본 논문에서는 태양광 발전 시스템의 계통연계 운전 보호 협조 알고리즘 적용 및 시험을 위해 개발되고 있는 태양광 발전용 PC의 설계 및 실험 결과에 대하여 제시하고자 한다. 태양광 발전 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주는 태양 전지판과 발전된 전기 에너지를 전력 계통에 연계하여 주는 전력 변환 장치(Power Conversion System)로 구성되어 있다. 개발된 PCS는 10kw 태양광 전지에서 발전된 전력을 상용 계통에 연계할 수 있도록 개발 되었으며 본 논문에서는 전체 시스템의 극성과 계통 연계 운전 결과에 대하여 제시하고자 한다. 개발된 PCS는 태양광 발전 시스템의 보호 협조 알고리즘 개발과 분산전원 시스템 관련 연구에 활용될 계획이다.
근대산업 및 일상생활에 있어서 에너지원으로서 전력사업이 기여하여 온 역활은 크며, 그 수요는 그나라 산업 level의 지료로 되고 있다. 그러므로 전력수요는 증가일로에 놓여 있으며 이웃나라 일본에서는 1975년읠 총 소비전력량은 4300억Kwh에 달하고 있다. 이에 수반하여 전력소비의 내용도 다양화하고, 특히 보다 안정한 전력의 공급을 포함하는 질적 고도화가 요망되고 왔다. 여기 또한 도시과밀화에 수반하는 환경조건의 제약을 발전지점의 원격화를 조장하고, 보다 확대된 광역운영을 하게 된다. 여기에 대처해야할 전력계에서는 전원개발, 송배전계통의 유통설비 및 계통안정화방법등 많은 방향으로부터 여러가지 개량이 되어가고 있으나, 특히 안정한 초대용량 전력계통의 확립이 급선무이다. 이들중에서 전력계통에 대하여는 직류승전망의 병용을 포함한 높은 전압 level의 채용이 주목되며, 그림에 표시한 바와 같이 각국 모두 계통의 초고전압화가 급속히 진행되고 있다. 이하 이들의 새로운 전력전송기술중에서, 전기 절연기술 특히 재료면에 있어서, 현황과 제문제에 대하여 전망하여 보고자 한다.
본 논문은 AC 계통 불평형 발생 시 출력전력의 동요를 저감시키기 위한 POD 전략을 수행하는 MMC-HVDC 시스템의 내부 동적상태를 분석하였다. POD 전략을 통해서 MMC 출력전류의 역상분을 제어하여 계통에 주입되는 유효 전력의 발진을 제거함으로써, MMC-HVDC 시스템이 연계된 인근 계통에 공급 신뢰도를 향상시킬 수 있다. POD 전략에서 유효 전력만 출력할 경우, MMC의 각 상에는 동일한 전력이 흐른다. 반면, 계통 전압 보상을 위해서 무효 전력을 동시에 공급할 경우, 각 상에 흐르는 전력은 불균형해지기 때문에 MMC의 암전류 불평형이 발생하여 스위치 소자의 정격 용량 및 열 스트레스를 증가 시켜 MMC의 안정성을 저해시킨다. 본 논문은 POD 전략을 수행하기 위해서 무효 전력이 MMC 암 전류에 미치는 영향을 분석하였으며, 200 MW MMC-HVDC 모델을 바탕으로 PSCAD/EMTDC 시뮬레이션 툴을 이용하여 분석 결과를 검증하였다.
전력용 콘덴서는 무효전력을 보상하여 역률을 개선하기 위해 전력계통에 없어서는 안 될 기기이다. 콘덴서는 본래 절연 신뢰성이 높은 기기인데, 고조파 발생부하로 싸이리스터 응용기기가 광범위하고 다양하게 사용됨에 따라 콘덴서 설치와 운용을 잘못하면 전력계통에 과대한 고조파 왜곡을 발생시켜, 다른 기기에 영향을 줄 뿐 아니라, 콘덴서 자체도 성능열화 또는 과열손상을 초래한다. 따라서 고조파 발생원을 갖는 계통에서는 콘덴서 설치·운용에 있어서 충분한 검토가 필요하다. 본론의 구성은 전력계통에서 이해하기 어려운 고조파 관련 기술을 학습한 후, 무효전력제어와 역률개선 기술을 해설하고자 한다.
1968년 11월 3일 기하여 우리나라 154KV 주간선계통의 중성점접지방식이 종래의 PC접지방식으로부터 직접접지방식으로 전환되었다. 이 결과 계통의 운전면에 있어서는 이상전압상승의 경감, 고속도차단방식의 채용등으로 공급신뢰도가 한층 더 크게 될것으로 기대되고 있다. 주지하는 바와같이 계통의 안정도는 정상(Steady-state) 및 과도(Transient-state) 안정도의 양자로 대별되지만 이중 현단계의 계통운용면에서 특히 중요한 지위를 차지하는 것은 후자의 과도안정도 일것이다. 본문에서는 최근에 한국전자계산소의 전자계산기(FACOM-222)를 사용하여 직접접지방식전환후의 과도안정도를 계산한 해석결과및 앞으로 채용하여야 할 몇가지 안정도증진대책을 간단히 설명하고저 한다.
전력용 콘덴서는 무효전력을 보상하여 역률을 개선하기 위해 전력계통에 없어서는 안 될 기기이다. 콘덴서는 본래 절연신뢰성이 높은 기기인데, 고조파 발생부하로 싸이리스터 응용기기가 광범위하고 다양하게 사용됨에 따라 콘덴서 설치와 운용을 잘못하면 전력계통에 과대한 고조파 왜곡을 발생시켜, 다른 기기에 영향을 줄 뿐 아니라, 콘덴서 자체도 성능열화 또는 과열손상을 초래한다. 따라서 고조파 발생원을 갖는 계통에서는 콘덴서 설치·운용에 있어서 충분한 검토가 필요하다. 본론의 구성은 전력계통에서 이해하기 어려운 고조파 관련 기술을 학습한 후, 무효전력제어와 역률 개선 기술을 해설하고자 한다.
태양광과 풍력 등의 신 재생에너지 전원은 기후나 은도, 지형적인 영향을 많이 받기 때문에 배전계통에 연계 시, 기존 배전계통의 운용에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 따라서 분산전원 계통 연계 시, 부하와 전원이 혼재되어 운용되는 형태의 배전계통에서 야기되는 보호협조(과도상태)에 관한 여러 가지 문제점을 검토, 분석할 수 있는 알고리즘의 개발이 요구되고 있다.
배전계통은 수용가에 전력을 공급하는 설비로서 계통의 안정적인 운영을 위하여 배전계통의 신뢰도를 산정하는 것은 중요한 의미를 갖는다. 본 논문에서는 배전계통을 구성하는 설비와 수용가의 전력 공급 유무에 따른 신뢰도를 산정하였다. Fault Tree Analysis(FTA)는 시스템의 고장을 해석하는 방법으로 사용된다. 시스템의 고장을 발생시키는 사건원인을 분석하여 Fault Tree(FT: 고장목)를 작성하고, 시스템을 구성하는 설비들의 고장확률 계산을 통하여 전 시스템의 신뢰성을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 Relex 7.7 프로그램을 사용하여 FTA를 수행하였다.
본 논문은 AC계통에 DC계통을 중첩하여 계통의 안정도를 극대화 하는 새로운 방안(본 논문에서는 SMART Link로 명명)을 제시하였다. 제안된 방식은 경계적인 관점에서 기존의 송전선로를 이용하는 방법을 제시하였고, 대규모 환상망에서 발생하는 고장전류를 저감하는 방법을 논하였다. 그리고, SMART Link의 문제점과 이에 대한 해결 방식을 제시하여 실제 적용 가능한 계통망을 제시하였다.
지능형 배전망을 추구하기 위해 본 논문에서는 배전계통의 루프 구성과 방사상의 보호협조 방법을 수정한 새로운 루프구성에 대한 보호협조를 제안하였다. 그리고 배전 자동화가 되어 있다는 전제 하에서 제안된 보호협조 방법을 토대로 방사상 계통과 방사상 보호협조를 그대로 적용한 루프 배전계통, 마지막으로 제안된 보호협조 방법을 적용된 루프 계통에 대한 신뢰도 이득을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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