오늘날 국민생활에 전기의 의존도는 날로 높아지고 또한 매우 다양하고 고품질의 전력공급을 요구하고 있으며 정보산업사회로의 진입에 따라 고객의 기대수준에 전력공급설비의 발달이 미처 따라주지 못하고 있어 고객에게 감동을 주는 서비스의 실현이 더욱 어려워지고 있는 것이 현실이다. 특히 서울 명동지역은 구건물의 밀집지역으로 상권이 형성되어 있고 외국인 관광객들의 명소로 점차 자리잡아 가고 있는데 반해 전력공급설비는 국내 초기 지중화지역으로 기기설치 공간이 부족하여 노후된 건물 옥상에 다수의 변압기, 케이블이 설치 운영되고 있어 설비관리의 어려움뿐만 아니라 신규전력공급에 부응치 못하는 한계에 도달, 특히 밀집상가의 화재발생 우려 등 많은 문제점으로 안정적 전력공급을 위한 대책이 절실히 요구되는 상황이 되었다. 따라서 이 난해한 문제의 해결과 설비개선을 위해 보다 근원적인 대책을 모색하고자 ‘99년 초 한국전력공사 서울지역본부에 설비혁신 Task-Force를 운영, 명동지역에 가칭 배전 Station 건설을 포함한 종합정비사업을 추진키로 하였다. $\ulcorner$배전 Station$\lrcorner$ 이란 건물 내에 개폐기, 변압기 등 전력기기를 모두 수용하여 전력을 공급하는 소형 배전형 변전소 형태로 국내는 물론 세계적으로도 찾아보기 힘든 경우라 할 것이다. 건울과 설비가 복잡하기로 유명한 유서 깊은 명동지역의 특수한 주변 환경과 조화된 안정적 전력공급의 획기적인 대안으로 실현되고 있는 영동 배전 Station은 현재 3개소를 추진하여 준공단계에 있으며 도심건물 밀집지역의 전력공급에 만전을 다할 것으로 기대하고 있다.
본 논문에서는 공장에서 많이 사용하는 삼상 배전반에서 자기센서를 이용한 고정밀 전류를 측정하기 위한 기법을 제안하고 이를 분석 및 검증한 결과를 서술하였다. 일반적으로 개방형 자기센서 기반의 비접촉식 방식으로 전류를 측정할 경우 인접한 전선의 전류에서 유도되는 자기장의 영향으로 그 오차가 10 % 이상으로 증가되는 단점을 가지고 있으며, 이로 인하여 대부분의 상용 전류센서의 경우 투자율이 큰 ferrite를 이용한 루프형 구조를 채택하고 있다. 제안된 고정밀 전류센싱 기법은 인접한 자기장의 크기를 측정하여 이를 수학적으로 제거함으로써 고정밀의 전류센서를 개방형 자기센서를 사용하여 구현 가능할 수 있으며, 전류센서의 단가 및 사이즈를 줄일 수 있어 공장 내의 다양한 하위 노드 단에서 소모되는 전류를 측정 가능한 장점을 가지고 있다.
최근의 배전반 설비의 고성능, 안정성, 신뢰성은 전기에너지의 사회적 욕구로 요구되고 있다. 본 논문에서는 전력품질에 관한 정보를 수집하고 통합 모니터링과 설비의 보호, 그리고 다양한 장치들을 제어할 수 있는 전력 모니터링 시스템의 개발에 대하여 고려하고자 한다. 전력품질 모니터링을 통하여 수집된 정보는 시스템의 효과적인 운용과 사용상의 신뢰성을 개선시킨다. 본 시스템은 크게 하드웨어부와 소프트웨어부로 구성된다. 하드웨어부는 원칩 마이크로 프로세서(Intel 80C196KC)를 사용한 측정과 제어, 통신 그리고 입/출력을 담당하는 다기능 인디케이터와 컨트롤러로 구성된다. 다양한 기능의 모니터링, 데이터베이스와 제어를 PC상에서 구현하기 위한 소프트웨어부는 사용자 그래픽 인터페이스(GUI) 기반의 비주얼 프로그래밍을 사용하여 개발되었다.
본 논문은 모듈형 멀티레벨 컨버터를 이용한 특고압 직류 배전용 지능형 변압기의 운용을 위한 제어 기법을 제안한다. 기존의 저주파 변압기는 부피와 무게가 매우 크며 효율이 낮다는 단점을 갖는다. 이에 반해 다수의 IGBT를 사용하는 지능형 변압기는 시스템의 부피를 저감할 수 있으며 고효율 운영이 가능하다. 또한, 직류 배전 계통의 단락 사고가 발생하였을 때 직류 차단기의 역할이 가능하다. 본 논문에서는 지능형 변압기의 토폴로지, 변조 방법을 제시하고, 스위칭 및 출력 특성을 분석한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 지능형 변압기 운용 제어 기법의 타당성을 확인한다.
오늘날 전력수요 급증에 따른 전력소비량이 증가하고 있어 전력손실을 줄일 수 있는 에너지 저감을 위한 설계 또는 설비 대체로 전력의 고품질화가 필요하다. 배전반이란 한전의 발전설비로부터 전기를 공급받아 각 건물에 필요한 설비에 계통별 또는 용도별로 나누어 주는 기계장치이다. 배전반은 일반적으로 외함, 개폐기, 전력용 도체, 제어부분으로 구성된다. 본 연구는 배전반내의 메인 요소인 통전을 위한 전력용 도체에 관한 것이다. 실효교류저항 측정시험을 통해 기존방식 판상도체의 수직 배열구조가 비효율적 구조임을 입증해 본다. 실효교류저항이 많이 증가하면 표피효과로 인해 상대적으로 도체의 단면적이 커지게 된다. 본 연구는표피효과를 줄여 실효교류저항을 최소화시키는 애스터리스크(*) 배열구조를 기반으로 설계하여 에너지 절약과 원자재 절감을 연구하였다. 본 연구의 핵심기술 원리는 애스터리스크 배열구조를 적용하여 도체저항 감소기술 기반 에너지 절감 수배전반이다. 수배전반의 교류전력 공급용 판상도체 각각(rst 또는 abc)의 상에서 발생한 자기장이 상호작용으로 상쇄 소멸될 수 있도록 한 판상도체 배열구조에 관한 것으로 효과로는 판상도체에서 유도성 리액턴스의 발생량이 줄어들면서 유효단면적이 증가, 실효교류저항을 줄인다.
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.
Plug-In MCCB는 전원부의 연결 단자가 없으며, 차단기 후면에 설치된 하우징 형태(housing type)의 플러그 유닛으로 부스바에 원터치(one touch) 설치 및 분리 등이 가능하다. 그러므로 차단기의 교체 시간이 짧고, 전원 복구가 신속하여 설비의 효율적 운용에 기여할 수 있다. 차단기의 후면에 있는 플러그 유닛이 동 부스바에 연결되었을 때 저항 특성을 초저항측정기(Resistance Tester)로 분석하였다. 3상 3선식 플러그인 배선용차단기를 동 부스바에 설치했을 때 R-phase과 플러그 단자 사이의 접촉 저항은 $0.51m{\Omega}$으로 확인되었다. 즉, 개발된 Plug-In MCCB를 이용하여 부스바에 설치할 때 접촉(속)부의 전기적 특성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
A microprocessor-based multi-function switchgear for the protection, measurement and control of the power system is presented. For the extraction of the RMS values of the fundamental components of current and voltage signals, a simple digital filter based on cross-correlation of the distorted signal with even and odd heptagonal waves is used. The frequency response of this filter is almost identical to that of the filter based on the discrete fourier transform, while its computational requirement is far less. For the time delay element relaying, a new log-table based relaying algorithm is suggested. The suggested use of the heptagonal wave cross-correlation digital filter algorithm and a new relaying algorithm reduce the computational needs so drastically that all functions of the switchgear can be implemented on the microprocessor system. Real time testing of the implemented daboratory prototype show good practical response under different operating conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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