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양방향 배전선로에서 고장구간 판단 알고리즘 연구
A Study on the Algorithm for the Determination of Fault Section in Bidirectional Distribution Line 원문보기

대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회, 2009 July 14, 2009년, pp.521 - 523  

박학열 (한전KDN) ,  서동권 (한국전력공사)

초록
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최근 고유가에 따른 발전비용 증가와 교토의정서 발휘로 인한 $CO_2$ 저감의무 등 환경보전이라는 사회적 요구와 맞물려 새로운 신재생에너지 분야에 관심이 고조되고 있는 실정이다. 이러한 신재생에너지로 대표되는 풍력, 태양광, 연료전지 등을 이용하는 발전방식은 저용량의 발전으로 대규모 집중형 전원이 아니 전력 수요지 근방에서 설치되는 비교적 작은 규모의 분산형전원(DG;Distribution Generator)으로 배전선로에 직접 연계됨에 따라 배전계통에도 큰 변화가 일고 있다. 분산전원(DG)이 배전계통에 연계됨에 따라 전압변동에 따른 전압조정, 고조파 계통유입에 따른 전기품질, 계통고장시의 분산전원의 단독운전 방지, 고장전류의 분산에 따른 선로의 보호협조 등 다양한 새로운 문제점이 대두되고 있고 이를 해결하기 위해 연구개발 및 신기자재개발 등이 활발히 진행되고 있다. 현재 배전자동화시스템에 적용되고 있는 고장검출 알고리즘은 단방향으로 전기를 공급하던 전통적인 배전방식에서 단순 과전류요소에 의해 고장검출하는 알고리즘을 적용하고 있기 때문에 분산전원이 연계된 양방향 전기공급 배전계통에서는 정확하게 고장구간을 검출하기 어렵다. 이로 인해 고장판단 문제점과 보호기기의 오동작 등으로 정확하게 고장구간을 판단하지 못하여 광역정전이 발생되고 고장복구가 장시간 소요되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이를 해소하기 위해 양방향 전기공급 배전계통에서 고장이 발생시 고장점으로 유입되는 고장전류의 파형형태를 분석하여 고장 구간을 판단하는 알고리즘을 소개하고자 한다. 또한 다기능 mFRTU(mFRTUmulti-function Feeder Remote Terminal Unit) 의 고장 구간 판단 알고리즘의 신뢰성을 검증하기 위해 실선로에서 실증시험을 시행하였으며, 그 결과를 분석하여 타당성을 제시하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 먼저 분산전원이 연계된 배전계통에서 고장발생시 FI정보만으로 고장구간을 판단하는데 문제점이 있음을 설명하고 구간별로 선로고장 발생시 고장전류 흐름에 대해서 기술하고자 한다. 이를 해결하기 위해 고장전류 통전방향을 판단하는 알고리즘 기본 원리에 대해 기술한 후에 기능이 구현된 mFRTU를 이용하여 실선로를 모의하여 시험하고 시험한 결과를 소개하고자 한다
  • 본 논문은 접지방식의 배전계통에 분산전원이 연계됨에 따라 mFRTU의 고장검출 기능에 고장방향 검출이 가능하도록 개발한 것이다. 현재 운용중인 FRTU는 고장방향을 검출하는 기능이 없다.
  • 그러나 분산전원이 배전계통에 연계됨에 따라 최초 고장시점에는 양방향 전원이 공급되기 때문에 그 연계된 선로의 전체의 단발장치가 FI정보 발생됨으로 고장구간을 판별하기가 어려운 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해 고장전류 통전방향을 검출하여 고장방향을 판단할 수 있는 방안을 소개하고자 한다. 이 고장방향을 검출할 수 있는 기능이 구현된 mFRTU를 분산전원이 연계된 양방향 배전선로에 적용할 경우 고장구간을 정확히 찾을 수 있을 것이다.
  • 결국 고장전류 통전방향을 검출하여 고장구간을 판단할 수 있도록 추가적인 알고리즘이 필요함을 알 수 있다. 이를 해소하기 위해 mFRTU에 기능 구현된 고장전류 통전방향을 판정하는 기본원리를 기술하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내 배전계통에서 적용하는 것은? 국내 배전계통은 중성점 다중접지방식을 채용하고 있어 1선지락고장시에도 대전류가 흐름으로써 고속도 차단방식을 적용하고 있다.
분산전원(DG)의 배전계통(22.9KV-Y)과 연계 추세는? 또한 분산전원(DG)의 배전계통(22.9KV-Y)과 연계는 전력용량크기에 따라 저압 단상선로 연계는 20kW 이하, 특고압 3상 연계는 3MW이하로 제한범위내에서 직접 배전계통에 연계되고 있으며 그 수량은 계속적으로 증가추세에 있다.
고장구간을 정확하게 판단할 수 없는 이유는? 본 논문은 배전자동화시스템 기반에서 운용중인 mFRTU의 고장검출 알고리즘이 단순히 FI정보, 고장유형, 고장전류 크기만을 검출하여 중앙장치에 제공함으로써 분산전원이 연계된 배전계통에서는 고장구간을 정확하게 판단할 수 없음을 증명하였다. 그 원인으로 분산전원이 연계되었을 경우 고장이 발생한 구간별로 고장전류 크기가 다르고 전류흐름도 다름을 기술하였다.
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