KR102053850B1 - Distribution board smart compensation apparatus capable of improving power-factor of leading phase and lagging phase current - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 스마트 자동역률 보상장치 구비한 배전반은, 지상 무효전력을 보상하기 위해 부하로 가는 전력선로에 병렬로 연결되되, 제 1 스위치부에 의해서 상기 전력선로에 선택적으로 연결되는 복수의 콘덴서 뱅크(C1,C2,C3); 진상 무효전력을 보상하기 위해 상기 부하로 가는 전력선로에 병렬로 연결되되, 제 2 스위치부에 의해서 상기 전력선로에 선택적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 리액터 뱅크(L1); 상기 전력선로에서 센싱된 전류 및 전압을 이용하여 소요 보상 용량을 결정하고 상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부를 제어하는 자동역률 제어기(10);를 포함하여 구성됨으로써 지상 무효전력 및 진상 무효전력의 양자를 모두 보상할 수 있는 것을 특징으로 한다.Switchgear equipped with a smart automatic power factor correction device according to the present invention, a plurality of capacitor banks are connected in parallel to the power line to the load to compensate for the ground reactive power, selectively connected to the power line by the first switch unit (C1, C2, C3); At least one reactor bank (L1) connected in parallel to a power line going to the load to compensate for advance reactive power, and selectively connected to the power line by a second switch unit; An automatic power factor controller 10 determining a required compensation capacity using the current and voltage sensed by the power line and controlling the first switch unit and the second switch unit; It is characterized in that to be able to compensate for both.
Description
본 발명은 진상 무효전력 및 지상 무효전력의 양쪽 모두에 대한 역률개선이 가능하며 나아가 무효전력의 발생량에 맞추어 보다 정밀한 보상이 가능한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반에 관한 것이다.The present invention relates to a switchboard having a smart automatic power factor correction device capable of improving the power factor of both the advanced reactive power and the ground reactive power and further compensating more precisely according to the generation amount of reactive power.
역률이란 부하설비에 공급되는 전력 중 유효전력과 피상전력의 비율을 나타내는 것으로 다음 수식을 통해 산출한다.Power factor represents the ratio of the active power and the apparent power among the power supplied to the load facility and is calculated by the following equation.
불필요한 무효전력이 작을수록 역률은 1에 가까운 값을 갖게 되며, 한전에서 송전하는 송전전력을 최소화할 수 있다.The smaller the unnecessary reactive power, the closer the power factor is to 1, and the transmission power transmitted from KEPCO can be minimized.
이런 이유로 인해 한전에서는 지상인 경우 역률이 0.9에 미달하면 전력요금을 가산(할증)하며, 역률을 0.95까지 개선할 경우 전력요금을 할인해주고 있다. 마찬가지로 진상인 경우에는 0.95에 미달하면 전력요금을 가산한다. 이러한 요금 정책을 통하여, 역률이 0.9 이상(지상) 또는 0.95 이상(진상) 유지되도록 유도하고 있다.For this reason, KEPCO adds (charges) to power rates when the power factor is below 0.9 in the case of the ground, and discounts the power rate when the power factor is improved to 0.95. Similarly, if the rate is less than 0.95, electricity charges will be added. Through these tariffs, the power factor is kept above 0.9 (ground) or above 0.95 (truth).
대표적 지상 무효전력 발생부하인 전동기는 기동시, 지상 무효전력의 발생량이 최대에 이르게 되며, 기동이 완료되어 정상운전에 접어들게 되면 무효전력 발생량은 최소화되는 특성을 나타내게 된다.The motor, which is a representative ground reactive power generating load, reaches the maximum amount of ground reactive power at start-up, and the generation of reactive power is minimized when the start is completed and normal operation is started.
무효전력 발생으로 인한 역률감소를 최소화하기 위해 전동기마다 콘덴서를 부설하는 개별 보상방식을 사용하거나, 복수의 전동기에 한꺼번에 대응하기 위하여 일군의 콘덴서와 자동역률제어기를 설치하고 지상무효전력의 발생량에 따라 단수 혹은 복수의 콘덴서를 필요한 만큼 투입/개방해가며 지상무효전력에 상응하는 진상무효전력을 공급하여 역률을 개선하는 방법이 사용된다.In order to minimize power factor reduction due to reactive power generation, individual compensation methods are provided for each motor, or a group of capacitors and an automatic power factor controller are installed to cope with a plurality of motors at once. Alternatively, a method of improving power factor by inputting / opening a plurality of capacitors as necessary and supplying phase reactive power corresponding to ground reactive power is used.
도 1은 진상 무효전력을 공급하여 역률을 개선하는 자동역률 보상장치의 대표적인 구성 예를 도시한 도면이다.1 is a view showing a typical configuration of an automatic power factor correction device for improving the power factor by supplying the advance reactive power.
도 1에서 자동역률 제어기(2)는 부하의 역률을 계측하고, 부하의 지상 무효전력에 대응하여 콘덴서 뱅크 C1, C2, C3 를 선택적으로 투입하기 위하여 해당 콘덴서 뱅크로 가는 선로의 개폐 스위치에 신호를 출력한다. 자동역률 보상장치는 진상 무효전력을 공급함으로써, 부하의 지상 무효전력과 서로 상쇄시켜 역률을 개선한다.In FIG. 1, the automatic
자동역률 보상장치 내에 설치된 콘덴서 뱅크의 용량을 기본 단위로 하여 진상 무효전력의 공급이 가능하므로, 단일 콘덴서 뱅크의 용량보다 작은 크기의 지상 무효전력이 발생할 때에는 역률 개선이 불가능하다. 아울러, 상기한 개별 보상 방식 또한 콘덴서 뱅크의 용량보다 작은 크기의 지상 무효전력이 발생할 때에는 역률 개선이 불가능한 문제점이 있다.Since the reactive reactive power can be supplied based on the capacity of the capacitor bank installed in the automatic power factor correction device, it is impossible to improve the power factor when a ground reactive power having a size smaller than that of a single capacitor bank occurs. In addition, the above-described individual compensation scheme also has a problem in that power factor improvement is impossible when ground reactive power having a size smaller than that of the capacitor bank is generated.
보다 작은 용량의 콘덴서 뱅크를 추가하면 대응하는 작은 용량의 지상 무효전력에 대한 대응이 가능하게 되지만, 그 만큼 비용과 공간의 소모가 있게 되는 단점이 있다.The addition of a smaller capacitor bank allows for the corresponding small capacity ground reactive power, but has the disadvantage of cost and space consumption.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.Although the problems and problems of the prior art have been described above, the recognition of the problems and problems is not obvious to those skilled in the art.
본 발명의 목적은 보다 작은 크기의 지상 무효전력에 대한 역률 개선이 가능면서도 추가적인 장점을 함께 가질 수 있는 자동역률 보상장치를 구비한 배전반을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a switchboard having an automatic power factor correction device capable of improving the power factor for a smaller size of ground reactive power and having additional advantages.
또한, 본 발명의 목적은 지상 무효전력에 대한 보상 단위를 보다 세분화하면서도 추가적인 장점을 함께 가질 수 있는 자동역률 보상장치를 구비한 배전반을 제공하기 위한 것이다.It is also an object of the present invention to provide a switchgear having an automatic power factor correction device which can further subdivide the compensation unit for ground reactive power and have additional advantages.
본 발명의 일 양상에 따른 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반은, 지상 무효전력을 보상하기 위해 부하로 가는 전력선로에 병렬로 연결되되, 제 1 스위치부에 의해서 상기 전력선로에 선택적으로 연결되는 복수의 콘덴서 뱅크; 진상 무효전력을 보상하기 위해 상기 부하로 가는 전력선로에 병렬로 연결되되, 제 2 스위치부에 의해서 상기 전력선로에 선택적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 리액터 뱅크; 상기 전력선로에서 센싱된 전류 및 전압을 이용하여 소요 보상 용량을 결정하고 상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부를 제어하는 자동역률 제어기;를 포함하여 구성됨으로써 지상 무효전력 및 진상 무효전력의 양자를 모두 보상할 수 있는 것을 특징으로 한다.A switchboard having a smart automatic power factor correction device according to an aspect of the present invention is connected in parallel to a power line going to a load to compensate for ground reactive power, and is selectively connected to the power line by a first switch unit. A plurality of capacitor banks; At least one reactor bank connected in parallel to a power line going to the load to compensate for advance reactive power and selectively connected to the power line by a second switch unit; An automatic power factor controller for determining a required compensation capacity using the current and voltage sensed by the power line and controlling the first switch unit and the second switch unit to include both ground reactive power and advanced reactive power. All of them can be compensated for.
상기한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반에 있어서, 상기 리액터 뱅크는 복수의 리액터를 포함하며 상기 복수의 리액터의 일단을 공통 접속하여 Y결선한 것이다.In a switchgear equipped with the smart automatic power factor correction device, the reactor bank includes a plurality of reactors and is Y-connected by connecting one end of the plurality of reactors in common.
상기한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반에 있어서, 상기 리액터 뱅크는 하나가 사용되며, 상기 리액터 뱅크의 용량은, 상기 복수의 콘덴서 뱅크 중에서 가장 작은 용량을 가지는 콘텐서 뱅크의 용량과 비교하여 1/2의 용량을 가진다.In the switchboard having the smart automatic power factor correction device, one reactor bank is used, and the capacity of the reactor bank is 1 compared with the capacity of the capacitor bank having the smallest capacity among the plurality of capacitor banks. Has a capacity of / 2.
상기한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반에 있어서, 상기 복수의 콘덴서 뱅크에 포함되는 각 콘덴서 뱅크의 용량은 2배수로 증가하는 용량을 가진다.In the switchboard including the smart automatic power factor correction device, the capacity of each capacitor bank included in the plurality of capacitor banks has a capacity that is doubled.
상기한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반에 있어서, 상기 자동역률 제어기는, 상기 전력선에 흐르는 전류 및 전압을 검출하여 디지털 신호로 제공하는 전압·전류 검출부(12); 설정된 목표 역률과 상기 제공되는 디지털 신호에 기초하여 소요 보상 용량을 계산하고 상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부를 제어하는 제어 신호를 생성하는 연산 및 제어부(11)를 포함하여 구성된다.In a switchboard including the smart automatic power factor correction device, the automatic power factor controller includes: a voltage and current detector (12) for detecting a current and voltage flowing through the power line and providing the digital signal; And a
상기한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반에 있어서, 상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부는 SCR 스위치로 구성되며, 3상중에서 2상에 대해서만 SCR 스위치가 구성됨으로써 SCR 스위치의 총발열량을 최소화하는 것을 특징으로 한다.In the switchboard including the smart automatic power factor correction device, the first switch unit and the second switch unit is composed of SCR switches, the SCR switch is configured only for two of the three phases to minimize the total heat generation of the SCR switch Characterized in that.
본 발명은 보다 작은 크기의 지상 무효전력에 대한 보상이 가능면서도 진상 무효전력에 대한 보상까지 가능하게 되는 장점이 있다.The present invention has the advantage that it is possible to compensate for the ground reactive power of a smaller size, but also to compensate for the advance reactive power.
또한, 본 발명은 지상 무효전력에 대한 보상 단위를 보다 세분화하면서도 진상 무효전력에 대한 보상까지 가능하게 되는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that it is possible to further compensate for the advance reactive power while subdividing the compensation unit for the ground reactive power.
본 발명은 역률개선을 위해 자동역률보상 장치가 공급하는 진상 무효전력의 단위를 세분화하여 부하의 지상무효전력을 최소화게 되므로 이로 인한 전력비용을 절감하면서도, 진상 무효전력의 보상까지 가능한 효과가 있다. 본 발명은 부하의 다양한 운전조건에 따라 지상무효전력뿐만 아니라, 진상무효전력의 보상이 가능한 자동역률 보상장치를 제공하고 지상무효전력의 개선에 있어 진상무효전력의 보상단위를 세분화하여 선형에 가까운 역률개선이 가능하다.The present invention has the effect of minimizing the ground reactive power of the load by subdividing the unit of the advance reactive power supplied by the automatic power factor correction device for improving the power factor, thereby reducing power costs and compensating for the advance reactive power. The present invention provides an automatic power factor compensation device capable of compensating not only ground reactive power but also advanced reactive power according to various operating conditions of a load, and subdividing the compensation unit of advanced reactive power in improving the ground reactive power to obtain a linear power factor close to linear. Improvements are possible.
도 1은 진상 무효전력을 공급하여 역률을 개선하는 자동역률 보상장치의 대표적인 구성 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치의 블럭도이다.1 is a view showing a typical configuration of an automatic power factor correction device for improving the power factor by supplying the advance reactive power.
2 is a block diagram showing a smart automatic power factor correction apparatus provided in the switchboard according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a smart automatic power factor correction apparatus provided in a switchboard according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram of a smart automatic power factor correction apparatus provided in the switchboard according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a smart automatic power factor correction apparatus provided in a switchboard according to another embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals refer to like parts throughout the specification.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치를 도시한 블럭도이다.2 is a block diagram showing a smart automatic power factor correction apparatus provided in the switchboard according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시에에 따른 스마트 자동역률 보상장치는 복수의 콘덴서 뱅크(C1,C2,C3), 적어도 하나 이상의 리액터 뱅크(L1), 복수의 스위치부(S1,S2,S3,S4) 및 자동역률 제어기(10)를 포함하여 구성된다.Smart power factor correction device according to an embodiment of the present invention is a plurality of capacitor banks (C1, C2, C3), at least one reactor bank (L1), a plurality of switch units (S1, S2, S3, S4) and automatic And a
각 콘덴서 뱅크(C1,C2,C3)는 부하 설비(이하 간단히 '부하'라고 한다)(1)의 지상 무효전력을 보상하기 위해 부하(1)로 가는 전력선로(전선A, 전선B, 전선C))에 병렬로 각각 연결되되, 스위치부(S2,S3,S4)에 의해서 상기 전력선로에 선택적으로 연결되며, 콘덴서 뱅크(C1,C2,C3)는 복수개가 구성된다. 각 콘덴서 뱅크(C1,C2,C3)와 상기 전력선로 사이에는 스위치부(S2,S3,S4)와 별도의 전력선로를 구성하고 이들을 통해서 부하(1)로 가는 전력선로(전선A, 전선B, 전선C))에 병렬로 각각 연결될 수 있다. 각 콘덴서 뱅크에서는 3개의 콘덴서가 델타 결선을 하고 있다. 콘덴서 뱅크는 진상 무효전력을 공급함으로써 지상 무효전력을 보상한다.Each capacitor bank C1, C2, C3 is a power line (wire A, wire B, wire C) to the
리액터 뱅크(L1)는 진상 무효전력을 보상하기 위해 부하로 가는 전력선로에 병렬로 연결되되, 스위치부(S1)에 의해서 상기 전력선로에 선택적으로 연결되며 적어도 하나 이상이 구성된다. Reactor bank (L1) is connected in parallel to the power line to the load to compensate for the advance reactive power, is selectively connected to the power line by the switch unit (S1) and at least one is configured.
리액터 뱅크는 콘덴서 뱅크와 반대로 지상무효전력을 발생하게 되며 부하로부터 진상무효전력이 발생할 때 이를 개선하는 역할을 수행함과 동시에 콘덴서 뱅크 C1, C2, C3와 필요에 따라 동시에 투입/개방되어 부하로부터 발생되는 지상무효전력을 개선하게 된다.The reactor bank generates ground reactive power as opposed to the capacitor bank, and improves when reactive reactive power is generated from the load, and simultaneously loads / opens the capacitor banks C1, C2, and C3 as needed to generate the reactive power. Ground reactive power will be improved.
리액터 뱅크(L1)와 상기 전력선로 사이에는 스위치부(S1)와 별도의 전력선로를 통해서 부하(1)로 가는 전력선로에 리액터 뱅크가 병렬로 연결될 수 있다. 리액터 뱅크에서 복수의 리액터는 Y 결선을 하고 있으며, 리액터 뱅크는 지상 무효전력을 공급함으로써 진상 무효전력을 보상하며, 구체적으로 후술하겠으나 보상되는 지상무효전력을 더욱 세분화시키는 데 이용된다.The reactor bank L1 and the power line may be connected in parallel to a power line going to the
콘덴서 뱅크(C1, C2, C3)는 델타 결선하고 있음에 비하여, 리액터 뱅크(L1)는 복수의 리액터, 예를 들면 3개의 리액터를 포함하며 복수의 리액터의 일단을 공통 접속하여 Y 결선하고 있다.The capacitor banks C1, C2, and C3 are delta-connected, whereas the reactor bank L1 includes a plurality of reactors, for example, three reactors, and one end of the plurality of reactors is connected in common and Y-connected.
각 스위치부(S~S4)는 3개의 SCR 스위치로 구성되며(후술하겠으나 2개의 SCR 스위치로 구성될 수도 있다), 부하로 가는 전력선로 대하여 콘덴서 뱅크 또는 리액터 뱅크를 선택적으로 병렬 연결하기 위하여 사용된다. 스위치부는 자동역률 제어기(10)로부터의 제어신호(On/Off 신호)에 따라 선로를 개폐하는 스위치로서 기능한다(도면에서는 각 스위치부를 제어하는 제어신호가 제공되는 신호선이 단일의 선으로 편의상 도시되었으나 각 신호선은 별로도 구비되며 각 스위치부는 개별적으로 제어된다).Each switch section S to S4 is composed of three SCR switches (described later, but may also be composed of two SCR switches), and is used to selectively connect capacitor banks or reactor banks in parallel to power lines to the load. . The switch unit functions as a switch for opening and closing a line according to a control signal (On / Off signal) from the automatic power factor controller 10 (in the drawing, a signal line provided with a control signal for controlling each switch unit is illustrated as a single line for convenience). Each signal line is provided separately and each switch unit is individually controlled).
자동역률 제어기(10)는 부하로 가는 전력선로에서 센싱된 전류 및 전압을 이용하여 소요 보상 용량을 결정하고 각 스위치부를 제어한다. 전류를 센싱하기 위하여 도시된 CT(Current Trasformer)가 사용될 수 있으며, 전압을 센싱하기 위하여 PT(Potential Transformer)(미도시)가 사용될 수도 있다. 전압은 동일 전위를 가지는 복수의 노드중 한 곳에 센싱될 수 있으며, 전류는 리액터 뱅크/콘덴서 뱅크가 연결되는 지점의 전단, 후단 또는 양자의 모두에서 센싱하는 것이 가능하다.The automatic
자동역률 제어기(10)는 전압·전류 검출부(12), 연산 및 제어부(11) 및 표시장치(13)를 포함하여 구성된다. 전압·전류 검출부(12)는 3상 전력선에 흐르는 전류와 전력선에 걸리는 전압을 검출하여 연산 및 제어부(11)에 디지털 신호로 제공하며, 이를 위하여 복수 채널의 신호 전처리기 및 A-D 컨버터 등을 포함할 수 있다. 연산 및 제어부(11)는 자동역률 제어기(10)를 구성하는 각 구성요소를 전반적으로 제어하며, 설정된 목표 역률과 전압·전류 검출부(12)에서 제공되는 디지털 신호에 기초하여 소요 보상 용량을 계산하고 각 스위치부를 제어하는 제어신호를 생성한다. 연산 및 제어부(11)의 구체적인 계산 내용 및 제어 내용은 후술한다. 표시장치(130)는 스마트 자동역률 보상장치의 동작상태를 표시하고 사용자와의 인터페이스를 위하여 사용된다. 도시되지 않았으나, 사용자로부터의 명령 및 설정을 입력받기 위한 키패드 또는 버턴 등으로 구성되는 입력부가 더 포함될 수 있다.The automatic
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the smart automatic power factor correction apparatus provided in the switchboard according to an embodiment of the present invention.
자동역률 제어기(10)에서 입력부(미도시) 및 표시장치(13) 등을 이용하여 리액터 뱅크(L1) 및 콘덴서 뱅크(C1, C2, C3)의 용량(이는 무효전력의 양으로 표시될 수 있다)을 입력하고 개선하고자 하는 목표 역률이 설정된다.In the automatic
전압·전류 검출부(12)는 CT 등이 센싱하는 아날로그 신호를 입력받아 이를 전처리하고 A-D 컨버터를 이용하여 디지털 전압값 및 전류값을 나타내는 신호를 연산 및 제어부(11)로 제공하며, 연산 및 제어부(11)는 전압·전류 검출부(12)로부터 실시간 입력되는 디지털 전압값 및 전류값을 바탕으로 전압 및 전류의 크기와 위상을 해석하고 이를 바탕으로 전압 및 전류 사이의 위상차, 유효전력, 무효전력 및 역률을 계산하며, 현재의 역률로부터 설정된 목표 역률까지 개선하기 위해 필요한 무효전력의 크기를 산출한다. 역률 개선을 위해 필요한 무효 전력과 소요 보상 용량의 연산과정은 다음과 같이 요약될 수 있다.The voltage and
먼저 순시 전압과 순시 전류는 아래와 같이 표현될 수 있다(Vrms:실효전압, Irms:실효전류, t:시간, 
순시전압 :Instantaneous voltage:
순시전류 :Instantaneous current:
그러면 유효전력 및 현재 역률은 아래와 같은 수학식으로 된다.The active power and the current power factor are then expressed by the following equation.
유효전력 :Active power:
현재역률 :Current power factor:
그리고 개선 목표역률이 
소요보상용량 :Required Compensation Capacity:
연산 및 제어부(11)는 위와 같이 소요보상용량이 결정되면 이를 바탕으로, 구비된 복수의 리액터 뱅크 및 콘덴서 뱅크 중에서 어떤 것을 투입할지를 결정하게 된다.When the required compensation capacity is determined as described above, the operation and
예를 들어, 자동역률 보상장치의 L1, C1, C2, C3의 용량(크기)를 각각 +10kvar, -20kvar, -20kvar, -20kvar이라 하고 위 수식들에 따라 연산 및 제어부(11)에서 연산한 개선 목표역률을 만족하기 위한 소요보상용량(Q(C))이 -30kvar이라 하면 연산 및 제어부(11)는 스위치부 S1, S2, S3의 게이트 단자에 On 신호를 출력한다. 그러면 스마트 자동역률 보상장치는 -40kvar의 진상 무효전력과 10kvar의 지상 무효전력을 제공하게 되므로, 결과적으로 -30kvar의 소요보상용량을 정확하게 만족할 수 있게 된다.For example, the capacities (sizes) of L1, C1, C2, and C3 of the automatic power factor correction device are +10 kvar, -20 kvar, -20 kvar, and -20 kvar, respectively, and are calculated by the calculation and
또한 목표역률을 만족하기 위산 소요 보상용량(Q(C))이 마찬가지로 위의 과정을 거쳐 +10kvar 로 지상무효전력이 필요한 것으로 산출되더라도 연산 및 제어부(11)는 스위치부 S1의 게이트 단자에 On 신호를 출력하여 역률의 개선이 가능하다.In addition, even if the required compensation capacity Q (C) to satisfy the target power factor is calculated to require ground reactive power as +10 kvar through the above process, the calculation and
이하에서는 비교예의 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 서로 대비하여 살펴본다.Hereinafter, the method of the comparative example and the method according to an embodiment of the present invention will be described in comparison with each other.
먼저, 비교예로서 리액터 뱅크를 사용하지 않고 콘덴서 뱅크만을 이용하는 자동역률 보상장치에서 무효전력 보상예를 표로 표시하면 아래와 같다.First, a reactive power compensation example is shown in a table in the automatic power factor correction apparatus using only a capacitor bank instead of a reactor bank as a comparative example.
위의 표와 같이 리액터 뱅크를 사용하지 않는 비교예에서는 자동역률 보상장치에서 무효전력을 보상하더라도, 개선결과 잔존하는 무효전력은 -10 ~ +15 kvar의 편차로 남게 된다.In the comparative example without using the reactor bank as shown in the above table, even though the reactive power compensation device compensates for the reactive power, the remaining reactive power remains as a deviation of -10 to +15 kvar as a result of the improvement.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 자동역률 보상장치를 사용하는 경우의 예는 아래 표와 같다.On the other hand, an example of using a smart automatic power factor correction apparatus according to an embodiment of the present invention is as follows.
-20kvar 용량의 콘덴서 뱅크 3기를 사용하여 무효전력을 개선하는 종래의 자동역률 개선장치의 경우, -20, -40, -60kvar의 3가지 크기의 진상 무효전력만 공급이 가능하다.In the case of the conventional automatic power factor improving device that improves reactive power by using three capacitor banks of -20kvar capacity, only three sizes of advanced reactive power of -20, -40, and -60kvar can be supplied.
하지만 리액터 뱅크를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 자동역률보상장치의 경우, 10kvar의 리액터 뱅크를 추가하는 것만으로 10, -10, -20, -30, -40, -50, -60kvar의 7가지 크기의 무효전력의 공급이 가능하고 특히, 부하로부터 진상 무효전력이 발생하더라도 이에 대한 개선이 가능해진다.However, in the case of a smart power factor compensation apparatus according to an embodiment of the present invention including a reactor bank, a 10, -10, -20, -30, -40, -50, and -60kvar is simply added by adding a reactor bank of 10 kvar. It is possible to supply reactive power of seven sizes, and in particular, even if the advance reactive power occurs from the load, it is possible to improve it.
종래 예에서는 -10 ~ +15 kvar의 편차가 남게 되지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 자동역률 보상장치에서는 편차가 -5 ~ +5 kvar로 현저히 줄어든다.In the conventional example, a deviation of -10 to +15 kvar remains, but in the smart automatic power factor correction device according to an embodiment of the present invention, the deviation is significantly reduced to -5 to +5 kvar.
종래 일반적인 자동역률 보상장치는 콘덴서 뱅크를 이용해 진상 무효전력을 공급함으로써 부하의 지상무효전력을 상쇄시켜 역률을 개선하나, 본 발명에 따른 스마트 자동역률 보상장치는 일반적인 자동역률 보상장치와 달리 진상 무효전력을 공급하는 콘덴서 이외에 지상무효전력을 공급하는 리액터 뱅크를 포함한다.Conventional automatic power factor correction device improves the power factor by offsetting the ground reactive power of the load by supplying the advance reactive power using a capacitor bank, smart smart power factor compensation device according to the present invention unlike the conventional automatic power factor compensation device In addition to the capacitor to supply a reactor bank for supplying reactive power.
특히, 리액터 뱅크의 크기(용량)는 각 콘덴서 뱅크의 용량 중 최소 용량의 1/2 크기로 배열하면, 개선결과 무효전력의 크기를 최소화할 수 있어 선형에 가까운 역률 관리가 가능해진다.In particular, if the size (capacity) of the reactor bank is arranged in the size of 1/2 of the minimum capacity of each capacitor bank, it is possible to minimize the size of reactive power as a result of the improvement, it is possible to manage the power factor near linear.
다음은 종래 자동역률 보상장치와 본 발명에 따른 스마트 자동역률 보상장치의 무효전력 보상조합 비교표이다.The following is a comparison table of the reactive power compensation combination of the conventional automatic power factor correction apparatus and the smart automatic power factor correction apparatus according to the present invention.
콘덴서 뱅크에 리액터 뱅크를 추가하면, 진상 무효전력의 개선이 가능해지는 것과 함께 자동역률상장치가 제공하는 무효전력의 크기가 2배 이상 세분화되어 선형에 가까운 무효전력의 보상이 가능해지며 동시에 다른 종류의 무효전력에 대한 보상이 가능하여, 부하의 무효전력 발생을 최대로 억제할 수 있다.By adding reactor banks to the capacitor banks, the advance reactive power can be improved, and the reactive power provided by the automatic power factor correction device can be subdivided by more than two times to compensate for the reactive power near the linearity, and at the same time, other types of reactive Compensation for power is possible, so that reactive power generation of the load can be suppressed to the maximum.
예를 들면, 모터 부하와 함께 LED 조명 부하가 있고 모터가 동작중이지 않을 때, 또는 모터에 근접하여 설치되는 개별 보상 방식의 무효전력 보상장치가 약간 과도하게 진상무효전력을 공급할 때, 등등의 상황에서는 본 발명의 스마트 무효전력 보상장치에서 진상 무효전력을 공급함으로써 보다 정확한 역률 개선하는 가능하게 되는 장점이 있다.For example, when there is an LED light load with the motor load and the motor is not running, or when the individual compensation reactive power compensator installed in close proximity to the motor supplies slightly excessive phase reactive power. In the smart reactive power compensation device of the present invention has the advantage that it is possible to improve the more accurate power factor by supplying the advanced reactive power.
리액터 뱅크 L1 및 콘덴서 뱅크 C1, C2, C3에서 보상하는 무효전력의 크기는 다양한 용량 조합이 가능하도록 1/2 : -1 : -1: -1로 하거나, 1/2 : -1: -2: -2 로 하거나, 1/2 : -1 : -2 : -4와 같이 서로 2배 용량으로 증가하도록 배열하는 것이 선호될 수 있다.The reactive power compensated for in the reactor bank L1 and the capacitor banks C1, C2 and C3 should be 1/2: -1: -1: -1 or 1/2: -1: -2: It may be preferred to arrange them to -2 or to increase to double the capacity of each other, such as 1/2: -1: -2: -4.
리액터 뱅크는 하나가 사용될 수 있으며, 이때 리액터 뱅크의 용량은 복수의 콘덴서 뱅크 중에서 가장 작은 용량을 가지는 콘덴서 뱅크의 용량과 비교하여 1/2의 용량을 가지도록 한다. 이에 따라 가장 작은 용량의 콘덴서 뱅크의 크기에 대비하여 그 1/2의 단계를 임의의 합산 용량 사이에 삽입하는 것이 가능하고, 콘덴서 뱅크의 최소 용량을 1/2로 하는 효과도 가지며, 아울러 진상 무효전력이 발생되는 상황에서 이를 보상하는 지상 무효전력을 제공할 수 있는 효과도 있게 된다.One reactor bank may be used, and the reactor bank has a capacity of 1/2 compared to that of the capacitor bank having the smallest capacity among the plurality of capacitor banks. This makes it possible to insert a half of the step between any summation capacity in preparation for the size of the capacitor bank of the smallest capacity, and also has the effect of reducing the minimum capacity of the capacitor bank to 1/2, and at the same time, invalid the phase. There is also the effect of providing ground reactive power to compensate for power generation.
그리고 복수의 콘덴서 뱅크에 포함되는 각 콘덴서 뱅크의 용량은 2배수로 증가하는 용량을 가지도록 하는 구성이 선호될 수 있다.In addition, a configuration in which the capacity of each capacitor bank included in the plurality of capacitor banks has a capacity that is doubled may be preferable.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치의 블럭도이다.3 is a block diagram of a smart automatic power factor correction apparatus provided in a switchboard according to another embodiment of the present invention.
이하, 도 2에 도시되고 설명된 스마트 자동역률 보상장치와 다른 점을 중심으로 설명한다. 도 3에 도시된 실시예에서는 리액터 뱅크(L2)를 추가하여 지상무효전력의 공급을 확대할 수 있도록 하였으며, 직렬 리액터(SR3, SR4, SR5)를 경로에 삽입하여 콘덴서 뱅크로의 돌입 전류를 제한한다.Hereinafter, a description will be given focusing on the differences from the smart automatic power factor correction apparatus shown and described with reference to FIG. 2. In the embodiment shown in FIG. 3, the reactor bank L2 is added to expand the supply of ground reactive power, and the series reactors SR3, SR4, and SR5 are inserted into the path to limit the inrush current to the capacitor bank. do.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치의 블럭도이다.Figure 4 is a block diagram of a smart automatic power factor correction apparatus provided in the switchboard according to another embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 실시예에서는 상기한 실시예에서 스위치부를 구성하는 SCR의 발열을 최소화하기 위해 3상중 1상의 스위치를 생략한 것이다. 스위치부에서 3상중에서 2상에 대해서만 SCR 스위치가 구성됨으로써 SCR 스위치의 총발열량을 최소화한다. 리액터 뱅크 또는 콘덴서 뱅크에서 1상의 리액터 또는 콘덴서가 부하로 가는 전력선로에 연결되어 있더라도 다른 2상이 연결되지 않으면 전기적으로 오픈 서킷을 구성하므로 3상이 연결되지 않은 것과 같은 기능을 하게 된다.In the embodiment shown in Figure 4 in order to minimize the heat generation of the SCR constituting the switch unit in the above embodiment, one of the three phases of the switch is omitted. The SCR switch is configured for only two out of three phases in the switch unit, thereby minimizing the total heat generation of the SCR switch. In the reactor bank or capacitor bank, even if one-phase reactor or capacitor is connected to the power line to the load, if the other two phases are not connected, an electrically open circuit is formed so that the three phases are not connected.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배전반에 구비된 스마트 자동역률 보상장치의 블럭도이다. 도 5에 도시된 실시예에서는 스위치부가 SCR 스위치 대신 마그네틱 컨텍터로 구성된다.5 is a block diagram of a smart automatic power factor correction apparatus provided in a switchboard according to another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 5, the switch unit is configured as a magnetic contactor instead of an SCR switch.
1 : 부하 설비 10 : 자동역률 제어기
11 : 연산 및 제어부 12 : 전압·전류 검출부
13 : 표시장치 S1,S2,S3,S4,S5 : 스위치부
L1,L2 : 리액터 뱅크 C1,C2,C3 : 콘덴서 뱅크1: Load facility 10: Automatic power factor controller
11 operation and
13: display device S1, S2, S3, S4, S5: switch unit
L1, L2: Reactor bank C1, C2, C3: Capacitor bank
Claims (6)
상기 부하로 가는 전력선로에 병렬로 연결되되, 제 2 스위치부에 의해서 상기 전력선로에 선택적으로 연결되는 하나의 리액터 뱅크;
상기 전력선로에서 센싱된 전류 및 전압을 이용하여 소요 보상 용량을 결정하고 상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부를 제어하는 자동역률 제어기;를 포함하여 구성되고 지상 무효전력 및 진상 무효전력의 양자를 모두 보상할 수 있으며,
상기 하나의 리액터 뱅크는 그 용량이, 상기 복수의 콘덴서 뱅크 중에서 가장 작은 용량을 가지는 콘덴서 뱅크의 용량과 비교하여 1/2의 용량을 가지도록 하여,
지상 무효전력을 보상할 때에는 상기 복수의 콘덴서 뱅크의 최소 용량을 1/2로 하는 효과를 가지는 것과 함께, 상기 하나의 리액터 뱅크에 대응하는 진상 무효전력도 보상할 수 있으며,
상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부는 SCR 스위치로 구성되되, 3상중에서 2상에 대해서만 SCR 스위치가 구성됨으로써 SCR 스위치의 총발열량을 최소화하는,
스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반.A plurality of capacitor banks connected in parallel to a power line leading to a load and selectively connected to the power line by a first switch unit;
A reactor bank connected in parallel to the power line to the load, and selectively connected to the power line by a second switch unit;
An automatic power factor controller configured to determine a required compensation capacity using the current and voltage sensed by the power line and to control the first switch unit and the second switch unit; You can reward them all,
The one reactor bank has a capacity of 1/2 compared to that of the capacitor bank having the smallest capacity among the plurality of capacitor banks,
When the ground reactive power is compensated, the minimum capacity of the plurality of capacitor banks is 1/2, and the phase reactive power corresponding to the one reactor bank can be compensated.
The first switch unit and the second switch unit is composed of an SCR switch, the SCR switch is configured only for two of the three phases to minimize the total heat generation amount of the SCR switch,
Switchboard with smart automatic power factor correction device.
상기 리액터 뱅크는 복수의 리액터를 포함하며 상기 복수의 리액터의 일단을 공통 접속하여 Y결선한 것인,
스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반.The method according to claim 1,
The reactor bank includes a plurality of reactors and Y-connected by connecting one end of the plurality of reactors in common,
Switchboard with smart automatic power factor correction device.
상기 복수의 콘덴서 뱅크에 포함되는 각 콘덴서 뱅크의 용량은 2배수로 증가하는 용량을 가지는,
스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반.The method according to claim 1,
The capacity of each capacitor bank included in the plurality of capacitor banks has a capacity that is doubled.
Switchboard with smart automatic power factor correction device.
상기 자동역률 제어기는,
상기 전력선에 흐르는 전류 및 전압을 검출하여 디지털 신호로 제공하는 전압·전류 검출부(12);
설정된 목표 역률과 상기 제공되는 디지털 신호에 기초하여 소요 보상 용량을 계산하고 상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부를 제어하는 제어 신호를 생성하는 연산 및 제어부(11);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반.The method according to claim 1,
The automatic power factor controller,
A voltage / current detector 12 which detects a current and voltage flowing in the power line and provides it as a digital signal;
An operation and control unit (11) for calculating a required compensation capacity based on a set target power factor and the provided digital signal and generating a control signal for controlling the first switch unit and the second switch unit;
Switchgear having a smart automatic power factor correction device comprising a.
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