[논문]전류를 이용한 단락시험회로의 역률 측정 알고리즘에 대한 연구

이동준; 노창일; 정흥수; 김선구; 김원만; 나대열; 김철환

전류를 이용한 단락시험회로의 역률 측정 알고리즘에 대한 연구
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이동준 (한국전기연구원) , 노창일 (한국전기연구원) , 정흥수 (한국전기연구원) , 김선구 (한국전기연구원) , 김원만 (한국전기연구원) , 나대열 (한국전기연구원) , 김철환 (성균관대학교)

대전력 단락시험시 국제규격에서 제시하는 시험회로조건에는 여러 가지가 있다. 그중 시험회로의 역률은 중요한 조건중의 하나로서, 규격마다 다양한 역률 측정방법을 제시하고 있다. 시험전류의 DC성분을 이용하여 역률을 측정하는 방법은 다양한 역률 측정방법중 하나로서 단락전류만으로 역률을 측정할 수 있어 매우유용한 방법이다. 그러나 규격에서도 제시하는바와 같이 DC 성분을 이용하여 역률을 측정하는 방법은 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 단락전류의 DC 성분을 이용하여 역률을 측정하는 알고리즘을 제시하였다. 또한, 제시된 알고리즘은 STL guide에 따라 개발되었다.

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문제 정의

그러나 규격에서도 제시하는 바와 같이 DC 성분을 이용하여 역률을 측정하는 방법은 매우 어려우며 역률의 크기에 따라 적용할 수 았는 범위도 제한되어 있다. 본 논문에서는 단락전류의 DC 성분을 이용하여 역률을 측정하는 알고리즘을 제시하였다. 제시된 알고리즘온 DTM(double thershold methods) 과같이 STL guide에 따라 개발되었으며, ATP를 이용하여 출력전류를 생성하고 이를 이용하여 제시된 알고리즘을 검증해 보았다[4][5]
본 논문에서는 대전력 단락시험시 시험회로 조건 중의 하나인 역률 측정을 위한 DC decrement method를 위한 알고리즘을 제시하였다. 먼저 입력전류는 STL guide의 DTM에 따라 noise가 제거된다.

제안 방법

전류 투입위상각은。도로 고정하고, 다양한 역률을 가진 입력전류를 simulation하였다. 그러나 알고리즘의 타당성을 검중하기 위해서는 전류 투입위상각 또한 고려를 해야 하며 이에 대한 계속적인 연구가 요구된다.
스위치는 전압의 위상각이 0도에서 투입되도록 하여 전류의 DC component가 최대가 되도록 하였다. 또한 알고리즘의 결과에 영향을 미치지 않도록 ATP의 output sampling율 충분히 많이 하였으며, 회로의 R, L을 조정하여 전체 임피던스는 동일하지만 역률이 변하도록 simulation 하였다.
본 논문에서 제시하는 알고리즘은 12 bit A/D con- verter를 기준으로 입력신호에 따라 자동으로 full scale 을 판별하도록 개발되었으며, X축 lev시의 경우에는 사용자가 지정할 수 있으며 기본값으로 신호의 주파수는 6아Hz]로 설정하였다.
본 논문에서 제시한 알고리즘을 검중하기 위해서 ATP를 사용하여 다양한 역률을 가진 전류를 simu- lation한 후 알고리즘에 적용해 보았다. 그 결과는 다음과 같다.
본 논문에서 제시한 알고리즘을 검증하기 위하여 ATP를 이용하여 RL직렬회로에서의 단락전류를 simulation 하였다[5]. 스위치는 전압의 위상각이 0도에서 투입되도록 하여 전류의 DC component가 최대가 되도록 하였다.
Exponential 함수의 특성상 입력전류의 peak치 전부를 이용하게 될 경우 연산시간만 중가시키게 된다. 본 논문에서는 현재& peak값을 이전 peak 값과의 비교를 통해 그 차이가 DTM 에서 설정한 threshold level이하이면 peak값을 더 이상 구하지 않는다. 따라서 입력 전류의 시정수에 크면 클수록 exponential curve fitting 범위는 자동적으로 넓어지고 시정 수가 작으면 작을수록 범위 또한 작아지게 된다.
본 논문에서는 단락전류의 DC 성분을 이용하여 역률을 측정하는 알고리즘을 제시하였다. 제시된 알고리즘온 DTM(double thershold methods) 과같이 STL guide에 따라 개발되었으며, ATP를 이용하여 출력전류를 생성하고 이를 이용하여 제시된 알고리즘을 검증해 보았다[4][5]
그 후 DC component curve 를 산출하기 위하여 十쪽과 -쪽 peak값의 차이를 계산하여 그 값이 DTM에서 산정한 y축 level이하가 될 때까지 peak값을 계속 구해나간다. 최종적으로는 이 peak 값을 이용해 exponential curve fitting을 살시한 후에 시정수를 계산한 후 역률을 산출하였다.

후속연구

가진 입력전류를 simulation하였다. 그러나 알고리즘의 타당성을 검중하기 위해서는 전류 투입위상각 또한 고려를 해야 하며 이에 대한 계속적인 연구가 요구된다.

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