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전력계통에서 기본 주파수 성분의 페이저를 추정하기 위해 DFT(Discrete Fourier Transform)가 사용된다. DFT를 통해서 고주파 성분을 제거 할 경우 고조파 성분은 제거되지만 비고조파 성분은 제거되지 않으며 페이저 연산에 오차를 발생시킨다. 따라서 DFT를 통해서 제거되지 않은 비고조파 성분을 제거하기 위해서는 저역통과필터의 설계가 중요하다. 일반적으로 디지털 장비의 입력 단에 사용되는 저역통과필터는 중첩현상 방지만을 고려하여 ...

전력계통에서 기본 주파수 성분의 페이저를 추정하기 위해 DFT(Discrete Fourier Transform)가 사용된다. DFT를 통해서 고주파 성분을 제거 할 경우 고조파 성분은 제거되지만 비고조파 성분은 제거되지 않으며 페이저 연산에 오차를 발생시킨다. 따라서 DFT를 통해서 제거되지 않은 비고조파 성분을 제거하기 위해서는 저역통과필터의 설계가 중요하다. 일반적으로 디지털 장비의 입력 단에 사용되는 저역통과필터는 중첩현상 방지만을 고려하여 차단주파수를 선정한다. 원거리 고장인 경우 발생하는 고주파 성분의 주파수는 낮아지며 중첩현상 방지만을 고려한 저역통과필터를 통해서 고장에 의해 발생한 고주파 성분은 제거되지 않을 수 있다. 이러한 성분은 페이저 연산에서 오차의 원인이 되기 때문에 고장 시 발생할 수 있는 고주파 성분을 고려하여 저역통과필터의 차단주파수를 선정해야 된다. 또한 필터 특성에 의해 차단주파수가 낮아질수록 정착 시간은 길어지기 때문에 저역통과필터의 정착 시간에 의한 시간 지연을 줄이기 위해 정착 시간을 최소화 하는 저역통과필터를 사용해야 한다.
본 논문에서는 고주파 성분의 크기를 줄여 DFT 기반 페이저 연산 시 비고조파 노이즈 성분의 영향을 경감하며 필터의 정착 시간에 의한 시간 지연을 최소화하는 새로운 저역통과필터를 설계하였다. 필터의 정착 시간을 줄이기 위해 설계 개념에 따라 감쇠비와 고유 주파수를 선정하고 3가지의 새로운 저역통과필터를 설계하였다. 첫 번째 필터는 임계감쇠특성을 이용하여 정착 시간을 줄이는 Critical Damping 저역통과필터를 설계하였다. 두 번째 필터는 최소 정착 시간을 갖는 감쇠비를 선정하여 정착 시간을 줄이는 Minimum Settling Time 저역통과필터를 설계하였다. 마지막으로 단위계단응답의 오버슛을 조정함으로써 정착 시간을 줄이는 Limited Maximum Overshoot 저역통과필터를 설계하였다. Butterworth 저역통과필터와 새로운 저역통과필터 3가지의 정착 시간과 실효치 연산 수렴시간을 비교하여 설계한 필터의 성능을 검증하였다.
전력계통 과도현상 모의프로그램인 EMTP-RV를 이용하여 345[kV] 2모선 송전 계통을 모델링하였으며, 송전선로를 가공선로와 지중케이블, 혼합송전선로로 각각 3가지 경우를 모델링하였다. 최종적으로 시뮬레이션을 통해서 고장을 모의하여 얻은 전압, 전류 신호를 사용하여 제안하는 저역통과필터의 성능을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The harmonics are eliminated in the DFT(Discrete Fourier Transform) based phasor estimation. However, Non-harmonic noise, except for harmonics, are not removed and occur error on DFT based phasor estimation. This paper suggests lowpass filter design methods reducing Non-harmonic noise for DFT based ...

The harmonics are eliminated in the DFT(Discrete Fourier Transform) based phasor estimation. However, Non-harmonic noise, except for harmonics, are not removed and occur error on DFT based phasor estimation. This paper suggests lowpass filter design methods reducing Non-harmonic noise for DFT based phasor estimation.
The proposed method decreases magnitude of Non-harmonic noise by low pass filter, which minimizes error of DFT based phasor estimation. To reduce effectively non-harmonic, cut-off frequency of lowpass filter is selected considering high frequency components generated by travelling wave and characteristic frequency. Furthermore, proposed lowpass filter which minimized settling time is used to solve problem which is rise settling time of lowpass filter as lowing cut-off frequency of lowpass filter. To evaluate performance of the proposed method, signals which are collected under fault condition at the 345[kV] transmission system modeled by EMTP-RV are used.

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