대역 확산 기술의 하나인 Chirp 방식을 이용하여 기존의 전력선 통신기술 보다 고속 전송이 가능한 40kbps급 협대역 전력선 통신 모뎀을 구현하였다. 본 논문에서 구현한 모뎀은 CEBus 규격을 사용하였으며 100-380kHz의 선형가변 주파수 신호가 25us 동안 지속한 심벌을 사용하였다. 실험결과 구현된 모뎀은 무부하 선로, 각종 부하 및 잡음환경에서의 실험을 하였다. 실험 결과, Chirp 방식의 통신 기술이 협대역에서 40kbps 이상의 속도를 낼 수 있는 가능성을 확인하였다.
3상 4선식 배전방식에서 비선형 부하증가로 인한 제 3고조파 전류발생은 선로의 중성선 및 기기를 과열시키는 원인으로 작용하고 있다. 따라서 고조파에 의한 역률저하 및 기기, 선로 등을 안전하게 보호할 필요가 있다. 본 논문에서는 제 3고조파 전류로 인한 사고사례를 조사하고 고조파 분석 및 부하 불평형 등을 분석하였다. 이를 통해 가장 경제적인 4극 저압차단기를 사용하여 중성선의 과전류로부터 선로 및 기기를 보호하는 방법을 제시하였다.
전기철도에 공급되는 부하전류에 의하여 주변의 통신선에 발생되는 유도전압의 크기는 부하전류를 전달하는 전차선으로부터의 이격 거리에 따라 변화될 뿐만 아니라 전력 공급 급전소로부터의 거리와도 영향 관계를 가져서 급전소에 근접된 위치에서는 상대적으로 매우 높은 유도전압이 발생된다는 것을 급전소와 급전소 간에 단위 병행 거리마다의 연속된 유도전압을 측정함으로써 실증하였다. 이는 ITU-T의 전력선 전자유도 평가 지침서에서 제시된 기본 전차선 공급 전류에 대한 통신선의 위치 관계에 따른 계산 시뮬레이션 결과와도 부합된 사실이다. 그러므로 전기철도로부터 통신선에 유도되는 전압을 계산하거나 실측 평가할 때 병행 거리, 이격 거리와 더불어 급전소로부터의 위치 관계에 따른 적정 요율 변화에 대한 고려가 요구된다.
지중선은 가공선에 비해 공급신뢰성이 높고, 설비보안에 유리하며, 도시미관을 저해하지 않는 장점이 있지만 공사비가 가공선의 12-20배 정도 고가이어서 공사에 막대한 투자비가 소요되기 때문에 가공선건설이 곤란한 도심지역을 제외하고는 지중선건설을 지양하고 있다. 그러나 국가경제가 성장함에 따라 국민생활권이 도심지로 집중하면서 도시가 와밀해졌고 이로 인해 도심부하가 급증하여 오히려 지중선건설은 날로 증가하고 있는 실정이다. 또한 지중선건설에는 막대한 투자재원 확보외에도 사업에 어려움이 많은데 그중에 대표적인 것이 지중토목설비를 적기에 건설하는 것으로서 이 어려움은 앞으로의 차량증가에 따른 도로혼잡과 함께 더욱 심화될 전망이며 이에 대한 근본대책 마련이 시급하다. 이상과 같은 관점에서 볼 때 향후 지중선분야 기술은 케이블 compact화 및 저손실 대용량 케이블 및 신공법 개발에 주력해야 할 것이다. 특히 막대한 투자비를 들여 건설한 지중선은 그 수명기간동안에 고장없이 고품질의 전력을 수용가에 공급하는데 이상이 없어야 하며, 이는 설비운영의 과학화를 통하여 지속적으로 케이블 성능을 보존하므로서 가능하다고 하겠다.
본 연구를 통해 개발된 전기부하시험장치는 상용전원이 필요한 피시험장치(변압기, 정류기, 전압조정기, 인버터 등)와 상용전원이 불필요한 독립형 피시험장치(동력발전기, 풍력발전장치, 태양광발전장치, 하이브리드발전 장치, 배터리 등)에 대하여 정격용량시험이나 가변부하시험을 능동적으로 정밀하게 제어하면서도 시험 중에 사용되는 전기에너지를 소비하지 않고 전원변환장치를 통하여 계통선으로 전달하도록 설계되었다. 동기식 pwm 인버터회로를 상용전원과 연결시켜서 시험에 사용되는 전력을 계통선으로 귀환되도록 설계되었으며, 종전의 수동식 전기저항체를 사용한 전기부하시험장치에 비해 93.4% 정도의 전력을 소모하지 않고도 피시험체에 대한 시험이 가능하도록 하였다.
전력 계통에서 좀 더 나은 서비스와 안정성이 요구 됨에 따라 과도현상에 많은 관심이 모아지고 있다. 본 논문의 목적은 스위칭 시간과 선로 길이에 따른 개폐서지의 변화를 알아보기 위한 것이다. EMTP로 균일 분포 정수 모델을 모의 하여 과도 현상인 개폐서지를 측정하였다. 개폐서지의 종류를 알고 스위칭 시간에 따른 파형과 선로 길이를 다르게 함으로써 나오는 파형을 비교 분석하였다. 모의 결과는 무부하 선로에 전원 투입시 서지와 같은 현상을 보여주며, 스위칭 시간 및 선로 길이에 대한 서지의 영향을 확인하였다
22.9[kV]-y 배전 방식은 지중 케이블로 전력을 공급하고 있으며 선로 운영상 배전케이블 선로의 동심중성선을 케이블 접속 구간마다 3선 일괄 접지하는 다중 접지방식을 채택하고 있다. 그러나 지중 배전 선로에서 각 상의 부하가 평형일 경우에도 동심중성선에는 부하 전류의 약 40[%](전력구)${\sim}$50[%](관로)의 동심중성선 순환 전류가 발생되고 있기 때문에, 순환전류로 인한 손실이 도체 손실의 76[%]에 달한다. 이러한 손실 전력으로 케이블의 내부온도가 상승되어 케이블의 허용전류 용량이 관로의 경우 20[%] 정도 감소하게 된다. 본 논문은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 새로운 동심중성선 접지방식을 제안하고 있다. 새로운 방법은 동심중성선의 순환전류를 효과적으로 제거하고 있으며, 그 방안을 직접 계통망에서 적용시켜서 실측하여 본 결과, 그 타당성과 유용성을 확인하였다.
본 논문에서는 주파수 5.3 GHz에서 소형화된 branch line 커플러와 $360^{\circ}$ 이상의 위상천이를 보일 수 있는 가변 리액턴스 부하를 결합하여 소형화된 위상천이기의 설계를 보였다. 위상천이기의 소형화를 위하여, branch line 커플러의 새로운 구조를 제안하였다. 새로운 branch line 커플러는 전송선의 T 및 ${\pi}$형 등가회로 변환 방법을 이용하여 소형화하였다. 소형화된 branch line 커플러는 일반적인 구조에 비해 50 % 이상 소형의 크기를 가진다. 넓은 위상천이량을 갖기 위하여 전송선에 버렉터 다이오드 두 개를 입력과 출력에 연결한 부하 구조를 채택하였다. 특히, 조정 전압에 대한 위상천이량이 완만하도록 임피던스 변환기 역할을 하는 전송선을 설계된 부하 구조에 추가하여 구조를 보완하였다. 추가된 임피던스 변환기에 사용된 전송선 및 선정된 부하 구조의 전송선은 소형화에 장애가 되기 때문에 이를 집중 소자로 등가하여 소형화하였다. 제작된 위상천이기는 $15{\times}15mm^2$의 소형의 크기를 가지며, 조정 전압 0~10 V 범위의 경우, 중심 주파수 5.3 GHz에서 삽입 손실은 약 -4~-6 dB, 반사 손실은 -20 dB 이하, 약 $480^{\circ}$의 넓은 위상천이를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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