KR101553765B1 - Hvdc 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 HVDC(High-Voltage Direct Current) 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템에 있어서, 복수의 사이리스터(thyristor)로 구성되어 상기 복수의 사이리스터에 입력된 교류를 직류로 변환시키는 정류기(rectifier)와, 상기 정류기로부터 변환된 직류를 교류로 변환시키는 인버터를 포함하고, 상기 정류기는, 전류 제어기와 DC 선로 사고 발생 시 전류를 강제 지연하기 위한 강제 지연 신호(Forced Retard Signal) 중 최대값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 정류기 제어부와, 상기 인버터는, 소호각 제어기와 전류 제어기에 대응되는 점호 신호 중 최소값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 인버터 제어부를 통해 상기 소호각 제어기의 출력이 상기 전류 제어기의 출력을 추종하도록 함을 특징으로 한다.

Description

HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PREVENTING COMMUTATION FAILURE IN HIGH-VOLTAGE DIRECT CURRENT SYSTEM}
본 발명은 사이리스터(thyristor) 기반의 정류기 및 인버터를 이용한 HVDC(High-Voltage Direct Current) 시스템에 관한 것이다.
HVDC 시스템에서의 전력변환은 사이리스터의 순차적인 스위칭으로 동작하게 된다. 이때, 사이리스터의 동작시 finite time이 소요되며 이 시간이 길어질 경우 전류 실패로 이어지게 된다.
특히, 전류실패는 인버터측에서의 운전 소호각이 작기 때문에 빈번하게 발생하게 된다[1,2]. 이러한 전류실패가 발생할 경우 과전류로 인한 사이리스터의 소손, 보호계전기의 정정, 송전 전력의 변동 등 HVDC 시스템의 불안정성을 야기한다[3-9].
전류실패 발생 요인으로는 설계 시에 결정되는 변압기의 누설리액턴스와 운전 소호각 외에도 AC전압의 감소 및 DC전류의 상승으로 인한 영향을 받을 수 있는데, 이에 대한 다양한 연구가 진행되었다[10-12]. 그 중에서 DC 전류의 상승을 제한하기 위하여 스무딩 리액터를 크게하거나 AC고장으로인한 전압감소를 최소화하기 위하여 인버터측 SCR을 크게 하는 방법[13], 인버터측 변압기와 사이리스터 사이에 커패시터를 추가하는 CCC-HVDC[14-16] 등이 있지만 이는 설계 당시 고려해야 할 사항이므로 HVDC 운전 중에 발생할 수 있는 전류실패 방지를 위해서는 적합하지 않다.
특히, CCC-HVDC 방식은 과도한 전압스트레스로 인한 사이리스터의 소손 및 수명 단축을 야기시킬 수 있기 때문에 이를 해결하기 위한 연구들이 필요하다[17]. 이러한 방법들 외에 전류실패 방지를 위하여 다음과 같은 방법들이 제시되었다.
첫번째는 DC전류를 제한하는 방법인 VDCOL이다. 과전류를 방지하기 위하여 DC전압 또는 AC전압 상태에 따라 DC전류의 지령치를 낮추는 방식으로서 현재 가장 많이 사용되고 있는 방식이다[18-22]. 하지만 VDCOL을 설계는 AC System의 강도를 반영해야 하며[23], 전류변화를 반영하고 있지 않다는 문제점이 있다.
두 번째는 전류실패 발생 시 소호각을 증가시키는 방식이다[24]. 이 방법은 전류실패가 발생한 이후에 대한 조치로서 고장으로 인한 AC전압 감소 이후 회복하는 과정에서 발생할 수 있는 전류실패에 대한 방지하는 데에 어려운 점이 있다.
이 외에도 전류실패의 발생원인에 대한 민감도 분석에 대한 연구가 진행되었지만 HVDC 시스템의 동적 특성을 반영하지 않았다는 한계가 있다. 따라서, 전류실패 방지를 위하여 HVDC 시스템의 동적 특성을 반영한 추가적인 연구가 필요하다.
본 발명은 복수의 사이리스터로 구성된 인버터 단에서 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 하여 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 최소화하는 기술을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 견지에 따르면, HVDC(High-Voltage Direct Current)시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템에 있어서, 복수의 사이리스터(thyristor)로 구성되어 상기 복수의 사이리스터에 입력된 교류를 직류로 변환시키는 정류기(rectifier)와, 상기 정류기로부터 변환된 직류를 교류로 변환시키는 인버터를 포함하고, 상기 정류기는, 전류 제어기와 DC 선로 사고 발생 시 전류를 강제 지연하기 위한 강제 지연 신호(Forced Retard Signal) 중 최대값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 정류기 제어부와, 상기 인버터는, 소호각 제어기와 전류 제어기에 대응되는 점호 신호 중 최소값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 인버터 제어부를 통해 상기 소호각 제어기의 출력이 상기 전류 제어기의 출력을 추종하도록 함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, HVDC(High-Voltage Direct Current)시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법에 있어서, 출력 상 전압과 DC 전류를 측정하여 측정된 상 전압과 DC 전류 값이 기설정된 값 이하로 감소되는지 여부를 체크하는 과정과, 상기 모니터링부 체크 결과, 각 상 전압이 AC 계통 전압 이하로 감소된 경우 상기 각 상 전압 중 최대값과 최소값에 해당하는 전압에 대한 차 연산을 통해 최대 상 전압과 최소 상 전압 간의 위상변이를 산출하는 과정과, AC 계통 전압감소 및 DC 전류증가에 의한 누설리액턴스의 전압강하에 대응되는 오버랩 앵글(overlap angle)을 계산하는 과정과, 상기 DC 선로의 전류가 기설정된 전류 지령치 이하로 동작되는 경우 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 점호각이 교차되는지 여부를 확인하고, 교차되는 경우 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 HVDC 시스템 운전의 안정성 향상 및 전류 실패 방지를 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템에 있어서, 인버터 제어부의 구성을 보인 상세 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템에 있어서, 인버터 측의 제어기 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법에 관한 전체 흐름도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
본 발명은 사이리스터 기반의 정류기 및 인버터를 이용한 HVDC(High-Voltage Direct Current) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 사이리스터로 구성된 인버터 단에서 상기 복수의 사이리스터들의 전류 실패(commutation failure) 방지를 위해 AC 계통의 각 상 전압, DC 선로의 전류, 전류 제어기와 소호각 제어기에서 출력되는 점호각을 실시간으로 모니터링하여 상기 DC 선로의 전류가 기설정된 전류 지령치 이하로 동작 되는 경우 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 점호각의 교차 여부에 따라 상기 전류 제어기와 소호각 제어기에 의한 각 출력의 차이를 0과 비교한 결과 및 상기 각 출력에 대한 오차를 비례ㆍ적분ㆍ미분 요소를 구성한 제어기, 지능형 제어기, 최적제어기, 강인제어기를 포함하는 다양한 형태의 제어기에 입력시킨 후 출력되는 결과를 스위칭하여 상기 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어함으로써 HVDC 시스템 운전의 안정성 향상 및 전류 실패 방지를 최소화하는 기술을 제공하고자 한다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템의 구성을 도 1 내지 도 3을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
우선, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템은, 정류기(rectifier, 110) 및 인버터(inverter, 112)를 포함하는 것으로, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와 제어 알고리즘이 구비된 DSP, 밸브에 점호 신호를 발생시키는 디지털 입출력 회로 등을 포함하는 일반적인 HVDC 하드웨어 제어기(미도시)를 통해 상기 정류기(110) 제어기와 인버터(112) 제어기로 구성되는 HVDC 소프트웨어를 탑재한다.
상기 정류기(110)은, 복수의 사이리스터(thyristor, 111)로 구성되어 상기 복수의 사이리스터(111)에 입력된 교류를 직류로 변환시킨다.
이때, 상기 정류기(110)는, 전류 제어기와 DC 선로 사고 발생 시 전류를 강제 지연하기 위한 강제 지연 신호(Forced Retard Signal) 중 최대값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 정류기 제어부를 포함한다.
상기 인버터(112)는 복수의 사이리스터(113)로 구성되어 정류기(110)로부터 변환된 직류를 교류로 변환시키는 것으로, 소호각 제어기와 전류 제어기에 대응되는 점호 신호 중 최소값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 인버터 제어부를 통해 상기 소호각 제어기의 출력이 상기 전류 제어기의 출력보다 클 경우 상기 소호각 제어기의 출력이 상기 전류 제어기의 출력을 추종하도록 한다.
여기서, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템에 있어서, 인버터 제어부의 구성을 보인 상세 블록도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 제어부(200)은 상 전압 검출부(210), DC 선로 전류 검출부(212), 모니터링부(214), 상 전압 산출부(216), 오버랩 앵글(overlap angle) 계산부, 점호각 처리부(220)을 포함한다.
이 밖에 도 2에는 도시되어 있지 않지만, HVDC 시스템에 있어서 인버터 제어부는 전류의 오차에 대한 전류 제어기, 전압의 오차에 대한 전압 제어기, 전압 제어기와 전류 제어기의 점호 신호가 계통 전압과 동기되도록 하는 전압제어 발진기(VCO: Voltage Controlled Oscilator), 점호신호가 점호 가능 범위를 넘어서지 않게 하는 출력 제한기, 상기 전류 제어기 또는 전압 제어기의 출력신호와 상기 전압제어 발진기의 신호를 비교하는 비교기, 전류 오차에 대한 점호값과 전압 오차에 대한 점호값 중에서 제어조건에 맞는 신호를 선택하는 최대/최소(Max/Min) 선택기를 더 포함한다.
상기 모니터링부(214)는 상 전압 검출부(210) 및 DC 선로 전류 검출부(212)로부터 출력되는 출력 상 전압(
Figure 112014012701897-pat00001
,
Figure 112014012701897-pat00002
,
Figure 112014012701897-pat00003
) 및 DC 선로 전류(
Figure 112014012701897-pat00004
)를 측정하여 측정된 상 전압(
Figure 112014012701897-pat00005
,
Figure 112014012701897-pat00006
,
Figure 112014012701897-pat00007
) 및 전류 값(
Figure 112014012701897-pat00008
)이 기설정된 값 이하로 감소되는지 여부를 체크한다.
더욱 상세하게는, 본 발명에 따른 HVDC 시스템의 정상적인 운전점은 정류기(110)의 전류제어와 최소 점호각제어, 인버터(112)의 전류제어와 소호각 제어에 의해 결정되는 것으로, 이때, 과도한 DC 전류의 과도한 감소로 인하여 정류기(110)은 최소 점호각제어기, 인버터(112)은 전류 제어기로 동작될 수 있다. 그러나 이러한 동작점이 결정되기 전에 DC 선로 전류가 정류기(110)과 인버터(112) 모두에서 제어되도록 제어기가 동작하는 상태가 되면 AC 전압의 작은 변동에도 DC 선로 전류가 매우 급변할 수 있게 된다. 즉, AC 고장에 의해 전류전압의 변화로 인하여 DC전류의 감소/증가는 빈번하게 나타나게 된다. 이러한 현상은 전류실패의 발생률을 증가시키게 되므로, 상기 모니터링부(214)를 통해 모니터링되는 각 상 전압(
Figure 112014012701897-pat00009
,
Figure 112014012701897-pat00010
,
Figure 112014012701897-pat00011
) 이 최소한의 소호각 유지를 위한 AC 계통의 전압(
Figure 112014012701897-pat00012
) 이하로 감소 되는지 여부를 확인한다.
상기 상 전압 산출부(216)는 모니터링부(214) 체크 결과, 각 상 전압(
Figure 112014012701897-pat00013
,
Figure 112014012701897-pat00014
,
Figure 112014012701897-pat00015
)이 기설정된 AC 계통 전압 이하로 감소된 경우 상기 각 상 전압 (
Figure 112014012701897-pat00016
,
Figure 112014012701897-pat00017
,
Figure 112014012701897-pat00018
) 중 최대값과 최소값에 해당하는 전압에 대한 차이를 계산하고, 이를 통해 최대 상 전압과 최소 상 전압 간의 위상변이를 하기의 수학식 1을 통해 산출한다.
Figure 112014012701897-pat00019
즉, 본 발명에 따른 HVDC 시스템에서 인버터(112)의 경우 사이리스터가 역방향으로 연결되기 때문에 상 전압의 크기가 가장 작은 폴(pole)의 사이리스터가 턴온이 가능하다. 상기 인버터(112) 측의 사이리스터(113)의 구성과 같이 3상 전압이 크로싱(crossing)하는 순간의 위상 변화를 계산하기 위하여 3상에 대한 전압을 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014012701897-pat00020
이때, 3개의 각 상은 120°마다 최소값에서 크로싱(crossing)을 함으로써 사이리스터는 순차적으로 동작하게 되지만 3상의 전압이 불평형이 될 경우 3개의 각 상이 크로싱할 때 위상변이가 발생하게 된다.
이러한 위상변이는 각 상이 서로 크로싱하는 부분으로부터 계산이 가능하고, a상과 b상의 전압은 0°부터 180°마다 크로싱하게 되며, a상의 전압이 고장으로 인하여 감소할 경우에는 크로싱 순간의 관계를 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014012701897-pat00021
상기 오버랩 앵글 계산부(218)는 AC 계통 전압감소 및 DC 전류증가에 의한 누설리액턴스의 전압강하에 대응되는 오버랩 앵글(overlap angle)을 계산한다.
DC 선로 전류의 변화가 없을 시 누설리액턴스에 의한 전압강하는 동일하기 때문에 a상 전압감소로 인하여 오버랩 앵글이 증가하게 되는 것을 확인할 수 있다. 이로 인하여 소호각은 감소하게 되며 전류실패의 발생률도 점점 커지게 된다.
전압감소 시 소호각이 감소되는 값에 대한 계산은 누설리액턴스로 인한 전압강하의 계산으로부터 가능하다. 상기의 수학식 2를 통하여 전류전압(
Figure 112014012701897-pat00022
)는 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014012701897-pat00023
또한, 키르히호프법칙에 의하여 a상과 b상에 연결되는 컨버터의 폴전압은 동일하게 되고, 이로부터 누설리액턴스에 의한 전압강하를 구하게 되면 수학식 5로 나타낼 수 있다.
Figure 112014012701897-pat00024
수학식 5로부터 오버랩 앵글에 대하여 정리하면 수학식 6과 같이 구할 수 있다.
Figure 112014012701897-pat00025
DC전류의 증가 시 누설리액턴스에 의한 전압강하는 증가되기 때문에 오버랩 앵글이 증가하게 되고, 이로 인하여 소호각은 감소하게 되며 전류실패의 발생률도 점점 커지게 된다. DC전류 변화에 따른 누설리액턴스에 의한 전압강하는 하기 수학식 7에 의해 구할 수 있다.
Figure 112014012701897-pat00026
상기 점호각 처리부(220)는 DC 선로의 전류가 기설정된 전류 지령치 이하로 동작되는 경우 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 점호각이 교차되는 지 여부를 확인하고, 교차되는 경우 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어한다.
여기서, 상기 점호각 처리부(220)는 상기 소호각 제어기의 출력(
Figure 112014012701897-pat00027
)이 상기 전류 제어기 출력 추종 시 필요한 소호각 필요량(
Figure 112014012701897-pat00028
), 상기 상 전압 산출부(216)로부터 산출된 위상변이량, 상기 오버랩 앵글 계산부(218)로부터 산출된 오버랩 앵글의 증가량(
Figure 112014012701897-pat00029
)을 모두 합하여 소호각 보정치(
Figure 112014012701897-pat00030
)로 설정한다.
또한, 상기 점호각 처리부(220)는 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 출력에 대한 차이를 0과 비교한 결과와 상기 각 출력에 대한 오차를 전술한 다양한 형태의 제어기에 입력시킨 후 출력되는 결과를 각각 스위칭하여 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템에 있어서, 인버터 측의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3의 점선 영역을 참조하면, 본 발명은 전압감소로 인한 소호각 감소와 오버랩 앵글이 증가하는 부분에 전술한 다양한 형태의 제어기를 이용하여 인버터측 소호각 제어기가 전류 제어기의 출력을 추종하는 부분이 추가되었으며, 소호각 제어기의 출력(
Figure 112014012701897-pat00031
), 전류 제어기의 출력(
Figure 112014012701897-pat00032
)이 각각 비교기(30), 오차 출력기(31)로 각각 분기되어 입력되고, 상기 오차 출력기(31)의 오차를 전술한 다양한 형태의 제어기(32)를 통한 결과, 상기 비교기(30)의 결과를 각각 33에서 스위칭하여 상기 소호각 제어기의 출력(
Figure 112014012701897-pat00033
)이 전류 제어기의 출력(
Figure 112014012701897-pat00034
)을 추종하도록 제어된다.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템의 구성을 살펴보았다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법에 대해 도 4를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법에 관한 전체 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 410 과정에서는 출력 상 전압 및 DC 선로 전류를 측정하고, 412 과정에서는 측정된 상 전압 및 전류 값이 기설정된 사이리스터의 최소 소호각에 대응되게 AC 계통 전압 이하로 감소되는지 여부를 체크한다.
상기 체크 결과, 각 상 전압이 AC 계통 전압 이하로 감소된 경우 414 과정으로 이동하여 상기 각 상 전압 중 최대값과 최소값에 해당하는 전압에 대한 차이를 계산한다.
416 과정에서는 상기 414 과정의 계산을 통해 최대 상 전압과 최소 상 전압 간의 위상변이를 산출한다.
418 과정에서는 AC 계통 전압감소 및 DC 전류증가에 의한 누설리액턴스의 전압강하에 대응되는 오버랩 앵글(overlap angle)을 계산하고, 420 과정에서는 상기 DC 선로의 전류가 기설정된 전류 지령치 이하로 동작되는 지 여부를 확인하고, 기설정된 전류 지령치 이하인 경우 422 과정으로 이동하여 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 점호각이 교차되는 지 여부를 확인한다.
상기 확인 결과, 교차되는 경우 424 과정으로 이동하여 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 출력을 0과 비교한 결과 및 상기 각 출력에 대한 오차를 전술한 다양한 형태의 제어기에 입력시킨 후 출력되는 결과를 각각 스위칭하여 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템 및 이를 이용한 제공 방법에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
210: 상 전압 검출부 212: DC 선로 전류 검출부
214: 모니터링부 216: 상 전압 산출부
218: 오버랩 앵글 계산부 220: 점호각 처리부
Figure 112014012701897-pat00035

Claims (8)

  1. HVDC(High-Voltage Direct Current)시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템에 있어서,
    복수의 사이리스터(thyristor)로 구성되어 상기 복수의 사이리스터에 입력된 교류를 직류로 변환시키는 정류기(rectifier)와,
    상기 정류기로부터 변환된 직류를 교류로 변환시키는 인버터(inverter)를 포함하고,
    상기 정류기는,
    전류 제어기와 DC 선로 사고 발생 시 전류를 강제 지연하기 위한 강제 지연 신호(Forced Retard Signal) 중 최대값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 정류기 제어부와,
    상기 인버터는,
    소호각 제어기와 전류 제어기에 대응되는 점호 신호 중 최소값이 사이리스터 밸브의 점호각 신호로 입력되도록 제어되는 인버터 제어부를 통해 상기 소호각 제어기의 출력이 상기 전류 제어기의 출력을 추종하도록 함을 특징으로 하고,
    상기 인버터 제어부는,
    출력 상 전압 및 DC 선로 전류를 측정하여 상 전압 및 전류 값이 기설정된 값 이하로 감소되는지 여부를 체크하는 모니터링부와,
    상기 모니터링부 체크 결과, 각 상 전압이 AC 계통 전압 이하로 감소된 경우 상기 각 상 전압 중 최대값과 최소값에 해당하는 전압에 대한 차 연산을 통해 최대 상 전압과 최소 상 전압 간의 위상변이를 산출하는 상 전압 산출부와,
    AC 계통 전압감소 및 DC 전류증가에 의한 누설리액턴스의 전압강하에 대응되는 오버랩 앵글(overlap angle)을 계산하는 오버랩 앵글 계산부와,
    상기 DC 선로의 전류가 기설정된 전류 지령치 이하로 동작되는 경우 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 점호각이 교차되는 지 여부를 확인하고, 교차되는 경우 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어하는 점호각 처리부를 포함함을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 점호각 처리부는,
    상기 소호각 제어기의 출력이 상기 전류 제어기 출력 추종 시 필요한 소호각 필요량, 상기 상 전압 산출부로부터 산출된 위상변이량, 상기 오버랩 앵글 계산부로부터 산출된 오버랩 앵글의 증가량을 모두 합하여 초기 소호각 지령치에 추가적으로 설정함을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 점호각 처리부는,
    전류 제어기와 소호각 제어기의 각 출력에 대한 차이를 0과 비교한 결과와 상기 각 출력에 대한 오차를 제어기에 입력시킨 후 출력되는 결과를 각각 스위칭하여 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어함을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어기는,
    비례ㆍ적분ㆍ미분 요소를 구성한 제어기, 지능형 제어기, 최적제어기, 강인제어기를 포함함을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 시스템.
  6. HVDC(High-Voltage Direct Current)시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법에 있어서,
    출력 상 전압 및 DC 전류를 측정하여 측정된 상 전압 및 DC 전류 값이 기설정된 값 이하로 감소되는지 여부를 체크하는 과정과,
    모니터링부 체크 결과, 각 상 전압이 기설정된 AC 계통 전압 이하로 감소된 경우 상기 각 상 전압 중 최대값과 최소값에 해당하는 전압에 대한 차 연산을 통해 최대 상 전압과 최소 상 전압 간의 위상변이를 산출하는 과정과,
    AC 계통 전압감소 및 DC 전류증가에 의한 누설리액턴스의 전압강하에 대응되는 오버랩 앵글(overlap angle)을 계산하는 과정과,
    DC 선로의 전류가 기설정된 전류 지령치 이하로 동작되는 경우 전류 제어기와 소호각 제어기의 각 점호각이 교차되는 지 여부를 확인하고, 교차되는 경우 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력을 추종하도록 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 소호각 제어기의 출력이 전류 제어기의 출력 추종은,
    전류 제어기와 소호각 제어기의 각 출력에 대한 차이 0과 비교한 결과 및 상기 각 출력에 대한 오차를 제어기에 입력시킨 후 출력되는 결과를 스위칭하여 수행됨을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어기는,
    비례ㆍ적분ㆍ미분 요소를 구성한 제어기, 지능형 제어기, 최적제어기, 강인제어기를 포함함을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 전류 실패 방지를 위한 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101829878B1 (ko) * 2016-05-18 2018-02-19 주식회사 다원시스 병렬 듀얼 컨버터의 운전 제어 방법
CN111641225A (zh) * 2020-07-06 2020-09-08 国家电网公司华中分部 一种利用多功能储能装置调节能力的直流连续换相失败抑制方法
CN111641224A (zh) * 2020-07-06 2020-09-08 国家电网公司华中分部 一种基于光伏电站无功自适应调节的直流连续换相失败抑制方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101799363B1 (ko) * 2016-10-28 2017-11-22 한국전력공사 Hvdc 시스템의 소호각 제어 장치 및 방법
KR101898815B1 (ko) * 2017-09-14 2018-09-13 한국전력공사 3상 전압 비율을 이용한 싸이리스터 점호 제어 장치 및 그 제어 방법
CN110797900B (zh) * 2019-11-18 2021-02-26 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局 一种站间通讯故障时三端混合直流阀组故障退出方法
KR102624818B1 (ko) * 2021-12-06 2024-01-15 한국전력공사 전류형 hvdc 인버터측 정류 실패 제어 장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010521955A (ja) 2007-03-19 2010-06-24 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 高電圧直流送電装置における電力変換器ステーションのための制御装置
KR101096146B1 (ko) * 2011-01-20 2011-12-19 한국전력공사 Ｈｖｄｃ 제어기 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010521955A (ja) 2007-03-19 2010-06-24 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 高電圧直流送電装置における電力変換器ステーションのための制御装置
KR101096146B1 (ko) * 2011-01-20 2011-12-19 한국전력공사 Ｈｖｄｃ 제어기 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101829878B1 (ko) * 2016-05-18 2018-02-19 주식회사 다원시스 병렬 듀얼 컨버터의 운전 제어 방법
CN111641225A (zh) * 2020-07-06 2020-09-08 国家电网公司华中分部 一种利用多功能储能装置调节能力的直流连续换相失败抑制方法
CN111641224A (zh) * 2020-07-06 2020-09-08 国家电网公司华中分部 一种基于光伏电站无功自适应调节的直流连续换相失败抑制方法

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