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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노대석
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수15
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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최근, 온실가스와 에너지 부족 문제를 해결하기 위하여, 태양광발전과
풍력발전 등의 신재생에너지전원 사업이 정부 주도하에 활발히 추진되고
있다. 이에 정부는 2030년까지 신재생에너지전원의 보급률을 20[%]까지
확대하고, 경제성·입지규제·보급여건 등 공급가능 잠재량을 종합적으로 고려
하여 기술개발 및 보급지원 정책을 적극 추진하고 있다.
그러나, 신재생에너지전원이 연계된 배전계통은 기존의 단방향의 조류와
달리 양방향의 조류가 발생하고, 신재생에너지전원의 연계위치 및 고장
지점에 따라 사고전류의 크기와 방향이 변하여 배전선로용 보호기기의
오·부동작 등 많은 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 신재생에너지전원에서
발생된 직류를 교류로 바꿔주는 전력변환장치로 인해 고조파가 배전계통에
유입되어 보호기기에 오동작 등을 일으키고, 태양광발전의 유효전력 성분에
의하여 연계지점의 역률을 저하시킬 수 있다. 한편, 기존의 태양광발전은
일부 모듈에 음영이나 환경변화로 인해 스트링의 전압이 인버터의 동작
전압보다 낮아지면, 해당 스트링이 탈락되거나 최악의 경우 인버터가 탈락
되어 태양광발전의 전체 운용효율이 크게 감소할 가능성이 있다.
따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 개선하기 위하여, 기존의 수배
전반에 고효율 인터페이스 장치를 조합한 태양광발전용 고효율 전력전송
장치를 제안하고자 한다. 여기서, 고효율 전력전송장치는 양방향 보호협조
제어장치와 전력품질 제어장치, 고효율 태양광발전 제어장치로 구성된다.
구체적으로는 기존에 사용되고 있는 단일 값(저항 또는 리액터)만을 가진
사고전류 제한장치와 달리, 직·병렬로 탭으로 구성하여 적정한 값으로 조정
할 수 있는 양방향 보호협조 제어장치와 태양광발전의 역조류에 의한 역률
저하 및 전력전자소자에 의한 고조파 발생을 개선하는 전력품질 제어장치,
그리고 스트링별로 DC/DC 전압 레귤레이터를 설치하여 태양광발전의 성능
및 운용효율을 향상시키는 고효율 태양광발전 제어장치로 구성된다. 또한,
전력계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC와 전력전자소자 상용해석
프로그램인 PSIM를 이용하여 제안한 고효율 전력전송장치의 모델링을
수행하고, 이를 바탕으로 30[kW]급 고효율 전력전송장치를 구현한다.
상기의 S/W 모델링과 H/W 장치를 바탕으로 다양한 시나리오에 기반한
시뮬레이션 및 시험을 수행한 결과, 태양광발전이 연계된 배전선로에서
사고가 발생한 경우, 양방향 보호협조 제어장치는 사고전류를 적정한
값으로 제한하여 보호기기의 오·부동작 현상을 방지하고, 전력품질 제어
장치는 역률과 고조파의 값을 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한, 고효율
태양광발전 제어장치는 음영이나 환경변화로 인한 스트링의 전압저하를
보상하여 스트링이나 인버터의 탈락을 방지할 수 있다. 따라서, 태양광 발전
시스템에 고효율 전력전송장치를 설치하여 장기간 운영할 경우, 전체적으로
운용효율을 향상시킬 수 있어 경제적 이득을 가져올 것으로 기대된다,
풍력발전 등의 신재생에너지전원 사업이 정부 주도하에 활발히 추진되고
있다. 이에 정부는 2030년까지 신재생에너지전원의 보급률을 20[%]까지
확대하고, 경제성·입지규제·보급여건 등 공급가능 잠재량을 종합적으로 고려
하여 기술개발 및 보급지원 정책을 적극 추진하고 있다.
그러나, 신재생에너지전원이 연계된 배전계통은 기존의 단방향의 조류와
달리 양방향의 조류가 발생하고, 신재생에너지전원의 연계위치 및 고장
지점에 따라 사고전류의 크기와 방향이 변하여 배전선로용 보호기기의
오·부동작 등 많은 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 신재생에너지전원에서
발생된 직류를 교류로 바꿔주는 전력변환장치로 인해 고조파가 배전계통에
유입되어 보호기기에 오동작 등을 일으키고, 태양광발전의 유효전력 성분에
의하여 연계지점의 역률을 저하시킬 수 있다. 한편, 기존의 태양광발전은
일부 모듈에 음영이나 환경변화로 인해 스트링의 전압이 인버터의 동작
전압보다 낮아지면, 해당 스트링이 탈락되거나 최악의 경우 인버터가 탈락
되어 태양광발전의 전체 운용효율이 크게 감소할 가능성이 있다.
따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 개선하기 위하여, 기존의 수배
전반에 고효율 인터페이스 장치를 조합한 태양광발전용 고효율 전력전송
장치를 제안하고자 한다. 여기서, 고효율 전력전송장치는 양방향 보호협조
제어장치와 전력품질 제어장치, 고효율 태양광발전 제어장치로 구성된다.
구체적으로는 기존에 사용되고 있는 단일 값(저항 또는 리액터)만을 가진
사고전류 제한장치와 달리, 직·병렬로 탭으로 구성하여 적정한 값으로 조정
할 수 있는 양방향 보호협조 제어장치와 태양광발전의 역조류에 의한 역률
저하 및 전력전자소자에 의한 고조파 발생을 개선하는 전력품질 제어장치,
그리고 스트링별로 DC/DC 전압 레귤레이터를 설치하여 태양광발전의 성능
및 운용효율을 향상시키는 고효율 태양광발전 제어장치로 구성된다. 또한,
전력계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC와 전력전자소자 상용해석
프로그램인 PSIM를 이용하여 제안한 고효율 전력전송장치의 모델링을
수행하고, 이를 바탕으로 30[kW]급 고효율 전력전송장치를 구현한다.
상기의 S/W 모델링과 H/W 장치를 바탕으로 다양한 시나리오에 기반한
시뮬레이션 및 시험을 수행한 결과, 태양광발전이 연계된 배전선로에서
사고가 발생한 경우, 양방향 보호협조 제어장치는 사고전류를 적정한
값으로 제한하여 보호기기의 오·부동작 현상을 방지하고, 전력품질 제어
장치는 역률과 고조파의 값을 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한, 고효율
태양광발전 제어장치는 음영이나 환경변화로 인한 스트링의 전압저하를
보상하여 스트링이나 인버터의 탈락을 방지할 수 있다. 따라서, 태양광 발전
시스템에 고효율 전력전송장치를 설치하여 장기간 운영할 경우, 전체적으로
운용효율을 향상시킬 수 있어 경제적 이득을 가져올 것으로 기대된다,
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