본 연구에서는 국가 기간 전력망 중 주로 도시지역에 설치되는 지중 전력케이블의 효율적인 사용을 위해서 실시간으로 허용용량을 산정하기 위한 등가회로와 알고리즘 및 이를 구현하는 소프트웨어와 하드웨어를 구성하였고 실험 검증을 통하여 허용 가능한 범위의 신뢰성을 확보한 후 실제 지중 선로에 설치하여 주변 환경에 따른 실시간 허용 전류 및 용량을 산정하는 효과를 검증하였다.
초고압 지중 전력케이블의 복잡한 형상과 전기/열적인 제반특성을 간단한 ...
본 연구에서는 국가 기간 전력망 중 주로 도시지역에 설치되는 지중 전력케이블의 효율적인 사용을 위해서 실시간으로 허용용량을 산정하기 위한 등가회로와 알고리즘 및 이를 구현하는 소프트웨어와 하드웨어를 구성하였고 실험 검증을 통하여 허용 가능한 범위의 신뢰성을 확보한 후 실제 지중 선로에 설치하여 주변 환경에 따른 실시간 허용 전류 및 용량을 산정하는 효과를 검증하였다.
초고압 지중 전력케이블의 복잡한 형상과 전기/열적인 제반특성을 간단한 전기회로로 등가하기 위하여 IEC60287-2을 만족하는 하는 등가회로로부터 단순화된 등가회로를 유도하고 적합한 파라메터를 선정하여 실제 소프트웨어 및 하드웨어 구성시 계산부하가 최소화되도록 하였다.
구성된 소프트웨어와 하드웨어로부터 얻어지는 데이터의 신뢰성을 검증하기 위하여 적합한 길이의 실제 초고압 지중 전력케이블에 대하여 실험을 실시하였으며 이로부터 최적의 보정 파라미터를 계산한 후 보정된 파라미터를 대입한 실험 결과 오차 검증을 통하여 얻어진 파라미터의 유효성을 검증하였다. 이렇게 얻어진 등가회로, 계산 알고리즘, 소프트웨어, 하드웨어 그리고 실험 보정결과를 바탕으로 실제 장거리 초고압 지중 전력케이블에 적용될 수 있도록 시스템을 설계하였다. 수십 km 구간의 전력케이블의 온도를 1m 이내의 정밀도로 각각 측정할 수 있는 분포온도 측정 장치를 사용하였으며 분포온도 측정장치의 오차 범위를 최적화 하고 신뢰성을 검증하기 위하여 적합한 검증 방안을 설계하고 제시된 검증 방안을 통한 실험 결과를 바탕으로 높은 신뢰성이 요구되는 초고압 지중 전력케이블에 사용 가능한 기준을 제시하였다.
실시간 분포온도 측정 데이터를 개발된 알고리즘에 적용하여 실시간으로 계산할 수 있도록 소프트웨어 및 하드웨어를 최적화 하였으며 실선로에 설치 후 설계된 시스템 자체의 신뢰성을 검증하고 초고압 지중 전력케이블의 실시간 송전 전력량과 주변 환경의 시간에 따른 변화에 대해서 실시간으로 그 영향을 분석하였다. 수 km 구간의 초고압 지중 전력케이블의 일부 구간에서 초고압 지중 전력케이블의 온도가 가장 높은 구간이 나타났으며 그 구간을 Hot Spot이라고 칭하고 주변 환경이 미치는 영향을 정량적으로 분석 가능하였다.
Hot Spot을 기준으로 송전용량을 제한하는 정량적인 규제가 가능하였으며 일반적으로 불확실성 때문에 초고압 지중 전력케이블의 설비 용량 산정에 여유가 있으나 본 시스템을 적용한 결과 기존의 방식으로 계산한 송전용량보다 최대 15% 정도의 증용량 송전이 가능해질 것으로 기대되었다. 또한 초고압 지중 전력케이블의 열적인 상태를 정량적으로 알 수 있게 되어 단시간 허용용량을 보다 정확하게 추정할 수 있게 되었으며, 본 결과를 바탕으로 비상시 초고압 지중 전력케이블의 단시간 송전 허용 용량을 산정하는데 활용 가능 할 것으로 예상된다.
본 연구에서는 국가 기간 전력망 중 주로 도시지역에 설치되는 지중 전력케이블의 효율적인 사용을 위해서 실시간으로 허용용량을 산정하기 위한 등가회로와 알고리즘 및 이를 구현하는 소프트웨어와 하드웨어를 구성하였고 실험 검증을 통하여 허용 가능한 범위의 신뢰성을 확보한 후 실제 지중 선로에 설치하여 주변 환경에 따른 실시간 허용 전류 및 용량을 산정하는 효과를 검증하였다.
초고압 지중 전력케이블의 복잡한 형상과 전기/열적인 제반특성을 간단한 전기회로로 등가하기 위하여 IEC60287-2을 만족하는 하는 등가회로로부터 단순화된 등가회로를 유도하고 적합한 파라메터를 선정하여 실제 소프트웨어 및 하드웨어 구성시 계산부하가 최소화되도록 하였다.
구성된 소프트웨어와 하드웨어로부터 얻어지는 데이터의 신뢰성을 검증하기 위하여 적합한 길이의 실제 초고압 지중 전력케이블에 대하여 실험을 실시하였으며 이로부터 최적의 보정 파라미터를 계산한 후 보정된 파라미터를 대입한 실험 결과 오차 검증을 통하여 얻어진 파라미터의 유효성을 검증하였다. 이렇게 얻어진 등가회로, 계산 알고리즘, 소프트웨어, 하드웨어 그리고 실험 보정결과를 바탕으로 실제 장거리 초고압 지중 전력케이블에 적용될 수 있도록 시스템을 설계하였다. 수십 km 구간의 전력케이블의 온도를 1m 이내의 정밀도로 각각 측정할 수 있는 분포온도 측정 장치를 사용하였으며 분포온도 측정장치의 오차 범위를 최적화 하고 신뢰성을 검증하기 위하여 적합한 검증 방안을 설계하고 제시된 검증 방안을 통한 실험 결과를 바탕으로 높은 신뢰성이 요구되는 초고압 지중 전력케이블에 사용 가능한 기준을 제시하였다.
실시간 분포온도 측정 데이터를 개발된 알고리즘에 적용하여 실시간으로 계산할 수 있도록 소프트웨어 및 하드웨어를 최적화 하였으며 실선로에 설치 후 설계된 시스템 자체의 신뢰성을 검증하고 초고압 지중 전력케이블의 실시간 송전 전력량과 주변 환경의 시간에 따른 변화에 대해서 실시간으로 그 영향을 분석하였다. 수 km 구간의 초고압 지중 전력케이블의 일부 구간에서 초고압 지중 전력케이블의 온도가 가장 높은 구간이 나타났으며 그 구간을 Hot Spot이라고 칭하고 주변 환경이 미치는 영향을 정량적으로 분석 가능하였다.
Hot Spot을 기준으로 송전용량을 제한하는 정량적인 규제가 가능하였으며 일반적으로 불확실성 때문에 초고압 지중 전력케이블의 설비 용량 산정에 여유가 있으나 본 시스템을 적용한 결과 기존의 방식으로 계산한 송전용량보다 최대 15% 정도의 증용량 송전이 가능해질 것으로 기대되었다. 또한 초고압 지중 전력케이블의 열적인 상태를 정량적으로 알 수 있게 되어 단시간 허용용량을 보다 정확하게 추정할 수 있게 되었으며, 본 결과를 바탕으로 비상시 초고압 지중 전력케이블의 단시간 송전 허용 용량을 산정하는데 활용 가능 할 것으로 예상된다.
In this study, by the evaluation of the reliability, the equivalent circuit and the calculation algorithm for dynamic rating including the software and hardware were developed to estimate the dynamic ratings of extra high voltage underground power cable systems which is mainly installed in near by u...
In this study, by the evaluation of the reliability, the equivalent circuit and the calculation algorithm for dynamic rating including the software and hardware were developed to estimate the dynamic ratings of extra high voltage underground power cable systems which is mainly installed in near by urban areas to enhance the capacity efficiency, and the developed dynamic rating system was applied and evaluated its usefulness in real underground transmission line.
To simplify the complex thermal topology of extra high voltage underground power cables, the optimal equivalent circuit was derived modified from the equivalent circuit following IEC60287-2 to enhance the adoptability to computer aided calculation.
The data from the designed system was evaluated testing at appropriately long extra high voltage underground power cable. The boundaries of the error value between estimated and measured was fed back to upgrade the parameters used. As a final step, the test with upgraded parameters showed the acceptable result.
After designing and evaluating the prototype, the dynamic rating system for the transmission line was designed incorporating the distributed temperature system technology which could measure the distributed temperature with lower than 1m interval along multi kilometer's extra high voltage underground power cables without any interferences by electro magnetic field. The fundamental technologies were verified and the reliability was proven by designing and evaluating the appropriate processes for underground and electrical use.
After the installation of dynamic rating system in real underground transmission system, the performances has been evaluated whether it follows the design value and the dynamic rating system has been operated for the real analysis on the real conditions.
There has appeared several hot spots which means the location of highest cable temperature along the several kilometer long cable route and the detailed analysis has been followed.
By this study, the value based permissible power transmission limit has been possible regarding to the hot spot condition. The static rating could upgrade about 15% on the basis of the exact values. The emergency rating also could be estimated more exactly by the concurrently measured and calculated data.
In this study, by the evaluation of the reliability, the equivalent circuit and the calculation algorithm for dynamic rating including the software and hardware were developed to estimate the dynamic ratings of extra high voltage underground power cable systems which is mainly installed in near by urban areas to enhance the capacity efficiency, and the developed dynamic rating system was applied and evaluated its usefulness in real underground transmission line.
To simplify the complex thermal topology of extra high voltage underground power cables, the optimal equivalent circuit was derived modified from the equivalent circuit following IEC60287-2 to enhance the adoptability to computer aided calculation.
The data from the designed system was evaluated testing at appropriately long extra high voltage underground power cable. The boundaries of the error value between estimated and measured was fed back to upgrade the parameters used. As a final step, the test with upgraded parameters showed the acceptable result.
After designing and evaluating the prototype, the dynamic rating system for the transmission line was designed incorporating the distributed temperature system technology which could measure the distributed temperature with lower than 1m interval along multi kilometer's extra high voltage underground power cables without any interferences by electro magnetic field. The fundamental technologies were verified and the reliability was proven by designing and evaluating the appropriate processes for underground and electrical use.
After the installation of dynamic rating system in real underground transmission system, the performances has been evaluated whether it follows the design value and the dynamic rating system has been operated for the real analysis on the real conditions.
There has appeared several hot spots which means the location of highest cable temperature along the several kilometer long cable route and the detailed analysis has been followed.
By this study, the value based permissible power transmission limit has been possible regarding to the hot spot condition. The static rating could upgrade about 15% on the basis of the exact values. The emergency rating also could be estimated more exactly by the concurrently measured and calculated data.
주제어
#초고압 지중 전력케이블
#송전용량
#허용전류
#등가회로
#분포온도
#증용량
#단시간 허용 용량
#Extran high voltage underground power cable
#dynamic rating system
#equivalent circuit
#distributed temperature sensor
#permissible power transmission limit
학위논문 정보
저자
이수길
학위수여기관
광운대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
전기공학과
발행연도
2010
총페이지
x, 111 p.
키워드
초고압 지중 전력케이블,
송전용량,
허용전류,
등가회로,
분포온도,
증용량,
단시간 허용 용량,
Extran high voltage underground power cable,
dynamic rating system,
equivalent circuit,
distributed temperature sensor,
permissible power transmission limit
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.