KEPCO Journal on Electric Power and Energy

Korea Electric Power Corporation (한국전력공사)
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MLE Based Power System Oscillation Detector by Using Measurement Data

최대 리아프노프 지수를 활용한 전력계통 측정 데이터 기반 비선형 동요 현상 검출 방안

  • Cho, Hwanhee (School of Electric Engineering and Electronics, Korea University) ;
  • Lee, Byongjun (School of Electric Engineering and Electronics, Korea University) ;
  • Nam, Suchul (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation) ;
  • Kim, Yonghak (KEPCO Research Institute, Korea Electric Power Corporation)
  • Received : 2018.07.02
  • Accepted : 2018.11.12
  • Published : 2018.12.30
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Abstract

본 연구는 시각 동기 위상 측정 정보를 이용하여 전력계통에 나타나는 여러 가지 동요 현상을 검출하기 위한 기초 연구로써, 시계열 데이터 분석 분야로 분류된다. 제시한 방법은 비선형 동특성에 해석 기반으로 접근하여 전력계통에 나타날 수 있는 여러 동요 현상을 범용적으로 검출해 낼 수 있다. 비선형 동요 현상의 신호적 패턴을 수학적으로 기본 순시치 파형으로부터 피크치 샘플링을 통해 전개하여 계통 요소간 간섭으로 인한 원하지 않는 진동 모드를 검출하고자 한다. 계통의 변화로 진동 모드가 나타날 때, 2차원 평면에 실효치로 환산한 시계열 전압 데이터와 선형화된 플로퀘트 상수(Floquet multiplier)를 맵핑하여 도시하고, 정상상태 지점으로부터 거리를 계산하여 최대 리아프노프 지수 계산을 통해 계통이 불안정하게 되는 시간을 시계열 데이터 분석으로 추정하는 것이 본 방법의 핵심이다. 이러한 접근으로 제시한 비선형 동요 검출 알고리즘을 적용하여 디지털 필터 적용 또는 주파수 영역 해석과 같은 오프라인 Study와 달리 온라인으로 신속하게 계통의 현재 상태를 알 수 있게 된다.

Keywords

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Fig. 1. 비선형 시스템의 해와 푸앵카레 평면의 개념도.

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Fig. 1. 비선형 시스템의 해와 푸앵카레 평면의 개념도.

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Fig. 2. 순시치에서의 시계열 평면 도시 결과.

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Fig. 2. 순시치에서의 시계열 평면 도시 결과.

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Fig. 3. 비선형 동요 현상 검출 개요.

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Fig. 3. 비선형 동요 현상 검출 개요.

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Fig. 4. Steam turbine and governor system ‐ Sub‐synchronous Resonance.

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Fig. 4. Steam turbine and governor system ‐ Sub‐synchronous Resonance.

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Fig. 5. 모선 전압에서의 SSR 현상 확인 결과.

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Fig. 5. 모선 전압에서의 SSR 현상 확인 결과.

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Fig. 6. 주파수 해석 결과.

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Fig. 6. 주파수 해석 결과.

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Fig. 7. 시계열 평면 상의 SSR 감시 결과.

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Fig. 7. 시계열 평면 상의 SSR 감시 결과.

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Fig. 8. 시간에 따른 진동 거리 계산 결과.

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Fig. 8. 시간에 따른 진동 거리 계산 결과.

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Fig. 9. 거리에 따른 MLE 계산 결과.

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Fig. 9. 거리에 따른 MLE 계산 결과.

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Fig. 10. 주파수 스캐닝 결과.

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Fig. 10. 주파수 스캐닝 결과.

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Fig. 11. 제안한 방법을 적용한 경우 SSR 관찰.

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Fig. 11. 제안한 방법을 적용한 경우 SSR 관찰.

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Fig. 12. 제안한 방법을 적용하기 위한 샘플링 주파수 조건 검토.

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Fig. 12. 제안한 방법을 적용하기 위한 샘플링 주파수 조건 검토.

Table 1. 직렬보상 수준에 따른 MLE 계산 결과 및 검출시간

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Table 1. 직렬보상 수준에 따른 MLE 계산 결과 및 검출시간

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Table 2. 변압기 리액턴스 감소에 따른 SCR과 MLE 지수

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Table 2. 변압기 리액턴스 감소에 따른 SCR과 MLE 지수

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Table 3. 선로 리액턴스 감소에 따른 SCR과 MLE 지수

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Table 3. 선로 리액턴스 감소에 따른 SCR과 MLE 지수

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