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문제 정의
- 본 논문에서는 예측 계산된 선로 정수와 실측 선로정수를 비교함으로써 예측 계산 방법의 적절성을 검증하였다. 주파수에 따른 실측과 예측 선로정수값에서 약간의 차이가 있었다.
- 일반적인 세 가지 등가 임피던스 모델링에 대해 살펴본다. 첫 번째로 등가도체 모델의 자기 임피던스를 살펴보고, 두 번째는 도체그룹과도체 사이의 상호 임피던스, 세 번째는 도체그룹과도체그룹 사이의 상호 임피던스를 살펴본다.
제안 방법
- Y 결선의 회로 방정식과, △ 결선의회로 방정식을 비교하여 △결선의 선간 어드미턴스를 유도하였다.
- 각각의 임피던스 행렬 요소를 도출하기 위해 그림 9의 변전소단에서 도체단자들의 서로 다른 총 6가지 조합에 대해 전압-전류를 측정하였다.
- 고조파 공진 특성을 분석하기 위한 가장 특징적인 현상인 고조파 확대율을 경부고속철도 시험선구급전시스템에 대해 서 비교 검토하였다. 경부고속철도에서는 차량의 컨버터에서 발생된 고조파 전류가 전차선로를 따라 전철 변전소를 통하여 전원계통 쪽으로 유입되는데, 고조파 확대율은 고속철도 차량의 고조파 발생 전류에 대한 변전소 유입고조파 전류로 정의된다.
- 예측된 선로정수를 검증하기 위해서, 실제 철 도 시스템의 선로 정수를 측정하였다. 그리고 주파수를 60H z~3000Hz까지 변화시켜 계산된 선로 정수와 측정된 선로정수 를 비교하였다. 또 다른 검증을 위해 예측된 선로 정수를 적용하여 계산된 고조파 전류 확대율과 측정된 고조파 전류 확대율을 비교 분석하였다.
- 기존에 발표된 논문은 5개 도체군의 등가 선로정수를 예측하는 방법에 의해 선로 정수 중 임피던스만을 예측하였다. 따라서 본 논문은 도체 축약 방법을 이용하여 5개 도체 군 둥 가 임피던스뿐만 아니라서셉턴스까지 예측하게 된다. 예측된 선로정수를 검증하기 위해서, 실제 철 도 시스템의 선로 정수를 측정하였다.
- 그리고 주파수를 60H z~3000Hz까지 변화시켜 계산된 선로 정수와 측정된 선로정수 를 비교하였다. 또 다른 검증을 위해 예측된 선로 정수를 적용하여 계산된 고조파 전류 확대율과 측정된 고조파 전류 확대율을 비교 분석하였다.
- 그리고 주파수를 60H z~3000Hz까지 변화시켜 계산된 선로 정수와 측정된 선로정수 를 비교하였다. 또 다른 검증을 위해 예측된 선로 정수를 적용하여 계산된 고조파 전류 확대율과 측정된 고조파 전류 확대율을 비교 분석하였다.
- 그림 9는 전철 변전소와 병렬급 전소 구간의 전차선로 회로 구성도를 나타낸 것이다. 병렬급 전소에서 모든 도체군을 단락시킴으로서 폐회로를 구성하였다.
- 본절에서는 전차선로도체들간의 전압, 전류를 측정하여 임피던스, 어드미턴스를 도출하는 방법을 다룬다. 이들 구체적인 과정은 다음과 같다.
- 실계통 구간을 대상으로 전차선로 시스템의 5도 체군 선로 정수를 간략하게 검증하였다. 주파수를 60Hz~3000Hz까지 변화시켜 계산된 선로 정수와 측정된 선로 정수를 비교하였다.
- 따라서 본 논문은 도체 축약 방법을 이용하여 5개 도체 군 둥 가 임피던스뿐만 아니라서셉턴스까지 예측하게 된다. 예측된 선로정수를 검증하기 위해서, 실제 철 도 시스템의 선로 정수를 측정하였다. 그리고 주파수를 60H z~3000Hz까지 변화시켜 계산된 선로 정수와 측정된 선로정수 를 비교하였다.
- 예측된 선로정수를 검증하기 위해서, 실제 철 도 시스템의 선로 정수를 측정하였다. 그리고 주파수를 60H z~3000Hz까지 변화시켜 계산된 선로 정수와 측정된 선로정수 를 비교하였다. 또 다른 검증을 위해 예측된 선로 정수를 적용하여 계산된 고조파 전류 확대율과 측정된 고조파 전류 확대율을 비교 분석하였다.
- 일반적인 세 가지 등가 임피던스 모델링에 대해 살펴본다. 첫 번째로 등가도체 모델의 자기 임피던스를 살펴보고, 두 번째는 도체그룹과도체 사이의 상호 임피던스, 세 번째는 도체그룹과도체그룹 사이의 상호 임피던스를 살펴본다.
데이터처리
- 교류전철급전시스템은 EMTDC 프로그램으로 모델링 되었다[2]. 계산은 EMTDC 프로그램을 사용하여 시뮬레이션되었다. 전원 계통의 내부 전압을 순수한 기본 파 성분으로 가정할 수 있으므로 각 고조파별 계산시에 Eme 0으로 둘 수 있고 차량의 고조파전류원으로 1[PU]값으로 하였다.
성능/효과
- 전원 계통의 내부 전압을 순수한 기본 파 성분으로 가정할 수 있으므로 각 고조파별 계산시에 Eme 0으로 둘 수 있고 차량의 고조파전류원으로 1[PU]값으로 하였다. 결국 예측된 선로 정수를 적용하여 모델링된 교류급전 시스템에 대해서 고조파전류의 확대율을 구할 수 있었다. 경부고속철 도 시험선구간의 고조파전류 확대율 측정 결과와 예측 결과를 표 3과 그림 17~20에 보인다.
- 예측 계산된 임피던스도 또한 다른 도체군들보다 상대적으로 작은 값을 가졌다. 그리고 실측된 전차선도체군의 임피던스는 전차선과 조가선으로 구성되었으므로 그 결과 급전선 보다는 작고 레일 도체군보다는 크게 나타났다. 물론 예측 계산도 실측과 같은 경향으로 나타났다.
- 그림 10은 전철 변전소와 급전 구분소의 전차선로 회로 구성도를 나타낸 것이다. 모든 도체군을 개방 시킴으로서 각도체군의 자기 임피던스와 상호 임피던스, 선간 어드미턴스를 T형 등 가회로로 나타내었다.
- 59km일 때 공진점이 25조 파로 나타났다. 실측에서는 평택SS-마하SP 구간(21.32km)일 때 공진점이 30조파로 나타나고, 신청주SS-용정 SP구간(28.59km)일 때 공진점이 24조 파로 나타났다. 이는 예측된 선로 정수가 거의 정확하게 계산되었음을 나타내는 것이다.
- 32km이다. 예측 계산에서는 급전거리가 21.32km일 때 공진점이 30조 파이고 28.59km일 때 공진점이 25조 파로 나타났다. 실측에서는 평택SS-마하SP 구간(21.
- 예측된 결과와 측정한 결과를 비교하였을 때 그 공진 점이 거의 정확히 일치하였다. 이는 예측된 선로 정수가 정확하게 계산되었음을 나타내는 것이다.
- 주파수에 따른 실측과 예측 선로정수값에서 약간의 차이가 있었다. 즉, 주파수에 따른 임피던스 값이 거의 일치하였으며 그 변화 추세도 같은 반면, 서셉턴스면에서는 주파수가 높아질수록 차이가 많았다. 도체들값의 상대적인 변화 추세는 실측과 예측이 거의 같았다.
후속연구
- 이것은 주파수가 높아질수록 선로의 리액턴스 값이 영향을 미치게 되어 예측 계산에서처럼 주파수에 비례하는 직선 그래프가 아닌 곡선 그래프로 나타난 것이다. 따라서 본 논문에서는 임피던스와 서셉턴스를 각각별개로 하여 계산하였으나 향후에는 하나의 수식으로 전개하여 계산함으로써 보다 정확한 예측 계산이 필요할 것이라 사료된다.
- 따라서 현재와 같이 시뮬레이션하는 경우에는 신청주 SS-용정SP구간 시뮬레이션에서 나타난 바와 같이 약간의 오차가 발생할 것이다. 본 결과에 대해서 역으로 고려해보면 서셉턴스 예측시한 단면에서의 서셉턴스뿐만 아니라 시뮬레이션하고자 하는 전체 길이에 대한 임피던스도 고려하는 예 측계산도 필요할 것이다. 따라서 이렇게 예측한다면 보다 정확한 모델링이 될 것이라 사료된다.
- 본 연구의 결과는 교류전철급전 시스템의 전압 강하 해석 및 전차선로 전류 분포, 고조파 해석, 교류전철급전 시스템 보호 등에 적용될 수 있을 것이다.
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