전력계통의 고장용량 억제를 위한 송전망 구조의 방사상화는 경제적이고 적용이 간단하다는 장점을 갖는다. 그러나 선로개방에 따라 선로조류의 편중과 모선전압의 변동이 발생하기 때문에 계통의 안정성 검토가 전제되어야 한다. 본 연구에서는 고장용량의 감소를 목적으로 하면서 선로조류와 모선전압에 대한 제약조건이 반영되는 최적화 문제를 다룬다. 최적성의 향상을 위해서 호필드 신경망이 사용되며 이를 위해서 관련된 가중행렬 식을 유도한다.
본 논문에서는 전력계통에 발생할 수 있는 3상단락 고장전류 계산에 있어서 등가 임피던스를 효율적으로 계산하는 알고리즘을 제시하고, 확률적으로 고장전류 분포를 해석하여 차단기 용량을 선정하는 방법을 제시한다. 즉, 고장점에 따른 모선 어드미턴스 변화분을 계산 하므로서 고장등가 임피던스를 계산하고 특정선로의 고장점을 변화시키며 3상단락 고장전류의 확률적 분포를 해석하여 적정용량의 차단기를 선정하는 방법을 제시하였다. 제시한 알고리즘으로 IEEE-6 모선 계통과 IEEE-30모선계통에 적용하여 효용성을 입증하였고 확륙적 고장전류 해석 방법은 적정 차단기 용량을 선정함으로써 설비 투자비면에서 경제적임을 입증하였다.
전력계통의 연계 및 대단위발전단지의 증가로 지락고장용량이 단락용량을 초과하는 개소가 발생함에 따라 이에 대한 대책수립이 필요한 실정이다. 우리계통은 유효접지권을 유지하기 위해 345kV급 변압기는 주로 직접접지를 시행하고 154kV급 변압기는 일부 비접지 및 직접접지를 시행하고 있으나 지락고장전류 감소를 위하여 대단위 발전단지의 승압변압기를 비접지로 운전할 경우 중성선 전위상승으로 절연협조에 문제가 발생할 우려가 있다. 이에 따라 본 논문에서는 2003년 계통에서의 삼천포화력 차단기 차단용량 대비 지락고장용량 초과 해소 대책으로 관련기기의 BIL범위 내에서의 주변압기 비접지 운전 가능 대수와 비접지 운전시 차단기 결상으로 인한 변압기의 중성선 전위상승 방지 대책으로 중성선에 직렬로 NGR 설치시 전위저감 효과 및 지락고장전류 감소효과 둥의 결과를 검토함으로서 향후 대책을 제시하였다.
전기기기의 설계, 제작기술 및 재두의 발달에 따라 근래의 발.변전 설비의 고장발생빈도는 매우 낮은 편이다. 그러나 이들 설비에 일단 고장이 발생하면 손상이 클 뿐 아니라 복구에 장기간이 소요될 경우가 많아 전력공급에 차질을 빚게 된다. 따라서 예상되는 각종 고장과 이상상태에 대비한 보호계전장치가 필요하게 되며 개별적인 보호장치에 적용 여부는 원칙적으로 그 고장에 대한 보호장치의 시설, 운전, 보수비용과 효과를 보호장치를 구비하지 않았을 경우 그 고장에 따른 위험성과 비교하여 판단하게 되나 실제로는 발.변전설비의 종류 및 특성, 용량등에 따라 경험적으로 선정되는 경우가 많다. 발.변전설비의 용량은 대체오 수백 KVA급으로부터 500MVA 또는 1000MVA정도의 대용량기기까지를 대상으로 보호계전기술을 서술한다.
국내 계통은 심각한 고장에 따른 고장파급을 방지하기 위하여 부하차단 시스템을 운영하고 있다. 고장파급방지시스템을 설계하기 위해서는 차단되어야 할 부하 및 용량, 차단 지연시간을 선정하여야 한다. 차단 부하 및 용량은 정상상태 해석을 통하여 산정할 수 있으며 차단 지연시간은 동적해석을 통하여 적정 시간을 선정하게 된다. 동적해석을 수행하는 과정에서 모터부하의 비율은 매우 중요한 역할을 한다. 모터부하는 kinetic 에너지를 보유하고 있어 모터부하의 비율이 높은 경우 빠르고 적절한 용량의 부하차단이 필요하다. 본 논문에서는 모터부하의 비율에 따른 국내 계통의 특성을 검토하고 계통 안정화를 위한 적정 차단용량에 대하여 분석하였다. 본 논문에서 검토된 결과는 향후 부하차단 다단계화를 구현할 때 1단계 적정 차단용량을 선정하기 위한 자료로 활용될 수 있다.
본 논문은 계통의 고장해석을 위한 소프트웨어의 개발에 대해 다루었다. 일반적으로 고장 계산방식은 lEC 및 IEEE 방식으로 나눌 수 있으며 본 논문에서 활용한 IEC 방식은 각 지로 별 고장전류를 계산하여 이를 합산하여 최종적으로 고장점의 전류를 계산하는 방식이다. 계산된 결과는 최대 비대칭 전류, 대칭 전류, 차단 전류, 직류 전류 및 비대칭 차단전류 등으로 나뉘어 지며 보호기기 설정 시 차단시간 및 용량, 투입 용량 등의 결정에 활용된다. Y-Bus 행렬을 이용하여 IEC 고장계산 알고리즘을 구현하였으며 구성된 알고리즘의 검증을 위해 8모선 및 24모선 계통에 대해 사례연구를 수행하였다 사례연구 결과를 수계산 본 논문의 소프트웨어 및 상용 소프트웨어의 연산 결과와 비교하였다.
전력 계통에서 전력 용량의 급격한 증가는 고장 용량이 차단기의 차단 용량을 초과하게 함으로써 계통의 신뢰도를 심각하게 저하시킬 수 있다. 한류기는 고장 용량을 차단 용량 레벨로 제한함으로써 신뢰도를 개선할 수 있는 실질적이고 효과적인 방법이다. 본 연구에서는 한류기의 전력계통 적용 시 적용 방법론을 개발하는 데에 도움이 될 수 있도록 먼저, 한류기의 유형별 구조와 동작원리를 분석하였으며 주요 장단점들을 비교하였다. 다음, 한류기의 전력 계통에 대한 적용 효과를 검증하기 위해 한류기가 도입된 전력계통을 모델링하였다. 끝으로, EMTP-RV를 이용하여 3상 단락 고장을 모의한 후, 한류기의 적용 전과 후의 전류를 비교를 통해 한류기에 의해 고장 전류 감소하는 것을 확인함으로써 적용 효과를 검증할 수 있었다.
본 논문은 계통의 광역정전을 야기할 수 있는 765kV 루트 고장에 대한 최적 부하차단 위치 및 용량산정 방안을 제안한다. 계통운영은 경제성 및 안정성을 모두 확보하여 운영되어야 하지만 이는 서로 상충되는 요소로서 적절한 운전점이 결정되어야 한다. 이를 위하여 융통 전력을 최대한 운용할 수 있는 융통한계를 결정하여 운영되어야 하며 계통이 융통한계로 운영될 때 이보다 심각한 선로고장(765kV 루트고장)에 대해서는 부하차단이 적용되어야 한다. 이때 차단되는 부하를 최소로 하여 계통을 안정화하는 방안이 필요하며 이를 위하여 본 논문에서는 융통전력 한계를 고려한 최적 부하차단 용량 및 위치선정 알고리즘을 제안한다.
Switching of the transmission lines(T/L) is one of the methods for wuppressing the short circuit capacity. This paper presents the T/L switching operation by using the Hopfield neural network(HNN). The switching of T/L can make the line powers and the bus voltages deteriorated, as well as the fault current decreased. Such an insecure state should be avoided when the T/L is operated to be open. In this studies, the inequality constraints are formulated into the objective function to be incorporated with the HNN. Test results show that the convergence characteristics of HNN lead to the adequate solution of T/L switching.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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