• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1587-1588
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• 2015

일반적으로 국내의 대부분의 전기철도는 단상 교류식이므로 전력계통의 3상 154[kV]을 스코트 변압기를 통해 단상 55[kV]로 변환하여 단상 교류로 공급받는다. 전기철도는 기동 특성 및 제동 특성에 따라 부하의 급증과 급감, 임의의 한 급전 구간 내에 운행 일정 중복으로 다수의 전기철도 차량이 운행될 경우 상호간 전기적 특성이 수시로 변한다. 이와 같은 전기적 특성이 수시로 변하는 전력량은 스코트 변압기에서 전력량을 측정하게 된다. 스코트 변압기 1차측 3상 전력이 2차측 단상 전력으로 변환하는 전기기기이며, 전동차가 제동시 회생전력이 발생되는데 이로인해 스코트변압기의 1차측과 2차측 위상이 다르게 발생되어 계량오차가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 계량오차의 문제점을 해결하기 위해, 스코트 변압기 2차측 기준으로 전압과 전류의 위상차를 계산하여 회생전력과 수전전력을 정확하게 계량하여 오차를 판단하고 보정하는 알고리즘을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.7
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• pp.394-399
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• 2017

In Korean AC power railway substations, SCOTT winding transformers are under operation to have a single phase power supply together with a phase angle of $90^{\circ}$ on the secondary side of the main transformer. In the case of an internal fault of the transformer, the transformer protection relay should be cut off on the primary side, the transformer should be inoperative to the external fault of the transformer or to the normal train operation. Reducing the malfunction of the relay through an exact fault determination is very important for securing a stable power system and improving its reliability. The main transformers are protected using Buchholtz's relay and a differential relay as the internal fault detection devices, but there are some cases of the main transformer operation under the deactivation of this protection function due to a malfunction of the differential relay. In this paper, the characteristics of the SCOTT transformer and differential relay as well as the malfunctioning of the protection relays are presented. The modeling of the SCOTT transformer protection relay was accomplished by the power system analysis program and the Comtrade file from 'A substation', which was used as the input data for the fault wave, and the harmonics were analyzed to determine if the relay operates or not. In addition, an improvement plan for malfunctioning cases through wave form analysis is suggested.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.13 no.4
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• pp.419-424
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• 2010

Through the process of state estimation in the electric railway substation, this paper presents a new method for improving the reliability of the measurements corrupted by gauge error. Unlike the case of commercial power systems, it has been difficult to perform the state estimation by using the usual methods in the electric railway substation. At some of the monitoring points in the substation, most often, it is hard to define the measurement functions by use of the states or as we set up a new states set with the change of system topology, some of the measurement functions become part of the states themselves, which leads to poor results. To resolve the problems in the existing method caused by the relations between the states and the measurement functions at the monitoring points, the proposed method in this paper exploits the equality constraints. They can be derived numerously and concisely from the current and the voltage attributes of the Scott transformer and the buses connecting conditions, etc. We have proofed the effectiveness of the proposed method by the test on a standard sample substation.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.175-177
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• 2020

본 논문은 부하의 유동성이 큰 철도 시스템의 특성으로 발생하는 전력 불평형을 개선하기 위해 전력보상장치의 전력품질 및 안정도 향상을 위한 기법을 제안하였다. 철도 부하의 경우 3상의 전력을 공급받아 스코트 변압기를 통해 2개의 단상 선로 M, T상에 공급해주는 형식으로 이때 2개의 단상 측에서 서로 다른 부하가 발생할 경우 3상측에서 불평형이 발생한다. 스위칭 과정에서 발생하는 전력손실 감소를 위해 600Hz의 낮은 스위치 주파수를 이용하며, 전력품질 및 안정도 향상을 위해 12kHz의 샘플링 주파수를 이용하여 샘플링과 제어간의 오차를 감소시켰으며, 빠른 응답성을 갖는 모델예측제어를 제안하였다. 위와 같은 내용을 실험을 통해 전력보상장치의 전류 불평형률을 4.46%까지 감소시켰으며, 불평형을 60Hz 한주기 내에 해결하는 빠른 응답성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.286-287
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• 2020

본 논문은 단상 전기철도 시스템의 불평형 부하 특성으로 인한 3상 계통의 전력 불평형을 보상하기 위해 백투백 컨버터를 적용하였으며, 실험을 통해 전력 불평형 성능 개선 특성을 검증하였다. 3상 전압은 스코트 변압기를 통해 2개의 M-T상 전압으로 출력되며, 전력 불평형 개선을 위해 적용된 백투백 컨버터는 DC 링크를 공유하며 각각 M-T상에 연계된다. 백투백 컨버터는 M-T상에 연계된 부하용량 차이에 따른 불평형 조건에 관계없이 M상과 T상 계통 라인에 동일한 전력이 공급되도록 제어하는 역할을 수행하며, 제어 알고리즘은 동기좌표계에서 구현하였다. 백투백 컨버터의 프로토 타입은 3레벨 NPC 컨버터로 설계하였으며, M상 5kW, T상 1kW 부하에서 전력보상 장치가 동작하고 있음에도 완전히 해결되지 않은 불평형 현상에 대해 분석한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1605-1606
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• 2015

전기철도차량은 매 순간마다 이동하는 대용량 단상부하로, 전력계통 측면에서 부하의 특성이나, 계통구성의 형태 및 제반현상이 일반 3상 전력계통과 상이한 특성을 지닌다. 이와 같이 3상 전력계통으로 부터 단상 교류로 변환하여 전기차를 운행하는 경우에는 3상 전원측 PCC(Point of Common Coupling)에 불평형을 일으켜, 역상전류를 발생시킨다. 현재는 이를 최소화하기 위해서 종래부터 사용 되어온 스코트 결선 변압기를 사용하고 있다. 하지만 특성상 두 개의 단상 시스템에 걸리는 부하량 및 역율이 동일하지 않을 경우 여전히 3상 전압불평형이 발생된다. 이에 대한 근본적인 대책으로는 급전시스템 재구성 또는 전력 설비 증설 및 보상장치의 적용을 들 수 있으나, 최근에는 전력전자 기술의 발달로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자를 이용한 BTB(Back To Back) 방식의 컨버터를 활용한 사례가 연구되고 있다. 본 논문에서는 전력계통과 전기철도의 연계 목적으로 3상-단상 BTB 모듈형 멀티레벨 컨버터 (Modular Multi-level Conveter, MMC)를 이용한 전기철도 급전 시스템의 기본구조를 제안하고, Mathworks사의 MATLAB Simulink tool를 이용하여 시뮬레이션을 통해 MMC시스템을 검토하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.34-36
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• 2019

본 논문은 교류전기철도의 불평형 부하로 인해 야기되는 3상 계통 전력의 불평형 특성을 저감하기 위한 제어 알고리즘을 제안하였으며, 전력보상장치 설계 및 이를 적용한 실험을 통해 성능을 검증하였다. 전기철도 시스템과 동일하게 3상 전압을 2개의 단상 전압으로 변환하는 스코트 변압기를 적용하였으며, M상과 T상 출력 단에 부하 및 3레벨 백투백 컨버터가 연계되어 구성된다. 백투백 컨버터는 M, T상의 불평형 부하 간 발생하는 유효전력의 차이를 실시간으로 감시하고 양방향 특성을 이용해 전력을 보상하는 역할을 수행한다. 백투백 컨버터의 유효전력은 동기좌표계 PI 제어를 통해 수행되며, DC 링크 전체 전압 및 밸런싱 제어는 시스템의 응답성 향상을 위해 M, T상 컨버터가 공동으로 분담하여 제어한다. 제안된 전력보상장치의 성능 확인을 위해 M상 5kW, T상 1kW 불평형 부하가 연계된 조건에서 시뮬레이션 및 실험을 진행하였으며, 실험 결과 전력보상장치의 동작 후 3상 전류의 불평형률이 65.04%에서 6.38%로 58.66% 저감되는 것을 통해 본 논문에서 제안하는 전력보상장치의 우수한 성능을 검증하였다.

• Proceedings of the KSR Conference
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• 2011.10a
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• pp.2317-2322
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• 2011

In three-phase power, when the power is supplied to the single phase load, there is the unbalance of load in the three-phase power. So the scott transformer is used in the power system to supply a single phase load in three-phase power without the unbalance of loads. Especially, the scott transformer is used in the AC substation of electric railroad. Two single phase transformers are combined by T-wiring in the scott transformer. So, two single phase voltage is provided by differing $90^{\circ}$ phase in three-phase power. The selection of related equipment and correction of protective relay are not easy from characteristic of the scott transformer when shunt and ground faults occur. In this paper, electric model of the scott transformer is suggested and the current of the scott transformer in shunt and ground faults is analyzed. Also, the scott transformer model is demonstrated by using Sinulink.

• Proceedings of the KSR Conference
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• 2010.06a
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• pp.1892-1897
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• 2010

In three-phase power, when the power is supplied to the single phase load, there is the unbalance of load in the three-phase power. So the scott transformer is used in the power system to supply a single phase load in three-phase power without the unbalance of loads. Especially, the scott transformer is used in the AC substation of electric railroad. Two single phase transformers are combined by T-wiring in the scott transformer. So, two single phase voltage is provided by differing $90^{\circ}$ phase in three-phase power. The selection of related equipment and correction of protective relay are not easy from characteristic of the scott transformer when shunt and ground faults occur. PSIM(Power Electronics Simulator) is optimal simulation software in field of the power electronics and provide the simple and convenient user interface. In this paper, electric model of the scott transformer is suggested and the current of the scott transformer in shunt and ground faults is analyzed. Also, the scott transformer model is demonstrated by using PSIM.