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전기철도계통에 순간전압강하 보상장치 적용에 관한 연구
A Study on the Application of the DVR in AC Electric Traction System 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.17 no.6, 2003년, pp.95 - 104  

최준호 (전남대학교 전기공학과) ,  김태수 (철도청 전기본부) ,  김재철 (숭실대전기공학과) ,  문승일 (서울대학교 전기컴퓨터공학부) ,  남해곤 (전남대학교 전기공학과) ,  정일엽 (서울대학교 대학원 전기공학부) ,  박성우 (서울대학교 대학원 전기공학부)

초록
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전기 철도계통은 기존 전력계통과 달리 단상, 대용량 부하로 필연적으로 전압강하, 전압불평형고조파 왜곡 등의 전력품질의 문제가 발생한다. 이러한 문제점 중 상시전압강하는 전력품질의 가중 중요한 요소로서 SVC(Static Var Compensator) 또는 STACOM(Static Compensator)를 설치하여 전압강하를 보상하는 연구가 수행되었다. 또한 순시전압강하는 고속으로 운전중인 철도차량의 제어 및 안전에 상당한 영향을 미칠것으로 예상된다. 따라서 본 논문에서는 AT(Auto Transformer)급전계통에 적용되는 순간전압강하 보상장치에 관한 연구를 수행하였다. 순간전압강하에 의한 철도차량의 과도해석을 위해 전원, 철도급전변압기, AT, 철도선로 및 철도 차량부하를 모델링 하였다. 또한 순간전압강하 발생시 철도차량부하의 과도특성을 분석하였고 이를 보상하기위한 순간전압강하 보상장치 (DVR:Dynamic Voltage Restorer)를 제안하였다. 순간전압강하 보상 시뮬레이션 결과, 순간전압강하 보상장치의 철도급전계통의 적용은 상당히 유용함을 알수있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The electric traction systems are quite differ from general power systems which is single-phase and heavy load. Therefore, there are inevitably power quality problems such as steady state or transient voltage drop, voltage imbalance and harmonic distortion. Among these problems, since steady-state v...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • [2-4], 이러한 문제점을 분석하고 해결하기 위해 철도급전계통의 전압강하 해석[2], 철도급전계통 등가 회로 및 파라미터 해석[2-4], 사고해석 및 보호협조[4-乩 전압불평형 평가{1], 전력품질 보상]9-16] 등의 여러가지 연구가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 전기철도 급전시스템에 발생하는 순간전압강하를 보상에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 국내 교류전기철도 표준 급전방식인 AT (Auto Transformed급전시스템철도급전변압기인 스콧트 변압기, AT변압기, 철도선로 및 철도 차량부하를 모델링 하였다.
  • 본 논문에서는 철도급전계통의 사고해석 및 순간 전압강하 보상장치 적용에 관한 연구를 수행하였으며 이를 요약하면 다음과 같다. 철도 급전계통의 과도해석을 위해 수립된 수학적 모델을 기본으로 하여 전자기 과도해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 사용하여 철도 차량의 제어 및 안정성에 상당히 영향을 미칠 것으로 예상되는 전원계통 사고시 발생하는 순간 전압강하에 의한 철도차량 부하의 과도특성을 분석하였다.

가설 설정

  • 순간사고는 1초에 3상지락사고가 발생하였다고 가정하였으며지속시간은 10 사이클(16.67[ms])로 하였다.
  • 순간전압강하 보상은 철도차량부하가 ATI과 AT2 구간사이에서 운행하고 있을 때 전원 계통에 순간 사고가 발생할때 이때 발생하는 철도 급전선로의 전압강하를 보상하는 사례를 분석하였고, 이의 결과를 그림 16에서 부터 20에 나타내었다. 순간사고는 3상 단락 사고로 1초에 발생하여 지속시간은 10 사이클로 가정하였다.
  • 사용하였다. 이때 철도차량은 ATI과 AT2의 중간지점인 6[km]에 운행중이라고 가정하였다. 그림 7에서 그림 12에는 순간전압강하시 전기 철도차량의 과도해석 시뮬레이션 결과를 나타내었다.
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참고문헌 (16)

  1. 오광해 외, “전철부하에 기인된 계통전압 불평형 평가기법”, 대한전기학회 하계학술대회논문집 C권, pp. 787-789, 1997년. 7월. 

  2. 추동욱 외, “교류 전기의 AT 급전계통 내 다수열차 운행 모의알고리즘연구”, 대한전기학회논문지, Trans. KIEE, Vol. 50P, No. 2, 2001년. 6월. 

  3. 임성정 외, “전기철도 시스템에서 직격뢰에 대한 가공지선의 뇌뢰 효과”, 한국 조명.전기설비 학회 논문지. Vol.15, No.3, pp. 91-96, 2001년. 5월. 

  4. 김재철 외, “교류급전시스템 고장해석 및 철도배전계통 보호시스템 체계화”, 숭실대학교 생산기술연구소, 2002년. 3월. 

  5. Tsai-Hsiang Chen and Yen-Feng Hsu, “Systematized short-circuit analysis of a 2 ${\times}$ 25 kV electric traction network”, Electric Power Systems Research, Vol. 47, No. 2, pp. 133-142, 15. October. 1998. 

  6. Gao Shibin, He Weijun, and Chen Xiaochuan, “Study on microprocessor-based adaptive protective relay for heavy duty electric traction system”, Sixth International Conference on Developments in Power System Protection (Conf. Publ. No. 434), pp. 319-322, 1997. 

  7. Millard, A., Taylor, I.A., and Weller, G.C., “AC electrified railways-protection and distance to fault measurement”, International Conference on Electric Railways in a United Europe, pp. 73-77, 1995. 

  8. Sezi, T. and Menter, F.E., “Protection scheme for a new AC railway traction power system”, IEEE Transmission and Distribution Conference, Vol. 1, pp. 388-393, 1999. 

  9. Ando, M., et. al., “Development of railway static power conditioner used at substation for Shinkanse”, Proceedings of the Power Conversion Conference, Vol. 3, pp. 1108-1111, 2002. 

  10. Watanabe, T., “Trend of railway technologies and power semiconductor devices”, Proceedings. of The 11th International Symposium on ISPSD '99, pp. 11-18, 1999. 

  11. Hackwell, D., et. al., “The use of static shunt compensation to upgrade existing electrified railways”, International Conference on Main Line Railway Electrification, pp. 232-235, Sep. 1989. 

  12. Baichao Chen and Kokernak, J.M., “Thyristor controlled two-stage magnetic-valve reactor for dynamic VAr-compensation in electric railway power supply systems”, IEEE Fifteenth Annual APEC, Vol. 2, pp. 1066-1072, 2000. 

  13. Hasuike, K., et. al., “Static power conditioner using GTO converters for AC electric railway”, Power Conversion Conference 1993, pp. 641-646, Apr. 1993. 

  14. Baba, K., et. al., “Control methods and characteristics of power converter with large capacity for electric railway system”, Power Conversion Conference 2002, Vol. 3 , pp. 1039-1044, 2002. 

  15. Eguchi, N., et. al., “Self-commutated SVC for electric railways”, International Conference on Power Electronics and Drive Systems, Vol. 2, pp.732-737, Feb. 1995. 

  16. Hase, S.-I., et. al., “Compensation of voltage drop using static VAr compensator at sectioning post in AC electric railway system”, Power Conversion Conference 1997, Vol. 2, pp. 955-960, Aug. 1997. 

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