[논문]대형 발전기 주보호를 위한 디지털 비율차동 계전기법

박철원; 반우현

doi:10.5370/kieep.2012.61.1.035

대형 발전기 주보호를 위한 디지털 비율차동 계전기법
Digital Ratio Differential Relaying for Main Protection of Large Generator 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.61 no.1, 2012년, pp.35 - 40

박철원 (강릉원주대학교 전기공학과) , 반우현 (강릉원주대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

An AC generator is an important component in producing an electric power and so it requires highly reliable protection relays to minimize the possibility of demage occurring under fault conditions. It is a need for research of digital generator protection system(DGPS) for the next-generation ECMS and an efficient operation of protection control system in power station. However, most of protection and control system used in power plants have been still imported as turn-key and operated in domestic. This may cause the lack of the correct understanding on the protection systems and methods, and thus have difficulties in optimal operation. In this paper, presented ratio differential relaying(RDR) is main protective element in generator protection IED. The fault detection technique, operation zone and setting value of the RDR were studied and, compared with two of the fault detection algorithm. For evaluation performance of the RDR, the data obtained from ATPDraw5.7p4 modeling was used. The proposed methods are shown to be able to rapidly identify internal fault and did not operate a miss-operation for all the external fault.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 교류발전기 보호를 위한 다기능 IED의 보호방식 중 주보호방식인 디지털 비율차동계전방식에 대하여 연구하였다. 고장검출원리 및 방법에 대하여 알아보았고 국내 표준원전에 사용 중인 고정자 차동보호계전기의 정정치를 비교하였다.
본 논문에서는 대형 발전기 내부사고 보호용 다기능 IED에 들어갈 핵심 보호 요소인 디지털 비율차동계전기법(RDR: Ratio Differential Relaying)에 관하여 두 가지의 고장판별식의 비교 연구를 하였다. 비율차동계전방식의 검출방법, 동작영역, 정정치 등을 조사한 후 내부사고 및 외부사고의 경우 RDR의 고장판별동작 시뮬레이션을 수행하였다.

제안 방법

본 논문에서는 교류발전기 보호를 위한 다기능 IED의 보호방식 중 주보호방식인 디지털 비율차동계전방식에 대하여 연구하였다. 고장검출원리 및 방법에 대하여 알아보았고 국내 표준원전에 사용 중인 고정자 차동보호계전기의 정정치를 비교하였다. 해외 D사 및 E사의 디지털 RDR 기법을 technical computing 언어인 MATLAB을 활용하여 작성하였고, ATPDraw5.
본 논문에서는 대형 발전기 내부사고 보호용 다기능 IED에 들어갈 핵심 보호 요소인 디지털 비율차동계전기법(RDR: Ratio Differential Relaying)에 관하여 두 가지의 고장판별식의 비교 연구를 하였다. 비율차동계전방식의 검출방법, 동작영역, 정정치 등을 조사한 후 내부사고 및 외부사고의 경우 RDR의 고장판별동작 시뮬레이션을 수행하였다. 사고 데이터를 수집하기 위해서 ATPDraw 5.
비율차동계전방식의 검출방법, 동작영역, 정정치 등을 조사한 후 내부사고 및 외부사고의 경우 RDR의 고장판별동작 시뮬레이션을 수행하였다. 사고 데이터를 수집하기 위해서 ATPDraw 5.74p4 버전을 활용하여 UM(universal machine) 발전기를 포함한 사례연구 계통을 모델링하였다.
제시된 알고리즘의 성능평가와 과도상태 해석을 위하여 ATPDraw5.7p4를 이용하여 그림 2와 같이 송전선로, 승압변압기, 부하 및 발전기로 구성된 간단한 사례연구 모델 계통을 설계하였다. 여기서 발전기의 과도리액턴스는 0.
고장검출원리 및 방법에 대하여 알아보았고 국내 표준원전에 사용 중인 고정자 차동보호계전기의 정정치를 비교하였다. 해외 D사 및 E사의 디지털 RDR 기법을 technical computing 언어인 MATLAB을 활용하여 작성하였고, ATPDraw5.7p4를 활용하여 설계한 교류발전기시스템을 대상으로 내부사고와 외부사고 시뮬레이션을 수행하였다. 수집된 계전 데이터를 활용하여 제시된 87G의 동작특성을 구현하였는데, 시뮬레이션 결과 두 가지기법 모두 내부사고시 정동작이 확인되었고 외부사고 시 오동작하지 않았다.

이론/모형

표 1은 각 제작사별로 비교한 87G의 정정치 이다. 본 논문에서는 D사와 E사의 알고리즘과 정정치를 활용하였다.

성능/효과

C상의 경우, RDR2 기법에 의한 외부고장판별시간은 고장발생 후 16샘플 째인 약 21[ms]가 되고, RDR1 기법에 의한 외부고장판별시간은 고장발생 후 22샘플 째인 약 29[ms]가 된다. 내부고장검출과 외부고장판별 모두에서 RDR2 기법이 RDR1 기법보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
7p4를 활용하여 설계한 교류발전기시스템을 대상으로 내부사고와 외부사고 시뮬레이션을 수행하였다. 수집된 계전 데이터를 활용하여 제시된 87G의 동작특성을 구현하였는데, 시뮬레이션 결과 두 가지기법 모두 내부사고시 정동작이 확인되었고 외부사고 시 오동작하지 않았다. 특히 RDR1 기법보다 RDR2 기법이 보다 신속하게 고장을 검출하였고 강인한 동작 특성을 나타냈다.
수집된 계전 데이터를 활용하여 제시된 87G의 동작특성을 구현하였는데, 시뮬레이션 결과 두 가지기법 모두 내부사고시 정동작이 확인되었고 외부사고 시 오동작하지 않았다. 특히 RDR1 기법보다 RDR2 기법이 보다 신속하게 고장을 검출하였고 강인한 동작 특성을 나타냈다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	발전기 권선보호기법의 효시라 할 수 있는 것은 무엇인가?	발전기 권선보호기법으로는, 1973년 M.S. Sachdev 등에 의해 온라인 디지털 컴퓨터 기법과 하이브리드 컴퓨터를 이용한 발전기 차동보호가 효시라고 할 수 있고, 1977년 O.P.
	기본파 성분에 기초한 계전기법을 사용하기 위하여 제거해야 하는 것은?	기본파 성분에 기초한 계전기법은 사고시 계전신호에 포함된 DC-offset 및 고조파 성분을 제거해야 한다. 사고시 지수함수 형태로 감소하는 DC-offset 성분과 고조파 성분을 필터링하여 IED의 계전알고리즘 정확도를 향상시키고 동작시간을 단축시키게 된다.
	발전기 권선보호기법의 2004년 이후의 선행 연구는 어떠한 것들이 있나?	Taalab 등에 의해 인공신경회로망에 의한 발전기 권선의 사고검출에 관한 연구가 수행되었다[19]. 2004년 N.L. Tai 등에 의해 발전기 고정자 지락사고검출을 위한 델타 영상분 전압에 의한 보호기법이 제시되었다. 2005년 M. Fulczyk 등에 의해 3고조파 전압의 발전기 고정자 권선 영향이 연구되었으며[20], 2007년 Tai. Nengling 등에 의해 발전기 고정자 지락고장을 위한 영상분 전압에 근거한 비율차동기법이 제시되었고[21], 2004년 M.A. Rahman 등과 2009년 C.W. Park 등에 의해 다우비시 Wavelet과 Wavelet 전력과 다우비시 Wavelet을 이용한 기법이 사고검출이 제안되었다[22,23]. 근래에는 동기기의 100% 고정자 지락고장보호의 실시간 시험[24]과 소형발전기 차동보호를 위한 CT 문제가 발표되었다[25].

참고문헌 (28)

박철원 외, "대용량 발전기보호를 위한 발전기 모델링", 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 121-122, 2006. 7.
박철원, 이상성, 오용택, 김윤상, "발전기 사고 모의를 위한 Matlab/Simulink 모델링 및 분석", 2011년 전력기술부문회 추계학술대회 논문집, pp. 97-99, 2011.10.
박철원, 신명철, "동기발전기의 디지털 차동보호 알고리즘에 관한 연구", 성균관대학교 논문집 과학기술편 Vol. 56, No. 2, pp. 19-32, 1994.
박철원, 반우현, "대형 발전기 보호를 위한 차세대 전력 기기 개발의 개요", 전기기기 및 에너지변환시스템 부문회 춘계학술대회 논문집, pp. 371-373, 2011.4.
박철원, "발전기 시스템의 과도해석과 IED 용 개선된 알고리즘 개발", 최종보고서 pp. 1-10, 2006.12.
최정림 외, "보호계전기해설(제2집)", 남서울전력관리처 공무부 pp. 24-75, 1988.12.
C.J. Mozina et al., "IEEE Tutorial on the Protection of Synchronous Generators", IEEE Power Engineering Society, IEEE 95 TP 102, pp. 1-78, 1995.
IEEE Power Engineering Society, "Guide for AC Generator Protection", IEEE Std. C37.102-2006 pp. 1-167, 2006.11.
IEEE Power Engineering Society, "Guide for AC Generator Ground Protection", IEEE Std. C37.101-2006 pp. 1-67, 2006.11.
General Electric Company, "GEK-100605 DGP Digital Generator Protection System", pp. PD-1-SO-21, 1995.
GE Industrial Systems, "DGP Digital Generator Protection System Instruction Manual", pp. 1-C4, 2003.
Siemens. "Siprotec Numerical Protection Relays", Part 2, Vol. 11, pp. 1-102, 2006.
ABB, "Generator protection REG670, Application manual", Vol 1.2, pp. 1-608, 2011.
ABB, "Generator protection REG670, Operation manual", Vol 1.2, pp. 1-125. 2011.
P.K. Dash, O.P. Malik and G.S. Hope, "Fast Generator Protection Against Internal Asymmetrical Faults", IEEE Trans. on PAS, Vol. PAS-96, No. 5, Sep./Oct. pp. 1498-1506, 1977.
K. SOUNDARARAJAN and H. K. VERMA, "Digital Differential Relaying for Generator Protection: Development of Algorithm and Off-line Evaluation", Electric Power systems Research, pp. 109-117, 1989.
K. SOUNDARARAJAN and H. K. VERMA, "Microcomputer Based Digital Differential Relaying for Generator Protection: Real Time Test Results", Electric Power systems Research, pp. 237-243, 1991.
J. Penman and H. Jiang, "The detection of stator and rotor winding short circuits in synchronous machines by analyzing excitation current harmonics", Proc. IEE int. Conf. Opportunities and Advances in International Power Generation, No. 419, pp. 137-142, 1996.
A. I. Taalab, H. A. Darwish, T. A. Kawady, "Ann-based Novel Fault Detection for Generator Windings Protection", IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 14, No. 3, pp. 824-830 1999.

상세보기
M. Fulczyk and R. L. Schlake, "Influence of the generator load conditions on third harmonic voltages in generator stator windings", IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 20, No. 1, pp. 158-165, Mar. 2005.

상세보기
Tai. Nengling and Juergen. Stenzel, "Differential Protection Based on Zero-Sequence Voltages for Generator Stator Ground Fault", IEEE Trans. on Power Delivery, Vol 22, No. 1, pp. 116-121, 2007.

상세보기
O. Ozgonernel, E. Arisoy, M.A.S.K Khan M.A. Rahman, "A Wavelet Power Based Algorithm for Synchronous Generator Protection", IEEE PES Summer Meeting pp. 128-134, 2006.6.
Chul-Won Park, Kwang-Chul Shin, et al, "Generator fault detection technique using detailed coefficients ratio by daubechies wavelet transform", IEEE Power & Energy Society General Meeting, pp. 1-7, 2009.
Dehkordi, A.B. Ouellette, D.S. Forsyth, P.A, "Protection testing of a 100% stator ground fault using a phase domain synchronous machine model in real time", DPSP, 10th IET International Conference, pp. 1-5, 2010.
Hunt, R. Patel, S. "Dimensioning CTs for small generator differential protection", Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference (I&CPS), pp. 1-8, 2011.
전력연구원, "울진 N/P #4 Unit 발전기 준공시험 보고서", 1998.4.
박철원, 오용택, 김윤상, 이상성, 석광호, "발전소의 사고방지를 위한 발전기 보호계전기법에 관한 연구", 2011년 전력기술부문회 추계학술대회 논문집, pp. 311-312, 2011.10.
박철원 외, "대형 발전기 내부사고 보호를 위한 다기능 IED 시제품 기술 개발", 지식경제 기술혁신사업 1차년도 연차보고서, pp. 1-286, 2011.5.

저자의 다른 논문 :

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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