 결선을 갖는 3개의 3상 클러스터들을 포함하고,
상기 선 전류는 상기 각 STATCOM 뱅크에 포함된 3상 클러스터들 중 어느 하나와 그에 대응하는 상의 모선 간 접속 지점의 전류이고,
상기 클러스터 전류는 상기 어느 하나의 상 클러스터 내부에 흐르는 전류인
무효전력 보상 장치.
The method according to claim 6,
Each STATCOM bank comprising three 3-phase clusters with delta connections,
Wherein the line current is a current of any one of the three-phase clusters included in each STATCOM bank and a bus-line connection point of a corresponding phase,
Wherein the cluster current is a current flowing in one of the phase clusters
Reactive power compensation device.
제7항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 순환 전류 지령을 생성하여, 상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절하는
무효전력 보상 장치.
8. The method of claim 7,
The controller
Generates a circulating current command when the difference current is different from the predetermined current, and adjusts the difference current to the predetermined current
Reactive power compensation device.
제7항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차 전류를 상기 기 설정된 전류로 조절하여, 각 상 클러스터 내부에 흐르는 전류의 균형을 제어하는
무효전력 보상 장치.
8. The method of claim 7,
The controller
And controls the balance of the current flowing in each phase cluster by adjusting the difference current to the predetermined current
Reactive power compensation device.
제7항에 있어서,
상기 제어기는
상기 선 전류와 상기 클러스터 전류의 차 전류가 기 설정된 전류와 다른 경우, 상기 무효전력 보상 장치에 이상 상태가 발생했음을 나타내는 알림을 출력하는
무효전력 보상 장치.
8. The method of claim 7,
The controller
When the differential current between the line current and the cluster current is different from the predetermined current, an alarm indicating that an abnormal state has occurred in the reactive power compensating device is outputted
Reactive power compensation device.
제10항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제1 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 알림을 출력하는
무효전력 보상 장치.
11. The method of claim 10,
The controller
When the ratio of the difference current exceeds the first reference ratio for a predetermined time or more,
Reactive power compensation device.
제11항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차 전류의 비율이 일정 시간 이상, 제2 기준 비율을 벗어나는 경우, 상기 각 STATCOM 뱅크에 제공되는 전력을 차단하기 위한 트립 신호를 출력하고,
상기 제2 기준 비율은 상기 제1 기준 비율보다 더 큰
무효전력 보상 장치.
12. The method of claim 11,
The controller
And outputs a trip signal for shutting off power provided to each STATCOM bank when the ratio of the difference current exceeds a second reference ratio for a predetermined time or more,
Wherein the second reference rate is greater than the first reference rate
Reactive power compensation device.
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