KR20230108590A - 지상 무효 전력 공급 장치 및 이의 온도 보정을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

지상 무효 전력 공급 장치 및 이의 온도 보정을 제어하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시 내용은 지상 무효 전력 공급 장치 및 이의 온도 보정을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 장치는, 전력 계통과 연결되는 차단기; 제 1 사이리스터 및 상기 제 1 사이리스터와 역병렬로 연결되는 제 2 사이리스터를 포함하는 사이리스터 밸브; 상기 사이리스터 밸브와 연결되는 리액터; 및 상기 제 1 사이리스터 및 상기 제 2 사이리스터의 점호각을 제어함으로써 상기 리액터에서 발생하는 전류량을 조정하도록 구성되는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 리액터의 온도 정보를 수신하고, 상기 리액터의 온도가 설정된 제 1 온도를 초과하면 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 될 때까지 상기 점호각을 조정하도록 구성될 수 있다. 본 개시 내용에 따르면, 무효 전력 공급 장치를 전력 계통에서 분리하지 않으면서도 무효 전력 공급 장치에 적용된 리액터의 온도를 제어할 수 있는 방안을 제공할 수 있다.

Description

지상 무효 전력 공급 장치 및 이의 온도 보정을 제어하기 위한 방법{DEVICE PROVIDING LAGGING REACTIVE POWER AND METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE CORRECTION THEREOF}
본 개시 내용은 무효 전력 공급 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 지상 무효 전력 공급 장치 및 이의 온도 보정을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
전력 계통을 운용함에 있어 지상 무효 전력으로 인한 전압 강하뿐만 아니라 진상 무효 전력으로 인한 전압 상승이 발생하는 변전소가 증가하고 있다. 이러한 현상은 주로 다음과 같은 원인에 기인하여 발생할 수 있다.
- 신재생에너지 발전소 증가로 역률을 '1'로 공급하나, 지중케이블의 용량성 성분으로 인한 용량성 성분이 증가함.
- 신도시의 아파트 단지들은 미시적 문제로 인하여 지상케이블의 사용은 배제하고 지중케이블을 통해서 전력 공급을 하기 때문에 케이블의 용량성 성분에 기인하여 발생함.
- 종래에는 모터류 부하를 많이 사용하여 수전단에서 용량성 성분인 커패시터를 투입하는 것이 일반적이 되었으나, 최근 전력 전자 소자가 적용된 고역률/고효율 부하가 증가함에 따라 기투입된 커패시터로 인하여 용량성 성분이 과도하게 공급됨.
이러한 문제점을 해결하기 위해 고압 또는 특고압의 전력 계통에 병렬로 리액터를 적용하여 사이리스터 제어를 통해 지상 무효전력량을 조정하여 공급할 수 있는 정지형 지상 무효 전력 공급 장치가 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 정지형 지상 무효 전력 공급 장치에서 과열 등으로 리액터에서 고온발생시 그 전단에 적용된 차단기를 개방하여 유지보수를 수행하는 경우 시스템 운영이 불가능해짐에 따라 전력 계통에 필요한 무효 전력을 공급할 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 시스템 운영을 중단하지 않으면서도 무효 전력 공급 장치에 적용된 리액터의 온도를 제어할 수 있는 해결책이 필요하다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 개시 내용은 지상 무효 전력 공급 장치 및 이의 온도 보정을 제어하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시 내용의 일 실시예에 따르면, 지상 무효 전력 공급 장치가 제공된다. 상기 장치는, 전력 계통과 연결되는 차단기; 제 1 사이리스터 및 상기 제 1 사이리스터와 역병렬로 연결되는 제 2 사이리스터를 포함하는 사이리스터 밸브; 상기 사이리스터 밸브와 연결되는 리액터; 및 상기 제 1 사이리스터 및 상기 제 2 사이리스터의 점호각을 제어함으로써 상기 리액터에서 발생하는 전류량을 조정하도록 구성되는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 리액터의 온도 정보를 수신하고, 상기 리액터의 온도가 설정된 제 1 온도를 초과하면 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 될 때까지 상기 점호각을 조정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 미리 결정된 위상만큼 상기 점호각을 증가시키고, 상기 증가된 점호각에서 발생하는 발생 무효 전력값과 목표 무효 전력값을 비교하거나 또는 상기 증가된 점호각에서의 발생 전압값과 목표 전압값을 비교하고, 상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하지 않거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하지 않으면 인터럽트 모드로 진입하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 인터럽트 모드에서, 상기 제어부는 상기 리액터의 온도를 상기 제 1 온도와 비교하고, 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 크면 상기 미리 결정된 위상만큼 상기 점호각을 감소시키며, 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 될 때까지 상기 제 1 온도와 비교하는 동작 및 상기 점호각을 감소시키는 동작을 반복하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 인터럽트 모드에서, 상기 제어부는 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 높은 설정된 제 2 온도를 초과하면 상기 차단기를 오프(OFF)시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 되면, 상기 제어부는 상기 인터럽트 모드를 종료하고 현재의 점호각을 유지하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 발생 무효 전력값이 설정된 최대 무효 전력값과 동일하거나 또는 상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하면 상기 점호각을 유지하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도를 초과하면 알람 또는 경보 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
본 개시 내용의 일 실시예에 따르면, 지상 무효 전력 공급 장치의 온도 보정을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 상기 지상 무효 전력 공급 장치는 차단기, 사이리스터 밸브, 상기 사이리스터 밸브와 연결되는 리액터 및 상기 사이리스터 밸브의 점호각을 제어함으로써 상기 리액터에서 발생하는 전류량을 조정하고 상기 리액터의 온도 정보를 모니터링하도록 구성되는 제어부를 포함하며, 상기 방법은, 상기 제어부에서 상기 사이리스터 밸브의 점호각을 미리 결정된 위상만큼 증가시키는 단계; 상기 증가된 점호각에서 상기 리액터에서 발생하는 발생 무효 전력값과 목표 무효 전력값을 비교하거나 또는 상기 증가된 점호각에서의 발생 전압값과 목표 전압값을 비교하는 단계; 상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하지 않거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하지 않으면 인터럽트 모드로 진입하는 단계; 상기 인터럽트 모드에서, 상기 리액터의 온도를 설정된 제 1 온도와 비교하고 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 크면 상기 미리 결정된 위상만큼 상기 점호각을 감소시키는 단계; 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 되면 상기 인터럽트 모드를 종료하고 현재의 점호각을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하면 상기 점호각을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 인터럽트 모드에서, 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 높은 설정된 제 2 온도를 초과하면 상기 차단기를 오프(OFF)시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시 내용에 따르면, 무효 전력 공급 장치를 계통에서 분리하지 않으면서도 무효 전력 공급 장치에 적용된 리액터의 온도를 제어할 수 있는 방안을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시 내용에 따르면, 무효 전력 공급 장치의 리액터를 차단시킬 필요가 있는 고온보다 낮은 설정된 온도에서 미리 온도 보정을 개시하여 유지보수 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다
또한, 본 개시 내용에 따르면, 무효 전력 공급 장치의 리액터의 과열을 방지하여 리액터의 수명을 연장시킴으로써 유지보수로 인한 계통으로의 지상 무효 전력 공급의 차단을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 사이리스터 제어 리액터를 이용하여 지상 무효 전력을 공급하는 예시적인 개념도이다.
도 2는 자계 제어 리액터를 이용하여 지상 무효 전력을 공급하는 예시적인 개념도이다.
도 3은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 온도 보정 제어 방식이 적용된 지상 무효 전력 공급 장치의 구성을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 4는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 지상 무효 전력 공급 장치에서 리액터의 온도 보정을 제어하기 위한 방법을 나타내는 예시적인 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다양한 양상들이 아래에서 설명된다. 여기에서 제시되는 발명들은 폭넓은 다양한 형태들로 구현될 수 있으며 여기에서 제시되는 임의의 특정한 구조, 기능 또는 이들 모두는 단지 예시적이라는 것을 이해하도록 한다. 여기에서 제시되는 발명들에 기반하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에서 제시되는 하나의 양상이 임의의 다른 양상들과 독립적으로 구현될 수 있으며 둘 이상의 이러한 양상들이 다양한 방식들로 결합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 여기에서 설명되는 임의의 수의 양상들을 이용하여 장치가 구현될 수 있거나 또는 방법이 실시될 수 있다. 또한, 여기에서 설명되는 하나 이상의 양상들에 더하여 또는 이들 양상들이 아닌 다른 구조, 기능 또는 구조 및 기능을 이용하여 이러한 장치가 구현될 수 있거나 또는 이러한 방법이 실시될 수 있다.
본 개시 내용은 유연송전시스템(FACTS: Flexible AC Transmission System)에 적용될 수 있는 사이리스터를 이용한 SVC(Static Var Compensator)로서 전력 계통에 지상 무효 전력을 제공할 수 있는 SVC-TCR(Thyristor Controlled Reactor) 방식 또는 SVC-MCR(Magnetically Controlled Reactor) 방식의 무효 전력 공급 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 언급되는 전력 시스템은 3상 전력 시스템일 수 있다.
도 1은 사이리스터 제어 리액터를 이용하여 지상 무효 전력을 공급하는 예시적인 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, TCR 방식의 무효 전력 공급 장치는 사이리스터 밸브(120)를 이용하여 리액터(130)를 가변하는 방식으로 동작할 수 있다. 사이리스터 밸브(120)는 고압 또는 특고압의 전력 계통(100)에 직결로 연결되며, 무효 전력 공급 장치를 계통에서 분리시킬 수 있는 차단기(110)가 전력 계통(100) 및 사이리스터 밸브(120) 사이에 위치될 수 있다. 이러한 TCR 방식의 무효 전력 공급 장치는 사이리스터 밸브(120)의 위상제어(즉, 점호각 제어)를 통해 발생 전류를 조정함으로써 전력 계통으로 지상 무효 전력을 공급할 수 있다.
도 2는 자계 제어 리액터를 이용하여 지상 무효 전력을 공급하는 예시적인 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, MCR 방식의 무효 전력 공급 장치는 1차권선 및 2차권선으로 이루어진 변압기 리액터(150)를 구비하며, 리액터(150)의 1차권선 측은 고압 또는 특고압의 전력 계통(110)에 직결로 연결될 수 있다. 사이리스터 밸브를 포함하는 직류(DC) 전류 공급용 AC-DC 컨버터(140)는 사이리스터의 위상제어를 통해 2차권선에 DC 전류를 발생시킬 수 있다. 이러한 MCR 방식의 무효 전력 공급 장치는 자계 포화 특성을 이용하여 2차권선의 DC 전류를 통해 1차권선 측에 전류를 발생시킴으로써 전력 계통으로 지상 무효 전력을 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이, TCR 또는 MCR 방식의 무효 전력 공급 장치에서 리액터(130 또는 150)는 고압 또는 특고압의 전력 계통(110)에 연결되기 때문에, 운영중 과열로 인하여 리액터가 설정된 동작 범위를 초과하는 고온이 되면 리액터의 고장 또는 파손을 방지하기 위해 차단기(110)를 개방하여 전력 계통(100)과 분리후 유지보수를 수행할 필요가 있다. 그러나, 유지보수를 위해 무효 전력 공급 장치를 전력 계통(100)에서 분리하면 계통에 필요한 무효 전력을 공급할 수 없는 상황이 되기 때문에, 본 개시 내용은 무효 전력 공급 장치를 전력 계통(100)에서 분리하지 않은 상태에서(즉, 무효 전력 공급 장치의 운영을 유지하면서) 리액터의 온도 보정을 제어할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
도 3은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 온도 보정 제어 방식이 적용된 지상 무효 전력 공급 장치의 구성을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시 내용에 따른 지상 무효 전력 공급 장치는 차단기(110), 사이리스터 밸브(120), 리액터(130), 제어부(200), 전압센서(PT: Potential Transformer)(210), 전류센서(CT: Current Transformer)(220), HMI(Human Machine Interface)(300)를 포함할 수 있다.
전력 계통(100)에는 해당 수전단의 규격에 따라 예컨대 1kV~27.5kV의 고압 또는 특고압이 적용될 수 있다. 차단기(110)는 전력 계통(100)과 직접 연결되며, 사고 발생시 전력 계통(100)과의 분리를 위해 퓨즈 및 스위치를 포함할 수 있다. 사이리스터 밸브(120)는 제 1 사이리스터 및 제 1 사이리스터와 역병렬로 연결되는 제 2 사이리스터를 포함할 수 있으며, 이러한 역병렬 구성을 통해 정방향 및 역방향 전류 통전이 가능할 수 있다. 제 1 사이리스터 및 제 2 사이리스터는 위상(즉, 점호각)에 따라 도통 정도가 제어될 수 있다. 일 구현예에서, 사이리스터 밸브(130)는 역병렬 접속되는 복수개의 사이리스터들의 쌍들로 구성될 수 있으며 이러한 사이리스터들의 쌍들은 고전압 내력을 가질 수 있도록 직렬 적층되어 연결될 수 있다. 리액터(130)는 사이리스터 밸브(120)와 연결될 수 있으며, 적용될 전력 시스템의 규격에 부합하는 대용량의 리액터일 수 있다. 리액터는 구현예에 따라 도 1에 도시된 바와 같은 리액터(130)이거나 또는 도 2에 도시된 바와 같은 변압기 리액터(150)일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 아래에서는 리액터(130)를 기준으로 본 개시 내용을 설명하도록 한다.
제어부(200)는 사이리스터 밸브(120)의 제 1 사이리스터 및 상기 제 2 사이리스터의 위상제어(즉, 점호각 제어)를 수행함으로써 리액터(130)에서 발생하는 전류량을 조정하도록 구성될 수 있다. 또한, 후술하여 상세한 설명할 바와 같이, 제어부(200)는 리액터(130)의 온도 정보를 모니터링할 수 있으며, 리액터(130)의 온도가 1단계 위험 온도로 설정된 제 1 온도를 초과하면 리액터(130)의 온도가 제 1 온도 이하가 될 때까지 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 온도보다 높은 2단계 위험 온도인 제 2 온도는 무효 전력 공급 장치에 적용된 리액터(130)가 과열로 고장날 수 있는 온도로서 설정될 수 있으며, 제 1 온도는 리액터(130)가 정상 동작할 수 있는 범위의 온도이지만 제 2 온도까지 과열되기 전에 온도 보정이 필요한 지점으로 설정될 수 있는 온도이다. 제어부(200)는 리액터(100)의 온도가 제 1 온도를 초과하면 알람 또는 경보 신호를 출력하도록 구성될 수 있으며, 온도가 제 2 온도를 초과하면 알람 또는 경보 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 온도 초과시의 알람 또는 경보 신호는 제 2 온도 초과시의 알람 또는 경보 신호와 구분될 수 있도록 상이하게 출력되게 설정될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 리액터(100)가 정상 동작할 수 있는 온도 범위이지만 제 1 온도 초과시 알람을 출력함으로써, 전력 계통 운영 시스템에서 무효 전력 공급 장치를 전력 계통(100)에서 분리해야 하기 전에 미리 유지보수에 대한 대비를 가능하게 할 수 있다.
전압센서(PT)(210)는 전력 계통(100)의 전압을 측정하여 제어부(200)로 제공할 수 있다. 전류센서(CT)(220)는 전력 계통(100)의 전류를 측정하여 제어부(200)로 제공할 수 있다. HMI(300)는 운용자가 시스템 설정, 시스템 상태 감시 및 시스템 제어를 수행할 수 있는 장치로서 소정의 통신망(예를 들어, RS-485 등과 같은 해당 설비에 적용된 통신망)을 통해 제어부(200)와 연결될 수 있다. 또한, HMI(300)는 전력 시스템의 모니터링을 수행할 수 있으며, 무효 전력 공급 장치와 관련된 목표 무효 전력값, 목표 전압값, 최대 무효 전력량, 1단계 위험 온도인 제 1 온도, 2단계 위험 온도인 제 2 온도 등을 예측 또는 설정할 수 있다. 일 구현예에서, HMI(300)로부터 목표 무효 전력값 또는 목표 전압값을 수신하면, 제어부(200)는 목표 무효 전력값 또는 목표 전압에 도달할 수 있도록 사이리스터 밸브(120)의 제어를 통해 지상 무효 전력을 발생시키도록 구성될 수 있다. 또한, 일 구현예에서, 운용중 전력 계통(100)의 상태변동시 목표 무효 전력값, 목표 전압값 등은 HMI(300)에 의해 변경될 수 있으며, 제어부(200)는 변동된 목표값들에 따라 지상 무효 전력을 발생시키도록 구성될 수 있다.
제어부(200)는 인터페이스(201), 제어 유닛(202), 전압 검출부(203), 전류 검출부(204), 입출력부(IN/OUT)(205) 및 표시부(206)를 포함할 수 있다. 인터페이스(201)는 사이리스터 밸브(120)로 사이리스터 밸브(120)로 사이리스터 제어 신호를 송신하고 사이리스터 밸브(120)로부터 상태 정보와 같은 감시 데이터를 수신하기 위한 인터페이싱 역할을 수행할 수 있다. 또한, 인터페이스(201)는 온도 센서와 같은 측정 수단에 의해 측정된 리액터(130)의 온도 정보를 수신하여 제어 유닛(202)으로 전달할 수 있다. 제어 유닛(202)은 제어부(200)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있으며, 구현예에 따라 중앙처리유닛(CPU)으로 구현될 수 있고 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 같은 다른 처리 유닛이 추가되거나 통합된 형태일 수 있다. 전압 검출부(203)는 전압센서(210)로부터의 측정된 전압값을 수신할 수 있으며, 전류 검출부(204)는 전류센서(220)로부터의 측정된 전류값을 수신할 수 있다. 입출력부(205)는 데이터 입출력을 위한 입력포트 및 출력포트를 구비할 수 있으며, 표시부(206)는 LED 등과 같은 발광 수단을 통해 무효 전력 공급 장치의 각종 상태(정상 상태, 이상 상태, 제 1 온도 초과 알림, 제 2 온도 초과 알림 등)를 시각적으로 표시할 수 있다.
목표 무효 전력값(Qref), 목표 전압값(Vref), 1단계 리액터 온도(T1), 2단계 리액터 온도(T2)가 HMI(300)에 의해 설정되면, 제어부(200)는 현재의 점호각에서 미리 결정된 위상(예를 들어, 1도 등)만큼 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 증가시킬 수 있다. 제어부(200)는 증가된 점호각에서 리액터(130)에서 발생하는 전류 및 무효 전력 공급 장치에 걸리는 전압을 결정할 수 있으며, 결정된 전류값 및 전압값에 기초하여 발생 무효 전력값을 결정할 수 있다. 제어부(200)는 발생 무효 전력값이 설정된 최대 무효 전력값과 동일한 경우 해당 무효 전력 공급 장치에서의 추가 무효 전력 공급이 불가능하기 때문에 사이리스터 밸브(120)의 위상제어값(점호각)을 유지시킬 수 있다. 발생 무효 전력값이 최대 무효 전력값보다 작은 경우, 제어부(200)는 증가된 점호각에서 발생하는 발생 무효 전력값과 목표 무효 전력값(Qref)을 비교하거나 또는 증가된 점호각에서의 발생 전압값과 목표 전압값(Vref)을 비교할 수 있다. 제어부(200)는 발생 무효 전력값이 목표 무효 전력값과 동일하지 않거나 또는 발생 전압값이 목표 전압값과 동일하지 않으면 리액터(130)의 온도를 보정하기 위한 인터럽트 모드로 진입하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어부(200)는 발생 무효 전력값이 목표 무효 전력값과 동일하거나 또는 발생 전압값이 목표 전압값과 동일한 경우 목표가 달성된 것이므로 사이리스터 밸브(120)의 위상제어값(점호각)을 유지시킬 수 있다.
인터럽트 모드에서, 제어부(200)는 리액터(130)의 온도를 1단계 위험 온도인 제 1 온도(T1)와 비교할 수 있다. 제어부(200)는 리액터(130)의 온도가 제 1 온도보다 크면 미리 결정된 위상(예를 들어, 1도 등)만큼 점호각을 감소시키며, 리액터(130)의 온도가 제 1 온도 이하가 될 때까지 전술한 제 1 온도와 비교하는 동작 및 점호각을 감소시키는 동작을 반복하도록 구성될 수 있다. 리액터(130)는 발생하는 전류의 증가에 따라 과열될 수 있기 때문에, 단계적으로 점호각을 감소시켜 단계적으로 발생 전류를 감소시키면 리액터(130)의 온도가 단계적으로 감소될 수 있다. 제어부(200)는 인터럽트 모드에서 점호각의 단계적 감소를 통해 리액터(130)의 온도가 제 1 온도 이하가 되면 인터럽트 모드를 종료시키고 현재의 점호각을 유지할 수 있다.
또한, 인터럽트 모드에서, 제어부(200)는 리액터(130)의 온도를 제 1 온도보다 높은 2단계 위험 온도인 제 2 온도(T2)와 비교할 수 있으며, 리액터(130)의 온도가 제 2 온도를 초과하는 경우에는 리액터(130)의 고장을 방지하기 위해 무효 전력 공급 장치의 차단기(110)를 오프(OFF)시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제 2 온도를 초과할 정도로 리액터(130)가 가열된 경우에는 무효 전력 공급 장치를 전력 계통(100)에서 분리시킬 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 개시 내용은 무효 전력 공급 장치를 전력 계통(100)에서 분리하지 않으면서도(즉, 무효 전력 공급 장치의 동작을 유지하면서도) 무효 전력 공급 장치에 적용된 리액터의 온도를 제어할 수 있는 해결책을 제공할 수 있다. 이를 통해, 본 개시 내용은 무효 전력 공급 장치의 리액터(130)를 차단시킬 필요가 있는 고온(제 2 온도)보다 낮은 설정된 온도(제 1 온도)에서 미리 온도 보정을 개시하여 유지보수 효율성을 높히고 리액터(130)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 4는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 지상 무효 전력 공급 장치에서 리액터의 온도 보정을 제어하기 위한 방법을 나타내는 예시적인 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, HMI(300)에 의해 목표 무효 전력값(Qref), 목표 전압값(Vref), 제 1 온도(T1) 및 제 2 온도(T2)가 설정될 수 있다(S410). S415단계에서 목표 무효 전압값(Qref)을 판단 기준으로 설정하는 경우, 제어부(200)는 미리 결정된 위상(예를 들어, 1도 등)만큼 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 증가시킬 수 있다(S420). 제어부(200)는 증가된 점호각에서 발생되는 발생 무효 전력값을 최대 무효 전력값과 비교할 수 있으며(S425), 발생 무효 전력값이 최대 무효 전력값과 동일한 경우 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 유지시킬 수 있다(S450). 발생 무효 전력값이 최대 무효 전력값과 동일하지 않은 경우(즉, 더 작은 경우), 제어부(200)는 발생 무효 전력값과 목표 무효 전력값(Qref)을 비교할 수 있으며(S430), 이들이 동일하지 않은 경우 인터럽트 모드로 진입할 수 있다.
한편, S415 단계에서 목표 전압값(Vref)을 판단 기준으로 설정하는 경우, 제어부(200)는 미리 결정된 위상(예를 들어, 1도 등)만큼 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 증가시킬 수 있다(S435). 제어부(200)는 증가된 점호각에서 발생되는 발생 무효 전력값을 최대 무효 전력값과 비교할 수 있으며(S440), 발생 무효 전력값이 최대 무효 전력값과 동일한 경우 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 유지시킬 수 있다(S450). 발생 무효 전력값이 최대 무효 전력값과 동일하지 않은 경우(즉, 더 작은 경우), 제어부(200)는 발생 전압값(또는 전력 계통(100)의 전압값)과 목표 무효 전력값(Qref)을 비교할 수 있으며(S445), 이들이 동일하지 않은 경우 인터럽트 모드로 진입할 수 있다.
인터럽트 모드에서, 제어부(200)는 리액터(130)의 온도와 제 2 온도(T2)를 비교할 수 있으며(S465), 제 2 온도(T2)를 초과하는 경우에는 차단기(110)를 오프시켜 무효 전력 공급 장치를 전력 계통(100)으로부터 분리시킬 수 있다(S470). 리액터(130)의 온도가 제 2 온도(T2) 이하인 경우, 제어부(200)는 리액터(130)의 온도와 제 1 온도(T1)를 비교할 수 있다(S475). 리액터(130)의 온도가 제 1 온도(T1)를 초과하는 경우, 제어부(200)는 미리 결정된 위상만큼 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 감소시키고(S480), 다시 리액터(130)의 온도와 제 1 온도(T1)를 비교할 수 있다(S485). 리액터(130)의 온도가 제 1 온도(T1) 이하가 될 때까지, S480 및 S485 단계들은 반복 수행될 수 있다. S480 및 S485의 반복 수행결과, 리액터(130)의 온도가 제 1 온도(T1) 이하가 되면, 제어부(200)는 인터럽트 모드를 종료하고 S455에서 전력 시스템을 오프(OFF)시키지 않는 경우 현재의 점호각을 유지시킬 수 있다(S450). 한편, S475 단계에서, 리액터(130)의 온도가 제 1 온도(T1) 이하인 경우 인터럽트 모드는 바로 종료되며, 제어부(200)는 S420 내지 S430 단계들 또는 S435 내지 S445 단계들을 다시 수행할 수 있다.
S450 단계에서 사이리스터 밸브(120)의 점호각을 유지하는 동안, 전력 시스템을 오프(OFF)하도록 결정되면(S455) 점호각은 0으로 초기화되어(S460) 프로세스가 종료될 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 전력 계통
110: 차단기
120: 사이리스터 밸브
130: 리액터
140: AC-DC 컨버터
150: 변압기 리액터
200: 제어부
201: 인터페이스
202: 제어 유닛
203: 전압 검출부
204: 전류 검출부
205: 입출력부(IN/OUT)
206: 표시부
300: HMI

Claims (10)

  1. 지상 무효 전력 공급 장치로서,
    전력 계통과 연결되는 차단기;
    제 1 사이리스터 및 상기 제 1 사이리스터와 역병렬로 연결되는 제 2 사이리스터를 포함하는 사이리스터 밸브;
    상기 사이리스터 밸브와 연결되는 리액터; 및
    상기 제 1 사이리스터 및 상기 제 2 사이리스터의 점호각을 제어함으로써 상기 리액터에서 발생하는 전류량을 조정하도록 구성되는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 리액터의 온도 정보를 모니터링하고, 상기 리액터의 온도가 설정된 제 1 온도를 초과하면 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 될 때까지 상기 점호각을 조정하도록 구성되는,
    지상 무효 전력 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 미리 결정된 위상만큼 상기 점호각을 증가시키고, 상기 증가된 점호각에서 발생하는 발생 무효 전력값과 목표 무효 전력값을 비교하거나 또는 상기 증가된 점호각에서의 발생 전압값과 목표 전압값을 비교하고, 상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하지 않거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하지 않으면 인터럽트 모드로 진입하도록 구성되는,
    지상 무효 전력 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인터럽트 모드에서, 상기 제어부는 상기 리액터의 온도를 상기 제 1 온도와 비교하고, 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 크면 상기 미리 결정된 위상만큼 상기 점호각을 감소시키며, 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 될 때까지 상기 제 1 온도와 비교하는 동작 및 상기 점호각을 감소시키는 동작을 반복하도록 구성되는,
    지상 무효 전력 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인터럽트 모드에서, 상기 제어부는 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 높은 설정된 제 2 온도를 초과하면 상기 차단기를 오프(OFF)시키도록 구성되는,
    지상 무효 전력 공급 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 되면, 상기 제어부는 상기 인터럽트 모드를 종료하고 현재의 점호각을 유지하도록 구성되는,
    지상 무효 전력 공급 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 발생 무효 전력값이 설정된 최대 무효 전력값과 동일하거나 또는 상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하면 상기 점호각을 유지하도록 구성되는,
    지상 무효 전력 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도를 초과하면 알람 또는 경보 신호를 출력하도록 구성되는,
    지상 무효 전력 공급 장치.
  8. 지상 무효 전력 공급 장치의 온도 보정을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 지상 무효 전력 공급 장치는 차단기, 사이리스터 밸브, 상기 사이리스터 밸브와 연결되는 리액터 및 상기 사이리스터 밸브의 점호각을 제어함으로써 상기 리액터에서 발생하는 전류량을 조정하고 상기 리액터의 온도 정보를 모니터링하도록 구성되는 제어부를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 제어부에서 상기 사이리스터 밸브의 점호각을 미리 결정된 위상만큼 증가시키는 단계;
    상기 증가된 점호각에서 발생하는 발생 무효 전력값과 목표 무효 전력값을 비교하거나 또는 상기 증가된 점호각에서의 발생 전압값과 목표 전압값을 비교하는 단계;
    상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하지 않거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하지 않으면 인터럽트 모드로 진입하는 단계;
    상기 인터럽트 모드에서, 상기 리액터의 온도를 설정된 제 1 온도와 비교하고 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 크면 상기 미리 결정된 위상만큼 상기 점호각을 감소시키는 단계;
    상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도 이하가 되면 상기 인터럽트 모드를 종료하고 현재의 점호각을 유지하는 단계를 포함하는,
    지상 무효 전력 공급 장치의 온도 보정을 제어하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 발생 무효 전력값이 상기 목표 무효 전력값과 동일하거나 또는 상기 발생 전압값이 상기 목표 전압값과 동일하면 상기 점호각을 유지하는 단계를 더 포함하는,
    지상 무효 전력 공급 장치의 온도 보정을 제어하기 위한 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 인터럽트 모드에서, 상기 리액터의 온도가 상기 제 1 온도보다 높은 설정된 제 2 온도를 초과하면 상기 차단기를 오프(OFF)시키는 단계를 더 포함하는,
    지상 무효 전력 공급 장치의 온도 보정을 제어하기 위한 방법.
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