[논문]EMTP를 이용한 시송전 계통의 송전선로 초기 가압시 과전압 분석에 관한 연구

여상민; 김철환; 유영식; 주행로; 조범섭

EMTP를 이용한 시송전 계통의 송전선로 초기 가압시 과전압 분석에 관한 연구
Analysis of the Overvoltages during Energizing Transmission Lines using EMTP 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.58 no.5, 2009년, pp.873 - 878

여상민 (성균관대 정보통신공학부) , 김철환 (성균관대 정보통신공학부) , 유영식 (한국전력거래소 수요시장팀) , 주행로 (한국전력거래소 계통보호팀) , 조범섭 (한국전력거래소 천안지사)

Abstract ▼ AI-Helper

When the transmission lines are initially energized for power system restoration, the power system suffers the various overvoltages that can be classified as steady-state, transient, and dynamic overvoltages. For the accurate analyses of these overvoltages, many researchers utilize different simulation tools such as Power System Simulator for Engineering(PSS/E). Although PSS/E provides good solutions in steady-state and dynamic overvoltages, it is not suitable for transient overvoltages. Therefore, transient overvoltages are simulated by using Electro-Magnetic Transients Program(EMTP) developed for the analysis of transients in the power system. Recently, EMTP can be also used to simulate dynamic behavior of the system. In order to analyze the transient overvoltages with steady-state and dynamic overvoltages, the authors adopt EMTP as the simulation tool for the analysis of overvoltages. This paper presents the simulation results for the analyses of various overvoltages, and the possibility of EMTP to be used for these types of analyses.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

R이 연결되어 가압하도록 되어 있으며, 각 발전소의 소내 부하가 연결되어 있는 상태이기 때문에 변압기의 비선형 특성에 의한 동적과전압은 나타나지 않았다. 따라서, 본 논문에서는 선로 충전용량에 의해 발생하는 정상과전압, 과도과전압을 저감하기 위한 일정량의 부하 투입시 발생하는 전압 진동의 동적과전압을 모의하였다.
따라서, 본 논문에서는 수 us 이하의 시간 단위로 모의가 가능하면서 수 초 내지 수십 초까지의 모의가 가능한 EMTP를 이용하여 시송전 계통의 초기 가압시 발생하는 과전압을 모의하고 분석하였다. 모의 결과를 통해 수 ms 내지는 수십 us 단위로 변화하는 과도과전압으로부터 수초의 주기로 변화하는 정상과전압까지 전체 과전압에 대한 분석을 수행할 수 있음을 확인하였다.
2를 기준으로 설정한 모의 시나리오이다. 본 논문에서는 무효전력 보상용 Sh.R의 유무에 따른 시 송전 선로 초기 가압시 발생하는 과도현상을 분석하였다.
복구 지시 후 전체 부하의 80% 공급 : 24시간 이내

이와 같은 시송전 계통 중 본 논문에서는 00지역의 주시 송전 계통인 S P/P로부터 K C/C까지의 계통을 모델 계통으로 하였으며, 모델 계통에서 복구 수행시 발생하는 과도현상을 모의하고 분석하였다.

가설 설정

본 논문에서는 동일한 구성의 계통에서 선로 충전용량의 변화에 따라 정상과전압이 어떻게 변화하는가를 분석하기 위하여 실제 송전선로 충전용량을 50%, 100%, 200% 기준으로 가변하여 모의하였다. 여기서 선로 충전용량이 50%인 경우는 실제의 상태와 비교하여 선로의 길이가 절반이 된 경우로, 선로 충전용량이 200%인 경우는 동일한 송전선로 두 회선을 동시에 가압한 경우를 가정할 수 있다. 또한 용량성 무효전력을 보상하기 위해 적용된 30MVar의 Sh.

제안 방법

EXPIC₁ 여자기 모델과 HYGOV 조속기 모델은 모델 계통에 대한 여자기 및 조속기 모델로써, 모델 종류 및 모델에 적용된 파라미터 값들은 한국전력거래소에서 PSS/E에 적용하여 사용 중인 값들을 동일하게 적용하였으며, 모델의 구성 또한 PSS/E에서 제공하는 매뉴얼을 토대로 구현하였다.
본 논문에서는 무효전력 보상용 Sh.R의 유무에 따른 시 송전 선로 초기 가압시 발생하는 과도현상을 분석하였다.
선로 가압의 경우, 선로의 충전용량, 선로와 연결된 부하의 양 등에 따라 개폐과전압이 달라지게 된다. 또한 일반적으로 과도 과전압을 억제하기 위하여 전력계통에 피뢰기를 설치, 운영중이지만, 본 논문에서는 시송전 계통 복구시 복구 방법에 따른 과도과전압의 영향을 비교, 분석하기 위하여 피뢰기는 고려하지 않았으며, 선로를 두 구간으로 나눠 전체 시 송전 선로를 한번에 가압하는 경우와 두 번에 나누어 가압하는 경우를 모의 조건으로 선정하였다.
본 논문에서는 국내 시송전 계통 초기 가압시 발생하는 과도 과전압의 정확한 분석을 위하여 EMTP를 사용하였으며, 주어진 복구절차에 따라 과도과전압과 함께 정상과 전압과 동적과전압을 모의하고 분석하였다.
이때 모의 대상이 되는 시송전 계통이 결정되면 계통 내의 선로 충전용량도 따라서 결정된다. 본 논문에서는 동일한 구성의 계통에서 선로 충전용량의 변화에 따라 정상과전압이 어떻게 변화하는가를 분석하기 위하여 실제 송전선로 충전용량을 50%, 100%, 200% 기준으로 가변하여 모의하였다. 여기서 선로 충전용량이 50%인 경우는 실제의 상태와 비교하여 선로의 길이가 절반이 된 경우로, 선로 충전용량이 200%인 경우는 동일한 송전선로 두 회선을 동시에 가압한 경우를 가정할 수 있다.
본 논문에서는 앞서 언급한 바와 같이 시송전 계통 초기 가압 시 발생하는 세 가지의 과전압, 즉 정상과전압, 과도과전압 및 동적과전압을 모의하였다. 각 과전압에 대한 모의조건은 다음과 같다.
R의 용량 변화 시 발생하는 과전압을 나타낸 것이다. 앞서 제시한 정상과전압, 과도과전압, 동적 과전압과 동일한 방법으로 분석하였으며, 용량에 따른 각 과전압의 크기를 분석하였다.
정상과전압 모의는 선로 충전용량에 따른 페란티 효과 및 용량성 무효전력에 따른 발전기 영향을 모의하였다. 이때 모의 대상이 되는 시송전 계통이 결정되면 계통 내의 선로 충전용량도 따라서 결정된다.

이론/모형

모델링한 것이다. 자체기동발전기는 EMTP에서제공하는 동기발전기 모델을 사용하여 모델링하였다. 이때 그림 3에서 보인 여자기 모델과 조속기 모델은 EMTP에서는 제공하지 않는 모델로 각종 제어 소자들을 사용하여 새롭게 구현하였다.

성능/효과

반면 그림 10(b)의 정상과 전압과 동적 과전압의 경우, 정상과전압은 Sh.R의 용량이 증가함에 따라 감소하고, 동적과전압은 증가함을 알 수 있으며, 정상과 전압(변화량 : -0.008p.u.)에 비해 동적 과전압(0.029p.u.)의 크기 변화가 더 큰 것을 알 수 있다.
그러나 이 경우 과도과전압의 분석을 추가하기 위해서는 별도의 프로그램을 사용한 모의가 추가되어야 한다. 따라서 하나의 프로그램을 사용하여 시송전 계통 초기 가압시 발생하는 정상과전압, 동적과전압과 함께 과도과전압의 분석을 수행하고자 할 때에는 본 논문에서 수행한 바와 같이 EMTP를 사용함이 유리하다.
R의 용량이 증가할수록 과전압의 크기가 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 또한 20MVar의 경우와 30MVar 의 경우를 비교하면 다른 경우에 비해 과전압 감소의 폭이 매우 큰 것을 알 수 있다. 반면 그림 10(b)의 정상과 전압과 동적 과전압의 경우, 정상과전압은 Sh.
따라서, 본 논문에서는 수 us 이하의 시간 단위로 모의가 가능하면서 수 초 내지 수십 초까지의 모의가 가능한 EMTP를 이용하여 시송전 계통의 초기 가압시 발생하는 과전압을 모의하고 분석하였다. 모의 결과를 통해 수 ms 내지는 수십 us 단위로 변화하는 과도과전압으로부터 수초의 주기로 변화하는 정상과전압까지 전체 과전압에 대한 분석을 수행할 수 있음을 확인하였다.
세 가지의 모의를 통해 다양한 경우에 대한 모의를 수행함으로써 각 과전압에 대한 모의를 수행할 수 있음을 확인하였다. 다음 그림 8은 Sh.

참고문헌 (13)

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상세보기
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여상민, 김철환, 유영식, 주행로, 조범섭, 'EMTP를 이용한 시송전 계통의 송전선로 초기 가압시 과도현상 분석에 관한 연구', 2008년도 대한전기학회 하계학술대회 논문집, 2008. 7
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이홍재, 이경섭, 박성민, 송인준, 이남호, 배주천, 황봉환, ' EMTDC를 이용한 시송전계통의 고조파 공진 분석', 대한전기학회논문지, 제54A권, 4호, pp. 172-176, 2005. 4

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박철원, 신명철, '고장전류의 웨이브릿 변환을 이용한 동기 발전기 보호 알고리즘', 대한전기학회논문지, Vol. 56, No.5, pp. 834-840, 2007. 5

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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