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발전기 보호 제어반의 갑종 보호 계전기의 개발 원문보기

전기의 세계 = The proceedings of KIEE, v.65 no.9, 2016년, pp.16 - 26  

민병준 (한국수력원자력(주)) ,  박유영 (인텍전기전자(주)) ,  민명환 (인텍전기전자(주)) ,  안태풍 (인텍전기전자(주)) ,  이경민 (강릉원주대학교) ,  최순철 (강릉원주대학교) ,  박철원 (강릉원주대학교)

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본고에서는 Siemens, ABB, GE 등 선진사의 외산제품이 국내시장을 선점하고 있는바, 국내 발전기보호제어반의 국산화 및 핵심 원천기술의 확보는 수력 및 발전사업의 개발 및 방어를 위하여 개발한 발전기보호제어반용 IEC 61850 기반의 갑종 보호 계전기를 소개하였다. 이로 인하여 고가의 외산 기자재에 의존하던 방식에서 탈피함으로써 외산제품의 비용절감에 대한 기대, 수입대체효과 및 생산비절감이 기대된다.
  • 본고에서는 발전기보호제어반을 위한 계측, 모니터링, 보호 및 제어 등이 통신을 이용하여 명령 및 자료 교환이 가능한 국제통신규약인 IEC 61850 기반의 갑종보호계전기(IED) 개발에 관하여 소개한다[1∼18].
  • 최근 IEC 61850 국제표준규격 기반의 디지털 변전소 구축을 위한 지능형전자장치(IED : intelligent electronic device)를 개발하고, 궁극적으로 스마트 전력망을 구축을 위한 Process level의 전 디지털(full digital) 변전설비 개발을 목적으로 진행하고 있다. 이에 따라 발전분야에도 IEC 61850 기반 수력발전기 보호용 IED 표준안 방안이 요구되고 있으며, 발전기보호 제어반의 표준화 및 국산화가 절실하게 필요하다.

가설 설정

  • 본고에서는 발전기 고정자 각 권선에서 지락 혹은 단락고장이 권선 말단 2/3지점에서 발생한다는 가정하여 모의하였고 고장 임피던스는 1[Ω], 고장발생시각은 25초로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수력발전소의 핵심은 무엇인가? 수력발전소의 핵심인 발전기보호제어반의 계전기는 현재 아날로그계전기로 설치, 운용 중에 있거나 디지털형의 경우 전량 해외로부터 도입하여 설치, 운용하고 있다. 근래 선진국으로 부터의 기술 독립과 국산화 요구 증대하고 있는 동시에 국내 노후된 발전소의 선진화와 성능 개선이 제기되었다.
발전기보호제어반의 국산화로 무엇이 필요한가? Siemens, ABB, GE 등 선진사의 외산제품이 국내시장을 선점하고 있는 바, 국내 발전기보호제어반의 국산화 및 핵심 원천기술의 확보는 수력 및 발전사업의 개발과 방어를 위하여 매우 중요하다. 더불어 국산화 개발로 인해 고가의 외산 기자재에 의존하던 방식에서 탈피함으로써 외산제품의 비용 절감, 수입대체효과 및 생산비절감이 필요하다.
발전기보호제어반의 계전기는 어떻게 설치, 운용되고 있는가? 수력발전소의 핵심인 발전기보호제어반의 계전기는 현재 아날로그계전기로 설치, 운용 중에 있거나 디지털형의 경우 전량 해외로부터 도입하여 설치, 운용하고 있다. 근래 선진국으로 부터의 기술 독립과 국산화 요구 증대하고 있는 동시에 국내 노후된 발전소의 선진화와 성능 개선이 제기되었다.
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참고문헌 (18)

  1. T.P. Ahn, B.J. Min, C.W. Park, et. al., "Localization of A class protection relay for hydro power generator based on IEC 61850", Report, pp. 1-60, 2016. 1. 

  2. PJM Relay Subcommittee, "Protective Relaying Philosophy and Design Standards(보호계전설계방침과 기준)", pp. 1-85, 2003. 6. 

  3. 이경민, 박유영, 박철원, "NERC의 발전기 공급능력곡선에 관한 연구", 2015년도 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 345-346, 2015. 7. 

  4. IEEE Std C37.102-2006, "IEEE Guide for AC Generator Protection", pp. 1-167, 2006. 

  5. GE Industrial Systems, "G60 Generator Protection System", UR series Instruction Manual, GE Multlin, pp. 1-684, 2010. 

  6. Chul-Won Park, et al., "Development of Multifunction IED for Internal Fault Protection of Large Generator", Knowledge Economy, Technological Innovation Projects, Final Report, pp. 1-217, 2013. 5. 

  7. IEEE Power System Relaying Committee, "IEEE tutorial on the protection of synchronous generators", 2011. 

  8. C.S. Jin, M.S. Choi, S.J. Lee, S.H. Kang, S.H. Hyun, "A Study on the Development of Protection Relay Applied a Generator Protection Basic Algorithm", KIEE Summer Conference, pp. 326-328, 2003. 7. 

  9. J.Y. Ahn, C.W. Park, J.S. Lee, S.S. Lee, M.C. Shin, "Generator Protection Relaying System in Power Plant", KIEE Summer Conference, pp. 151-152, 2006. 7. 

  10. B.T. Jang, N.H. Lee, S.M. Yun, Y.H. Ahn, Y.H. Kim, I.J. Song, "A Study on the Performance Verification of Protective Function of IEC 61850 based IED", KIEE Electrical Facilities Autumn Conference, pp. 46-48, 2009. 11. 

  11. Y.H. Ahn, Y.H. B.T. Jang, Kim, N.H. Lee, J.Y. Han, E.B. Shin, S.W. Park, S.J. Ko, Y.I. Cho, "Study on the development of power quality IED based on IEC61850", KIEE Summer Conference, pp. 610-611, 2010. 7. 

  12. D.Y. Jung, J.S. Yun, I.W. Kim, T.P. Ahn, H.S. Jung, J.H. Kim, "Design of IEC 61850 Logical Nodes for Modeling Protective Elements of Selective- Breaking Integrated Protective Relay for DC Traction Power Supply System", Trans. KIEE, Vol. 61, No. 3, pp. 491-496, 2012. 3. 

  13. Paul Forsyth, Rick Kuffel, "Utility applications of a RTDS Simulator", The 8th International Power Engineering Conference (IPEC 2007), pp. 112-117, 2007. 

  14. A.B. Dehkordi, D.S. Ouellette, P.A. Forsyth, "PROTECTION TESTING OF A 100% STATOR GROUND FAULT USING A PHASE DOMAIN SYNCHRONOUS MACHINE MODEL IN REAL TIME", 10th IET Conference on DPSP 2010. 

  15. A. B. Dehkordi, Prabhakar Neti, A. M. Gole, T. L. Maguire, "Development and Validation of a Comprehensive Synchronous Machine Model for a Real-Time Environment", IEEE Trans. on Energy Conversion, VOL. 25, NO. 1, pp. 34-48, 2010. 3. 

    상세보기 crossref

  16. Bipul Luitel, Ganesh Kumar Venayagamoorthy, Gabriel Oliveira, "Developing Neural Networks Library in RSCAD for Real-Time Power System Simulation", 2013 IEEE Computational Intelligence Applications in Smart Grid (CIASG), pp. 130-137, 2013. 

  17. Aurelio L. M. Coelho, Carlos E. B. Carrer, Carlos A. V. Guerrero, Paulo M. Silveira, "Loss-of-Excitation Protection and Underexcitation Controls Correlation for Synchronous Generators in a Real Time Digital Simulator", 2014-PSPC-0485, 978-1-4799-2288-8/14/$31.00, 2014. 

  18. C.W. Park, K.M. Lee, S.C. Choi, B.J. Min, T.P. Ahn, et. al., "A Study on Development of Generator Protection IED", KIEE Hydro & Pumped Storage Research Group Spring Conference, 2016. 5. 

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