2008년도 지식경제부의 전망에 의하면 신재생에너지전원 중 풍력발전의 보급전망은 2020년 37%, 2030년 42%에 달하고, 2012년부터 시행 예정인 신재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard-RPS)의 도입으로 태양광 및 풍력 등의 신재생에너지가 향후 지속적으로 배전계통에 연계 운용될 것으로 예상된다. 현재 풍력은 배전계통에 전용선로로 연계되어 계통에 미치는 영향은 미미하지만, 3[MW] 이상의 대규모 풍력발전이 일반 배전선로로 확대 운용되면, 풍력발전 연계용 변압기 및 풍력발전기의 %임피던스에 의한 사고전류 변동으로 보호계전기(OCR, OCGR)의 오 부동작을 야기할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 대표적인 풍력발전기인 이중여자유도발전기(Double-Fed Induction Generator-DFIG)가 고압 배전선로에 연계되어 운전되는 경우, 3상단락, 2선단락 및 1선지락의 사고특성을 분석하기 위하여, 전력계통 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 풍력발전기의 모델링과 시뮬레이션을 수행하고, 대칭좌표법을 통한 이론적인 수치해석의 결과치를 비교/분석하여, 제안한 수법의 유용성을 확인하였다.
2008년도 지식경제부의 전망에 의하면 신재생에너지전원 중 풍력발전의 보급전망은 2020년 37%, 2030년 42%에 달하고, 2012년부터 시행 예정인 신재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard-RPS)의 도입으로 태양광 및 풍력 등의 신재생에너지가 향후 지속적으로 배전계통에 연계 운용될 것으로 예상된다. 현재 풍력은 배전계통에 전용선로로 연계되어 계통에 미치는 영향은 미미하지만, 3[MW] 이상의 대규모 풍력발전이 일반 배전선로로 확대 운용되면, 풍력발전 연계용 변압기 및 풍력발전기의 %임피던스에 의한 사고전류 변동으로 보호계전기(OCR, OCGR)의 오 부동작을 야기할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 대표적인 풍력발전기인 이중여자유도발전기(Double-Fed Induction Generator-DFIG)가 고압 배전선로에 연계되어 운전되는 경우, 3상단락, 2선단락 및 1선지락의 사고특성을 분석하기 위하여, 전력계통 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 풍력발전기의 모델링과 시뮬레이션을 수행하고, 대칭좌표법을 통한 이론적인 수치해석의 결과치를 비교/분석하여, 제안한 수법의 유용성을 확인하였다.
Korea Ministry of Knowledge Economy has estimated that wind power (WP) will be occupied 37% in 2020 and 42% in 2030 of the new energy sources, and also green energies such as photovoltaic (PV) and WP are expected to be interconnected with the distribution system because of Renewable Portfolio Standa...
Korea Ministry of Knowledge Economy has estimated that wind power (WP) will be occupied 37% in 2020 and 42% in 2030 of the new energy sources, and also green energies such as photovoltaic (PV) and WP are expected to be interconnected with the distribution system because of Renewable Portfolio Standard (RPS) starting from 2012. However, when a large scale wind power plant (over 3[MW]) is connected to the traditional distribution system, protective devices (mainly OCR and OCGR of re-closer) will be occurred mal-function problems due to changed fault currents it be caused by Wye-grounded/Delta winding of interconnection transformer and %impedance of WP's turbine. Therefore, when Double-Fed Induction Generator (DFIG) of typical WP's Generator is connected into distribution system, this paper deals with analysis three-phase short, line to line short and a single line ground faults current by using the symmetrical components of fault analysis and PSCAD/EMTDC modeling.
Korea Ministry of Knowledge Economy has estimated that wind power (WP) will be occupied 37% in 2020 and 42% in 2030 of the new energy sources, and also green energies such as photovoltaic (PV) and WP are expected to be interconnected with the distribution system because of Renewable Portfolio Standard (RPS) starting from 2012. However, when a large scale wind power plant (over 3[MW]) is connected to the traditional distribution system, protective devices (mainly OCR and OCGR of re-closer) will be occurred mal-function problems due to changed fault currents it be caused by Wye-grounded/Delta winding of interconnection transformer and %impedance of WP's turbine. Therefore, when Double-Fed Induction Generator (DFIG) of typical WP's Generator is connected into distribution system, this paper deals with analysis three-phase short, line to line short and a single line ground faults current by using the symmetrical components of fault analysis and PSCAD/EMTDC modeling.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 풍력발전기 중 많이 이용되고 있는 DFIG를 PSCAD/EMTDC로 모델링하였다. 그리고 풍력발전이 배전계통에 연계 시 사고상태에 미치는 영향을 해석하기 위하여 대칭좌표법을 통한 수치해석과 PSCAD/EMTDC의 시뮬레이션 값의 비교/분석을 함으로써 사고 전류를 해석하였다.
이와 같은 배경 하에 본 논문에서는 1[MW]의 풍력발전기(DFIG)가 배전계통 말단에 연계·운용시 3상/2선 단락 및 1선지락 사고전류를 분석하고자한다.
제안 방법
이와 같은 배경 하에 본 논문에서는 1[MW]의 풍력발전기(DFIG)가 배전계통 말단에 연계·운용시 3상/2선 단락 및 1선지락 사고전류를 분석하고자한다. 구체적으로 설명하자면, 먼저 풍력발전기 중 대표적으로 많이 이용되고 있는 이중여자유도 발전기의 제어특성과 배전계통을 EMTDC를 이용하여 모델링하였고, 3상/2선 단락 및 1선지락 사고전류를 대칭좌표법에 의한 수치해석과 EMTDC를 이용한 시뮬레이션을 통해 사고전류를 해석하였다.
본 논문에서는 풍력발전기 중 많이 이용되고 있는 DFIG를 PSCAD/EMTDC로 모델링하였다. 그리고 풍력발전이 배전계통에 연계 시 사고상태에 미치는 영향을 해석하기 위하여 대칭좌표법을 통한 수치해석과 PSCAD/EMTDC의 시뮬레이션 값의 비교/분석을 함으로써 사고 전류를 해석하였다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
본 장에서는 모델링된 계통과 DFIG를 이용하여 배전 계통의 임의의 지점에서 3상/2선 단락, 1선지락 사고가 발생시 사고전류의 변동을 분석한다. 모델 배전계통을 이용하여 3가지의 조건, 즉 Case 1 (배전선로만 연계), Case 2 (배전선로 + Yg-△연계용변압기 연계), Case 3 (배전선로 + Yg-△연계용변압기 + 1[MW] 풍력발전 연계)에 대해서 수치해석 및 시뮬레이션 및 분석을 통해 3상 및 2선 단락, 1선지락 전류를 분석하였고, Case 3의 1선지락전류를 구체적으로 분석하여 사고전류에 영향을 미치는 요소를 해석하였다.
본 장에서는 모델링된 계통과 DFIG를 이용하여 배전 계통의 임의의 지점에서 3상/2선 단락, 1선지락 사고가 발생시 사고전류의 변동을 분석한다. 모델 배전계통을 이용하여 3가지의 조건, 즉 Case 1 (배전선로만 연계), Case 2 (배전선로 + Yg-△연계용변압기 연계), Case 3 (배전선로 + Yg-△연계용변압기 + 1[MW] 풍력발전 연계)에 대해서 수치해석 및 시뮬레이션 및 분석을 통해 3상 및 2선 단락, 1선지락 전류를 분석하였고, Case 3의 1선지락전류를 구체적으로 분석하여 사고전류에 영향을 미치는 요소를 해석하였다.
계통 전압의 위상각을 계산(a)하고 전류제어(b)를 하며, 직류단 전압제어(c)와 무효전력의 제어(d)로 구성된다. 상기의 이론을 바탕으로 PSCAD를 이용하여 그림 6과 같이 1[MW]의 DFIG를 모델링 하였다. 크게 풍력에너지, IM, MSC, GSC부분으로 구성된다[12].
대상 데이터
일반적으로 많이 사용되고 있는 CNCV 325 지중선로와 ACSR 160-95 가공선로를 설계한다. 또한 표 3, 4의 값을 이용하여, 그림 4와 5의 내부변수를 산정한다.
성능/효과
(1) 배전선로에 연계용 변압기 및 DFIG가 연계된 경우, 1선지락 사고시 1선지락 사고전류의 경우 DFIG 연계전보다 무려 320[A]까지 증가하였다. 이 중에서 240[A]는 연계용 변압기에서 공급되었으며, 80[A]는 풍력발전에서 공급되었음을 알 수 있었다.
44[A]가 증가 되었다. 그 이유는 연계용 변압기의 영상분 %임피던스 회로가 병렬화 되어 실제 사고지점의 %임피던스가 줄어들었으며, 이것이 1선지락 사고전류의 증가 원인이 되었음을 확인 하였다.
이 값은 표 8의 시뮬레이션 값과 거의 일치함을 알 수 있다. 즉 DFIG가 운전시 상기의 정상 및 영상분의 %임피던스 맵에서와 같이 연계용 변압기 및 DFIG의 %임피던스 모두 배전계통에 병렬로 연계되어 정상분 %임피던스의 경우 Case 1보다 25.41[%]정도 감소하였으며 영상분 %임피던스의 경우 Case 1보다 136.51[%]정도 줄었음을 확인하였다,
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현재 풍력은 전력계통에 어떻게 연계되어 있는가?
현재 풍력은 배전계통에 전용선로로 연계되어 계통에 미치는 영향이 미미하지만 3MW 이상의 대규모 풍력발전이 일반 배전선로에 확대 운용되면 사고상태의 경우 풍력발전의 연계용변압기 및 풍력발전기의 %임피던스에 의한 사고전류의 변화에 따라 보호계전기(OCR, OCGR)의 정정치 변동으로 오·부작동을 야기할 수 있다[1-6]. 따라서 풍력발전의 배전계통 연계시 수용가에 미치는 영향과, 배전계통의 외란이 풍력발전에 미치는 영향을 분석할 필요성이 있다.
풍력발전기 중 대표적으로 많이 이용하는 것은?
이와 같은 배경 하에 본 논문에서는 1[MW]의 풍력발전기(DFIG)가 배전계통 말단에 연계·운용시 3상/2선 단락 및 1선지락 사고전류를 분석하고자한다. 구체적으로 설명하자면, 먼저 풍력발전기 중 대표적으로 많이 이용되고 있는 이중여자유도 발전기의 제어특성과 배전계통을 EMTDC를 이용하여 모델링하였고, 3상/2선 단락 및 1선지락 사고전류를 대칭좌표법에 의한 수치해석과 EMTDC를 이용한 시뮬레이션을 통해 사고전류를 해석하였다.
DFIG은 무엇으로 구성되어 있는가?
상기의 이론을 바탕으로 PSCAD를 이용하여 그림 6과 같이 1[MW]의 DFIG를 모델링 하였다. 크게 풍력에너지, IM, MSC, GSC부분으로 구성된다[12].
참고문헌 (12)
Moon-Seok Jang and Hyung-Joon Bang, "The Current Status and the Prospects of Wind Energy", Journal of the Environmental Sciences, vol 18 No 8, pp. 933-940, August, 2009.
New Energy and Renewable Energy Development, Use, and Spread Promotion Law
Philip P. Barker, Robert W. de Mello," Determining the impact of distributed generation on power systems: Part 1 - Radial distribution systems", in Proc. IEEE Power Eng. Soc. Summer Meeting, vol 3, pp 1645-1656, 2000.
A. Girgis, S. Brahma, "Effect of Distributed Generation on Protective Device Coordination in Distribution System," Power Engineering, LESCOPE'01. 2001 Large Engineering Systems Conference, 11-13, pp. 115-119. July, 2001.
IEEE 1547.1 "IEEE Standard conformance Test Procedures for Equipment Interconnecting Distributed Resources with Electric Power System", J, 2005.6
R. F. Arritt, R. C. Dugan"Distributed generation interconnection transformer and grounding selection" Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, IEEE. pp. 1-7, 2008
http://www.enercon.de/
M. Kuhn, M, B Becker, "Enron WInd 3.6 Offshore : Example for the next Generation of Offshore Wind Turbines", 2002 Global Wind Power Conference, 2002.7
Dr. Eggert, S. Franko, "Innocative Variable Speed Drive for Doublu Fed Wind Turbine Application", 2002 Global Wind Power Conference, July, 2002.
Dong-yeol Shin, "An Analysis and Countermeasure for the Reverse-Power-Flow Phenomena of Distribution System interconnected with Distributed Generations", Chungnam National University, February, 2009.
Byoung-Chang Jeong, "Wind Generator Control Algorithm for Inrush Current Restraint and Torque Ripple Compensation of Doubly-Fed Induction Generator", Chonbuk National University, February, 2006.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.