[논문]직류전기철도변전소의 회생인버터 용량산정에 관한 연구

배창한; 한문섭; 김용기; 장수진

직류전기철도변전소의 회생인버터 용량산정에 관한 연구
Study on capacity calculation of regenerative inverter for DC electrified transit substation 원문보기

배창한 (한국철도기술연구원) , 한문섭 (한국철도기술연구원) , 김용기 (한국철도기술연구원) , 장수진 (성균관대학교)

This paper presents capability calculation methods for regenerative inverter in DC electrified transit system. The proposed method uses a train performance and power simulation tool to calculate the regenerative power generated in the DC substation and decide the capability of regenerative inverter. The capability of regenerative inverters for Seoul subway line 5, 6, 7, and 8 has been calculated.

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문제 정의

용량을 산출하는 방법을 제시하였다. 변전소 및 운행 차량의 조건과 다른 노선의 회생률을 활용하여 간단한 계산으로 회생인버터 용량을 선정하는 방법과 전력 시뮬레이션에 의한 회생실효율 및 제곱평균회생전력을 이용하는 방법에 대해 설명하였다. 서울 2기 지하철 노선에 대한 전력시뮬레이션으로 회생전력과 회생실효를 계산하여 적정 설치 개슈와 위치를 결정하였고, 회생 전력의 제곱평균 전력값과 최대회생 전력값으로부터 회생 인버터의 적정용량을 션정하였다.
본 논문에서는 직류급전시스템에 설치되는 회생 인버터의 용량 산정방법을 제시한다. 변전소, 운행노선 및 운행차량에 대한 주요 파라메타를 이용해 근사화하여 계산하는 방식고}, 전력시뮬레이션을 이용하여 얻어진 회생선력으로 계산하는 방식을 기술하였다.
본 논문에서는 직류급전시스템의 회생인버터 설치 시 반드시 고려해야 하는 설치 위치, 설치 개수 및 최적의 설치 용량을 산출하는 방법을 제시하였다. 변전소 및 운행 차량의 조건과 다른 노선의 회생률을 활용하여 간단한 계산으로 회생인버터 용량을 선정하는 방법과 전력 시뮬레이션에 의한 회생실효율 및 제곱평균회생전력을 이용하는 방법에 대해 설명하였다.

제안 방법

여기서 회생실효율은 회생전력량 중에서 차량에서 소비되는 회생전력의 비율을 의미하는 것으로 식(9)와 같다. 계산된 회생실효율로 회생 인버터의 최적설치 위치 및 개수를 결정하고 회생 천력의 제곱 평균값과 최고치를 계산한다. 제곱평균전력값은 회생 인버터의 연속정격값을 결정하고, 최대회생전력과 제곱평균 전력 값의 비율로 과부하정격을 산정한다.
용량 산정방법을 제시한다. 변전소, 운행노선 및 운행차량에 대한 주요 파라메타를 이용해 근사화하여 계산하는 방식고}, 전력시뮬레이션을 이용하여 얻어진 회생선력으로 계산하는 방식을 기술하였다. 전력시뮬레이션은 한국철도기술연구원에서 경량전철시스템개발을 위해 만든 프로그램을 사용하였다[2].
변전소 및 운행 차량의 조건과 다른 노선의 회생률을 활용하여 간단한 계산으로 회생인버터 용량을 선정하는 방법과 전력 시뮬레이션에 의한 회생실효율 및 제곱평균회생전력을 이용하는 방법에 대해 설명하였다. 서울 2기 지하철 노선에 대한 전력시뮬레이션으로 회생전력과 회생실효를 계산하여 적정 설치 개슈와 위치를 결정하였고, 회생 전력의 제곱평균 전력값과 최대회생 전력값으로부터 회생 인버터의 적정용량을 션정하였다.
선정방법을 나타낸다. 회생인버터의 설치용량 및 설치 개수를 변화시키며 전력시뮬레이션을 수행하고 노선의 회생실효율을 계산한다. 여기서 회생실효율은 회생전력량 중에서 차량에서 소비되는 회생전력의 비율을 의미하는 것으로 식(9)와 같다.
회생인버터의 적정용량선정을 위해 회생담당구간의 발생 가능 회생 전력 %와 회생피크전류 4를 계산하였다. K 1의 조건으로부터 %니366[kW], IB= h2255〔A]로 얻어지며 회생인버터 용량을 L4MVA, 300% 1분으로 산정하는 것이 적합하다.

대상 데이터

서울 2기 지하철 6호선의 차량 및 노선데이터를 사용하여 전력시뮬레이션을 수행하였으며 시뮬레이션 조건을 표 2에 나타낸다.

이론/모형

변전소, 운행노선 및 운행차량에 대한 주요 파라메타를 이용해 근사화하여 계산하는 방식고}, 전력시뮬레이션을 이용하여 얻어진 회생선력으로 계산하는 방식을 기술하였다. 전력시뮬레이션은 한국철도기술연구원에서 경량전철시스템개발을 위해 만든 프로그램을 사용하였다[2].

성능/효과

그림 5는 4곳의 전철변전소에서 흡수되는 회생전력의 제곱 평균값을 나타낸다. 1, 5번 변전소는 1.5MVA 용량의 회생 인버터를 설치하고, 6, 12번 변전소에는 1MVA 용량의 회생 인버터를 설치하는 것이 적합하다.

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