본 논문은 국내 실정에 적합한 초고압 가공 직류 송전(HVDC)선로 설계를 위해서 세계적으로 처음 시도되는 가변 기능을 지닌 Proto Type HVDC 실규모 시험선로의 설계와 구축에 대해 소개한다. 시험선로는 초고압 직류송전시 발생하는 이온의 흐름에 의한 이온전류 밀도, 대전 전압, 지표면 전계강도 등 이온류(Ion류(流))에 의한 전기환경장애 및 코로나 영향을 검토하여 환경 친화적 HVDC 송전선로 설계기준을 도출하는데 있다. 이에 따라 HVDC 실규모 시험선로는 요크, 특수 애자련, 특수 arm을 사용하여 철탑의 극간 배치, 도체 배치 변경 및 지상고 변경이 가능하도록 winch를 채용하여 절연설계 조건의 유동성, 환경, 지지물, 송전기자재, 경제성 및 운용의 효율성을 종합적으로 고려할 수 있도록 특수한 형태로 설계되었으며, 본 논문은 상용 가공 HVDC 송전방식의 적용에 앞서 현재의 상황을 고려한 가공 HVDC 실증시험을 수행하기 위한 시험선로의 설계 및 구축에 대하여 기술하였다.
한국의 송전선로는 154kV, 345kV, 765kV로 분류할 수 있으며, 이 중 765kV급 송전선로는 2000년대 초반 도입된 이래 대규모 발전단지와 부하밀집 지역을 잇는 주요한 설비로 자리잡아 현재까지 안정적으로 운용되고 있다. 그러나 최근 건강을 중요시 여기는 사회적 트렌드와 전자계에 대한 일반 대중들의 관심 증가로 밀양 765kV 송전선로의 건설이 지연되어 적기 건설 및 운영에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해 송 변전설비 주변지역의 보상 및 지원에 관한 법률이 2014년 7월 29일부로 시행되어 전력설비 인근 지역에 거주하는 주민들의 보상을 법으로 보장하고, 원활한 관련 문제 해소를 위해 다양한 Risk Communication 방안이 검토되고 있다. 또한 송전선로에서 주로 이슈가 되는 전기환경영향에 대해 장기 전기환경 측정시스템을 구축하여 상용선로에서 1년 이상의 전기환경 DB를 집록할 예정이다. 전력설비의 전기환경은 크게 전파장해, 소음, 전자계로 구분할 수 있으며 참고 데이터로 기상요소를 측정하는데 장기 전기환경 측정시스템에서는 이 모든 전기환경 데이터를 취득할 수 있는 설비를 갖추고 있으며, 본 논문에서는 구축된 설비를 간다하게 설명하고 해당 부지에서의 전자계 값을 모의하고 실측한 결과를 수록하였다.
본 연구의 목적은 가공송전선 인접 258개 시설과 120개의 고압 가공송전선, 17개의 지중화 송전선에서 자기장 방출량을 조사하였다. 또한 시뮬레이션을 이용하여 이격거리에 따른 ELF-MF 저감률을 파악하였다. 120개 고압 가공송전선의 전압 형태에 따라 자기장 방출량 조사한 결과, 154kV 고압송전선은 최소 60m, 345kV는 최소 80m, 765kV는 최소 100m 이격거리를 설정해야 고압송전선에서 발생하는 자기장 노출의 위해요인을 사전에 예방할 수 있을 것으로 나타났다. 극저주파 자기장의 방출량 시뮬레이션을 실시한 결과, 154kV의 경우 최대 부하가 걸린 시점에서 40m 이상, 345kV의 경우 60m 이격된 거리에서 4mG 이하로 나타났다. 환경영향평가학적 측면을 감안한 최악의 조건과 앞으로 증가될 전력 부하량을 감안하여 본 연구에서는 고압송전선로 최소 적정 이격거리는 70m 이상이 타당할 것이라 판단된다. 70m 내에 녹지대나 완충구역을 설정하여 수용체가 노출되지 않는 환경을 조성해야 차후 발생할 수 있는 극저주파 자기장 인체 위해성 관련 불안 요인을 제거할 수 있을 것으로 사료된다.
송전선에 사고가 발생하면 계전기가 동작하고 여러 가지 후속 조치가 적절히 수행되기 위해서는 빠른 시간 내에 고장의 검출, 고장 종류의 분류, 고장 위치의 판정 등이 요구된다. 신경회로망을 이용한 고장 해석은 빠르고 정확한 해석이 가능하기 때문에 최근에 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 기존의 코호넨 신경회로망의 지도 경쟁 학습 알고리즘을 개선한 새로운 학습 알고리즘이 제시된다. 제안된 학습 알고리즘은 전력계통의 송전선 고장 종류 분류에 적용된다.
본 논문에서는 전력시스템에서의 송전선로 과부하를 해소하기 위한 민감도에 근거한 새로운 선로 스위칭 알고리즘이 제시된다. 각 선로의 임피던스 변화에 대한 과부하 선로 조류의 민감도를 통하여 과부하 선로를 해소하기 위한 여유 송전선로의 투입과 운전 중인 선로의 차단을 한꺼번에 체계적으로 수행하는 새로운 스위칭 알고리즘을 제시하고, 수많은 케이스의 스위칭 경우의 수를 대폭적으로 줄임으로써 효율적으로 선로 스위칭을 수행하여 효과적인 과부하 해소 대책을 세우는 방안을 제시한다. 제시된 민감도에 근거한 알고리즘에 따라 스위칭선로들의 순위를 결정하고 이 순위에 따라 선로 과부하가 해소될 때까지 선로 스위칭을 수행한다. 이 기법을 IEEE 39 모선 시스템에 적용하여 제시된 알고리즘의 효과를 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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