Abstract
Current protection-coordination methods use the reverse time characteristics of the T-C curve, which is not effective for a LVDC distribution system because the protective operation time of converters and DC circuit breakers is much faster than AC protection devices. Therefore, an algorithm is proposed for fault-section isolation using the fault current slope to minimize the blackout region and coordinate between converters and protection devices in a rapid and accurate manner. The method deals with the slope characteristics of a fault current, which may depend on the fault location in an LVDC distribution system. Thus, an LVDC distribution system can be operated in a stable manner by isolating the fault section selectively before the shutdown of the main converter using slope characteristics, which change in proportion to the line impedance and fault location. A 1.5-kV LVDC distribution system was modeled to verify the effectiveness of the proposed algorithm using PSCAD/EMTDC. The system is composed of a distribution substation, LVDC converter, and distribution lines. The simulation results confirm that the proposed algorithm is a useful tool for minimizing the fault section in an LVDC distribution system.
LVDC 배전계통에서 DC전원의 공급을 위한 컨버터나 DC차단기의 보호동작은 AC 보호기기 보다 훨씬 빠르기 때문에, 기존의 T-C곡선의 반 한시특성에 의한 보호기기간의 보호협조 운용이 어려운 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 LVDC 배전계통에서 사고지점에 따라 다양하게 나타날 수 있는 사고전류의 경사각 개념에 대하여 정의하고, 이를 바탕으로 컨버터와 보호기기간의 협조동작을 신속 정확하게 수행하고, 정전구간의 범위를 최소화할 수 있는 LVDC 배전계통의 사고구간분리 보호협조 알고리즘을 제안한다. 즉, LVDC 배전계통에서의 사고전류가 선로정수에 의해 사고지점에 따라 비례적으로 변하는 경사각의 특성을 이용하여 메인 컨버터가 탈락되기 전에 사고구간을 선택적으로 분리하도록 한다. 또한, 본 논문에서는 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 배전용 변전소, LVDC용 컨버터 그리고 LVDC 배전선로로 구성된 1.5kV급 LVDC 배전계통 모델링을 수행한다. 이를 바탕으로 사고지점에 따른 경사각 특성 및 보호협조 운용알고리즘을 분석한 결과, 메인 컨버터가 탈락하기 전 사고구간만을 2ms 이내에 분리하고 건전구간의 수용가에 미치는 영향을 최소화 할 수 있어, 본 논문에서 제안한 사고구간분리 보호협조 운용 알고리즘이 유용함을 확인하였다.
