[논문]아크고장 및 CT포화가 거리계전 알고리즘에 미치는 영향분석

손천명; 강상희; 강용철

아크고장 및 CT포화가 거리계전 알고리즘에 미치는 영향분석
Analysis on the Effect of Arcing Fault and CT Saturation on Distance Algorithms 원문보기

손천명 (명지대학교 차세대 전력기술연구센터) , 강상희 (명지대학교 차세대 전력기술연구센터) , 강용철 (전북대학교)

Distance relays need accurate current and voltage for determining the trip ignition. Therefore we must analyze nonlinear phenomena which cause distortion in signals first of all. This paper presents the effect of some distortion(arcing fault and current transformer saturation) in power system. The saturation of a current transformer distorts input current of a distance relay and arcing faults make current and voltage to be changed. This paper describes modeling methods of a current transformer and arcing faults, and describes the simulation result of two distance relay algorithms (discrete fourier transform and modified differential equation methods)

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문제 정의

본 논문에서는 계전기의 입력 전압, 전류에 영향을 미치는 변류기 (current transformer: CT)의 포& 와아크(arc) 사고가 거리계전 알고리즘에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 변류기 포화는 입력 전류를 왜곡 .
본 논문은 계전기의 입력신호에 영향을 미치는 변류기 포화와 아크 사고가 거리계전기에 미치는 양향을 궁극적으로 고찰하였다. 변류기의 포하는 직교변환법을 사용하는 알고리즘의 수렴속도에 영향을 미치며, 미분 방정식 법은 아크고장시나 변류기가 포화된 경우를 감안한 개선된 방법이 필요함을 확인하였다.

제안 방법

미분방정식법을 사용한 거리계전 알고리즘은 R과 L 만으로 전력계통의 과도현상을 모으하기 때문에 고조파에 아주 취약한 단점을 갖고 있으므로, Butterworth 필터의 Cutoff 주파수를 6조파로 설정하였다. 그결과 지락 사고 시에는 그림 13과 같은 결과를 보였으며* 단락 사고 시에는 그림 14와 같은 결과를 보였다.
시뮬레이션한 계통은 그림 9와 같이 구성하였으며 , 선로 2km 지점에서 : 사고를 모의하였다. 변류기의 포화 영향은 철심의 잔류자속이 8이:% 남아있을 때 지락과 단락 사고를 모의하였으며 , 아크 사고의 영향은 지락사고시 그림 5와 그림 6의 특성을 갖는 아크를 모의하여 시뮬레이션 하였다.
본 논문에서는 변류기 포화의 영향과 아크의 영향을 개별적으로 시뮬레이션 하였으며, 거리계천 알고리즘은 모두 Butterworth 필터에 의해 필터링된 전압, 전류 신호를 사용하였다. 시뮬레이션한 계통은 그림 9와 같이 구성하였으며 , 선로 2km 지점에서 : 사고를 모의하였다.
이들은 모두 비선형인 특징을 보인다. 아크와, 변류기를 EMTP를 사용하여 모델링하였으며, 거리계전 알고리즘에 미치는 영향을 분석하기 위해, 보편적으로 사용되고 있는 직교변환법을 이용한 알고리즘과 미분방적식법을 이용한 알고리즘을 검토하였다.

성능/효과

따라서 본 논문에서는 아크를 EMTP의 TACS 를 이용하여 그림 5와 그림 6과 같은 특성을 갖는 비선형적인 전압 원으로 , 아크를 모델링 하였으며 , 그림 5의 특징을 갖는 아크 모델을 통해 얻는 아크전압과 전류는 그림 7 과 그림 8과 같은 특징을 갖는 것을 확인하였다.
따라서 직교변환법을 사용하는 알고리즘에서는 수렴속도에 영향을 미치며, 미분방정식법을 사용하는 알고리즘은 비선형구간에서의 임피던스의 혼들림으로 언해 Zonel을 벋어날 수 있음율 확인하였다*
고찰하였다. 변류기의 포하는 직교변환법을 사용하는 알고리즘의 수렴속도에 영향을 미치며, 미분 방정식 법은 아크고장시나 변류기가 포화된 경우를 감안한 개선된 방법이 필요함을 확인하였다. 또한 아크 사고는 그 특성에 따라 알고리즘에 미치는 영향이 서로 다름을 확인하였다.
하지만, 사고전류 파형이 직류성분을 포함하거나, 변류기 철심 내에 어느 방향의 잔류자속이 남아 있을 때, 그 방향의 자속이 증가하는 사고가 발생할 때 포화가 발생할 수았다. 본 논문에서는 C₄₀0 특성의 2000:5 변류기를 모델링하였으며, 계통의 지락, 단락 사고시 철심의 잔류자 속 양에 따라 그림 2와 그림 3과 같은 포하 특성 갖음을 확인하였다.
특히. 전압위상 0도 의서 지락사고시에는 변류기 1차측 전류보다 2/3 주기 정도 늦게 수렴함을 확인하였다.
수 있다. 특이점은 반주기 동안에 3개의 전압원이 상호작용 없이 절체됨에도 비교적 한 점으로 수렴함을 확인할 수 있다.

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