We overview the current distribution automation system in Korea and point out the limitations of the distribution services which can be provided by the current system. In this paper we propose a new distribution system architecture which is based on the peer-to-peer communication model. In this decentralized architecture the intelligent FRTUS can initiate data transmission without any interruption of a central server, and can exchange data with other FRTUS as peers. In order to support the peer-based distribution system, we specify the requirements for new communication network and suggest a way of improving the current distribution network where we adapt an intelligent module for protection and restoration, called MASX, and utilize the open communication network protocols. We also show how the new architecture can enhance major distribution services such as protection, automatic restoration, and equipment management.
본 논문에서는 배전계통 주변압기 중성선에 초전도 한류기를 적용할 경우 고장전류 제한 및 회복특성에 대해 분석하였다. 배전계통에 초전도한류기 적용위치에 따라 초전도한류기의 부담이 다르게 되며, 이에 따라 고장전류 제한효과를 포함한 건전선로에 미치는 영향에 대한 분석이 필요하다. 배전계통내에 초전도한류기의 다양한 적용위치중에서 주변압기 중성선에 초전도한류기를 적용할 경우 보다 빈번하게 발생하는 비대칭사고에 대해 효과적으로 고장전류를 제한할 수 있음을 모의실험을 통해 분석하였다. 이와 더불어 고장제거시 초전도한류기의 회복특성에서도 선로 각 상에 초전도한류기를 적용할 경우보다 중성선에 적용할 경우에 회복시간이 크게 감소되는 것을 모의실험을 통해 비교할 수 있었다.
본 논문에서는 배전계통에 초전도한류기 적용시 전압 Sag 개선효과를 분석하였다. 기존 배전계통의 Sag는 대부분 계통 고장으로 인한 것으로, 고장시 고장전류 증가로 인한 전압강하로 Sag가 발생하게 된다. 기존 계통에 초전도한류기가 설치되면, 설치 위치 및 임피던스 크기에 따라 고장전류가 저감되어 Sag개선 효과를 볼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 배전계통에 초전도 한류기 적용시 한류기 임피던스에 따라 Sag 개선효과를 CBEMA 곡선을 이용하여 분석하였다. 분석결과 피더 앞단에 설치할 경우 Sag 개선 효과가 가장 큰 것으로 나타났으며, 임피던스가 클수록, 리액터보다는 저항을 쓸수록 개선효과가 큰 것으로 나타났다. 또한 고장전류의 저감으로 인하여 차단기 트립시간이 늘어남에 따라 Sag의 지속시간은 보다 커지는 것으로 나타났다. 따라서 한류기 적용시 계전기 재정정을 통하여 트립시간을 조정할 경우 Sag의 크기에 많은 효과가 있는 것으로 분석되었다.
배전계통에서 수요의 증가와 분산전원의 증가로 대용량 변압기의 적용이 불가피하게 되었다. 그러나, 대용량 변압기로 교체할 경우 기기가 갖는 임피던스가 작아져 배전계통에 고장발생시 고장전류의 크기가 증가되여 기존에 설치된 차단기 및 보호기기의 차단용량 초과로 인해 교체에 따른 경제적 비용 상승이 우려된다. 따라서, 대용량 변압기 적용시 고장전류 증가 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로 초전도한류기를 설치하는 방안을 검토하고 있다. 그러나, 초전도한류기는 고장전류의 크기에 따라 ��치시 임피던스의 크기가 다르게 된다. 이로 인해 고장전류의 값이 달라지며, 기존의 보호기기의 동작이 달라진다. 따라서 본 논문에서는 배전계통에 초전도한류기 도입 위치별 적용 할 경우 기존 보호협조에서 야기될 수 있는 문제점을 실험 및 PSCAD/EMTDC를 이용하여 분석하였다. 그 결과 초전도한류기 도입으로 인해 고장전류 크기가 감소하여 기존의 보호기기의 동작시간이 지연되는 것을 알 수 있었다.
신경회로망을 이용한 변압기의 단기 부하예측 알고리즘을 제안한다. 변압기에 대한 단기부하예측은 그 필요성에도 불구하고 연구자들에게 많은 관심을 받지 못했다. 제안된 알고리즘은 입력값으로 예측일 이전의 변압기 최대부하와 해당지역의 최고온도, 최저온도 그리고 예측일의 최고온도, 최저온도로 구성하고 적절한 학습케이스를 선택하여 신경회로망의 학습을 통해 배전용 변압기의 단기부하예측을 수행하였다. 제안된 방법은 서울 남현동의 배전용 변압기를 샘플로 추출하여 예측하였다. 예측결과 배전용 변압기의 부하예측에 대한 정확도의 우수성을 확인했다. 제안된 알고리즘은 배전용 변압기의 과부하에 의한 사고 예방에 도움을 줄 것이다.
본 논문에서는 배전 시스템을 구성하는 기기들에 대한 설치 현황자료와 고장 자료 및 전국 지점을 대상으로 한 설문조사 자료를 이용하여 기후별 고장률을 예측하였다. 같은 종류의 배전 설비라 하더라도 그 설비가 설치되어 있는 기후 상태에 따라서 고장률은 다르게 나타날 수 있다. 그러므로 배전기기의 고장률을 설비관리나 최적 투자 계획의 운용에 사용하기 위해서는 대상 설비가 설치된 기후 특성을 고려해야 하며 이를 위해 기후 특성을 고려한 고장률 예측이 요구된다고 할 수 있다. 기후특성분석을 위하여 한국전력공사의 전국지점을 대상으로 기후 특성(호우, 낙뢰, 강풍, 해일, 특징 없음)으로 구분하여 설문조사를 실시하였고 기후 특성에 따른 영향도를 분석하였고 고장률 추정 알고리즘을 제안하였다.
본 연구에서는 배전시스템 안정성의 요소라 할 수 있는 고조파, 전압변동, Sag/Swell, 신뢰도의 측면에서 배전시스템을 전력품질 측면에서 안정성을 종합적으로 평가하는 방법을 개발하였다. 시스템이 전력품질의 측면에서 얼마나 안정적인가를 정량적으로 평가하기 위해서 AHP(Analytic Hierarchy Process)를 사용하여 종합 전력품질 통합지수를 산정하는 방법을 제안하였다. 또한 몬테카를로 시뮬레이션을 수행함으로서 사고를 고려한 배전계통의 안정성을 평가하였다.
국가차원의 신 재생에너지 활성화 방안에 따라 지자체 등의 분산전원 시실계획이 점차 증가하고 있으나, 아직 우리나라에서는 분산전원의 배전계통 연계에 대한 체계적인 기술지침이 초기 단계에 있거나 제정 중에 있어서, 계통 연계와 관련하여 발전사업자와 전력회사간의 이해가 상충되는 등 문제점이 발생되고 있다. 또한, 대규모 분산전원 단지의 도입이 이루어지고 있으나, 이에 대한 기술적인 평가방안이나 해석 방법이 구체적으로 제시되어 있지 않아, 설치자(시도 및 지자체)와 운용자(한전의 배전지사/지점)들은 많은 혼돈과 어려움을 겪고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 태양광, 풍력 등의 분산전원이 배전계통에 도입되는 경우, 연계에 대한 기술적인적합여부를 종합적으로 평가 할 수 있도록 분산전원 연계판정 시뮬레이션 시스템을 연구하였다. 즉, 구체적으로는 전력용량, 전기방식, 역률, 뱅크 역 조류, 상시전압변동, 순시전압변동, 플리커, 단락용량, 연계가능용량 등이며, 이들 항목을 계통연계 가이드라인과 평가 알고리즘에 의하여 연계 적합 여부를 판단해 주는 시스템이다.
본 논문에서는 기존의 Dickson's charge pump에 개선된 배전압 회로를 조합하여 구성된 고전압 출력에 용이한 전압 증배기 회로를 소개한다. 기존의 charge pump로 얻어진 전압을 승압에 다시 사용하는 구조로 배전압기를 응용하여 전압 증배를 가속화 하면서도 DMOS의 구조적 신뢰성을 저하하지 않도록 회로 구조를 제안하였다. 제안된전압증배기는 3V 입력 전원의 6단 회로 구성으로 약 33V의 출력을 내며 6단 이상의 구성으로 고전압 증배도 가능하다. 제안된 회로의 성능을 평가하기 위해 Magna DMOS 공정을 이용하여 시뮬레이션 하였으며 이론적인 증배와 일치함을 보였여 최소한의 소자 사용으로 고전압 전압 증배가 가능한 새로운 전압 증배기를 제시하였다.
배전계통은 여러 가지 이유로 잦은 고장을 경험하기 때문에 고장위치 추정은 전력공급 신뢰도 측면에서 매우 중요하다. 그렇지만 배전계통은 주 선로에서 분기되는 3상 및 단상 분기선을 가지는 수지상 구조로 설계되며 각 구간 상에 수개의 로드 탭을 가지기 때문에 고장점 표정이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 기존의 전력계통 고장점 표정기법에 대해서 조사, 분석하여 배전자동화시스템의 중앙제어장치에서 효과적으로 실행할 수 있는 고장거리 계산 기법을 결정한다. 그리고 EMTP 모의 결과를 통해 결정된 방법의 유효성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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