우리나라 22.9kV 변전소 대부분은 154kV 변전소 주변압기에 대하여 중성점 직접접지 방식을 채택하고 있다. 이 방식은 전력 시스템 사고 시 발생하는 큰 고장전류로 인하여 기기 수명이 단축되며, 차단기 등의 전력설비에 있어 큰 설비용량이 요구되기 때문에 경제성이 저하된다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점들을 극복하기 위하여 154kV 변전소 주변압기 2차 측에 중성점 ...
우리나라 22.9kV 변전소 대부분은 154kV 변전소 주변압기에 대하여 중성점 직접접지 방식을 채택하고 있다. 이 방식은 전력 시스템 사고 시 발생하는 큰 고장전류로 인하여 기기 수명이 단축되며, 차단기 등의 전력설비에 있어 큰 설비용량이 요구되기 때문에 경제성이 저하된다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점들을 극복하기 위하여 154kV 변전소 주변압기 2차 측에 중성점 접지리액터를 설치하여 고장전류의 크기를 제한하고 있다. 이로써 기존의 단점들을 완화할 수는 있으나, 중성점 접지 리액터가 단선되었을 경우에 대한 고려는 미흡한 상황이다. 우리나라의 배전계통은 3상 4선식 다중 접지방식이기 때문에 중성점 접지 리액터 단선 시 전력 시스템은 계통이 되고 이는 비접지계통의 특성을 갖고 있으므로 지락사고가 발생하여도 과전류가 흐르지 못하게 되고, 이에 따라 Feeder 보호용 과전류 계전기가 제 역할을 할 수 없게 된다. 따라서 현재는 이러한 상황에 대한 대책으로써, 단선 감시 장치를 이용해 취득한 단선 정보와 변압기 보호용 지락 과전압 계전기를 사용하여 해당 구간을 보호하고 있다. 그러나 이 경우 Feeder고장과 모선 고장을 구분할 수 없게 되어, Feeder 고장임에도 불구하고 154kV 변전소 주변압기 1차, 2차측을 동시에 차단하기 때문에 계통의 운전신뢰도가 저하된다. 또한 단선 감시 장치 및 변압기 보호용 지락 과전압 계전기의 오동작 사례도 존재하기 때문에, 확실한 보호와 계통 신뢰도 확보를 위한 새로운 방안이 필요하다. 본 논문에서는 각 Feeder 영상전류와 모선 영상전압의 위상차를 이용하여 중성점 접지 리액터 단선 상황에 대한 중앙 집중식 보호 알고리즘을 제안하였다. IEC 61850 기반의 GOOSE Message 통신을 이용하여 각 정보를 중앙 IED로 송신하고, 이 정보들을 활용하여 고장 구간을 최적으로 분리할 수 있도록 하였다. 또한 차단기 상태정보를 이용하여 Feeder 차단기 부동작시에도 보호가 이루어질 수 있도록 하였으며, 측정 동기 오차로 인해 발생할 수 있는 알고리즘의 오동작 가능성을 라그랑주 보간법을 사용하여 배제하였다. 제안된 알고리즘은 PSCAD/EMTDC 변전소 모델에서 취득한 데이터와 Windows 환경에서 SISCO MMSLite 6.2V로 구현한 IED 모델을 활용하여, OMICRON IED SCOUT에 의한 GOOSE 패킷 확인을 통해 검증 하였다.
우리나라 22.9kV 변전소 대부분은 154kV 변전소 주변압기에 대하여 중성점 직접접지 방식을 채택하고 있다. 이 방식은 전력 시스템 사고 시 발생하는 큰 고장전류로 인하여 기기 수명이 단축되며, 차단기 등의 전력설비에 있어 큰 설비용량이 요구되기 때문에 경제성이 저하된다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점들을 극복하기 위하여 154kV 변전소 주변압기 2차 측에 중성점 접지 리액터를 설치하여 고장전류의 크기를 제한하고 있다. 이로써 기존의 단점들을 완화할 수는 있으나, 중성점 접지 리액터가 단선되었을 경우에 대한 고려는 미흡한 상황이다. 우리나라의 배전계통은 3상 4선식 다중 접지방식이기 때문에 중성점 접지 리액터 단선 시 전력 시스템은 계통이 되고 이는 비접지계통의 특성을 갖고 있으므로 지락사고가 발생하여도 과전류가 흐르지 못하게 되고, 이에 따라 Feeder 보호용 과전류 계전기가 제 역할을 할 수 없게 된다. 따라서 현재는 이러한 상황에 대한 대책으로써, 단선 감시 장치를 이용해 취득한 단선 정보와 변압기 보호용 지락 과전압 계전기를 사용하여 해당 구간을 보호하고 있다. 그러나 이 경우 Feeder고장과 모선 고장을 구분할 수 없게 되어, Feeder 고장임에도 불구하고 154kV 변전소 주변압기 1차, 2차측을 동시에 차단하기 때문에 계통의 운전신뢰도가 저하된다. 또한 단선 감시 장치 및 변압기 보호용 지락 과전압 계전기의 오동작 사례도 존재하기 때문에, 확실한 보호와 계통 신뢰도 확보를 위한 새로운 방안이 필요하다. 본 논문에서는 각 Feeder 영상전류와 모선 영상전압의 위상차를 이용하여 중성점 접지 리액터 단선 상황에 대한 중앙 집중식 보호 알고리즘을 제안하였다. IEC 61850 기반의 GOOSE Message 통신을 이용하여 각 정보를 중앙 IED로 송신하고, 이 정보들을 활용하여 고장 구간을 최적으로 분리할 수 있도록 하였다. 또한 차단기 상태정보를 이용하여 Feeder 차단기 부동작시에도 보호가 이루어질 수 있도록 하였으며, 측정 동기 오차로 인해 발생할 수 있는 알고리즘의 오동작 가능성을 라그랑주 보간법을 사용하여 배제하였다. 제안된 알고리즘은 PSCAD/EMTDC 변전소 모델에서 취득한 데이터와 Windows 환경에서 SISCO MMSLite 6.2V로 구현한 IED 모델을 활용하여, OMICRON IED SCOUT에 의한 GOOSE 패킷 확인을 통해 검증 하였다.
Most of 154kV substations in South Korea adopt direct grounding system for the main transformers. This system is economically inefficient because the life of machines and devices is shortened due to a large fault current generated during a power system fault and large capacity is required for power ...
Most of 154kV substations in South Korea adopt direct grounding system for the main transformers. This system is economically inefficient because the life of machines and devices is shortened due to a large fault current generated during a power system fault and large capacity is required for power facilities such as circuit breaker. Therefore, in order to overcome these disadvantages, neutral grounding reactor is installed at the secondary side of the main transformer to limit the fault current. Although this can alleviate the existing disadvantages, countermeasures against the disconnection of the neutral grounding reactor are insufficient. When the neutral grounding reactor is disconnected, the power system is no different from the non-grounding system, so that the over-current protection relay of each feeder cannot play its role in power system fault situation. Therefore, as a solution against this situation, disconnection information obtained by the disconnection monitoring device and the ground fault over-voltage relay for the protection of transformer are used to protect the power system. However, circuit breakers for the protection of transformer are opened because it is impossible to distinguish between feeder fault and bus fault in this case, so that the power system reliability is decreased. In addition, there are cases of ground fault over-voltage relay and disconnection monitoring device malfunction. Therefore, new method is need to secure optimal protection and system reliability. In this paper, we propose a centralized protection algorithm for the disconnection of the neutral grounding reactor using the phase difference between the feeder's zero sequence current and 22.9kV bus's zero sequence voltage. IEC 61850-based GOOSE message communication is used to transmit each information to the central IED, and the information can be used to optimally separate fault zones. Also, the protection algorithm in case of feeder circuit breaker malfunction is included. The possibility of the malfunction of the proposed algorithm caused by the measurement synchronization error is excluded by using the Lagrange interpolation method. The proposed algorithm is verified by GOOSE packet verification using OMICRON IED SCOUT using data acquired from PSCAD/EMTDC 154kV substation model and IED model implemented with SISCO MMSLite 6.2V in Windows environment.
Most of 154kV substations in South Korea adopt direct grounding system for the main transformers. This system is economically inefficient because the life of machines and devices is shortened due to a large fault current generated during a power system fault and large capacity is required for power facilities such as circuit breaker. Therefore, in order to overcome these disadvantages, neutral grounding reactor is installed at the secondary side of the main transformer to limit the fault current. Although this can alleviate the existing disadvantages, countermeasures against the disconnection of the neutral grounding reactor are insufficient. When the neutral grounding reactor is disconnected, the power system is no different from the non-grounding system, so that the over-current protection relay of each feeder cannot play its role in power system fault situation. Therefore, as a solution against this situation, disconnection information obtained by the disconnection monitoring device and the ground fault over-voltage relay for the protection of transformer are used to protect the power system. However, circuit breakers for the protection of transformer are opened because it is impossible to distinguish between feeder fault and bus fault in this case, so that the power system reliability is decreased. In addition, there are cases of ground fault over-voltage relay and disconnection monitoring device malfunction. Therefore, new method is need to secure optimal protection and system reliability. In this paper, we propose a centralized protection algorithm for the disconnection of the neutral grounding reactor using the phase difference between the feeder's zero sequence current and 22.9kV bus's zero sequence voltage. IEC 61850-based GOOSE message communication is used to transmit each information to the central IED, and the information can be used to optimally separate fault zones. Also, the protection algorithm in case of feeder circuit breaker malfunction is included. The possibility of the malfunction of the proposed algorithm caused by the measurement synchronization error is excluded by using the Lagrange interpolation method. The proposed algorithm is verified by GOOSE packet verification using OMICRON IED SCOUT using data acquired from PSCAD/EMTDC 154kV substation model and IED model implemented with SISCO MMSLite 6.2V in Windows environment.
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