IEC 61850 기반 디지털 변전소의 보호 적정성 평가를 위한 디지털 트윈 기술 개발 :Development of Digital Twin Technology for Protection Adequacy Evaluation of IEC61850 based Digital Substations

하광민

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자료유형: 학위논문

저자정보: 하광민 (명지대학교, 명지대학교 대학원)

지도교수: 남순열

발행연도: 2022

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이용수42

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2022

IEC 61850 기반 디지털 변전소의 보호 적정성 평가를 위한 디지털 트윈 기술 개발

하광민 전기공 2022.01 학위논문

IEC61850 기반 디지털 변전소의 보호 적정성 평가를 위한 디지털 트윈 개발

하광민 , 김수환 , 손규원 외 1명 전기학회논문지 2022.01 학술저널

2021

PSCAD/EMTDC를 이용한 IEC61850 기반 디지털변전소 모델링에 관한 연구

하광민 , 김수환 , SOK VATTANAK 외 3명 대한전기학회 학술대회 논문집 2021.07 학술대회자료

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최근 IEEE PES PSRC (Power System Realying and Control Committee) Working Group K15를 중심으로 디지털변전소에 대한 중앙집중식 보호기술 도입이 추진됨에 따라 디지털변전소 전체에 대한 보호적정성 확보가 요구되고 있다. 또한 개별 전력기기를 보호하는 IED 각각에 대한 보호적정성 평가만으로는 한계가 있으며 전 세계적으로디지털변전소 보급확대와 함께 디지털변전소에 대한 중앙집중식 보호기술 도입이 추진됨에 따라 디지털변전소 전체에 대한 보호적정성 확보가 요구되고 있다. 하지만 전압, 전류를 포함한 전기신호를 이용하는 보호IED들로 구성된 기설변전소에 대한 보호적정성 평가를 위해서는 고가의 RTDS 설비가 필수적이다. 특히 보호적정성에 대한 상시평가를 위해서는 RTDS 설비의 지속적인 사용이 요구되므로 RTDS 설비를 이용한 보호적정성 상시평가는 현실적으로 큰 어려움을 갖고 있다.
본 논문에서 제안하는 방안은 디지털 변전소에 현실세계의 기계나 장비, 사물 등을 컴퓨터 속 가상세계에 구현하여 각종 모의실험 및 정보 취득이 가능한 디지털 트윈 기술을 도입함으로써 별도의 RTDS 설비 없이 보호적정성 상시평가 방법을 제시한다. 디지털변전소에 대한 가상 실시간모의가 가능할 수 있도록 가상 시간동기화 기반의 디지털트윈을 개발하고 이를 기반으로 전력계통의 상태변화를 반영한 고장 시나리오에 따라 가상 실시간모의 수행이 이루어지는 보호적정성 상시평가기술을 개발함으로써 디지털변전소 신뢰성 향상을위한 기반기술을 확보하고자한다. 이를 위해 디지털 변전소를 PSCAD를 이용하여 트윈 계통 모델링을 수행하고 디지털 변전소에서 상호운용성 확보를 위해 장치들 사이의 정보교환을 IEC61850 기반으로 개발하였고, 정밀한 시각 동기를 위해 IEEE1588 PTP를 적용하여 디지털 변전소의 트윈 모델링을 수행하였다. 본 논문에서 제안하는 방안을 검증하기위해 RTDS를 이용한 실시간 모의 시험을 통해 모의 결과를 비교하였다.

In recent years, as the introduction of centralized protection technology for digital substations has been promoted centered on IEEE PES PSRC (Power System Realying and Control Committee) Working Group K15, it is required to secure adequate protection for the entire digital substation. In addition, there is a limit to only evaluating the protection adequacy of each IED that protects individual power devices, and as the introduction of centralized protection technology for digital substations is promoted along with the global expansion of digital substations, it is required to secure protection adequacy for the entire digital substation. is becoming However, expensive RTDS facilities are essential to evaluate the protection adequacy of an existing substation composed of protection IEDs using electrical signals including voltage and current. In particular, continuous use of RTDS facilities is required for regular evaluation of protection adequacy, and therefore, regular evaluation of protection adequacy using RTDS facilities is practically difficult.
The method proposed in this paper is to implement the real-world machines, equipment, and objects in the virtual world in the computer to the digital substation and introduce a digital twin technology that enables various simulations and information acquisition, so that protection adequacy is always evaluated without a separate RTDS facility. suggest a way By developing a digital twin based on virtual time synchronization so that virtual real-time simulation of digital substations is possible, and based on this, we develop a protection adequacy evaluation technology that performs virtual real-time simulation according to a failure scenario that reflects changes in the state of the power system. We want to secure the base technology for improving the reliability of substations. To this end, twin system modeling was performed for digital substations using PSCAD, and information exchange between devices was developed based on IEC61850 to secure interoperability in digital substations. Modeling was performed. To verify the method proposed in this paper, simulation results were compared through real-time simulation tests using RTDS.

#IEC 61850 #디지털변전소 #디지털 트윈 #중앙집중식 보호 #IED #MU #RTDS #PTP

목 차
그림 목차 iii
표 목차 v
국문 초록 vi
제 1 장 서론 1
제 2 장 본론 3
제 1 절 IEC 61850 기반 디지털 변전소 3
1.1 IEC 61850 3
1.2 디지털 변전소 6
제 2 절 디지털 트윈 모델링 8
2.1 디지털 트윈 8
2.2 전력 계통 모델링 9
2.3 트윈 MU 개발 10
2.4 트윈 IED 개발 13
2.5 IEEE 1588 PTP 14
제 3 절 IEC61850 기반 중앙집중식 보호 18
3.1 중앙집중식 후비보호 시스템 18
3.2 비동기 데이터를 이용한 중앙집중식 배전 모선 후비보호 20
3.3 리액턴스 효과 21
제 4 절 사례 연구 24
4.1 시험 환경 구성 24
4.2 RTDS를 이용한 트윈 모델의 성능 검증 27
4.2.1 배전모선 후비 보호용 비율차동 계전 알고리즘 27
4.2.2 송전선로 보호용 거리 계전 알고리즘 31
제 3 장 결론 34
참고문헌 35
부록 37
Abstract 42

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