KR20170014672A - 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템 및 그의 모니터링 방법 - Google Patents

고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템 및 그의 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터에서의 손실 전력을 측정하기 위한 손실 전력 측정 시스템이 개시된다. 본 손실 전력 측정 시스템은, 복수의 소자를 포함하는 고조파 필터, 상기 복수의 소자의 임피던스 변화를 감지하는 모니터링 센서부, 및, 상기 복수의 소자의 임피던스의 변화량을 이용하여 상기 고조파 필터의 손실을 계산하는 제어부를 포함한다.

Description

고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템 및 그의 모니터링 방법{POWER LOSS MEASURING SYSTEM FOR MEASURING POWER LOSS AT HARMONIC FILTER INCLUDED IN HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT(HVDC) STSTEM AND METHOD FOR MEASURING POWER LOSS THEREOF}
본 발명은, 고조파 필터의 커패시터를 구성하는 커패시터 유닛의 전압을 센싱함으로써, 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있는 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템 및 그의 모니터링 방법에 관한 것이다.
고압직류송전(HVDC: High Voltage Direct Current. 이하,‘HVDC’라 칭함)은 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜 송전한 이후, 수전점에서 교류로 재 변환시켜 전력을 공급하는 방식이다. 이러한 HVDC 송전 방식은 교류 송전 방식의 장점인 전압 승압을 통한 효율적이며 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, 교류 송전의 여러 가지 단점을 극복할 수 있는 송전 방식이다.
HVDC송전 방식은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 과정 및 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 과정이 필수적이다. 다만, 이러한 과정에서 스위치 및 부하의 특성에 의하여 고조파가 발생하게 되는데, 고조파에 의한 악 영향을 방지하기 위하여 고조파 필터를 사용하는 것이 일반적이다.
이러한 고조파 필터의 일반적인 구성은 도 1과 같다.
도 1을 참고하면, 고조파 필터는 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 커패시터, 하나 이상의 저항의 조합으로 구성된다. 그리고, 하나 이상의 커패시터(C1, C2, C3) 각각은 하나 이상의 커패시터 유닛의 직/병렬 조합에 의해 구성될 수 있다. 한편, 복수의 커패시터 유닛들은 직/병렬 구조로 연결되어 커패시터 뱅크를 구성할 수 있는데, 이러한 커패시터 뱅크는 도 2에서 도시하였다.
한편, 복수의 커패시터 유닛 중 하나 이상의 커패시터 유닛에 고장이 발생한 경우, 전압의 불평형에 의한 고장 전류가 발생할 수 있으며, 따라서 기존에는 누설 전류 감지기를 이용하여 발생된 고장 전류를 감지하는 방식으로 커패시터 뱅크 및 고조파 필터를 보호하였다.
다만, 이러한 종래의 방식은, 사고 후, 즉 고장 전류가 발생한 이후에 감지하는 방식이므로, 사고 방지가 되지 않을 가능성이 높은 문제점이 있었다. 또한, 고장 전류를 감지하는 방식이므로 커패시터 유닛 각각의 이상 유무를 판별하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은, 고조파 필터의 커패시터를 구성하는 커패시터 유닛의 전압을 센싱함으로써, 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있는, 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템 및 그의 모니터링 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템은, 하나 이상의 커패시터 유닛을 포함하는 고조파 필터, 상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 모니터링 센서부, 및, 상기 센싱 결과를 이용하여, 상기 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 고조파 필터는, 제1 커패시터를 포함하고, 상기 제1 커패시터는, 상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 조합으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 하나 이상의 커패시터 유닛은, 제1 커패시터 유닛을 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제1 커패시터 유닛과 상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛간의 전압의 불균형을 이용하여 상기 제1 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
한편, 상기 하나 이상의 커패시터 유닛은, 제1 커패시터 유닛을 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제1 커패시터 유닛의 기준 전압값을 상기 제1 커패시터 유닛의 현재 전압값을 비교하여 상기 제1 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
한편, 상기 고조파 필터로 유입되는 전류를 차단하는 가스 절연 개폐기를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 상기 고조파 필터로 유입되는 전류를 차단하도록 상기 가스 절연 개폐기를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터를 구성하는 커패시터 유닛은, 하나 이상의 커패시터, 상기 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 센싱부, 및, 상기 센싱 결과를 이용하여, 상기 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는 제어부를 포함한다.
이 경우, 본 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터를 구성하는 커패시터 유닛은 서버와 통신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 상기 커패시터 유닛의 ID 및 상키 커패시터 유닛의 전압 값을 상기 통신부를 통하여 상기 서버로 전송할 수 있다.
한편, 본 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터를 구성하는 커패시터 유닛은 광 출력부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 상기 커패시터 유닛의 전압 이상을 알리기 위한 점멸 신호를 상기 광 출력부를 통하여 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템의 모니터링 방법은, 상기 고조파 필터에 포함된 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 단계, 및, 상기 센싱 결과를 이용하여, 상기 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는 단계를 포함한다.
도 1은 고조파 필터의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 종래의 커패시터 뱅크에서의 고장 전류를 감지하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템의 모니터링 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고조파 필터(100)에 포함되는 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 모니터링 센서부(200)에 포함된 하나 이상의 모니터링 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터를 구성하는 커패시터 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3에 따르면, 본 발명에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템(10)은, 고조파 필터(100), 모니터링 센서부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
고조파 필터(100)는 고압직류송전(HVDC) 시스템에서 발생되는 고조파를 제거할 수 있다. 구체적으로, HVDC송전 방식은 교류 전력을 직류로 변환하는 사이리스터 컨버터를 사용하는데, 이때 위상제어를 하는 사이리스터 컨버터의 특성상 고조파를 발생시킨다. 그리고, 고조파 필터(100)는 전력 변환 과정에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있다.
한편, 고조파 필터는 복수의 소자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 고조파 필터(100)는 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항의 직병렬 조합으로 구성될 수 있으며, 복수의 용량성 소자, 유도성 소자 및 저항의 조합으로 구성됨으로써, 교류 전력의 정류 과정에서 발생하는 n차 고조파를 제거할 수 있다.
한편, 용량성 소자로는 커패시터가 사용될 수 있고, 유도성 소자로는 인덕터가 사용될 수 있다.
여기서 커패시터는, 복수개의 커패시터 유닛의 직/병렬 조합에 의해 구성될 수 있다. 또한, 커패시터 유닛은 복수개의 셀 커패시터의 직/병렬 조합에 의해 구성될 수 있다. 한편, 복수개의 커패시터 유닛은 직/병렬 조합으로 연결되어 커패시터 뱅크를 구성할 수 있다.
고조파 필터(100)는 고압직류송전(HVDC) 시스템의 송전단에 설치되어, 교류를 직류로 변환하는 과정에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있으며, 고압직류송전(HVDC) 시스템의 수전단에 설치되어, 직류를 교류로 변환하는 과정에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있다. 또한, 고조파 필터(100)는 시스템에 무효 전력을 공급함으로써 시스템의 역률을 개선할 수 있다.
모니터링 센서부(200)는 고조파 필터에 포함된 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱할 수 있다. 구체적으로, 고조파 필터는 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있으며, 고조파 필터에 포함된 하나 이상의 커패시터 각각은 하나 이상의 커패시터 유닛의 전압을 포함할 수 있다. 그리고, 모니터링 센서부(200)는 커패시터 유닛 각각의 전압을 센싱할 수 있다.
모니터링 센서부(200)는 커패시터 유닛 각각의 전압을 센싱할 수 있는 하나 이상의 모니터링 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 모니터링 센서부(200)는 제1 모니터링 센서, 제2 모니터링 센서, 제3 모니터링 센서를 포함할 수 있고, 제1 모니터링 센서, 제2 모니터링 센서, 제3 모니터링 센서는 고조파 필터(100)에 포함된 제1 커패시터 유닛, 제2 커패시터 유닛, 제3 커패시터 유닛의 전압을 각각 센싱할 수 있다.
하나 이상의 모니터링 센서 각각은, 커패시터 유닛의 전압을 감지하기 위한 센싱 모듈 및 감지된 커패시터 유닛의 전압을 제어부(300)로 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
그리고 하나 이상의 모니터링 센서 각각은, 하나 이상의 모니터링 센서 각각에 대응되는 커패시터 유닛의 전압을 감지하고, 감지한 전압 값을 제어부(300)로 전송할 수 있다.
제어부(300)는 모니터링 센서부(200)로부터 전송된 센싱 결과를 이용하여, 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템(10)은 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 제어부(30)는 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링한 결과를 저장부(미도시)에 저장할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템의 모니터링 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템의 모니터링 방법은, 고조파 필터에 포함된 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 단계(S410), 상기 센싱 결과를 이용하여, 상기 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는 단계(S430) 및 상기 상기 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 상기 고조파 필터로 유입되는 전류를 차단하는 단계(S450)를 포함할 수 있다.
고조파 필터에 포함된 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 단계(S410)에 대해서는 도 5를 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고조파 필터(100)에 포함되는 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참고하면, 고조파 필터(100)는 복수의 소자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 고조파 필터(100)는 도 5a에서 도시한 바와 같이, 복수의 커패시터(C1, C2, C3), 복수의 인덕터(L1, L2, L3), 복수의 저항(R1, R2, R3)를 포함할 수 있으며, 커패시터, 인덕터, 저항 소자의 조합을 통하여 기준치 이상의 고조파를 제거할 수 있다. 한편, 도 5에서는 세개의 커패시터, 세개의 인덕터, 세개의 저항으로 구성되는 고조파 필터를 도시하였으나 이에 한정 되지 않고, 본 발명에서의 고조파 필터는 각각 하나 이상의 커패시터, 인덕터, 저항 소자의 다양한 조합을 통하여 고조파를 제거할 수 있는 모든 필터일 수 있다.
한편, 복수의 커패시터(C1, C2, C3)는 각각 하나 이상의 커패시터 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고조파 필터(100)에 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7, 제8 및 제9 커패시터 유닛이 포함되는 경우, 커패시터 C1은 제1, 제2, 제3, 제4 커패시터 유닛을, 커패시터 C2는 제5, 제6 커패시터 유닛을, 커패시터 C3는 제7, 제8, 제9 커패시터 유닛을 포함할 수 있다.
즉, 고조파 필터(100)에 포함되는 제1 커패시터(110)는 고조파 필터(100)에 포함된 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 직/병렬 조합으로 구성될 수 있다.
도 5b는 제1 커패시터(110)의 세부적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b에서 도시한 바와 같이, 제1 커패시터(110)는 하나 이상의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)을 포함할 수 있다. 그리고, 하나 이상의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118) 들은 직/병렬 조합에 의해 연결되어 제1 커패시터(110)를 구성할 수 있다.
한편, 하나 이상의 커패시터 유닛 각각은 하나 이상의 셀 커패시터를 포함할 수 있고, 셀 커패시터 들은 직/병렬 조합에 의해 연결되어 하나의 커패시터 유닛을 구성할 수 있다.
도 6은 모니터링 센서부(200)에 포함된 하나 이상의 모니터링 센서를 설명하기 위한 도면이다.
모니터링 센서부(200)는 하나 이상의 모니터링 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)를 포함할 수 있다. 그리고, 모니터링 센서부(200)에 포함된 모니터링 센서의 개수는 고조파 필터(100)에 포함된 커패시터 유닛의 개수와 동일할 수 있다. 즉, 모니터링 센서부(200)는 고조파 필터에 포함된 커패시터 유닛의 개수에 대응되는 개수의 모니터링 센서를 포함할 수 있다.
한편, 각각의 모니터링 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)는 각각의 모니터링 센서에 대응하는 커패시터 유닛의 전압을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 모니터링 센서(210)는 제1 커패시터 유닛(111)의 전압을 감지할 수 있으며, 제2 모니터링 센서(220)는 제2 커패시터 유닛(112)의 전압을 감지할 수 있다.
한편, 모니터링 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280) 각각은 PT(Potential Transformer)로서, 전선에 인가되는 전압의 크기를 측정할 수 있다.
그리고, 하나 이상의 모니터링 센서 각각은, 대응하는 커패시터 유닛의 전압을 센싱한 결과를 제어부(300)로 전송할 수 있다.
제어부(300)는 복수의 모니터링 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)로부터 복수의 모니터링 센서 각각에 대응하는 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)의 전압을 센싱한 결과를 수신할 수 있다.
그리고, 제어부(300)는 복수의 모니터링 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)로부터 수신한 센싱 결과를 이용하여 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118) 각각의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 특정 커패시터 유닛의 전압 이상을 감지하는 경우, 특정 커패시터 유닛을 제외한 다른 커패시터 유닛과의 전압의 불균형을 이용하여 특정 커패시터 유닛의 전압 이상을 감지할 수 있다.
예를 들어, 복수의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)의 충전 전압이 초기 설계에 따라 30V로 동일하게 설정된 경우, 제어부(300)는 제1 커패시터 유닛(111)의 전압이 25V이고, 제1 커패시터 유닛을 제외한 다른 커패시터 유닛(112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)의 전압이 30V이면, 다른 커패시터 유닛(112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)과의 관계에서 발생하는 전압의 불균형을 이용하여 제1 커패시터 유닛(111)의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
다른 예로써, 제1, 제2, 제3, 제4 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114)의 충전 전압이 초기 설계에 따라 25V로 설정되었고, 제5, 제6, 제7, 제8(115, 116, 117, 118) 유닛의 충전 전압이 초기 설계에 따라 30V로 설정되었는데, 제1 커패시터 유닛(111)의 전압이 20V로 감지된 경우, 제어부(300)는 제2, 제3, 제4 커패시터 유닛(112, 113, 114)과의 전압 불균형이 발생한 것을 이용하여 제1 커패시터 유닛(111)의 전압 이상을 감지할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 제1 커패시터 유닛(111)와 제5, 제6, 제7, 제8(115, 116, 117, 118) 유닛과의 전압 차이가 5V에서 10V로 변경된 것을 이용하여 제1 커패시터 유닛(111)의 전압 이상을 감지할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 특정 커패시터 유닛의 전압 이상을 감지하는 경우, 특정 커패시터 유닛의 기준 전압 값을 특정 커패시터 유닛의 현재 전압 값과 비교하여 특정 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
예를 들어, 제1 커패시터 유닛(111)에 충전되는 기준 전압이 초기 설계에 따라 30V로 설정되었고, 제1 센서(210)를 통하여 센싱된 제1 커패시터 유닛(111)의 충전 전압이 25V인 경우, 제어부(300)는 제1 커패시터 유닛(111)에서의 전압 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 한편, 복수의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)의 기준 전압 값은 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.
제어부(300)는 하나 이상의 커패시터 유닛에 대한 모니터링 결과를 저장부(미도시)에 저장할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 하나 이상의 커패시터 유닛 각각의 전압 값 및 전압이 측정된 시간 정보를 저장부(미도시)에 저장할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 하나 이상의 커패시터 유닛에 대한 모니터링 결과를 서버(미도시)로 전송할 수 있다. 이를 위하여 제어부(300)는 서버(미도시)와 통신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 한편, 서버(미도시)는 HVDC 시스템에서의 전력을 제공하는 사업자 측에서 운영하는 서버일 수 있으며, 또한, 제공받은 전력을 HVDC 시스템 이용하여 운용하는 업체의 서버일 수 있다. 그리고, 이러한 사업자나 업체는 제어부(300)로부터 수신한 정보를 이용하여 고조파 필터에서 발생되는 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛에 전압 이상이 발생된 경우에만 모니터링 결과를 서버(미도시)로 전송함으로써, 전압 이상이 발생된 사실을 사업자에게 통지할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 제어부(300)가 모니터링 결과를 서버(미도시)로 전송하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 모니터링 센서부(200)를 구성하는 복수의 모니터링 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280) 각각은 서버(미도시)와 통신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 그리고, 모니터링 센서부(200)를 구성하는 복수의 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280) 각각은 서버(미도시)와 직접 통신하여 복수의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118) 각각의 전압 값을 서버(미도시)로 전송할 수 있다. 그리고, 서버(미도시)는 모니터링 센서부(200)에서 전송한 데이터를 이용하여 고조파 필터(100)에서의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템은 가스 절연 개폐기(Gas Insulated Switchgear, GIS)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(300)는 복수의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118) 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면 고조파 필터로 유입되는 전류를 차단하도록 가스 절연 개폐기(Gas Insulated Switchgear, GIS)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는 제1 커패시터 유닛(111)의 전압 이상이 감지되면, 고조파 필터(100)로 유입되는 전류를 차단하도록 가스 절연 개폐기(Gas Insulated Switchgear, GIS)를 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터를 구성하는 커패시터 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
여기서 커패시터 유닛(500)은 고조파 필터(100)에 포함된 복수의 커패시터 유닛 중 하나일 수 있다.
도 7에 따르면, 커패시터 유닛(500)는 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 커패시터 유닛(500)은 하나 이상의 커패시터의 직/병렬 조합에 의해 구성될 수 있다.
한편, 커패시터 유닛(500)는 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 센싱부(520)를 포함할 수 있다. 센싱부(520)가 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 방법은 도 6에서의 모니터링 센서부(200)에서 수행되는 동작과 동일하게 수행될 수 있다.
또한, 커패시터 유닛(500)은 센싱 결과를 이용하여 커패시터 유닛(500)의 전압 이상을 모니터링 하는 제어부(530)를 포함할 수 있다. 제어부(530)가 커패시터 유닛(500)의 전압을 센싱하는 방법은 도 6에서의 제어부(300)에서 수행되는 동작과 동일하게 수행될 수 있다. 한편, 커패시터 유닛(500)은 커패시터 유닛의 기준 전압 값을 저장하기 위한 저장부(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 커패시터 유닛(500)는 서버(미도시)와 통신하는 통신부(540)를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(530)는 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 커패시터 유닛(500)의 식별 정보 및 센싱부(520)에서 감지된 전압 값을 통신부(540)를 통하여 서버(미도시)로 전송할 수 있다. 여기서 서버(미도시)는 HVDC 시스템에서의 전력을 제공하는 사업자 측에서 운영하는 서버일 수 있으며, 사업자는 제어부(300)로부터 수신한 정보를 이용하여 고조파 필터에서 발생되는 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
한편, 커패시터 유닛(500)은 광 출력부(미도시)를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(300)는 커패시터 유닛(500)의 전압 이상이 감지되면, 커패시터 유닛의 전압 이상을 알리기 위한 점멸 신호를 광 출력부(500)를 통하여 출력할 수 있다. 따라서, 사용자는 다수의 커패시터 유닛 중 어느 커패시터 유닛에 전압 이상이 발생되었는지를 손 쉽게 인식할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 복수의 모니터링 센서(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)를 이용하여 복수의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118) 각각의 전압 이상을 모니터링 한다고 설명 하였으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 제어부(300)는 복수의 커패시터 유닛을 특정 개수의 커패시터 유닛의 그룹으로 분리하고, 각 그룹 단위의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
예를 들어, 복수의 커패시터 유닛(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)을 제1 그룹의 커패시터 유닛(111, 112, 113), 제2 그룹의 커패시터 유닛(114. 115. 116) 및 제3 그룹의 커패시터 유닛(117, 118)로 분류하고, 세개의 모니터링 센서를 이용하여, 제1 그룹, 제 2그룹 및 제3 그룹의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다.
이 경우, 모니터링 센서에 사용되는 저항은 가변 저항으로 구성됨으로써, 동일한 모니터링 센서를 이용하여 다양한 개수의 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 센서를 이용하여 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수도 있으며, 동일한 모니터링 센서의 저항 값을 조절하여 하나의 그룹에 포함된 복수의 커패시터 유닛의 전압 이상 역시 모니터링 할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 시스템은, 커패시터 뱅크에서 발생할 수 있는 고장 전류를 모니터링 하는 것이 아니라, 고장 전류 발생을 유발할 수 있는 전압 이상을 모니터링 함으로써, 고장 전류 발생을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 시스템은, 커패시터 유닛 각각의 전압 이상을 모니터링 함으로써, 고장이 발생한 커패시터 유닛을 손쉽게 식별할 수 있기 때문에 유지 보수가 용이할 수 있다.
또한, 종래 기술은 하나의 커패시터 유닛에 고장이 발생한 경우 주변 커패시터 유닛에까지 고장이 파급될 수 있었음에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 시스템은 전압 이상이 발생한 커패시터 유닛을 손쉽게 식별하여 교체함으로써 고장의 파급을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 시스템은, 각각의 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 할 수 있지만, 복수의 커패시터 유닛의 그룹 단위로 전압 이상을 모니터링 할 수도 있는 바, 복수의 모니터링 센서를 사용하는데 따른 비용을 절약할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 일반적으로 장치의 제어를 담당하는 구성으로, 중앙처리장치, 마이크로 프로세서, 프로세서 등의 용어와 혼용될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 송신)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 고조파 필터 200: 모니터링 센서부
300: 제어부

Claims (9)

  1. 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템에 있어서,
    하나 이상의 커패시터 유닛을 포함하는 고조파 필터;
    상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 모니터링 센서부; 및
    상기 센싱 결과를 이용하여, 상기 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는 제어부;를 포함하는
    고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서.
    상기 고조파 필터는,
    제1 커패시터를 포함하고,
    상기 제1 커패시터는,
    상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 조합으로 구성되는
    고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 커패시터 유닛은,
    제1 커패시터 유닛을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 커패시터 유닛과 상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 상기 제1 커패시터 유닛을 제외한 적어도 하나의 커패시터 유닛간의 전압의 불균형을 이용하여 상기 제1 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는
    고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 커패시터 유닛은,
    제1 커패시터 유닛을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 커패시터 유닛의 기준 전압값을 상기 제1 커패시터 유닛의 현재 전압값을 비교하여 상기 제1 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는
    고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고조파 필터로 유입되는 전류를 차단하는 가스 절연 개폐기를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 하나 이상의 커패시터 유닛 중 적어도 하나의 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 상기 고조파 필터로 유입되는 전류를 차단하도록 상기 가스 절연 개폐기를 제어하는
    고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템.
  6. 고압 직류 송전 시스템에 포함되는 고조파 필터를 구성하는 커패시터 유닛에 있어서,
    하나 이상의 커패시터;
    상기 커패시터 유닛의 전압을 센싱하는 센싱부; 및
    상기 센싱 결과를 이용하여, 상기 커패시터 유닛의 전압 이상을 모니터링 하는 제어부;를 포함하는
    커패시터 유닛.
  7. 제 6항에 있어서,
    서버와 통신하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 상기 커패시터 유닛의 ID 및 상키 커패시터 유닛의 전압 값을 상기 통신부를 통하여 상기 서버로 전송하는
    커패시터 유닛.
  8. 제 6항에 있어서,
    광 출력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 커패시터 유닛의 전압 이상이 감지되면, 상기 커패시터 유닛의 전압 이상을 알리기 위한 점멸 신호를 상기 광 출력부를 통하여 출력하는
    커패시터 유닛.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 커패시터 유닛은 복수의 그룹으로 분류되고,
    상기 모니터링 센서부는,
    상기 복수의 그룹 각각의 전압을 센싱하는
    고조파 필터의 이상을 감지하기 위한 모니터링 시스템.
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