최근 급격한 전력수요의 증가는 발전설비 및 송배전 설비의 투자확대를 요구하고 있고 태양광, 풍력 등 신재생에너지 발전의 보급은 전력품질을 저하하는 요인으로 작용하여 이에 대한 대안으로 배터리를 이용한 에너지 저장장치(BESS : Battery Energy Storage System)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 BESS의 구성요소 중 배터리의 전력을 계통망과 연계하기 위한 전력 변환 장치인 PCS에 요구되는 기능과 기술동향에 대해 기술한다.
69년도의 전력사업은 전원개발의 촉진과 공급신뢰도의 향상을 위한 제사업들이 중점적으로 추진된다. 년간 $30\%$선을 상회하는 수요급증에 대비하여 발전설비의 건설공사가 계속 진전될 뿐 아니라 이와 병행하여 공급의 신뢰도를 높이기 위한 송배전등 공급설비의 확장고사가 대대적으로 추진된다. 그리고 새해에는 특히 우리나라에서 처음으로 시도되는 50만Kw의 원자력발전소와 345kV의 초고압송전계통이 착수됨과 동시에 이수발전소 건설계획에 따르는 기술검토가 활발히 진행됨으로써 우리나라의 전력사업은 그 규모와 기술면에서도 새로운 전기를 가져오게 된다.
In this paper, a fault location algorithm is suggested for line to line faults in distribution networks. Conventional fault location algorithms use the symmetrical component transformation, a very useful tool for transmission network analysis. However, its application is restricted to balanced network only. Distribution networks are, in general, operated in unbalanced manners, therefore, conventional methods cannot be applied directly, which is the reason why there are few research results on fault location in distribution networks. Especially, the line to line fault is considered as a more difficult subject. The proposed algorithm uses direct 3-phase circuit analysis, which means it can be applied not only to balanced networks but also to unbalanced networks like distribution a network. The comparisons of simulation results between one of conventional methods and the suggested method are presented to show its effectiveness and accuracy.
배전계통은 송전 계통에서 높은 전압으로 받은 전력을 낮은 전압으로 떨어뜨려 수요자에게 분배 공급하는 전반적인 분야를 말한다. 이러한 배전계통 운영을 위하여 고객정보관리시스템(CIS), 정전관리프로그램(OMS), 계량정보시스템(AMR), 작업관리프로그램(WM), 네트웍 운영시스템(NO) 등 다양한 시스템이 유기적으로 운영됨으로써, 배전 시스템의 안정적 운영에 필요한 기능을 수행하고 있다. 하지만 유틸리티의 일반적인 운영시스템들은 각 시스템이나 애플리케이션마다 각각 사용자정보와 전력사용 이력정보를 관리하고 있어서 데이터가 중복되어 관리되고 있거나, 애플리케이션간 정보를 교환하는데 있어서 제약을 가지기도 한다. 이러한 문제점들을 극복하고자 IEC에서는 전력분야의 공통정보 모델(Common Information Model, CIM)을 표준으로 공포하고 송배전 시스템의 통합 및 정보 교환의 표준화를 유도하고 있다. 본 논문에서는 배전계통 애플리케이션의 CIM 표준 적용을 위하여 필요한 기술과 개발 방법론을 적용하는 방안에 대하여 기술하고자 한다.
본 논문에서는 태양광과 풍력, 연료전지 등의 신 에너지전원(또는 분산전원)이 연계된 배전계통에 있어서 발생 가능한 보호협조의 문제점을 해결하기 위한 통합 보호기기의 알고리즘을 제시한다. 신 에너지전원을 배전계통에 연계함으로써 에너지 효율을 높일 수 있으며, 송배전 선로 건설비용의 절감, 전력 손실 감소, 전압 보상 및 전력 공급의 신뢰도 향상과 같은 많은 장점을 얻을 수 있다. 이러한 많은 장점에도 불구하고 신 에너지전원을 배전 계통에 연계하였을 경우, 전압변동, 고조파, 전력 품질 저하, 단락 용량 증대와 같은 많은 문제점도 발생하여, 이러한 문제점을 해결하기 위한 계통연계 장치 및 보호기기의 필요성이 증대하고 있는 실정이다. 즉, 현재의 배전계통 보호 방식은 단방향 조류방식으로 구성되어 있으나 분산전원의 도입으로 보호 기기가 설치되어 있는 계통에 정상상태임에도 불구하고 역방향의 전력조류가 발생될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이에 대한 새로운 배전 보호 알고리즘을 탑재한 보호기기의 알고리즘을 제시한다.
많은 자연계가 선형성과 비선형성을 동시에 포함한 카오스적인 모습을 보여준다 예를 들면 춤추는 불꽃, 부서지는 파도. 하늘에 떠다니는 무수한 구름 등 외관상으로는 불규칙해 보이는 듯 하면서 어떤 규칙성을 가진 다양한 모습을 나타낸다. 특히 공학분야에서는 거의 모든 현상이 비선형계로 이루어져 있다 이러한 비선형계의 해석에 카오스 이론이 적용될 수 있는데 최근 들어 카오스에 내재하는 질서구조가 밝혀짐에 따라 여러 공학분야에서 이를 활발히 응용하고 있다. 본 논문에서는 카오스 이론에 대해 간단히 논하고 이러한 카오스 이론이 응용될 수 있는 분야를 공학적 측면에서 일목요연하게 정리하였다. 특히 전력계통 및 송배전설비 분야 중 GIS 상태감시 및 부분방전 검출기법에 대해서 시계열 데이터를 이용한 카오스 이론의 적용 가능성을 타진하였다.
전력망 운영관리의 광역화, 신재생에너지의 확산, 양방향 통신에 의한 소비자의 참여에 따른 전력시스템 운영 환경의 변화에 따라 전체 전력시스템 차원의 최적 운영을 위한 발전, 송배전 및 소비자 부문간 어플리케이션들의 통합이 요구되고 있다. 전력시스템 공통정보모델은 전력시스템 전반 특히 운영에 관계된 주요한 대상을 정보관점으로 추상화한 모델이다. 전력계통 구성요소를 객체 클래스와 속성 그리고 그들 간의 관계로서 나타내는 표준화된 방법을 제공함으로써 다양한 벤더들에 의해 독립적으로 만들어진 어플리케이션의 통합이나 부문간 시스템 통합을 용이하게 한다. 본 논문은 전력시스템 어플리케이션 통합을 위한 전력시스템 공통정보모델 설계에 대하여 기술한다.
현재 산업사회의 발달과 더불어 신뢰성 높은 양질의 전기에너지와 운전 및 보수의 간편화, 계통운용의 신뢰성의 확보가 요구되고 있다. 또한 $SF_6$을 대체할 친환경적인 절연매체의 개발이 절실히 요구되고 있다. 이에 본 연구는 모의 GIS내 제조공기의 압력 및 캡 변화에 따른 전원별 절연특성을 구명하였다. 또한 배전급 전력설비에 적용을 위하여 제조공기와 $SF_6$의 절연특성을 비교 평가하였다. 제조공기의 절연특성을 구명함으로서 각종 전력응용 설비의 절연설계에 $SF_6$ 대신 친환경적인 모의공기를 사용 가능함을 본 연구에서 구명하였다. 현재 송배전 설비의 절연매체로 사용하고 있는 $SF_6$ 3[atm] 에 상응하는 제조공기의 압력을 인공신경망을 이용하여 추정하여 제조공기를 이용한 친환경적인 절연재 사용으로 지구의 온난화현상 감소에 크게 기여할 것으로 기대된다.
우리나라의 전기에너지 수요가 지속적으로 증가함에 따라 새로운 송배전 선로의 구축이 필요하다. 하지만 현재 도심지의 전력구에는 더 이상의 지중선의 증설은 불가능하며 가공선 설치의 경우 환경 민원의 부담을 떠안게 된다. 그래서 기존 동도체의 회선당 송전 한계를 극복하고 대용량 송전 및 손실을 크게 줄일 수 있는 초전도 케이블의 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 한국전력 전력연구원은 신 전력시스템으로서의 22.9 kV급 초전도케이블 시스템을 고창전력시험센터에 설치하고 운영 및 유지 보수 과정을 통하여 실제 계통 적용을 위한 최적 운전조건을 연구하고 있다. 이 논문에서는 실제 부하 상황을 모의하기 위하여 초전도케이블의 장기 부하변동 시험에 따른 케이블 송전 능력 확인 및 냉각시스템의 반응성을 살펴보고 부하변동 시험 후 초전도케이블 도체 열화 여부를 확인하기 위하여 직류 임계전류를 측정하였다. 그 결과 부하변동 시험 전의 임계전류 값과의 변화율이 삼상 모두 ${\pm}1$% 내외로서 오차범위를 벗어나지 않으므로 건전한 것으로 판단되었다.
본 논문에서는 WADE Economic Model을 이용하여 분산형전원 구축 시나리오에 따른 우리나라 전력계통의 영향을 정량적으로 평가하였다. WADE Economic Mode 미래의 증가하는 전력수요량[kWh]을 충족시키기 위하여 고려대상기간 동안의 매 년도에 대한 판매전력량 부족분[kWh]을 산정하고 판매전력량 부족분[kWh] 만족시키기 위한 신설발전설비를 시나리오에 따라 CG(Centralized Generation)전원과 DE(Decentralized Energy)전원인 두 가지 그룹으로 조합하여 담당하게 된다. 이와 같이 산정된 미래의 신설설비계획[kW]및 발전량[kWh]을 근거로 발전설비 및 송배전설비 건설비[원], 설비운전유지비[원], 연료비[원], 환경비[원]를 계산하여 전력소매요금을 산정한다. 본 연구에서는 WADE Economic Mode의 적용을 위한 우리나라 실 데이터를 구축하고 이를 WADE Economic Model에 적용하여 우리나라 전력계통에 분산형전원을 투입 시 미치는 영향을 분석함으로서 향후 우리나라 전력수급기본계획의 수립에 필요한 유용한 정보를 도출하도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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