KR100961170B1 - Automatic diagnostic system for power electronics device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력소자 자동 진단 시스템에 관한 것으로서, 전력계통에 사용되는 각 전력소자 모듈을 구성하는 각 소자에 대해 전원제공 전 성능을 검사하기 위한 LCR 미터링부와, 각 소자의 양단에 접속되는 복수의 접속단자와, 각 소자에 대해 전원 제공 후 성능을 점검하기 위해 접속단자를 통해 각 소자로 제공되는 전원공급을 단속하는 복수의 스위치를 갖는 스위치 박스와, 스위치 박스를 통해 전원공급시 각 소자로부터 측정된 전압 및 전류값에 따라 각 소자의 성능을 분석하는 진단부와, LCR 미터링부의 동작을 제어하여 각 소자의 전원공급전 성능을 검사하도록 하고 스위치 박스와 진단부를 제어하여 각 소자의 전원공급후 성능을 검사하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, FACTS 설비의 유지보수를 위한 전압원 인버터의 각 전력소자들에 대한 개별 진단 및 특성 분석의 효율적 수행이 가능하다. 또한, 전력소자들에 대한 개별 진단 및 특성 분석뿐만 아니라, 전력소자 밸브에 대한 진단 및 특성분석이 가능하므로, 유지보수의 효율을 극대화할 수 있고, 전압원 인버터 점검의 정확도와 신뢰도를 극대화할 수 있다.
FACTS, 전력소자 밸브, 전력소자 모듈, 자동, 진단, LCR 미터, 스위치 박스
The present invention relates to a power device automatic diagnosis system, and more particularly, to a power device automatic diagnosis system comprising an LCR metering unit for testing performance before power is supplied to each device constituting each power device module used in a power system, A switch box having a connection terminal and a plurality of switches for interrupting a power supply provided to each element through a connection terminal to check performance after power is supplied to each element; And the LCR metering unit controls the operation of the LCR metering unit to check the performance before power supply to each device and controls the switch box and the diagnosis unit so that the performance after each power supply And a control unit for controlling the control unit. This makes it possible to efficiently perform individual diagnosis and characteristic analysis of each power device of the voltage source inverter for maintenance of the FACTS facility. In addition, it enables diagnosis and characterization of power device valves as well as individual diagnosis and characterization of power devices, thereby maximizing maintenance efficiency and maximizing accuracy and reliability of voltage source inverter inspection. .
FACTS, power device valve, power device module, auto, diagnosis, LCR meter, switch box
Description
본 발명은 전력소자 자동 진단 시스템에 관한 것으로서, FACTS 설비의 전압원 인버터를 구성하는 각 전력소자 모듈을 자동으로 개별 진단 및 특성분석할 수 있도록 하는 전력소자 자동 진단 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
FACTS(Flexible AC Transmission System) 설비는 대용량 전압원 인버터의 연속적이고 신속한 전력제어 특성을 이용하여 전력계통의 무효전력보상, 전압제어, 조류제어, 안정도 제어, 전력품질제어를 수행하는 전력제어 설비이다. FACTS 설비는 90년대 초 미국에서 개발된 이래 전 세계적으로 설치가 확대되고 있으며, 국내에도 현재 강진변전소 154kV 80MVA UPFC, 미금변전소 345kV 100MVA STATCOM 등이 설치되고 있고, 앞으로 그 설치가 지속적으로 늘어날 전망이다. The FACTS (Flexible AC Transmission System) facility is a power control facility that performs reactive power compensation, voltage control, tidal control, stability control, and power quality control of a power system using continuous and rapid power control characteristics of a large-capacity voltage source inverter. Since the FACTS facility was developed in the US in the early 1990s, the installation has been expanding globally. Currently, there are installed 154kV 80MVA UPFC in Gangjin substation and 345kV 100MVA STATCOM in Mingeum substation in Korea.
이러한 FACTS 설비의 이용률 및 운전 신뢰성의 극대화를 위해서는 지속적인 유지보수가 필수적이며, 특히 FACTS 설비의 핵심 설비인 전압원 인버터에 대한 지속적이고 주기적인 건전성 진단 및 정밀한 특성분석이 요구된다. 전압원 인버터는 GTO, IGBT 등의 전력소자들을 5 내지 8개 직렬연계한 전력소자 밸브로 구성되므로, 전압원 인버터 특성분석을 위해서는 각 전력소자 모듈 및 밸브에 대한 진단이 요구된다. In order to maximize the utilization rate and operational reliability of such FACTS facilities, continuous maintenance is indispensable. In particular, continuous and periodic soundness diagnosis and precise characteristic analysis of the voltage source inverter, which is a core facility of the FACTS facility, are required. Since the voltage source inverter is composed of 5 to 8 electric power element valves connected in series such as GTO, IGBT, etc., diagnosis of each power element module and valve is required for analyzing characteristics of the voltage source inverter.
기존에는 각 개별 전력소자들에 대하여 수동으로 진단 및 특성분석을 수행하였으며, 이로 인해, 개개의 전력소자 특성분석에 너무 많은 시간이 소요되어 유지보수의 효율성을 크게 저하되었다. 예를 들어 80MVA UPFC의 경우 2개의 전압원 인버터로 구성되어 있으며, 각 인버터는 6개의 인버터 폴(Pole)과 1개의 DC 클램프(Clamp)회로로 구성되어 있고, 각 폴과 DC클램프회로는 각각 4개 및 2개의 밸브로 구성되어 있다. 이때, 각 밸브는 5개의 직렬 연결된 GTO 전력소자 모듈로 구성되어 있다. 따라서 각 인버터는 120개의 GTO 전력소자(6 pole x 20 modules/pole)와 DC 클램프용 10개의 GTO 전력소자 (2 x 5 modules)로 구성되어 있으므로 총 130개의 GTO 모듈을 가지고 있다. In the past, diagnosis and characterization were performed manually for each individual power device, which resulted in too much time for individual power device characteristics analysis, resulting in a significant reduction in maintenance efficiency. For example, an 80 MVA UPFC consists of two voltage source inverters. Each inverter consists of six inverter poles and one DC clamp circuit. Each pole and DC clamp circuit has four And two valves. At this time, each valve consists of five series-connected GTO power module. Therefore, each inverter consists of 120 GTO power devices (6 poles x 20 modules / pole) and 10 GTO power devices (2 x 5 modules) for DC clamps, thus having a total of 130 GTO modules.
그런데, FACTS 전압원 인버터에 대한 유지보수를 위하여 실시하는 기존의 수동 전력소자 모듈 시험 분석 방법은, 시험자가 각각의 전력소자 모듈인 전력소자, 역병렬 다이오드, 스너버 회로에 대하여 전력 가압전 시험인 전력소자 DC 도통시험, R-C 요소들에 대한 임피던스 시험 등과 전력 가압후 시험인 전력소자 도통 On-Drop 시험, 역병렬 다이오드 도통 On-Drop 시험을 오실로스코프, DC Power Supply 등의 테스트 장비를 이용하여 개별적으로 일일이 수동으로 수행하고 있다. 따라서, 이렇게 각 전력소자 모듈을 개별 진단 및 특성분석을 하는 것은 FACTS 설비의 전력소자 모듈이 많은 경우 상당히 비효율적이다. However, in the conventional passive power module test analysis method for the maintenance of the FACTS voltage source inverter, the test is performed for the power device, the anti-parallel diode, and the snubber circuit, which are the power device modules, Device DC conduction test, Impedance test for RC elements, Power element conduction on-drop test after power-on test, On-Drop test for reverse parallel diode conduction are tested individually using test equipment such as oscilloscope and DC power supply. I'm doing it manually. Therefore, individual diagnosis and characterization of each power device module is very inefficient when there are many power device modules of the FACTS facility.
본 발명의 목적은, FACTS 설비의 전압원 인버터를 구성하는 각 전력소자 모듈을 자동으로 개별 진단 및 특성분석할 수 있도록 하는 전력소자 자동 진단 시스템을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a power device automatic diagnosis system which can automatically diagnose and characterize each power device module constituting a voltage source inverter of an FACTS facility.
상기한 바와 같은 목적은, 전력계통에 사용되는 각 전력소자 모듈을 구성하는 각 소자에 대해 전원제공 전 성능을 검사하기 위한 LCR 미터링부; 상기 각 소자의 양단에 접속되는 복수의 접속단자; 상기 각 소자에 대해 전원 제공 후 성능을 점검하기 위해 상기 접속단자를 통해 상기 각 소자로 제공되는 전원공급을 단속하는 복수의 스위치를 갖는 스위치 박스; 상기 스위치 박스를 통해 전원공급시 상기 각 소자로부터 측정된 전압 및 전류값에 따라 상기 각 소자의 성능을 분석하는 진단부; 및 상기 LCR 미터링부의 동작을 제어하여 상기 각 소자의 전원공급전 성능을 검사하도록 하고, 상기 스위치 박스와 상기 진단부를 제어하여 상기 각 소자의 전원공급후 성능을 검사하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력소자 자동 진단 시스템에 의해 달성될 수 있다. An object of the present invention is to provide an LCR metering unit for checking performance before power is supplied to each element constituting each power element module used in a power system; A plurality of connection terminals connected to both ends of each of the elements; A switch box having a plurality of switches for interrupting a power supply provided to each element through the connection terminal to check performance after power supply to each of the elements; A diagnostic unit for analyzing performance of each of the devices according to voltage and current values measured from the devices when power is supplied through the switch box; And a control unit controlling the operation of the LCR metering unit to inspect the performance before power supply to each of the devices and controlling the switch box and the diagnosis unit to check the performance of each device after power is supplied Which can be achieved by a power device automatic diagnosis system.
상기 LCR 미터링부와 상기 진단부로부터의 상기 각 소자에 대한 성능 검사의 결과를 점검결과를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. And a storage unit for storing the result of the LCR metering unit and the result of the performance check of each of the elements from the diagnosis unit.
상기 스위치 박스는, 상기 전력소자 모듈과 진단기 내의 각 부품 소자와 접속장치에 전원을 공급하는 전원공급부를 연결하는 한 쌍의 전원라인에 장착되어 상기 전력소자 모듈에 순방향 전원의 공급을 단속하는 직류전원 릴레이와, 상기 각 전원라인을 상호 연결하는 한 쌍의 크로스라인에 상기 직류전원 릴레이와 병렬로 장착되어 상기 전력소자 모듈에 역방향 전원의 공급을 단속하는 리버스전원 릴레이를 포함할 수 있다. Wherein the switch box is connected to a pair of power lines connecting the power device module and each component element in the diagnostic device and a power supply unit for supplying power to the connection device to supply power to the power device module, And a reverse power supply relay mounted in parallel with the direct current power supply relay in a pair of cross lines interconnecting the respective power supply lines to intermittently supply the reverse power to the power device module.
상기 스위치 박스는, 상기 전원공급부로부터 연장된 상기 한 쌍의 전원라인으로부터 분기되어 복수의 상기 전력소자 모듈에 각각 연결되는 복수의 분기라인과, 상기 각 분기라인에 장착되어 상기 각 전력소자 모듈로 제공되는 전원을 단속하는 릴레이를 포함할 수 있다. The switch box includes a plurality of branch lines branched from the pair of power supply lines extending from the power supply unit and connected to the plurality of power device modules, And a relay for interrupting the power supply.
상기 제어부는, 상기 복수의 전력소자 모듈 중 하나에 순방향 전원을 공급시, 상기 직류전원 릴레이는 턴온시키고, 상기 리버스전원 릴레이는 턴오프시키며, 해당 전력소자 모듈을 단속하는 릴레이를 턴온시킬 수 있다. The controller may turn on the DC power source relay when the forward power is supplied to one of the plurality of power device modules, turn off the reverse power source relay, and turn on the relay that controls the power device module.
상기 제어부는, 상기 복수의 전력소자 모듈 중 하나에 역방향 전원을 공급시, 상기 직류전원 릴레이는 턴오프시키고, 상기 리버스전원 릴레이는 턴온시키며, 해당 전력소자 모듈을 단속하는 릴레이를 턴온시킬 수 있다. When the reverse power is supplied to one of the plurality of power module modules, the control unit turns the DC power source relay on, turns on the reverse power source relay, and turns on the relay that controls the power device module.
본 발명에 의한 전력소자 자동 진단 시스템에 따르면, FACT 설비의 전압원 인버터를 구성하는 각 전력소자 밸브의 모듈시험 및 특성분석을 자동으로 일괄적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, FACTS 설비의 유지보수를 위한 전압원 인버터의 각 전력소자들에 대한 개별 진단 및 특성 분석의 효율적 수행이 가능하다.According to the power device automatic diagnosis system according to the present invention, module testing and characteristic analysis of each power device valve constituting the voltage source inverter of the FACT facility can be performed automatically and collectively. Accordingly, it is possible to efficiently perform individual diagnosis and characteristic analysis of each power device of the voltage source inverter for maintenance of the FACTS facility.
또한 컴퓨터를 통하여 모든 시험 항목을 수행하고 결과를 기록하며 디스플레이를 하도록 하며, 시험 결과를 데이터베이스에 저장하여, 각 전력소자 모듈의 해 당 소자들의 경년 변화를 추적가능하도록 한다. 이에 따라, 각 전력소자들에 대한 개별 진단 및 특성 분석뿐만 아니라, 전력소자 밸브에 대한 진단 및 특성분석이 가능하므로, 유지보수의 효율을 극대화할 수 있고, 전압원 인버터 점검의 정확도와 신뢰도를 극대화할 수 있다.In addition, the computer performs all test items, records and displays the results, and stores the test results in a database so that the aging of the devices of each power device module can be tracked. This enables diagnosis and characterization of power device valves as well as individual diagnosis and characterization of each power device, thereby maximizing maintenance efficiency and maximizing accuracy and reliability of voltage source inverter inspection. .
이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. It is to be understood that the following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and this may be changed according to the intention of the user, the operator, or the custom, so that the meaning of each term should be interpreted based on the content will be.
도 1은 본 발명에 따른 전력소자 자동 진단 시스템의 개략적 구성도이고, 도 2는 도 1의 전력소자 자동 진단 시스템의 구성블럭도이다. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power device automatic diagnosis system according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the power device automatic diagnosis system of FIG.
본 전력소자 자동 진단 시스템은, 사용자에 의해 조작되어 전력소자 모듈의 진단과정을 제어하는 사용자 단말기(10), 전력소자 모듈의 진단을 수행하는 진단기(20), 전력소자 모듈과 진단기(20)를 연결하는 접속장치(30)를 포함한다. 여기서, 진단기(20)와 접속장치(30)는 하나의 기기로 제작될 수도 있고, 별도의 기기로 제작될 수도 있음은 물론이다. The power device automatic diagnosis system includes a
후술할 실시예에서는 본 전력소자 자동 진단시스템을 전력소자 중 FACTS의 전압원 인버터를 구성하는 전력소자 모듈의 진단 및 시험분석에 사용하는 것을 예로 들어 설명하나, 본 전력소자 자동 진단시스템을 다른 구조의 전력소자 모듈 또는 다양한 구조의 회로 진단 및 시험분석에 사용할 수 있음은 물론이다. In the embodiments described below, the present automatic power diagnosis system is used for diagnosis and test analysis of the power module constituting the voltage source inverter of the FACTS. However, It is of course also possible to use the device module or the circuit diagnosis and test analysis of various structures.
사용자 단말기(10)는, 입력부(11), 표시부(12), 저장부(13), 제어부(15), 인터페이스부(14)를 포함한다. The
입력부(11)는 사용자가 진단기(20)와 접속장치(30)를 이용하여 전력소자 모듈의 시험 및 진단을 제어하기 위해 사용되며, 표시부(12)는 진단기(20)의 동작상태나, 진단기(20)에서 측정된 측정치와 결과를 표시하기 위해 사용된다. 저장부(13)는, 진단기(20)에서 수행한 전력소자에 대한 시험 결과를 저장한다. 인터페이스부(14)는 진단기(20)와 데이터 교환을 위해 사용자 단말기(10)와 진단기(20)를 통신가능하게 연결한다. 제어부(15)는 입력부(11)를 통해 입력된 명령을 인터페이스부(14)를 통해 진단기(20)로 전달하도록 제어하고, 진단기(20)로부터 제공된 진단결과를 표시부(12)에 표시하는 한편, 저장부(13)에 저장되도록 제어한다. The
접속장치(30)는, 진단기(20)에 연결되어 진단기(20)로부터의 제어에 따라 전력소자에 전원공급을 단속하여 가압전 시험과 가압후 시험을 수행하며, 복수의 접속단자(35), LCR 미터링부(31), 스위치 박스(33)를 포함한다. The
복수의 접속단자(35)는, FACTS의 전압원 인버터를 구성하는 각 전력소자 모듈에서 검사하고자 하는 각 소자인 전력소자, 역병렬 다이오드, 스너버 회로의 양단에 각각 접속된다. The plurality of
LCR 미터링부(31)는 각 전력소자 모듈에 전원을 제공하기 전인 가압전 시험의 수행시, 각 수동소자 들의 임피던스, 저항, 커패시턴스를 측정하여 특성을 분석한다. 가압전 시험으로는 전력소자 DC 도통시험, 저항소자들에 대한 DC 저항시험, R-C 요소들에 대한 임피던스 시험, 커패시턴스 시험, 역병렬 다이오드 시험 등을 포함한다. LCR 미터링부(31)에서 측정된 결과는 진단기(20)를 통해 사용자 단말기(10)로 전달된다.The
스위치 박스(33)는, 각 전력소자 모듈에 전원을 제공하여 수행되는 가압후 시험시, 각 접속단자(35)로의 전원공급을 제어하여 각 전력소자에 대한 시험경로를 결정하기 위한 복수의 스위치를 포함한다. The
진단기(20)는, 전원공급부(24), 제1인터페이스부(21), 제2인터페이스부(22), 진단부(23), 제어부(25)를 포함한다. The
전원공급부(24)는 진단기(20) 내의 각 부품소자와 접속장치(30)에 전원을 공급한다. The
제1인터페이스부(21)는 사용자 단말기(10)의 인터페이스부(14)와 연결되어 사용자 단말기(10)와 진단기(20) 사이의 통신이 가능하도록 하고, 제2인터페이스부(22)는 접속장치(30)와 연결되어 데이터의 교환이 가능하도록 한다. The
진단부(23)는, 접속장치(30)를 통해 각 전력소자 모듈의 가압후 시험이 수행될 때, 각 전력소자 모듈의 능동소자로부터 전달된 차단전압, 도통전압, 도통전류 등을 측정하고, 능동소자에 대해 측정된 차단전압, 도통전압, 도통전류에 따라 능동소자의 이상유무를 판별한다. 진단부(23)에서 판별된 결과는 제어부(25)로 전달 된다. The
제어부(25)는, 사용자 단말기(10)로부터의 명령에 따라, 접속장치(30)의 LCR 미터링부(31)와 스위치 박스(33)를 제어하여 가압전 시험과 가압후 시험을 수행할 수 있도록 한다. 제어부(25)는 가압후 시험을 수행할 때, 후술할 각 릴레이의 온오프를 제어하여 GTO G1과 역병렬 다이오드 D1 등에 선택적으로 전원이 공급되도록 함으로써, 차단전압, 도통전압, 도통전류 등을 측정할 수 있도록 한다. LCR 미터링부(31)에서 분석된 수동소자에 대한 결과와, 진단부(23)에서 판별된 능동소자의 이상유무 여부에 대한 정보를 사용자 단말기(10)로 전달한다. The
도 3은 본 발명의 전력소자 자동 진단 시스템에 의해 진단되는 전력소자 모듈의 회로도이다. 3 is a circuit diagram of a power device module diagnosed by the power device automatic diagnosis system of the present invention.
전력소자 모듈은, 복수의 수동소자와 능동소자로 이루어지며, 수동소자로는 저항 R1, R2, R3, 커패시터 C1, C2를 포함하고, 능동소자로는 GTO(gate turn-off thyristor) G1, 역병렬 다이오드 D1, 스너버 다이오드 D2를 포함한다. The power element module includes a plurality of passive elements and active elements. The passive elements include resistors R1, R2, R3 and capacitors C1, C2. The active elements include a GTO (gate turn-off thyristor) G1, A parallel diode D1, and a snubber diode D2.
여기서, 수동소자인 저항 R1, R2, R3, 커패시터 C1, C2는 가압전 시험을 통해 성능을 시험하고, 능동소자인 GTO G1, 역병렬 다이오드 D1, 스너버 다이오드 D2는 가압후 시험을 통해 성능을 시험한다. 이는 GTO G1, 역병렬 다이오드 D1, 스너버 다이오드 D2 등의 반도체 소자의 기능은 전압을 인가하고 전류가 흐르는 상태에서 측정하는 것이 정확하기 때문이다. Here, the performance of the passive elements R1, R2, R3, capacitors C1 and C2 is tested by pre-pressurization test, and the performance of the active elements GTO G1, antiparallel diode D1, snubber diode D2, Test. This is because the functions of semiconductor devices such as GTO G1, antiparallel diode D1, and snubber diode D2 are precisely measured when a voltage is applied and current flows.
수동소자의 가압전 시험을 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 전력소자 모듈에 네 곳에 접속장치(30)의 접속단자(35)를 각각 연결한다. For the pre-pressurization test of the passive elements, the
도 3에서 수동소자의 가압전 시험은 A점과 B점 사이를 측정하면, C1과 R2의 측정이 가능하며, 이때, R1, R3와 C2는 상대적으로 임피던스가 크기 때문에 C1과 R2의 측정에 영향을 미치지 아니한다. R3와 C2는 임피던스가 R2보다 상대적으로 크기 때문에 R2와 병렬로 연결된 상태에서는 측정이 불가능하다. 이에 따라, D점을 분리한 다음, C점과 E점 사이를 측정하여 C2값을 측정하고, D점과 E점 사이를 측정하여 R3 값을 측정한다. In FIG. 3, the pre-pressurization test of the passive element can measure C1 and R2 by measuring between point A and point B. At this time, R1, R3 and C2 have relatively large impedance, . Because R3 and C2 are relatively larger in impedance than R2, it is impossible to measure them in parallel with R2. Accordingly, after separating the D point, measure the C2 value between the C point and the E point, and measure the R3 value between the D point and the E point.
능동소자의 가압전 시험을 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 전력소자 모듈의 네곳에 접속장치(30)의 접속단자(35)를 각각 연결한다. 그런 다음, 각각 1000V의 전압과 100A의 전류를 인가한 다음, 차단전압, 도통전압, 도통전류를 측정하여 각 소자의 이상유무를 판단할 수 있다. For the pre-pressurization test of the active element, as shown in Fig. 4, the
먼저 A점과 B점 사이에 양의 전압을 인가한 다음 전류를 흘려 GTO G1을 점검하고, 음의 전압을 인가하고 역으로 전류를 흘려 D1을 점검한다. 그런 다음, C점과 D점 사이에 양의 전압과 음의 전압을 번갈아 인가하여 D2를 점검한다. First, positive voltage is applied between point A and point B, then current is applied to check GTO G1, negative voltage is applied, and reverse current is applied to check D1. Then, D2 is checked by alternately applying a positive voltage and a negative voltage between point C and point D.
GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험은, GTO 소자 또는 역병렬 다이오드를 각각 도통시켜 on-drop 전압을 측정하여 그 값이 사양 범위내에 있는지 확인함으로써, GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 이상유무를 확인한다. 본 발명에서는 단지 GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 이상유무 뿐만 아니라, 사용자 단말기(10)의 저장부(13)에 진단결과를 저장함으로써, 경년 변화도 분석할 수 있다. On-drop test of GTO G1 and antiparallel diode D1 is performed by conducting the GTO device or the antiparallel diode and measuring the on-drop voltage and checking whether the value is within the specification range. . In the present invention, it is possible to analyze the aging change by storing not only the abnormality of the GTO G1 and the antiparallel diode D1 but also the diagnosis result in the
GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험을 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 1000V 직류전압의 인가가 가능한 직류전원에 GTO의 애노드와 캐소드를 연결 하고, 애노드에는 di/dt 인덕터를 연결하고, 캐소드에는 100 Ω의 저항을 연결한다. 이때, G1의 on-drop 시험을 위해서는 GTO에 1000V의 순방향 전압을 인가하고, 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험을 위해서는 1000V의 역방향 전압을 인가한다. 이를 위해, 직류전원과 각 전력소자 모듈 사이에는 순방향 전압을 인가하기 위한 직류전원 릴레이와, 역방향 전압을 인가하기 위한 리버스전원 릴레이가 상호 병렬로 연결되어 있다. For the on-drop test of the GTO G1 and the antiparallel diode D1, as shown in FIG. 5, an anode and a cathode of a GTO are connected to a DC power source capable of applying a 1000 V direct voltage, and a di / dt inductor is connected to the anode And a 100 Ω resistor is connected to the cathode. At this time, a forward voltage of 1000V is applied to the GTO for the on-drop test of G1, and a reverse voltage of 1000V is applied for the on-drop test of the inverse parallel diode D1. To this end, a DC power supply relay for applying a forward voltage and a reverse power supply relay for applying a reverse voltage are connected in parallel between the DC power supply and each power device module.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 전력소자 밸브에는 5개의 전력소자 모듈이 포함되어 있으며, 하나의 직류전원을 이용하여 5개의 전력소자 모듈을 순차적으로 검사할 수 있도록 릴레이 또는 스위치가 장착되어 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 6, one power element valve includes five power element modules, and a relay or a switch is mounted so that five power element modules can be sequentially inspected using one DC power source .
직류전원의 양극과 음극으로부터 연장된 한 쌍의 전원라인에는, 순방향 전압을 인가하기 위한 직류전원 릴레이가 설치되어 있다. 그리고, 직류전원 릴레이가 설치된 전원라인 상에는 양극과 연결된 전원라인과 음극과 연결된 전원라인을 상호 크로스 연결하는 한 쌍의 리버스 라인이 형성되어 있다. 각 리버스 라인에는 리버스전원 릴레이가 각각 장착되어 있으며, 직류전원 릴레이와 리버스전원 릴레이는 상호 병렬연결된다. 여기서, 직류전원에 연결된 직류전원 릴레이는 S-G로 표시되어 있고, 리버스전원 릴레이는 S-D로 표시되어 있다. A DC power supply relay for applying a forward voltage is provided in a pair of power supply lines extending from the anode and the cathode of the DC power supply. A pair of reverse lines are formed on the power supply line provided with the DC power relay so as to cross-connect the power supply line connected to the anode and the power supply line connected to the cathode. Each reverse line is equipped with a reverse power relay, and the DC power relay and the reverse power relay are connected in parallel with each other. Here, the DC power supply relay connected to the DC power supply is indicated by S-G, and the reverse power supply relay is indicated by S-D.
한편, 전원라인은 전력소자 모듈의 수만큼 분기되어 각 전력소자 모듈의 GTO의 애노드와 캐소드를 직류전원과 연결하는 복수 쌍의 분기라인을 형성한다. 그리고 각 분기라인 상에 각각 릴레이가 장착되어 있다. 전력소자 모듈이 5개인 경우, 전력소자 모듈을 전력소자 모듈 1 내지 5로 명명한다면, 전력소자 모듈 1 내지 5에 는 각각 한 쌍의 릴레이 S1 내지 S5가 장착되어 있다. On the other hand, the power supply lines are branched by the number of the power device modules to form a plurality of pairs of branch lines connecting the anode and the cathode of the GTO of each power device module to the DC power source. And each relay is mounted on each branch line. In the case where there are five power device modules, if the power device modules are named
이러한 구성에 의한 전력소자 밸브에서 전력소자 모듈 1 내지 5의 각 GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험을 수행하는 과정을 표 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다. A process of performing the on-drop test of the GTO G1 and the antiparallel diode D1 of the
먼저, 전력소자 모듈 1의 GTO G1의 on-drop 시험을 수행하는 경우, 진단기(20)의 제어부(25)는 릴레이 S1을 턴온시키고, 릴레이 S2 내지 S5를 턴오프시킨다. 그리고 GTO G1에 순방향의 전원을 제공하도록 릴레이 S-G를 턴온시키고, 릴레이 S-D는 턴오프시킨다. 이 상태에서 제어부(25)는 1msec 후에 GTO를 턴온시키고, 진단부(23)에서 1msec 후에 GTO 양단의 도통전압을 측정하여 GTO의 이상유무를 판단한다. 제어부(25)는 측정된 도통전압값과 이상유무 여부에 대한 정보를 사용자 단말기(10)로 전달한다. 사용자 단말기(10)에서는 전달받은 측정값과 이상유무에 대한 정보를 저장부(13)에 저장하고, 사용자의 선택에 따라 표시부(12)를 통해 외부로 표시한다. 그런 다음, 측정값을 측정한 다음, GTO를 턴오프시키고, 릴레이 S-G를 턴오프시킨다. First, when the on-drop test of the GTO G1 of the
전력소자 모듈 1의 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험을 수행하는 경우, 진단기(20)의 제어부(25)는 릴레이 S1이 턴온된 상태에서 릴레이 S-G는 턴오프시키고, 릴레이 S-D는 턴온시켜 역병렬 다이오드 D1에 GTO G1에 제공된 전원과 역방향의 전원이 제공되도록 한다. 그런 다음, 진단부(23)에서는 1msec 후에 다이오드 D1의 양단의 도통전압을 측정하고, 다이오드 D1을 통해 흐르는 도통전류를 측정한다. 그리고 진단부(23)에서는 측정된 도통전류, 도통전압을 이용하여 다이오드 D1 의 이상유무를 판별하고, 제어부(25)는 도통전압값, 도통전류값과 함께 이상유무에 대한 정보를 사용자 단말기(10)로 제공한다. 그리고 릴레이 S-D를 턴오프시킨다. When the on-drop test of the antiparallel diode D1 of the
전력소자 모듈 2의 GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험을 수행하는 경우에는, 릴레이 S2를 턴온시키고, 릴레이 S1과 S3 내지 S5를 턴오프시킨다. 그런 다음, GTO G1의 on-drop 시험을 수행할 때는 릴레이 S-G를 턴온시키고, 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험을 수행할 때는 릴레이 S-D를 턴온시킨다. When on-drop testing of the GTO G1 and antiparallel diode D1 of the
전력소자 모듈 3의 GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험시에는 릴레이 S3을 턴온시키고, 전력소자 모듈 4의 GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험시에는 릴레이 S4를 턴온시키고, 전력소자 모듈 5의 GTO G1과 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험시에는 릴레이 S5를 턴온시킨다. 이 상태에서 각각 GTO G1의 on-drop 시험을 수행할 때는 릴레이 S-G를 턴온시키고, 역병렬 다이오드 D1의 on-drop 시험을 수행할 때는 릴레이 S-D를 턴온시킨다. In the on-drop test of the GTO G1 and the antiparallel diode D1 of the
이와 같이, 본 전력소자 자동진단 시스템을 사용할 경우, 전력소자 모듈에서 수동소자와 능동소자의 가압전 및 가압후 시험을 위해, 각 접속단자(35)를 전력소자 모듈의 측정 위치에 연결한다. 그런 다음, 가압전 시험에서는 각 수동소자의 양단에 연결된 접속단자(35)를 턴온시켜 각 수동소자의 값, 예를 들면, 저항값 또는 커패시턴스 등을 검출할 수 있도록 한다. 또한, 가압후 시험에서는 직류전원을 연결하고, 직류전원을 순방향으로 제공하기 위한 직류전원 릴레이와 역방향으로 제공하기 위한 리버스전원 릴레이를 구비함으로써, GTO와 역병렬 다이오드에 릴레이의 조작만으로 각각 순방향 및 역방향 전원을 공급하여 on-drop 시험을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 직류전원으로부터 분기된 분기라인과 각 전력소자 모듈로 제공되는 직류전원을 단속하는 릴레이를 설치함으로써, 복수의 전력소자 모듈을 자동으로 시험 및 진단할 수 있다. As described above, when the present power device automatic diagnosis system is used, each
한편, 진단된 결과는 진단기(20)를 통해 사용자 단말기(10)로 전달되며, 사용자 단말기(10)에서는 진단이력을 저장하여 데이터베이스를 구축함으로써, 전력소자 모듈을 구성하는 각 수동소자 및 능동소자의 경년 변화를 분석할 수 있다. The diagnostic result is transmitted to the
도 1은 본 발명에 따른 전력소자 자동 진단 시스템의 개략적 구성도, 1 is a schematic block diagram of a power device automatic diagnosis system according to the present invention;
도 2는 도 1의 전력소자 자동 진단 시스템의 구성블럭도, Fig. 2 is a block diagram of the power device automatic diagnosis system of Fig. 1,
도 3은 도 1의 전력소자 자동 진단 시스템을 이용하여 가압전 시험시 접속단자 위치를 표시한 전력소자 모듈의 회로도, FIG. 3 is a circuit diagram of a power device module in which a connection terminal position is shown in a pre-pressurization test using the power device automatic diagnosis system of FIG. 1;
도 4는 도 1의 전력소자 자동 진단 시스템을 이용하여 가압후 시험시 접속단자 위치를 표시한 전력소자 모듈의 회로도, 4 is a circuit diagram of a power device module in which a connection terminal position is shown in a test after pressurization using the power device automatic diagnosis system of FIG.
도 5는 도 1의 전력소자 자동 진단 시스템을 이용하여 하나의 전력소자 모듈 시험시 전원공급 회로도, FIG. 5 is a power supply circuit diagram for testing one power device module using the power device automatic diagnosis system of FIG. 1;
도 6은 도 1의 전력소자 자동 진단 시스템을 이용하여 복수의 전력소자 모듈 시험시 전원공급 회로도이다. 6 is a power supply circuit diagram for testing a plurality of power device modules using the power device automatic diagnosis system of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
10 : 사용자 단말기 11 : 입력부10: user terminal 11: input unit
12 : 표시부 13 : 저장부12: display section 13: storage section
14 : 인터페이스부 15 : 제어부 14: interface unit 15: control unit
20 : 진단기 21 : 제1인터페이스부20: diagnosis unit 21: first interface unit
22 : 제2인터페이스부 23 : 진단부22: second interface section 23: diagnosis section
24 : 전원공급부 25 : 제어부24: power supply unit 25:
30 : 접속장치 31 : LCR 미터링부30: connection device 31: LCR metering section
33 : 스위치 박스 35 : 접속단자33: Switch box 35: Connection terminal
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