[논문]Wavelet 변환을 이용한 voltage sag의 검출기법에 관한 연구

김철환; 이종포; 여상민; 강윤식; 강진수; 채영무

Wavelet 변환을 이용한 voltage sag의 검출기법에 관한 연구
A Study on the Detection Algorithm of Voltage Sag using Wavelet Transform 원문보기

김철환 (성균관대학교) , 이종포 (성균관대학교) , 여상민 (성균관대학교) , 강윤식 (성균관대학교) , 강진수 (성균관대학교) , 채영무 (충주대학교)

In recent years, both electric utilities and end users have expressed their deep concerns about the quality of electric power. Especially, voltage sag which is one of power quality disturbance is very serious power quality problem on the power system. Voltage sag is a decrease to between 0.1 and 0.9 pu in rms voltage magnitude on the power system for durations from 0.5 cycles to 1 minute. These voltage sags are usually caused by fault conditions, overloads, and starting of large motors. The wavelet transform has attracted considerable attention in the field of power quality analysis recently. It has proved to be a powerful tool to study those transients that have time-localized information. In this paper, different types of voltage sags are simulated by using EMTP. This paper proposes the effective technique for voltage sag detection using wavelet transform.

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문제 정의

본 논문에서는 신호 분석 방법인 웨이브렛을 이용하여 신속하고 정확한 Voltage Sag 검출 기법을 제시할 것이다’ 따라서, 가장 효과적인 Voltage Sag 검출 기법을 통해 수집된 데이터를 분류할 수 있고, Voltage Sag 발생원인을 파악함으로서 이에 대한 Voltage Sag 저감 기법을 찾을 수 있을 것이다.
본 논문에서는 전력품질에 영향을 미치는 여러 가지 외란 중 전력계통 내에서 가장 빈번히 발생하는 Voltage Sag 현상에 대한 검출 알고리즘을 제시하였다. 전력계통의외란과 같이 아주 짧은 시간동안 존재하는 과도 현상을 분석하는데 많은 이점을 가지고 있는 웨이브렛을 사용하여 알고리즘을 구성하였다.

제안 방법

Voltage Sag 현상 모의는 그림 5에 나타난 모델 전력계통도에서 송전계통과 배전계통으로 크게 나누어 모의하였다. 또한 다양한 경우의 Voltage Sag를 모의하기 위하여, 1선 지락 및 선간 단락 고장, 3상사고 등의 고장 유형과 고장 위치, 고장 발생각, Voltage Sag의 지속시간 등을 변화 시켜 20가지 경우를 발생시켜보았다.
또한 다양한 경우의 Voltage Sag를 모의하기 위하여, 1선 지락 및 선간 단락 고장, 3상사고 등의 고장 유형과 고장 위치, 고장 발생각, Voltage Sag의 지속시간 등을 변화 시켜 20가지 경우를 발생시켜보았다.
전력계통의외란과 같이 아주 짧은 시간동안 존재하는 과도 현상을 분석하는데 많은 이점을 가지고 있는 웨이브렛을 사용하여 알고리즘을 구성하였다. 또한 제안한 알고리즘의 성능을 시험하기 위하여 EMTP롤 이용하여 여러 개의 변압기, 역률 개선용 커패시터 뱅크. 선형부하 등이 있는 송, 배전 계통 올 모델링하였으며, 20가지의 Voltage Sag를 발생하여, 제시한 알고리즘을 시험하였다.
본 논문에서는 Voltage Sag의 모델링과 제안된 알고리즘의 시험을 위하여 다음 그림 6과 같은 계통을 모델링하였다. 230〔kV〕의 전원을 가지는 본 전력계통은 5개의 강압용 변압기, 6개의 역률 개선용 커패시터 뱅크.
본 연구에서 사용할 웨이브렛 변환은 마더 웨이브렛을 scale하고 shift시켜 만들어진 가변 윈도우로 분석을 수행하게 되며. 이들 가변 윈도우를 웨이브렛이라 부른다.
또한 제안한 알고리즘의 성능을 시험하기 위하여 EMTP롤 이용하여 여러 개의 변압기, 역률 개선용 커패시터 뱅크. 선형부하 등이 있는 송, 배전 계통 올 모델링하였으며, 20가지의 Voltage Sag를 발생하여, 제시한 알고리즘을 시험하였다.
전력계통의외란과 같이 아주 짧은 시간동안 존재하는 과도 현상을 분석하는데 많은 이점을 가지고 있는 웨이브렛을 사용하여 알고리즘을 구성하였다. 또한 제안한 알고리즘의 성능을 시험하기 위하여 EMTP롤 이용하여 여러 개의 변압기, 역률 개선용 커패시터 뱅크.

대상 데이터

이용하였다. 또한 마더 웨이브렛으로는 발생시간과 소멸시간, 연산량 등을 고려하여 보았을 경우, 가장 적합한 마더 웨이브렛으로 알려져 있는 Daubechies 4를 이용하였다. 다음 그림 5는 웨이브렛 변환을 이용한 Voltage Sag 검출 알고리즘을 나타내고 있다.
7개의 선형 부하 및 대용량 유도전동기 부하 등으로 구성되어 있으며, STEP 1 변압기를 기준으로 크게 송전계통과 배전계통으로 구분된다. 본 모델 계통은 EMTP를 이용하여 모델링하였으며 , 한 주기당 64 샘플, 3840〔Hz〕샘플링 주파수를 가진다. 송전계통의 모델링에 있어서는 전원과 230kV 모선사이에서는 각각 400J2〕을 갖는 서지 임피던스를 고려한 전원등가선로로 표현하였으며 , 230kV와 REC 모선 사W의 송전선로는 PI 등가 모델로 나타내었다.

이론/모형

Voltage Sag 검출 알고리즘은 Detail 1 성분의 계수 값에 대하여 Moving window 개념을 사용하여 한 샘플씩 이동하면서 구할 수 있는 dl 계수값의 합을 이용하였다. 또한 마더 웨이브렛으로는 발생시간과 소멸시간, 연산량 등을 고려하여 보았을 경우, 가장 적합한 마더 웨이브렛으로 알려져 있는 Daubechies 4를 이용하였다.

성능/효과

차 으 는 1에서 보는 바와 같이 평균 0.028〔cycles〕정도의 오 가지고, Voltage Sag를 검출해내고 있음을 알 수 있 따라서, 제안한 알고리즘은 Voltage Sag를 검출하 효과적인 방법이다.

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