KR102560561B1 - Digital voltage stabilizer for shunt reactor replacement in distribution lines - Google Patents
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Abstract
본 개시는 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치에 관한 것이다. 일례로, 본 개시는 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치에 있어서, 전력 반도체 소자 및 DC 콘덴서로 보상 전류를 발생시키는 전력부, 상기 전력부에 연결되어 써지없이 상기 DC 콘덴서를 충전시키는 충전부, 상기 충전부에 연결되어 상기 전력 반도체 소자의 스위칭으로 발생되는 보상 전류의 노이즈 성분을 필터링하는 노이즈 필터, 상기 노이즈 필터에 연결되어 장치 사고 시 파급을 막는 파워 퓨즈로 이루어진 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈; 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 통신 가능하게 연결되고, 배전 계통의 전압 및 전류 신호를 받아 계통 현황을 분석한 후, 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량을 계산하여 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 전달하는 제어 장치; 및 상기 제어 장치에 연결되어 상기 배전 계통의 감시와 제어, 그리고 상기 배전 계통 및 디지털 전압 안정화 장치의 상태를 표시하는 HMI(Human-Machine Interface)를 포함하는, 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치를 제공한다.The present disclosure relates to a digital voltage stabilization device for replacing a shunt reactor in a distribution line. As an example, the present disclosure provides a digital voltage stabilization device for replacing a shunt reactor in a distribution line, a power unit generating a compensation current with a power semiconductor device and a DC capacitor, a charging unit connected to the power unit and charging the DC capacitor without surge, A digital voltage stabilization unit module composed of a noise filter connected to the charger and filtering noise components of the compensation current generated by switching of the power semiconductor device, and a power fuse connected to the noise filter to prevent ripple in the event of a device accident; The digital voltage stabilizer unit is communicatively connected to the digital voltage stabilizer unit module, receives voltage and current signals of the distribution system, analyzes the system status, calculates output capacity and compensation capacity to be output for compensation, and then calculates the digital voltage stabilizer unit. Control device to transmit to the module; and a human-machine interface (HMI) connected to the control device to monitor and control the power distribution system and display the status of the power distribution system and the digital voltage stabilizer, a digital voltage stabilizer for substituting a distribution line shunt reactor. provides
Description
본 개시(disclosure)는 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a digital voltage stabilization device for replacing a shunt reactor in a distribution line.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반철도구간 22.9kV 지중배전 선로에는 전력품질을 저하시키는 원인이 되는 케이블 충전전류 제한 목적으로 분로리액터를 적정용량 및 설치위치를 선정하여 적용하고 있다. 기존의 분로리액터는 케이블 충전용량을 지상 무효전력을 공급하여 보상하는 설비로서, 부하변동에 대응되지 못하고 항시 고정값을 출력하여 매우 비효율적이며, 분로리액터의 운영시 분로리액터용 개폐기를 조작해야 함으로써, 돌입전류 및 개폐 써지 등의 영향으로 타 설비에 영향을 미치는 문제가 있다. 이러한 현상들로 인해 기존에는 분로리액터의 최대 용량을 550kVA로 제한하여 여러대로 나누어 설치하고 있다. 또한, 최대 용량의 제한[550kVA]으로 장치를 여러대로 설치함으로써 초기 설치 비용 및 유지보수 비용이 많이 소요되고 있다. 기존 설비는 충전용량에 따른 보상용량에 대하여 수동적이고, 보상용량에 따른 자동 보상 적용등 운영이 어렵다. 특히, 중 부하시 계통 및 부하의 전압을 더욱 낮추어 오히려 전력품질을 더욱 악화시켜 에너지 손실이 크게 증가하고 있는게 현실이다.As shown in FIG. 1, a shunt reactor is applied to a 22.9 kV underground distribution line of a general railroad by selecting an appropriate capacity and installation location for the purpose of limiting the cable charging current that causes power quality to deteriorate. The existing shunt reactor is a facility that compensates for the cable charging capacity by supplying ground reactive power. It is very inefficient because it cannot respond to load fluctuations and always outputs a fixed value. There is a problem that affects other facilities due to the influence of inrush current and switching surge. Due to these phenomena, in the past, the maximum capacity of the shunt reactor was limited to 550 kVA and installed in several units. In addition, by installing several devices due to the maximum capacity limit [550 kVA], the initial installation cost and maintenance cost are high. Existing facilities are passive about the compensation capacity according to the charging capacity, and it is difficult to operate, such as applying automatic compensation according to the compensation capacity. In particular, it is a reality that the voltage of the system and the load is further lowered during heavy load, which further deteriorates the power quality, thereby greatly increasing energy loss.
특히, 종래에는 조작시 순간적인 전압변동 및 개폐 써지를 발생시켜 수전실 및 주차단기등 타 설비에 영향을 미치고, 최대용량을 550kVA로 제한함으로서 설치 수량 증가로 비용 및 유지보수 비용이 증가하며, 분로리액터 설치 위치 및 용량 설정을 위하여 계통조사(측정)에 별도의 많은 노력과 시간이 필요하고, 충전용량에 따른 보상용량 조정이 어려우며, 중 부하시 계통 및 부하의 전압을 더욱 낮춤으로 전력품질을 악화시켜 에너지 손실이 크게 증가하는 문제가 있었다.In particular, conventionally, instantaneous voltage fluctuations and opening/closing surges occur during operation, affecting other facilities such as power supply rooms and parking circuit breakers, and by limiting the maximum capacity to 550 kVA, costs and maintenance costs increase due to an increase in the number of installations. In order to set the reactor installation location and capacity, additional effort and time are required for system investigation (measurement), it is difficult to adjust the compensation capacity according to the charging capacity, and power quality is deteriorated by further lowering the voltage of the system and load during heavy loads. There was a problem that the energy loss greatly increased.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background art of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information that does not constitute prior art.
본 개시에 따른 해결하고자 하는 과제는 리액터를 계통에 직접 투입하지 않는 방식을 적용하고, 전력소자 스위칭 방식으로 충전용량 개선에 필요한 만큼의 무효전력을 자동으로 생성하며, 조작시 전압강하/써지가 없어 타 설비에 영향이 없고, 기존 용량제한(예를 들면, 대략 550kVA)이 불필요하고, 보상용량 완전 자동 조정(대략 100kVA ~ 필요량)으로 별도의 조작이 불필요하며, 저/중/고 부하시에도 완전 자동 보상(예를 들면, 리액터 동작을 위한 차단기 투개방 없음)이 가능하고, 리액터 용량을 모듈 타입(예를 들면, 100kVA)으로 구성하여 장치 및 보상 용량의 범위 조절이 용이한 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치를 제공하는데 있다.The problem to be solved according to the present disclosure is to apply a method that does not directly insert a reactor into the system, automatically generate reactive power as much as necessary to improve charging capacity through a power device switching method, and there is no voltage drop / surge during operation. There is no influence on other facilities, no existing capacity restrictions (e.g., approximately 550 kVA) are unnecessary, and no separate operation is required due to fully automatic adjustment of compensation capacity (approximately 100 kVA ~ required amount), and even at low/medium/high loads, complete Automatic compensation (for example, no open circuit breaker for reactor operation) is possible, and the reactor capacity is configured as a module type (for example, 100kVA), replacing a distribution line shunt reactor that can easily adjust the range of equipment and compensation capacity. It is to provide a digital voltage stabilization device for use.
본 개시에 따른 예시적 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치는 전력 반도체 소자 및 DC 콘덴서로 보상 전류를 발생시키는 전력부, 상기 전력부에 연결되어 써지없이 상기 DC 콘덴서를 충전시키는 충전부, 상기 충전부에 연결되어 상기 전력 반도체 소자의 스위칭으로 발생되는 보상 전류의 노이즈 성분을 필터링하는 노이즈 필터, 상기 노이즈 필터에 연결되어 장치 사고 시 파급을 막는 파워 퓨즈로 이루어진 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈; 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 통신 가능하게 연결되고, 배전 계통의 전압 및 전류 신호를 받아 계통 현황을 분석한 후, 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량을 계산하여 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 전달하는 제어 장치; 및 상기 제어 장치에 연결되어 상기 배전 계통의 감시와 제어, 그리고 상기 배전 계통 및 디지털 전압 안정화 장치의 상태를 표시하는 HMI(Human-Machine Interface)를 포함할 수 있다.An exemplary digital voltage stabilization device for replacing a shunt reactor in a distribution line according to the present disclosure includes a power unit generating a compensation current with a power semiconductor device and a DC capacitor, a charging unit connected to the power unit and charging the DC capacitor without surge, and the charging unit. A digital voltage stabilization unit module composed of a noise filter connected to and filtering noise components of the compensation current generated by switching of the power semiconductor device, and a power fuse connected to the noise filter to prevent ripple in the event of a device accident; The digital voltage stabilizer unit is communicatively connected to the digital voltage stabilizer unit module, receives voltage and current signals of the distribution system, analyzes the system status, calculates output capacity and compensation capacity to be output for compensation, and then calculates the digital voltage stabilizer unit. Control device to transmit to the module; and a human-machine interface (HMI) connected to the control device to monitor and control the power distribution system and display states of the power distribution system and the digital voltage stabilization device.
일부 예들에서, 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈과 상기 배전 계통의 사이에 연결되어 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 의한 보상 전류를 상기 배전 계통에 변압하여 출력하거나 차단하는 변압/차단기를 더 포함할 수 있다.In some examples, a transformer/breaker connected between the digital voltage stabilizer unit module and the power distribution system to transform and output or block the compensating current by the digital voltage stabilizer unit module to the power distribution system may be further included. there is.
일부 예들에서, 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈은 상기 배전 계통에 다수가 병렬로 연결되어 상기 제어 장치에 의해 제어되되, 상기 제어 장치는 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량에 비례하여 동작하여야 할 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈의 갯수를 변경할 수 있다.In some examples, a plurality of digital voltage stabilizer unit modules are connected in parallel to the power distribution system and controlled by the control device, and the control device operates in proportion to output capacity and compensation capacity to be output for compensation. The number of digital voltage stabilizer unit modules to be used may be changed.
일부 예들에서, 상기 제어 장치는 상기 배전 계통에 연결된 전압 센서 및 전류 센서를 통해 센싱된 상기 배전 계통의 전압 및 전류의 아날로그값을 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에 연결되고 상기 디지털값을 이용하여 계통의 전력을 계산한 후 무효 전력 보상 전류를 계산하며 DC 전압 제어 목표를 결정하는 제어 보드와, 상기 제어 보드에 연결되어 상기 DC 콘덴서의 충전 전압을 센싱하고 상기 전력부를 제어하는 모듈 제어부를 포함할 수 있다.In some examples, the control device includes an A/D converter for converting analog values of voltage and current of the distribution system sensed through a voltage sensor and a current sensor connected to the distribution system into digital values, and the A/D converter and a control board that calculates the power of the system using the digital value, calculates the reactive power compensation current, and determines the DC voltage control target, and is connected to the control board to sense the charging voltage of the DC condenser and to sense the power It may include a module control unit for controlling the unit.
일부 예들에서, 상기 DC 콘덴서의 전압이 전압 센서에 의해 센싱되어 상기 모듈 제어부에 피드백되고, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭에 의한 보상 전류는 전류 센서에 의해 센싱되어 상기 A/D 컨버터를 통해 상기 제어 보드에 피드백 될 수 있다.In some examples, the voltage of the DC condenser is sensed by a voltage sensor and fed back to the module control unit, and the compensation current by switching of the power semiconductor device is sensed by a current sensor and sent to the control board through the A/D converter. can be given feedback.
일부 예들에서, 상기 전력부의 상기 전력 반도체 소자는 상기 DC 콘덴서와 병렬로 풀브리지 형태로 연결된 다수의 IGBT 스위치를 포함하고, 상기 모듈 제어부는 PWM 방식으로 상기 IGBT 스위치의 스위칭 파형을 제어할 수 있다.In some examples, the power semiconductor device of the power unit may include a plurality of IGBT switches connected in parallel to the DC capacitor in a full bridge form, and the module control unit may control switching waveforms of the IGBT switches in a PWM method.
본 개시는 리액터를 계통에 직접 투입하지 않는 방식을 적용하고, 전력소자 스위칭 방식으로 충전용량 개선에 필요한 만큼의 무효전력을 자동으로 생성하며, 조작시 전압강하/써지가 없어 타 설비에 영향이 없고, 기존 용량제한(예를 들면, 대략 550kVA)이 불필요하고, 보상용량 완전 자동 조정(대략 100kVA ~ 필요량)으로 별도의 조작이 불필요하며, 저/중/고 부하시에도 완전 자동 보상(예를 들면, 리액터 동작을 위한 차단기 투개방 없음)이 가능하고, 리액터 용량을 모듈 타입(예를 들면, 100kVA)으로 구성하여 장치 및 보상 용량의 범위 조절이 용이한 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치를 제공한다.The present disclosure applies a method that does not directly insert a reactor into the system, automatically generates reactive power as much as necessary to improve charging capacity through a power device switching method, and does not affect other facilities because there is no voltage drop / surge during operation. , Existing capacity restrictions (e.g., approximately 550 kVA) are not required, compensation capacity is fully automatically adjusted (approximately 100 kVA ~ required amount), and separate operation is unnecessary, and fully automatic compensation (e.g., , no circuit breaker for reactor operation) is possible, and the reactor capacity is configured as a module type (eg, 100 kVA) to easily adjust the range of devices and compensation capacity. to provide.
도 1은 22.9kV 지중 배전 선로의 진상무효전력의 보상을 위한 분로 리액터 설치 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치 설치 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치의 기구적 구성을 도시한 도면이다.1 is a shunt reactor installation diagram for compensation of phase-leading reactive power of a 22.9 kV underground distribution line.
2 is an installation diagram of a digital voltage stabilization device for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure.
3 is a diagram showing the configuration of a digital voltage stabilization device for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure.
4 is a diagram illustrating the operation of an exemplary digital voltage stabilization device for replacing a shunt reactor in a railway distribution line according to the present disclosure.
5 is a diagram showing the mechanical configuration of a digital voltage stabilization device for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 개시들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The present disclosure is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is to the following examples It is not limited. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of explanation, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term "and/or" includes any one and all combinations of one or more of the listed items. In addition, the meaning of "connected" in the present specification means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected by interposing member C between member A and member B. do.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. Also, when used herein, “comprise, include” and/or “comprising, including” refers to a referenced form, number, step, operation, member, element, and/or group thereof. presence, but does not preclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, elements, elements and/or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.In this specification, terms such as first and second are used to describe various members, components, regions, layers and/or portions, but these members, components, regions, layers and/or portions are limited by these terms. It is self-evident that These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described in detail below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.Space-related terms such as “beneath,” “below,” “lower,” “above,” and “upper” are associated with an element or feature shown in a drawing. It can be used for easy understanding of other elements or features. Terminology related to this space is for easy understanding of the present invention according to various process conditions or use conditions of the present invention, and is not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a figure is turned over, an element or feature described as "lower" or "below" becomes "above" or "above." Accordingly, "lower" is a concept encompassing "upper" or "below".
또한, 본 개시에 따른 제어장치, 제어보드(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 제어장치, 제어보드(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어장치, 제어보드(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어장치, 제어보드(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어장치, 제어보드(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.In addition, a control device, control board (controller), and/or other related device or component according to the present disclosure may include any suitable hardware, firmware (eg, application specific semiconductor), software, or a suitable combination of software, firmware, and hardware. can be implemented using For example, various components of a control device, a control board (controller) and/or other related devices or parts according to the present disclosure may be formed on one integrated circuit chip or on separate integrated circuit chips. In addition, various components of the control device and control board (controller) can be implemented on a flexible printed circuit film, and on the same substrate as the tape carrier package, printed circuit board, or control device and control board (controller). can be formed In addition, various components of the control device and the control board (controller) may be processes or threads executed in one or more processors in one or more computing devices, which is a computer to perform various functions mentioned below. It can execute program instructions and interact with other components. Computer program instructions are stored in memory that can be executed in a computing device using standard memory devices, such as, for example, random access memory. Computer program instructions may also be stored on other non-transitory computer readable media, such as, for example, a CD-ROM, flash drive, or the like. In addition, those skilled in the art related to the present invention will understand that the functions of various computing devices can be combined with each other, integrated into one computing device, or the functions of a particular computing device can be incorporated into one or more other computing devices without departing from the exemplary embodiments of the present invention. It should be recognized that it can be dispersed in the field.
일례로, 본 개시에 따른 제어장치, 제어보드(컨트롤러)는 중앙처리장치, 하드디스크 또는 고체상태디스크와 같은 대용량 저장 장치, 휘발성 메모리 장치, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치, 모니터 또는 프린터와 같은 출력 장치로 이루어진 통상의 상용 컴퓨터에서 운영될 수 있다. As an example, the control device according to the present disclosure, the control board (controller) is a central processing unit, a mass storage device such as a hard disk or a solid-state disk, a volatile memory device, an input device such as a keyboard or mouse, an output such as a monitor or a printer It can be run on an ordinary commercial computer consisting of a device.
도 2는 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치(100)의 설치 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 디지털 전압 안정화 장치(100)는, 일례로, 수전 전기실 또는 기존 설치 위치에 설치될 수 있다. 특히, 본 개시에 따른 디지털 전압 안정화 장치(100)는 투개방시 계통에 전압 강하, 써지 등 악영향이 없으며, 최대 용량 제한이 불필요하고, 수전 전기실에 필요한 용량에 따라 1대만 설치 가능하므로, 관리 포인트가 감소하며, 계통 현황에 따라 필요한 만큼의 충전 용량을 보상하며, 장비의 용량이 필요에 따라 자동으로 가변되어 계통의 전력 품질에 악영향을 끼치지 않으며, 불필요한 에너지 낭비가 없다.2 is an installation diagram of a digital voltage stabilization device 100 for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure. As shown in FIG. 2 , the digital voltage stabilization device 100 according to the present disclosure may be installed, for example, in a receiving electrical room or an existing installation location. In particular, the digital voltage stabilization device 100 according to the present disclosure does not have adverse effects such as voltage drop and surge on the system when opening, and does not require a maximum capacity limit, and only one unit can be installed according to the required capacity in the faucet electrical room, so it is a management point is reduced, and the required charging capacity is compensated according to the system status, and the capacity of the equipment is automatically changed as needed so that the power quality of the system is not adversely affected and there is no unnecessary energy waste.
도 3은 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 디지털 전압 안정화 장치(100)는, 변압/차단기(110), 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120), 제어 장치(130) 및 HMI(Human-Machine Interface)(140)를 포함할 수 있다.3 is a diagram showing the configuration of a digital voltage stabilization device 100 for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure. As shown in FIG. 3, the digital voltage stabilization device 100 according to the present disclosure includes a transformer/breaker 110, a digital voltage stabilization device unit module 120, a control device 130, and a human-machine interface (HMI). ) (140).
변압/차단기(110)(변압기와 이에 직렬로 연결된 차단기)는 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)과 철도 배전 계통의 사이에 연결되어 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)에 의한 보상 전류를 철도 배전 계통에 변압하여 출력하거나 차단할 수 있다. 일부 예들에서, 변압/차단기(110)는 3상 22.9kV/380V 변압기와 같은 변압기, 3상 22.9kV 차단기와 같은 특고압 차단기, 3상 380V 기중차단기(ACB; Air Circuit Breaker)와 같은 저압차단기, 과전압계전기(OVR) 또는 부족전압계전기(UVR)와 같은 보호계전기를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 수전실 등 380V 계통에 장치(100)가 연결되는 경우, 해당 변압기는 불필요하며, 22.9kV 계통에 직접 연결되어야 하는 경우 수전전기실 또는 역사에 변압기를 적용할 수 있다.The transformer/breaker 110 (a transformer and a circuit breaker connected in series therewith) is connected between the digital voltage stabilizer unit module 120 and the railway distribution system to transfer the compensating current by the digital voltage stabilizer unit module 120 to the railway distribution system. It can be output or cut off by transforming into the system. In some examples, the transformer/breaker 110 may include a transformer such as a three-phase 22.9kV/380V transformer, an extra-high voltage circuit breaker such as a three-phase 22.9kV circuit breaker, a low voltage circuit breaker such as a three-phase 380V air circuit breaker (ACB), It may include protective relays such as overvoltage relays (OVRs) or undervoltage relays (UVRs). In some examples, when the device 100 is connected to a 380V system such as a power supply room, the corresponding transformer is unnecessary, and when it needs to be directly connected to a 22.9 kV system, the transformer can be applied to the power supply room or station.
디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)은 상호간 병렬로 연결되어 다수가 구비될 수 있으며, 각각은 전력부(121), 충전부(122), 노이즈 필터(123) 및 파워 퓨즈(124)를 포함할 수 있다.The digital voltage stabilizer unit module 120 may be connected in parallel with each other and provided with a plurality, each of which may include a power unit 121, a charging unit 122, a noise filter 123 and a power fuse 124. there is.
전력부(121)는 다수의 전력 반도체 소자, 다수의 DC 콘덴서 및 다수의 DC 저항으로 보상 전류를 발생시킬 수 있다. 다수의 전력 반도체 소자는 대략 풀브리지 형태로 배열 및 연결될 수 있으며, 이는 다수의 DC 콘덴서 및 다수의 DC 저항에 병렬로 연결될 수 있다.The power unit 121 may generate compensation current with a plurality of power semiconductor elements, a plurality of DC capacitors, and a plurality of DC resistors. A plurality of power semiconductor elements may be arranged and connected in an approximate full bridge form, which may be connected in parallel to a plurality of DC capacitors and a plurality of DC resistors.
일부 예들에서, 전력 반도체 소자는 IGBT(Insulated-gate bipolar transistor)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, IGBT는 하이사이드 제1IGBT(H1), 하이사이드 제2IGBT(H2), 하이사이드 제3IGBT(H3), 로우사이드 제1IGBT(L1), 로우사이드 제2IGBT(L2), 로우사이드 제3IGBT(L3)를 포함할 수 있다. 하이사이드 제1IGBT(H1)의 에미터 단자와 로우사이드 제1IGBT(L1)의 콜렉터 단자 사이에 제1상 전원선(R)이 연결되고, 하이사이드 제2IGBT(H2)의 에미터 단자와 로우사이드 제2IGBT(L2)의 콜렉터 단자 사이에 제2상 전원선(S)이 연결되며, 하이사이드 제3IGBT(H3)의 에미터 단자와 로우사이드 제3IGBT(L3)의 콜렉터 단자 사이에 제3상 전원선(T)이 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 하이사이드 제1,2,3IGBT(H1,H2,H3)의 콜렉터 단자에 플러스 전원선(+)이 연결되고, 로우사이드 제1,2,3IGBT(L1,L2,L3)의 에미터 단자에 마이너스 전원선(-)이 연결될 수 있다. In some examples, the power semiconductor device may include an insulated-gate bipolar transistor (IGBT). In some examples, the IGBT is a high-side first IGBT (H1), a high-side second IGBT (H2), a high-side third IGBT (H3), a low-side first IGBT (L1), a low-side second IGBT (L2), a low-side third IGBT. (L3) may be included. The phase 1 power supply line (R) is connected between the emitter terminal of the high-side first IGBT (H1) and the low-side collector terminal of the first IGBT (L1), and the high-side emitter terminal of the second IGBT (H2) and the low-side The second-phase power line (S) is connected between the collector terminal of the second IGBT (L2), and the third-phase power supply is connected between the emitter terminal of the high-side third IGBT (H3) and the low-side collector terminal of the third IGBT (L3). A line T may be connected. In some examples, a positive power line (+) is connected to the collector terminal of the first, second, and third IGBTs on the high side (H1, H2, and H3), and the emitter of the first, second, and third IGBTs on the low side (L1, L2, and L3) A negative power line (-) can be connected to the terminal.
일부 예들에서, DC 콘덴서는 캐패시터를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캐패시터는 하이사이드 제1캐패시터(C1), 하이사이드 제2캐패시터(C2), 로우사이드 제1캐패시터(C3) 및 로우사이드 제2캐패시터(C4)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하이사이드 제1캐패시터(C1) 및 로우사이드 제1캐패시터(C3)가 직렬로 연결될 수 있고, 하이사이드 제2캐패시터(C2) 및 로우사이드 제2캐패시터(C4)가 직렬로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 하이사이드 제1,2캐패시터(C1,C2)의 일전극 단자에 플러스 전원선(+)이 연결될 수 있고, 로우사이드 제1,2캐패시터(C3,C4)의 타전극 단자에 마이너스 전원선(-)이 연결될 수 있다. 또한, 하이사이드 제1캐패시터(C1) 및 로우사이드 제1캐패시터(C3) 사이의 노드, 하이사이드 제2캐패시터(C2) 및 로우사이드 제2캐패시터(C4) 사이의 노드에는 중성선(N)이 연결될 수 있다.In some examples, the DC condenser may include a capacitor. In some examples, the capacitor may include a high-side first capacitor C1, a high-side second capacitor C2, a low-side first capacitor C3, and a low-side second capacitor C4. In some examples, a high-side first capacitor C1 and a low-side first capacitor C3 may be connected in series, and a high-side second capacitor C2 and a low-side second capacitor C4 may be connected in series. there is. In some examples, a positive power line (+) may be connected to one electrode terminal of the high-side first and second capacitors C1 and C2, and a negative power line (+) may be connected to the other electrode terminal of the low-side first and second capacitors C3 and C4. A power line (-) can be connected. In addition, a neutral line (N) is connected to a node between the high-side first capacitor (C1) and the low-side first capacitor (C3) and a node between the high-side second capacitor (C2) and the low-side second capacitor (C4). can
일부 예들에서, DC 저항은 저항을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 저항은 하이사이드 제1저항(R1), 하이사이드 제2저항(R2), 로우사이드 제1저항(R3) 및 로우사이드 제2저항(R4)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하이사이드 제1저항(R1) 및 로우사이드 제1저항(R3)이 직렬로 연결될 수 있고, 하이사이드 제2저항(R2) 및 로우사이드 제2저항(R4)이 직렬로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 하이사이드 제1,2저항(R1,R2)의 일전극 단자에 플러스 전원선(+)이 연결될 수 있고, 로우사이드 제1,2저항(R3,R4)의 타전극 단자에 마이너스 전원선(-)이 연결될 수 있다. 또한, 하이사이드 제1저항(R1) 및 로우사이드 제1저항(R3) 사이의 노드, 하이사이드 제2저항(R2) 및 로우사이드 제2저항(R4) 사이의 노드에는 중성선(N)이 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 중성선은 변압/차단기(110)에 연결될 수 있다. In some examples, DC resistance can include resistance. In some examples, the resistor may include a high side first resistor R1, a high side second resistor R2, a low side first resistor R3 and a low side second resistor R4. In some examples, a high-side first resistor R1 and a low-side first resistor R3 may be connected in series, and a high-side second resistor R2 and a low-side second resistor R4 may be connected in series. there is. In some examples, a positive power line (+) may be connected to one electrode terminal of the first and second high-side resistors R1 and R2, and a negative power line (+) may be connected to the other electrode terminal of the first and second low-side resistors R3 and R4. A power line (-) can be connected. In addition, the neutral line (N) is connected to the node between the high-side first resistor (R1) and the low-side first resistor (R3) and the node between the high-side second resistor (R2) and the low-side second resistor (R4). can In some examples, neutral may be connected to transformer/breaker 110 .
이와 같이 하여 전력부(121)는 제어 장치(130)에 의해 제어되는 IGBT 스위치로 구성된 2-레벨 PWM 컨버터를 포함할 수 있으며, 일례로, 전력부(121)는 대략 100kVA 용량을 가질 수 있다. 또한, 전력부(121)는 제어 장치(130)의 제어에 의해 전력 반도체 소자 및 DC 콘덴서를 이용하여 보상전류를 발생시킬 수 있다.In this way, the power unit 121 may include a 2-level PWM converter composed of IGBT switches controlled by the control device 130, and for example, the power unit 121 may have a capacity of approximately 100 kVA. In addition, the power unit 121 may generate a compensation current by using a power semiconductor device and a DC capacitor under the control of the control device 130 .
충전부(122)는 제1상 전원선(R), 제2상 전원선(S) 및 제3상 전원선(T)에 각각 연결된 컨택터를 포함할 수 있다. 각각의 컨택터는 전원선에 직렬 연결된 바이패스 스위치 및 바이패스 스위치에 병렬로 연결된 충전 저항을 포함할 수 있다. 충전부(122)는 제어 장치(130)의 제어에 의해 장치 동작 시 스위치 온되며, 장치 충전 시 스위치 오프로 되어 충전 돌입 전류가 억제될 수 있다. 다르게 설명하면, 충전 저항은 투입 시 전력부(121)의 콘덴서에 의한 돌입 전류를 억제하고, 바이패스 스위치는 동작 시 충전 저항을 바이패스하도록 한다.The charging unit 122 may include contactors connected to the first-phase power line R, the second-phase power line S, and the third-phase power line T, respectively. Each contactor may include a bypass switch serially connected to the power line and a charging resistor connected in parallel to the bypass switch. The charging unit 122 is switched on when the device operates under the control of the control device 130, and is switched off when the device is charged, so that charging inrush current can be suppressed. In other words, the charging resistance suppresses the inrush current caused by the capacitor of the power unit 121 when turned on, and the bypass switch bypasses the charging resistance during operation.
노이즈 필터(123)는 제1상 전원선(R), 제2상 전원선(S) 및 제3상 전원선(T)에 각각 연결된 인덕터, 제1상 전원선(R)과 중성선(N), 제2상 전원선(S)과 중성선(N), 그리고 제3상 전원선(T)과 중성선(N) 사이에 각각 연결된 캐패시터를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 노이즈 필터(123)는 LCL 필터 회로를 포함할 수 있다. 이와 같이 하여, 노이즈 필터(123)는 전력 반도체소자의 스위칭으로 발생된 출력전류의 노이즈 성분을 필터링할 수 있다.The noise filter 123 includes inductors connected to the first phase power line (R), the second phase power line (S) and the third phase power line (T), the first phase power line (R) and the neutral line (N). , It may include capacitors connected between the second-phase power line (S) and the neutral line (N), and between the third-phase power line (T) and the neutral line (N), respectively. In some examples, noise filter 123 may include an LCL filter circuit. In this way, the noise filter 123 may filter noise components of the output current generated by switching of the power semiconductor device.
파워 퓨즈(124)는 제1상 전원선(R), 제2상 전원선(S) 및 제3상 전원선(T)에 각각 직렬로 연결될 수 있다. 이와 같이 하여, 파워 퓨즈(124)는 장비 사고시 파급을 막을 수 있다.The power fuse 124 may be connected in series to the first-phase power line R, the second-phase power line S, and the third-phase power line T, respectively. In this way, the power fuse 124 can prevent ripple in the event of an equipment accident.
제어 장치(130) 각각의 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)과 통신하여 상태 모니터링 및 제어를 수행할 수 있다. 또한, 제어 장치(130)에서는 전압 센서(예를 들면, 계기용 변압기 PT) 및 전류 센서(예를 들면, 계기용 변류기 CT)로부터 전압 및 전류 신호를 받아 계통 현황을 분석하고, 각각의 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)에서 보상을 위해 출력하여야 하는 출력용량과 보상용량을 계산하여 각각의 모듈(120)에 전달할 수 있다.The control device 130 may communicate with each digital voltage stabilizer unit module 120 to perform state monitoring and control. In addition, the control device 130 receives voltage and current signals from a voltage sensor (eg, instrument transformer PT) and a current sensor (eg, instrument current transformer CT) to analyze the system status, and each digital voltage An output capacitance and a compensation capacitance to be output for compensation in the stabilizer unit module 120 may be calculated and transmitted to each module 120 .
HMI(140)는 감시/제어, 계통 및 장치의 상태 등을 표시한다.The HMI 140 displays monitoring/control, status of systems and devices, and the like.
일부 예들에서, 장치(100)는 화재 시 이를 진압하기 위한 소화 장치를 더 포함할 수 있다.In some examples, device 100 may further include a fire extinguishing device for extinguishing a fire.
이러한 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)은 철도 배전 계통에 다수가 병렬로 연결되어 제어 장치(130)에 의해 제어되되, 제어 장치(130)는 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량에 비례하여 동작하여야 할 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)의 갯수를 변경할 수 있다. 일례로, 제어 장치(130)는 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량이 상대적으로 크면 동작하여야 할 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)의 갯수를 증가시키고, 제어 장치(130)는 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량이 상대적으로 작으면 동작하여야 할 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈(120)의 갯수를 감소시킬 수 있다.A plurality of these digital voltage stabilizer unit modules 120 are connected in parallel to the railway distribution system and controlled by the control device 130, but the control device 130 is proportional to the output capacity to be output for compensation and the compensation capacity. Thus, the number of digital voltage stabilization device unit modules 120 to be operated may be changed. For example, the control device 130 increases the number of digital voltage stabilizer unit modules 120 to be operated when the output capacity and the compensation capacity to be output for compensation are relatively large, and the control device 130 compensates If the output capacitance and the compensation capacitance to be output for this purpose are relatively small, the number of digital voltage stabilizer unit modules 120 to be operated can be reduced.
도 4는 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치(100)의 동작을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 장치(130)는 A/D 컨버터(131), 제어 보드(132), 모듈 제어부(133)를 포함할 수 있다. 4 is a diagram illustrating the operation of a digital voltage stabilization device 100 for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure. As shown in FIG. 4 , the control device 130 may include an A/D converter 131 , a control board 132 , and a module controller 133 .
A/D 컨버터(131)는 철도 배전 계통에 연결된 전압 센서 및 전류 센서를 통해 센싱된 철도 배전 계통의 전압 및 전류의 아날로그값을 디지털값으로 변환하여 제어 보드(132)에 출력한다. 일부 예들에서, 변압/차단기(110)의 전압이 PT와 같은 전압 센서로 측정될 수 있고, 변압/차단기(110)의 전류가 CT와 같은 전류 센서로 측정될 수 있다.The A/D converter 131 converts analog values of voltage and current of the railway distribution system sensed through a voltage sensor and a current sensor connected to the railway distribution system into digital values and outputs them to the control board 132 . In some examples, the voltage of the transformer/breaker 110 may be measured with a voltage sensor such as a PT, and the current of the transformer/breaker 110 may be measured with a current sensor such as a CT.
제어 보드(132)는 A/D 컨버터(131)에 연결되어 A/D 컨버터(131)로부터 수신된 디지털값을 이용하여 계통의 전력을 계산한 후 무효 전력 보상 전류를 계산하며 DC 전압 제어 목표를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 보드(132)는 DSP(Digital Signal Processor)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 계통의 전력(예를 들면, 전압, 전류, 유효전력, 무효전력 및 역률 등)이 계산될 수 있다. 일부 예들에서, 제어 보드(132)는 계산된 전력에 기초하여 목표 보상 전력 및 보상 전류를 계산할 수 있다. The control board 132 is connected to the A/D converter 131 and calculates the power of the system using the digital value received from the A/D converter 131, calculates the reactive power compensation current, and achieves the DC voltage control target. can decide In some examples, the control board 132 may include a digital signal processor (DSP), through which power (eg, voltage, current, active power, reactive power, power factor, etc.) of the system may be calculated. . In some examples, control board 132 may calculate target compensation power and compensation current based on the calculated power.
모듈 제어부(133)는 제어 보드(132)에 연결되고, DC 콘덴서의 충전 전압을 센싱하며, 전력부(121)를 제어할 수 있다. 일부 예들에서, DC 컨덴서의 전압은 별도의 전압 센서에 의해 센싱되어 모듈 제어부(133)에 피드백되고, 전력 반도체 소자(예를 들면, IGBT 스위치)의 스위칭에 의한 보상 전류는 별도의 전류 센서에 의해 센싱되어 A/D 컨버터(131)를 통해 제어 보드(132)에 피드백 될 수 있다.The module control unit 133 may be connected to the control board 132, sense the charging voltage of the DC capacitor, and control the power unit 121. In some examples, the voltage of the DC capacitor is sensed by a separate voltage sensor and fed back to the module control unit 133, and the compensation current by switching of the power semiconductor device (eg, IGBT switch) is measured by a separate current sensor. It can be sensed and fed back to the control board 132 through the A/D converter 131.
상술한 바와같이, 전력부(121)의 전력 반도체 소자는 DC 콘덴서와 병렬로 풀브리지 형태로 연결된 다수의 IGBT 스위치를 포함하고, 모듈 제어부(133)는 PWM 방식으로 IGBT 스위치의 게이트 단자에 스위칭 파형을 제공할 수 있다. 즉, 모듈 제어부(133)는 DC 콘덴서의 충전 전압을 센싱하고 DC 충전 전압을 제어하되, 목표 보상 용량 출력을 위해 2-레벨 PWM 방식으로 IGBT 스위칭 파형을 출력할 수 있다.As described above, the power semiconductor device of the power unit 121 includes a plurality of IGBT switches connected in parallel to the DC capacitor in a full bridge form, and the module control unit 133 transmits a switching waveform to the gate terminal of the IGBT switch in a PWM method. can provide. That is, the module control unit 133 may sense the charging voltage of the DC capacitor and control the DC charging voltage, but output an IGBT switching waveform in a 2-level PWM method to output a target compensation capacity.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치(100)의 기구적 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 개별 모듈(120)은 랙 형태로 제조될 수 있으며, 하나의 모듈(120)은 예를 들면 100kVAR의 용량을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 한 면에 다수의 모듈(120)이 설치될 수 있으며, 필요 용량에 따라 2~3면을 연계하여 설치될 수 있다.5 is a diagram showing the mechanical configuration of a digital voltage stabilization device 100 for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure. As shown in FIG. 5 , individual modules 120 may be manufactured in the form of a rack, and one module 120 may have, for example, a capacity of 100 kVAR. In some examples, a plurality of modules 120 may be installed on one surface, and two or three surfaces may be connected and installed according to the required capacity.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 철도 배전선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치(100)에 따르면, 투개방시 계통에 전압강하, 써지 등 악영향이 없으며, 최대 용량제한이 불필요하고, 수전 전기실에 필요한 용량에 따라 1대만 설치 가능하므로, 관리포인트가 감소하며, 계통 현황에 따라 필요한 만큼의 충전용량을 보상하며, 장비의 용량이 필요에 따라 자동으로 가변되어 계통의 전력품질에 악영향을 끼치지 않으며, 불필요한 에너지 낭비가 없다.In this way, according to the digital voltage stabilization device 100 for replacing the shunt reactor of the railway distribution line according to the present invention, there is no adverse effect such as voltage drop or surge on the system when opening and closing, there is no need for maximum capacity limitation, and the necessary Since only one unit can be installed depending on the capacity, management points are reduced, charging capacity is compensated for as much as necessary according to the system status, and the capacity of the equipment is automatically changed as needed so that it does not adversely affect the power quality of the system. No unnecessary waste of energy.
이상에서 설명한 것은 본 개시에 따른 예시적 철도 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing a digital voltage stabilization device for replacing an exemplary railway distribution line shunt reactor according to the present disclosure, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and in the claims below As claimed, anyone skilled in the art in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention will say that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various changes can be made.
100; 디지털 전압 안정화 장치
110; 변압/차단기
120; 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈
121; 전력부
122; 충전부
123; 노이즈 필터
124; 파워 퓨즈
130; 제어 장치
131; A/D 컨버터
132; 제어 보드
133; 모듈 제어부
140; HMI(Human-Machine Interface)100; digital voltage stabilizer
110; transformer/breaker
120; digital voltage stabilizer unit module
121; power department
122; live part
123; noise filter
124; power fuse
130; controller
131; A/D converter
132; control board
133; module control
140; Human-Machine Interface (HMI)
Claims (6)
전력 반도체 소자 및 DC 콘덴서로 보상 전류를 발생시키는 전력부, 상기 전력부에 연결되어 써지없이 상기 DC 콘덴서를 충전시키는 충전부, 상기 충전부에 연결되어 상기 전력 반도체 소자의 스위칭으로 발생되는 보상 전류의 노이즈 성분을 필터링하는 노이즈 필터, 상기 노이즈 필터에 연결되어 장치 사고 시 파급을 막는 파워 퓨즈로 이루어진 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈;
상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 통신 가능하게 연결되고, 배전 계통의 전압 및 전류 신호를 받아 계통 현황을 분석한 후, 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량을 계산하여 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 전달하는 제어 장치; 및
상기 제어 장치에 연결되어 상기 배전 계통의 감시와 제어, 그리고 상기 배전 계통 및 디지털 전압 안정화 장치의 상태를 표시하는 HMI(Human-Machine Interface)를 포함하고,
상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈은 상기 배전 계통에 다수가 병렬로 연결되어 상기 제어 장치에 의해 제어되되, 상기 제어 장치는 보상을 위해 출력하여야 하는 출력 용량과 보상 용량에 비례하여 동작하여야 할 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈의 갯수를 증가시키는, 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치.In the digital voltage stabilization device for replacing the shunt reactor of the distribution line,
A power unit generating a compensation current with a power semiconductor device and a DC capacitor, a charging unit connected to the power unit and charging the DC capacitor without surge, and a noise component of the compensation current generated by switching of the power semiconductor device connected to the charging unit. A digital voltage stabilization device unit module consisting of a noise filter for filtering the noise and a power fuse connected to the noise filter to prevent ripples in the event of a device accident;
The digital voltage stabilizer unit is communicatively connected to the digital voltage stabilizer unit module, receives voltage and current signals of the distribution system, analyzes the system status, calculates output capacity and compensation capacity to be output for compensation, and then calculates the digital voltage stabilizer unit. Control device to transmit to the module; and
It includes a human-machine interface (HMI) connected to the control device to monitor and control the distribution system and display the status of the distribution system and digital voltage stabilization device,
A plurality of digital voltage stabilizer unit modules are connected in parallel to the power distribution system and controlled by the control device, and the control device operates in proportion to the output capacity to be output for compensation and the digital voltage to be operated in proportion to the compensation capacity. A digital voltage stabilizer that replaces distribution line shunt reactors, increasing the number of stabilizer unit modules.
상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈과 상기 배전 계통의 사이에 연결되어 상기 디지털 전압 안정화 장치 단위 모듈에 의한 보상 전류를 상기 배전 계통에 변압하여 출력하거나 차단하는 변압/차단기를 더 포함하는, 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치.According to claim 1,
A distribution line shunt reactor further comprising a transformer/breaker connected between the digital voltage stabilizer unit module and the power distribution system to transform and output or block the compensation current by the digital voltage stabilizer unit module to the distribution system. Alternative digital voltage stabilizer.
상기 제어 장치는 상기 배전 계통에 연결된 전압 센서 및 전류 센서를 통해 센싱된 상기 배전 계통의 전압 및 전류의 아날로그값을 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에 연결되고 상기 디지털값을 이용하여 계통의 전력을 계산한 후 무효 전력 보상 전류를 계산하며 DC 전압 제어 목표를 결정하는 제어 보드와, 상기 제어 보드에 연결되어 상기 DC 콘덴서의 충전 전압을 센싱하고 상기 전력부를 제어하는 모듈 제어부를 포함하는, 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치.According to claim 1,
The control device is connected to an A/D converter for converting analog values of voltage and current of the distribution system sensed through a voltage sensor and a current sensor connected to the distribution system into digital values, and the A/D converter is connected to the digital A control board that calculates the power of the system using the value, calculates the reactive power compensation current, and determines the DC voltage control target, and a module connected to the control board to sense the charging voltage of the DC capacitor and control the power unit. A digital voltage stabilization device for replacing a shunt reactor in a distribution line, including a control unit.
상기 DC 콘덴서의 전압이 전압 센서에 의해 센싱되어 상기 모듈 제어부에 피드백되고, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭에 의한 보상 전류는 전류 센서에 의해 센싱되어 상기 A/D 컨버터를 통해 상기 제어 보드에 피드백 되는, 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치.According to claim 4,
The voltage of the DC capacitor is sensed by a voltage sensor and fed back to the module control unit, and the compensation current by switching of the power semiconductor device is sensed by a current sensor and fed back to the control board through the A / D converter, Digital voltage stabilizer for replacement of distribution line shunt reactor.
상기 전력부의 상기 전력 반도체 소자는 상기 DC 콘덴서와 병렬로 풀브리지 형태로 연결된 다수의 IGBT 스위치를 포함하고, 상기 모듈 제어부는 PWM 방식으로 상기 IGBT 스위치의 스위칭 파형을 제어하는, 배전 선로 분로 리액터 대체용 디지털 전압 안정화 장치.
According to claim 4,
The power semiconductor device of the power unit includes a plurality of IGBT switches connected in parallel to the DC capacitor in a full bridge form, and the module control unit controls the switching waveform of the IGBT switch in a PWM method, for replacing a distribution line shunt reactor. Digital voltage stabilizer.
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| KR1020230038606A KR102560561B1 (en) | 2023-03-24 | 2023-03-24 | Digital voltage stabilizer for shunt reactor replacement in distribution lines |
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2023
- 2023-03-24 KR KR1020230038606A patent/KR102560561B1/en active IP Right Grant
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