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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임성훈
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
이 논문의 연구 히스토리 (11)
2020
2019
분산전원이 도입된 배전계통의 보호계전기 동작 개선 방안
박민기
,
최상재
,
임성훈
한국조명·전기설비학회 학술대회논문집
2019.11
학술대회자료
배전계통에 한류기 적용을 고려한 보호계전기간의 보호협조 분석
박민기
,
최상재
,
임성훈
대한전기학회 학술대회 논문집
2019.10
학술대회자료
분산전원이 도입된 배전계통에 한류기 적용을 위한 보호계전기 오부동작 개선방안
박민기
,
최상재
,
임성훈
외 1명
대한전기학회 학술대회 논문집
2019.10
학술대회자료
배전계통내 한류기 도입시 보호계전기의 정동작을 위한 임피던스 대칭성분 활용 방안
박민기
,
최상재
,
계형철
외 1명
대한전기학회 학술대회 논문집
2019.07
학술대회자료
초전도한류기 도입에 따른 보호계전기 트립지연 해소를 위한 임피던스 보정기법 연구
박민기
,
임성훈
한국조명·전기설비학회 학술대회논문집
2019.05
학술대회자료
배전계통에 한류기 적용을 위한 보호계전기의 한류기 임피던스 보정 연구
박민기
,
최상재
,
임성훈
대한전기학회 학술대회 논문집
2019.04
학술대회자료
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최근 전력 산업의 지속적인 발달로 인해 전력계통의 규모가 커지고 있으며 고장이 발생 할 경우 고장전류가 크게 증가하였다. 고장전류가 증가하여 기존 보호기기의 용량을 초과하게 된다면 큰 정전으로 이어질 수 있기 때문에 더 큰 용량으로 교체를 하거나 고장전류를 줄여주어야 한다. 수많은 보호기기를 모두 큰 용량으로 교체하는 것은 천문학적인 비용이 소요되기 때문에 고장전류를 줄이는 방법이 많이 연구되고 있다.
고장전류를 줄이기 위한 방법 중 하나는 초전도한류기이다. 초전도한류기는 평상시 저항이 0이지만 전류, 자장, 온도 중 하나라도 임계값을 넘어가면 퀜치되어 저항을 갖게 되는 초전도체를 이용한 보호 장치이다. 초전도한류기는 1/4주기 내로 신속하게 고장전류를 줄여주고 평상시 저항이 0이기 때문에 손실이 없다는 특징을 가지고 있다. 하지만 줄어든 고장전류로 인해 기존 세팅된 과전류계전기의 트립지연을 초래하게 된다.
또한 국내에서는 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20% 까지 늘리는 ‘재생에너지 3020’계획이 진행됨에 따라 분산전원이 증가하고 있는 추세이다. 분산전원이 계통에 연계되면 고장 발생시 고장전류가 더 커지는 경우도 있기 때문에 초전도한류기가 필요하게 된다. 또한 과전류계전기에 대하여 protection blinding이나 sympathetic tripping과 같은 오부동작, 오동작 사례들이 발생하게 되는데 분산전원이 연계되기 위해서는 이러한 문제들에 대한 대안이 있어야 한다.
본 논문에서는 초전도한류기의 트립지연 문제를 해결하기 위하여 기존 과전류계전기 특성식에 초전도한류기 성분을 반영한 ‘임피던스보정’ 방법을 제안한다. 임피던스보정 방법을 사용하면 초전도한류기의 적용 여부과 관계없이 일정한 트립 시간을 갖게 된다. 또한 모의 배전계통을 구성하여 분산전원과 고장 위치를 변경시켜가며 여러 상황들에 대한 시뮬레이션을 진행하였다. 이와 더불어 분산전원의 위치에 따라 발생하게 되는 오부동작 및 오동작 사례들을 분석하고 해당 사례들에 대한 문제점을 해결하기 위한 분산전원 보정 및 방향성판별 알고리즘을 적용하였다. 이를 통하여 초전도한류기의 과전류계전기에 대한 영향을 최소화 하는 임피던스보정을 보완하고, 분산전원이 연계됨으로써 발생하는 문제 사례에 대해서도 정동작 하는 과전류계전기를 제안한다.
분산전원의 출력에 관한 파라미터를 이용해 임피던스보정 방법에 정정 요소로써 사용하고, 대칭성분 연산을 통한 방향성판별 알고리즘을 이용하여 문제가 되는 사례들에 대하여 대처가 가능하도록 하였다. 또한 과전류계전기의 개선 알고리즘들을 검증하기 위하여 전자기 과도해석 소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하였고, 기존 문제가 되는 사례들을 분석하고, 개선된 알고리즘을 반영한 과전류계전기를 적용하여 문제 사례에 대해 동작 개선 시뮬레이션을 진행하였다.
고장전류를 줄이기 위한 방법 중 하나는 초전도한류기이다. 초전도한류기는 평상시 저항이 0이지만 전류, 자장, 온도 중 하나라도 임계값을 넘어가면 퀜치되어 저항을 갖게 되는 초전도체를 이용한 보호 장치이다. 초전도한류기는 1/4주기 내로 신속하게 고장전류를 줄여주고 평상시 저항이 0이기 때문에 손실이 없다는 특징을 가지고 있다. 하지만 줄어든 고장전류로 인해 기존 세팅된 과전류계전기의 트립지연을 초래하게 된다.
또한 국내에서는 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20% 까지 늘리는 ‘재생에너지 3020’계획이 진행됨에 따라 분산전원이 증가하고 있는 추세이다. 분산전원이 계통에 연계되면 고장 발생시 고장전류가 더 커지는 경우도 있기 때문에 초전도한류기가 필요하게 된다. 또한 과전류계전기에 대하여 protection blinding이나 sympathetic tripping과 같은 오부동작, 오동작 사례들이 발생하게 되는데 분산전원이 연계되기 위해서는 이러한 문제들에 대한 대안이 있어야 한다.
본 논문에서는 초전도한류기의 트립지연 문제를 해결하기 위하여 기존 과전류계전기 특성식에 초전도한류기 성분을 반영한 ‘임피던스보정’ 방법을 제안한다. 임피던스보정 방법을 사용하면 초전도한류기의 적용 여부과 관계없이 일정한 트립 시간을 갖게 된다. 또한 모의 배전계통을 구성하여 분산전원과 고장 위치를 변경시켜가며 여러 상황들에 대한 시뮬레이션을 진행하였다. 이와 더불어 분산전원의 위치에 따라 발생하게 되는 오부동작 및 오동작 사례들을 분석하고 해당 사례들에 대한 문제점을 해결하기 위한 분산전원 보정 및 방향성판별 알고리즘을 적용하였다. 이를 통하여 초전도한류기의 과전류계전기에 대한 영향을 최소화 하는 임피던스보정을 보완하고, 분산전원이 연계됨으로써 발생하는 문제 사례에 대해서도 정동작 하는 과전류계전기를 제안한다.
분산전원의 출력에 관한 파라미터를 이용해 임피던스보정 방법에 정정 요소로써 사용하고, 대칭성분 연산을 통한 방향성판별 알고리즘을 이용하여 문제가 되는 사례들에 대하여 대처가 가능하도록 하였다. 또한 과전류계전기의 개선 알고리즘들을 검증하기 위하여 전자기 과도해석 소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하였고, 기존 문제가 되는 사례들을 분석하고, 개선된 알고리즘을 반영한 과전류계전기를 적용하여 문제 사례에 대해 동작 개선 시뮬레이션을 진행하였다.
목차
제 1 장 서론 1제 2 장 초전도한류기 및 분산전원 도입에 따른 계통 영향 분석 42.1 초전도한류기 개요 42.2 초전도한류기 적용 시 계통 영향 52.2.1 초전도한류기 적용에 따른 과전류계전기 특성 분석 62.3 분산전원 연계 시 계통 영향 72.3.1 분산전원 연계에 따른 과전류계전기 특성 분석 72.3.2 분산전원 연계시 오동작 사례 82.3.3 분산전원 연계시 오부동작 사례 9제 3 장 분산전원이 연계된 배전계통에 초전도한류기 적용을 위한 시뮬레이션 구성요소 모델링 113.1 모의 배전계통 모델링 113.2 트리거형 초전도한류기 모델링 133.2.1 트리거형 초전도한류기의 동작 특성 143.3 분산전원 모델링 및 연계 위치 선정 153.4 임피던스보정을 이용한 과전류계전기 특성식 정정 163.4.1 분산전원 출력을 반영한 임피던스보정 방법 183.4.2 방향성판별 알고리즘 19제 4 장 초전도한류기 적용 여부에 따른 임피던스보정 방법을 이용한 과전류계전기 동작 분석 214.1 초전도한류기 적용 여부에 따른 임피던스보정 방법을 이용한 과전류계전기 동작 시뮬레이션 결과 214.1.1 초전도한류기 적용 여부에 따른 과전류계전기 동작 분석 224.1.1.1 기존 과전류계전기 적용 시 224.1.1.2 임피던스보정 방법을 이용한 과전류계전기 적용 시 244.1.2 초전도한류기 적용 여부에 따른 과전류계전기 보호협조 분석 264.1.2.1 기존 과전류계전기 적용 시 274.1.2.2 임피던스보정 방법을 이용한 과전류계전기 적용 시 284.2 분선전원 연계 여부에 따른 임피던스보정 방법을 이용한 과전류계전기 동작 시뮬레이션 결과 314.2.1 분선전원 연계 위치에 따른 과전류계전기 오동작 사례 분석 314.2.1.1 분산전원 연계 여부에 따른 과전류계전기 오동작 사례 분석 314.2.1.2 초전도한류기 적용 여부에 따른 과전류계전기 동작 분석 324.2.1.3 방향성판별 알고리즘을 적용한 과전류계전기 동작 분석 334.2.2 분선전원 연계 위치에 따른 과전류계전기 오부동작 사례 분석 344.2.2.1 분산전원 연계 여부에 따른 과전류계전기 오부동작 사례 분석 354.2.2.2 분산전원보정 적용 시 과전류계전기 동작 분석 364.2.2.3 초전도한류기 적용 여부에 따른 분산전원 보정이 적용된 임피던스 보정 방법을 이용한 과전류계전기 동작 분석 37제 5 장 결론 39참고문헌 41
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