보고서 정보
주관연구기관 |
연세대학교 Yonsei University |
연구책임자 |
신용준
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-06 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800004121 |
과제고유번호 |
1711037605 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-04-28
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키워드 |
수퍼 그리드.고온 초전도케이블.케이블 상태 진단.시간-주파수 분석.반사파 처리법.상태기반정비.스마트그리드.보호.시간동기측정.Super-grid.High temperature superconducting cable.Diagnosis of cable.Time-frequency domain analysis.Reflectometry.Condition based management.Smart grid.Protection.Phasor Measurement Unit.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800004121 |
초록
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연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 시간 영역 분해능과 주파수 영역 분해능을 최적화한 새로운 개념의 시간-주파수 영역 반사파 처리법을 기반으로 차세대 전력망의 대동맥 역할을 하게 될 초전도케이블의 이상 여부를 진단하고 그 위치를 추정하며, 가까운 미래에 구현될 대규모 국가 간 연계전력망(수퍼 그리드)의 모니터링 기법을 개발하는 것을 목표로 한다.
연구결과
1단계 연구에서 수행한 주요성과는 (1) 시간-주파수 영역 반사파 계측 진단을 위한 초전도 케이블 실험 테스트 베드 구축, (2) 시간-주파수 영역 반사파
연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 시간 영역 분해능과 주파수 영역 분해능을 최적화한 새로운 개념의 시간-주파수 영역 반사파 처리법을 기반으로 차세대 전력망의 대동맥 역할을 하게 될 초전도케이블의 이상 여부를 진단하고 그 위치를 추정하며, 가까운 미래에 구현될 대규모 국가 간 연계전력망(수퍼 그리드)의 모니터링 기법을 개발하는 것을 목표로 한다.
연구결과
1단계 연구에서 수행한 주요성과는 (1) 시간-주파수 영역 반사파 계측 진단을 위한 초전도 케이블 실험 테스트 베드 구축, (2) 시간-주파수 영역 반사파 계측법을 통한 고장점 추정(온도변화지점 및 절연파괴지점) 및 정량화, (3) 실제 이천 변전소에 설치된 초전도케이블 시스템과 진도-제주 변환소 및 해남-제주 변환소에 설치된 HVDC 해저케이블을 활용한 시간-주파수 영역 반사파 계측법의 유효성 검증, (4) 초전도케이블과 연계된 광역 전력 송전 모니터링 분석 방향 설정으로 크게 4가지로 구분할 수 있다.
연구결과를 토대로 국제 SCI 학술지논문 11편, 국내 특허 등록 5건, 국내외 특허 출원 9건, 국제 학술대회 논문 17편, 국내 학술대회 논문 7편의 성과를 달성하였으며, 국제 학술지논문 11편 중 1편은 IEEE Council on Superconductivity (CSC) 및 European Society for Applied Superconductivity (ESAS)에서 주관하는 Superconductivity News Forum (SNF) Contest에서 우수 논문으로 선정되었다.
연구결과의 활용계획
본 연구에서 개발된 새로운 진단 기법을 실제 장거리 초전도 기반 전력시스템에 적용하기 위해 다음과 같이 크게 3가지로 활용계획을 구분할 수 있다. 첫째, 초전도케이블이 고전압으로 가압된 상태에서 정전 없이 진단이 이루어져야 더욱 효과적이다. 따라서 가압된 초전도케이블의 부분방전 현상 분석을 통한 고장 분류 기법을 개발하여, 시간-주파수 영역 반사파 계측법의 성능을 개선한다. 둘째, 초전도케이블 시스템의 접속함 및 단말부는 장거리 구간에서 피할 수 없는 필수요소로서 극저온 영역에서 초전도케이블과 동등 이상의 절연 성능 및 내구성을 유지해야한다. 따라서 개발된 기술을 개선하여 초전도케이블 시스템의 접속함/단말기 온라인 진단 및 모니터링 기술을 개발한다. 셋째, 초전도케이블의 노화 상태에 따른 수명을 파악하고 이로 인한 고장 및 사고가 발생하는 상황을 대비하는 작업이 필요하다. 따라서 초전도케이블의 노화 메커니즘을 분석하고, 스트레스 산출 기법을 연구한다. 세부적인 연구내용은 다음과 같다.
첫째, 고전압 인가시 발생하는 부분방전 신호 측정을 위해 고전압 진단용 시간-주파수 영역 반사파 계측 시스템을 구축하고, 측정된 부분방전 데이터를 토대로 초전도케이블 고장분류 기법을 개발한다. 둘째, 실계통 내 초전도케이블 접속함 및 단말기 진단을 위해 비접촉식 센서를 개발하고, PMU 데이터를 활용하여 이벤트 발생 지점 검출하는 기술, 시간-주파수 영역 반사파 계측법을 활용하여 고장 선로 내 고장점 위치를 추정하는 실시간 광역 전력망 모니터링 기술을 개발한다. 마지막으로 초전도케이블의 스트레스 모델 및 수명 지표을 개발하고, 계통 운영시스템을 통해 얻어지는 데이터를 통한 실시간 스트레스 산출 방법에 대해 연구한다.
본 연구는 산업 현장에서 적용 가능한 세계최고 수준의 차세대 전력설비 진단 기술개발을 목표로 하며, 더불어 실제 계통에 포설되어 있는 초전도케이블 및 실증 시험장 설비를 대상으로 시험 및 검증 절차를 진행하여 그 유효성을 검증할 계획이다.
( 출처 : 한글요약문 4p )
Abstract
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Purpose&contents
In this research, we diagnose and estimate the location of superconducting cable that will serve as the alternative power transmission of the next generation power network based on the new concept of time-frequency domain reflectometry that optimizes both time-domain resolution a
Purpose&contents
In this research, we diagnose and estimate the location of superconducting cable that will serve as the alternative power transmission of the next generation power network based on the new concept of time-frequency domain reflectometry that optimizes both time-domain resolution and frequency-domain resolution. The goal is to develop a monitoring technology to be implemented large inter-country power grid, i.e., super grid.
Result
The main achievements of Phase 1 study are (1) construction of a test bed for superconducting cable test for time-frequency domain reflectometry, (2) fault localization (temperature change point and insulation breakdown point) through time-frequency domain reflectometry, (3) verification of the time-frequency domain reflectometry using superconducting cable system installed at KEPCO’s Icheon substation, HVDC submarine cable installed at Jindo-Jeju substation and Haenam-Jeju substatoin, and (4) lastly the establishment of analysis directions for wide-area power transmission monitoring associated with superconducting electric power network.
Expected Contribution
In order to apply the new diagnostic method developed in this study to real-world long-range superconductivity-based power system, we can distinguish three application plans as follows: first, it is more effective to diagnose the superconducting cable without power source outage while high voltage is applied to the superconducting cable.
Therefore, by developing the fault classification technique through analyzing the partial discharge phenomenon of the superconducting cable, we can improve the performance of the time-frequency domain reflectometry. Second, the joint box and the terminal section of the superconducting cable system must maintain the insulation performance and durability equal to or higher than that of the superconducting cable in the cryogenic temperature range, which is an indispensable element in the long-range superconductivity. Therefore, we will develop on-line diagnosis and monitoring technology of joint box / terminal of superconducting cable system. Third, it is necessary to understand the lifetime of the superconducting cable according to the aging condition and to prepare for the occurrence of a failure or an accident.
Therefore, we analyze the aging mechanism of superconducting cable and study stress assessment technique.
( 출처 : SUMMARY 5p )
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 12
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 15
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 119
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 130
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 137
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 144
- 8. 참고문헌 ... 145
- 9. 연구성과 ... 147
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 153
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 155
- 12. 기타사항 ... 158
- 별첨1 : 대표연구실적 ... 159
- 별첨2 : 세부 목표 관련 증빙 ... 171
- 끝페이지 ... 275
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