• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.138-146
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• 2010

본 논문은 직류 전기철도 급전시스템에서 레일전위와 누설전류의 분석 기법을 제시하였다. 일반적으로 직류 전기철도 급전시스템에서는 운행용 레일을 귀로 전류(부극성)의 도체로 사용하고 있으므로 레일전위가 발생하고, 특히 차량 운행용 레일과 대지사이의 저항이 작은 경우에는 대지로 흐르는 누설전류가 문제가 된다. 이 레일전위 및 누설전류는 레일 주변에 설치된 지하 매설물에 영향을 미치며, 인체의 안전과도 관련이 있다. 이에 따라 직류 전기철도 급전시스템에서 레일전위와 누설전류를 억제하는 것은 전기철도 주변 환경 및 안전 측면에서 중요한 문제이다. 이상과 같은 관점에서, 직류 전기철도 급전시스템에 대하여 단독급전 및 병렬급전 상황에서 레일전위와 누설전류를 계산할 수 있는 알고리즘을 제안하였으며, 또한 열차주행시뮬레이션(TPS)과 연동하여 열차주행에 따라 부하전류가 변동되는 상황에서 레일전위와 누설전류를 정량적으로 분석할 수 있도록 하였다. 제안한 알고리즘을 이용하여 시뮬레이션 프로그램을 개발하였고, 직류전기철도 급전시스템에 대하여 사례 연구를 수행하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1248-1250
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• 2001

전기철도에서의 급전시스템은 레일을 귀선으로 사용하는 단상급전시스템을 사용하고 있다. 이에 따라 레일로부터 대지로의 누설에 의해 상당한 누설전류가 대지로 흐르게 된다. 대지로 흐르는 이 누설전류는 전자유도에 의해 선로 주변에 설치된 통신 케이블 또는 장치에 영향을 주게 된다. 더욱이 전기차의 견인시스템은 견인전동기를 제어하는데 있어서 스위칭 소자의 개폐에 의한 고조파 전류를 발생하고 있어 대지누설전류에 고조파 전류가 포함되어 흐른다. 본 연구에서는 전기철도 급전시스템에서 통신유도원인 대지누설전류에 따른 고려되어야 할 급전시스템 설계 파라미터를 시뮬레이션을 통하여 검증하였으며, 이 결과가 향후 급전시스템 설계시 기본적인 지침이 되어야 할 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.290-292
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• 2002

전기철도 급전계통은 차량 또한 이동 부하이고, 비정상적인 전기적 특성이 나타날 수 있으므로, 전기적으로 정확한 해석을 할 필요가 있다. 본 연구는 PSCAD/EMTDC 과도해석 프로그램을 이용하여 직류 전기 철도 시스템을 모델링 함으로써 전기철도 급전계통의 정확한 특성을 연구하는 것이다. 한전 계통으로부터 전력을 급전 받아 전기철도차량 부하에 공급되는 급전계통을 실제와 가깝게 모델링 함으로써 정상상태 해석과 사고 시 과도특성 분석 및 계통에의 영향 해석을 목적으로 한다. 프로그램 특성상 각각의 소자를 모델링 한 후 4단자망 이론에 근거, 각 소자를 결합하여 전체 계통을 구성한다. 각각의 소자는 전차선로, 정류기 및 제어기를 포함한 차량부 (전동기, 제어소자), 정류 변전소 등으로 구성된다. 이 논문에서는 급전계통의 정상상태 및 고장전류를 분석함으로서 제안된 모델을 검증한다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.160-168
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• 2010

본 논문은 직류전기철도 급전시스템에서 누설전류와 변전소로부터 공급되는 전류의 분포에 대하여 다루었다. 일반적으로 직류전기철도 급전시스템에서는 운행용 레일을 귀로 전류(부극성)의 도체로 사용하고 있으며, 이러한 조건은 추가적인 도체의 설치를 필요로 하지 않기 때문에 경제성을 고려한 것이다. 그러나 운행용 레일과 대지 사이의 저항이 작은 경우에는 대지로 흐르는 누설전류가 문제가 된다. 이 누설전류는 레일 주변에 설치된 지하 매설물에 영향을 미치며, 인체의 안전과도 관련이 있다. 따라서 직류전기철도 급전시스템에서 누설전류를 억제하는 것은 차량의 운전이나 안전 측면에서 중요한 문제이다. 본 논문에서는 직류전기철도 급전시스템에 대하여 CDEGS의 SPLIT 프로그램을 이용하여 레일의 전류분포를 시뮬레이션하였고, 레일의 누설저항 크기에 따른 누설전류 변동치를 도출하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.152-158
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• 2010

교류 전기철도 급전시스템은 고조파 왜곡 및 무효전력으로 인한 역률저하 등의 전기품질 문제를 동반한다. 교류 전기철도 급전시스템의 고조파 전류 및 무효전력을 보상하기 위해 SRF(synchronous-reference-frame) 제어를 이용한 하이브리드 능동필터를 제안한다. 제안하는 하이브리드 능동필터 제어 알고리즘은 3상에서만 응용되었던 MSRF(multiple-synchronous-reference-frames)를 통해 저차 고조파를 추출하여 상대적으로 크기가 작은 고차 고조파를 능동필터에서 보상하고 크기가 큰 저차 고조파를 수동필터에서 보상하며, 능동필터 또는 수동필터만을 사용했을 때 생길 수 있는 문제점들 보완한다. 또한, 폐루프 무효전력 보상알고리즘을 통해 무효전력을 보상한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 하이브리드 능동필터의 SRF 제어 방법의 제어 성능과 타당성을 확인한다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.220-229
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• 2004

전기 철도계통은 기존 전력계통과 달리 단상, 대용량 부하로 필연적으로 전압강하, 전압불평형 및 고조파 왜곡 등의 전력품질의 문제가 발생한다. 최근 철도계통의 전력품질문제는 철도차량 및 시스템의 제어 및 안전 때문에 중요한 화두가 되고 있다. 이는 또한 기존 전력계통의 전력품질에도 영향을 미친다 본 논문에서는 전기철도 급전시스템에 발생하는 전력품질문제의 보상에 관한 연구를 수행하고자 한다. 이를 위해 국내 교류전기철도 표준 급전방식인 AT(Auto Transformer)급전시스템, 철도급전변압기인 스콧트 변압기(Scott Transformer), AT변압기, 철도선로 및 철도 차량부하를 모델링 하였다. 과도응답은 전자기과도해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 사용하여 해석 하였다. 또한 전력품질을 보상하기위한 방안으로 급전선-전차선에 설치되는 전력품질보상기(Unified Power Quality Conditioner : UPQC)를 제안하였고 이의 성능 및 유효성을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 춘계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.30-33
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• 2001

도시철도 DC 급전시스템은 부하전류가 사고전류보다 클 수 이는 특징을 가지고 이다. 이러한 이유로 DC 급전시스템에서는 di/dt를 측정하여 사고전류를 부하전류로부터 구분하고 있다. 이것은 사고전류의 di/dt와 부하전류의 di/dt는 서로 다른 상이한 특성을 보이고 있기 때문이다. 본문에서는 DC도시철도급전시스템에서 흔히 사용되는 di/dt 계전기와 이의 설정을 위한 사고전류의 분석 및 설정방법에 대해 알아본다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.694-699
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• 2009

교류 전기철도 급전시스템의 전압, 전류의 왜곡 및 전압 sag과 무효전력을 보상하기 위한 단상 UPQC의 동기좌표계를 이용한 제어 방법을 제안한다. 단상 UPQC의 동기좌표계를 이용한 제어를 통해 단상인버터 형태인 UPQC의 직렬보상기와 병렬보상기를 순시적으로 제어한다. 시뮬레이션을 통해 단상 UPQC를 이용하여 비선형 단상 부하인 차량으로 인해 급전시스템에 생길 수 있는 전압, 전류의 왜곡 및 전압 sag과 무효전력의 보상이 가능함을 증명하고, 단상 UPQC의 동기좌표계를 이용한 제어 방법이 타당함을 확인한다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.42-51
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• 2007

AC 전기철도 시스템은 동적 단상부하가 빠르게 변화하고, 전철 급전변전소에서 3상 전력을 단상 전력으로 변환한다. 이것은 일반 배전 시스템과 비교해서 AC 전기철도 시스템의 전기적인 현상들이 다르다는 것을 나타낸다. AC 전기철도 열차부하의 전기적인 특성은 동적부하의 운영과 운행 스케줄, 트랙의 구배 등에 따라 연속적인 변화를 받고 있다. 이와 같은 열차부하의 운영에 따른 급전거리가 길어 전압강하, 전압 불평형 및 고조파 왜곡현상 등의 전력 품질 저하요인이 발생하게 된다. 이러한 문제점은 상위계통인 송전시스템의 안정도에 악영향을 줄뿐만 아니라, 전기철도 급전시스템의 전력품질 저하, 전기철도차량의 통신장비, 운행 및 수송량 제한에도 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 전기철도시스템의 과도상태 평가를 위해 PSCAD/EMTDC를 이용한 평가모델을 제시하고, 전압 강하에 주안점을 두어, 전기철도 급전시스템의 말단 분기점(Sectioning Post)에 정지형 무효전력 보상장치인 단상 배전 STATCOM(Single-phase Static Synchronous Compensator)을 설치하여 그 작용에 따른 전압강하 보상을 평가하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.694-698
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• 2005

전기철도에 있어서 열차의 운행속도향상은 지속적으로 추구해야할 당면한 과제이며, 이를 위해서는 철도시스템 전반에 걸친 검토가 이루어져야 한다. 열차의 고속화는 차량기술 뿐만 아니라, 선로 구축물, 신호시스템, 운영기술, 전차선로, 급전시스템 등이 상호 연계되어 종합적으로 경제성을 고려하여 추진되어야 한다. 특히, 전기철도 급전계통의 경우만 보더라도 고속열차가 기존운영선로에 투입될 경우 차량의 집전성능향상, 전압강하대책, 설비용량대책, 궤도노반, 분기기, 신호의 고속화, 전차선로 구조물 검토 등 여러 가지 기술검토가 반드시 수반되어야 한다. 본 논문에서는 이 가운데 AT급전계통에서의 신규의 고속화 열차 투입에 따른 급전계통의 기술검토에 대한 접근방안을 제시하고 실 계통을 대상으로 부하용량 변화의 정도를 예측함으로써, 향후 국내 노선의 전반에 걸쳐 적용 가능함을 입증할 수 있었다.