2005년 유틸리티 산업분야 국제표준 규약으로서 IEC61850이 발표된 이후, 변전소 자동화 시스템 설계 및 구현을 위한 새로운 패러다임으로 인식되고 있다. 현재, 유럽시장을 중심으로 IEC61850 규약과 호환되는 많은 제품들이 출시되고 있고 다양한 구현사례를 통해 그 적용가능성 및 타당성이 검증되고 있다. 그러나, 변전소 자동화의 기본 통신규약으로서 IEC61850이 도입될 경우, 이미 기존에 설치되어 운용중인 수많은 전력설비 감시/제어 시스템 및 상위 제어센터와의 통신 호환성 문제가 발생되며, 향후, IEC61850 기반의 디지털변전소 확대 적용에 장애 요인으로 대두되고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 IEC61850 기반의 변전소자동화 용 게이트웨이 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안된 시스템은 기존에 운용되고 있는 전력설비 감시/제어 시스템과의 호환성 제공은 물론, 변전소 내의 IEC61850 IED들과 상위제어센터 내의 송변전 SCADA 시스템간 통신 및 상호운영성을 제공한다. 또한, 시스템의 가용성 및 신뢰성을 보장하기 위한 이중화 메커니즘을 지원한다.
대규모 전력산업의 지속적인 성장을 위해서는 전력계통 시스템의 고신뢰도를 필수적으로 요구하며 따라서 계통운영 전반에 디지털과 자동화 기술 기반의 고도의 기술 필요성이 날로 증대되고 있다. 그 결과 변전소 자동화 구축을 위한 세계 표준 규격인 IEC 61850이 제정되었으며 2005년 전체적인 세부 사항이 확립되어 발표되었다. 이러한 세계적인 추세에 발맞추어 한국전력공사는 변전소 내에 설치되는 상위 장치인 변전소 운전용 컴퓨터, 하위 장치인 센서들(변류기, 변성기 등)과 제어기(차단기 등), 그리고 상위 장치와 하위 장치 사이에서 감시, 진단, 보호, 제어, 계측, 보안 방재 등을 담당하는 장치(IED Intelligent Electronic Device)들을 기존의 다심 구리 케이블 대신 고속 LAN 케이블로 연결하여 데이터 전송 및 제어명령 전송에 사용하는 통신에 IEC 61850 단일 프로토콜을 사용함으로서 변전소 건설과 운전, 유지보수의 효율성과 신뢰성을 향상시킴과 동시에 변전소 운영에 필요한 정보의 가용성을 극대화시킬 수 있는 기반을 구축하기 위한 기술을 개발 중에 있다.
국내외적으로 전력산업분야의 가장 큰 화두중 하나는 변전소 단위의 디지털화이며 특히 국외에서는 국제표준 변전자동화 시스템 연구와 제품개발 등에 인력을 집중 투자하고 있다. 국제적으로 지금까지 축적된 변전소 관련 제반 기술력 및 경험 둥을 바탕으로 전 세계적으로 단일화시키고 표준화된 변전소 자동화 규격인 IEC 61850 (Communication networks and systems in substations) 규격이 제정되었으며 따라서 향후 전력 관련 기업은 시스템 엔지니어링 기술, 전력기기 공급능력, 유지/보수/운영기술 등을 종합적으로 보유하고 자산 및 위험관리를 종합적으로 제공할 수 있어야만 세계시장에서 생존할 수 있다. 또한 전력기기를 수출하는 국내업체는 향후 IEC(International Electrotechnical Commission) 등 국제표준에 따른 전력설비를 개발하지 않으면 수출경쟁력을 잃게 될 것이다. 이러한 세계화 추세에 발맞추어 한국전력공사와 관련 업체들은 공동으로 2005년 10월부터 6년의 기간으로 "디지털 기술기반의 변전소 자동화 시스템 개발" 사업을 진행 중에 있으며 특히 한국전력공사는 변전자동화 시스템의 성능검증 및 실증시험 절차를 구축하기 위한 과제를 수행 중이다.
지난 99년 이후 친환경적이며 경제적이고 효율적인 대체 교통수단의 개발이라는 목표 하에, 차세대 근거리 교통수단으로 각광받고 있는 경량전철 시스템 적용을 목표로 무인 변전소 기반의 전력감시제어 시스템(SCADA)을 개발하였다. 차세대 변전소 기술 적용이라는 취지 하에 각종 IED들과의 연계는 모두 통신으로 처리하여 시스템의 고기능화를 추구하였고, Network 이중화를 통하여 시스템의 신뢰성을 제고하였으며, CCTV 및 각종 보안센서를 적용하여 배전반의 무인화 운전 및 원격 상시 감시 기능을 구현하였다. 이로써 신뢰성 있는 시스템 기반의 무인 변전소 기술 확립이라는 측면에서 현재 진행되고 있는 변전소 자동화 기술에 일조하며, 나아가 향후 에너지 IT산업기술의 기반이 되리라 사료된다.
변전소용 축전지는 변전소 AC 상용전원이 정전되었을 때 직류전원을 중단없이 공급하기 위한 비상용 전원설비로써 대부분의 변전소에서 납축전지를 이용하고 있으나 환경유해 물질 배출, 짧은 수명과 유지보수의 번거로움 등 설비 운영상의 문제점이 있다. 최근 2차전지는 휴대폰, 노트북 등 휴대기기뿐 아니라 전기차, ESS 등 산업분야에 리튬이온축전지의 사용이 확대되며 관심이 높아지고 있는 추세이다. 한전에서는 2008년부터 154kV 용산 등 4개 변전소에 납축전지 대신 리튬이온축전지를 설치하여 시범사용을 지속해 오고 있으며 향후 신설되는 변전소와 축전지 노후교체가 필요한 변전소에는 리튬이온축전지를 적용할 계획이다. 본 논문에서는 기존 변전소용 납축전지의 운영상 문제점 해소와 함께 친환경 고성능, 콤팩트형 2차전지로 각광받고 있는 리튬이온축전지 도입을 통한 변전소 비상전원용 축전지 개발 적용방안에 대해 소개하고자 한다.
Korea, for the first time in the world, constructed 765 kV double circuits transmission lines, which has 3 phases and 6 bundles with vertical arrangement using steel pipes in 1998. Also in 2002, we developed 765kV outdoor full GIS substation with self-developed technology. KEPCO accumulated a wealth of technologies for 765kV system construction and operation, and are listed 5th in technology field in the world. With this advanced technologies, we are developing oversea business. We started with a projects, 'Development Study on the Power System Network Analysis in Myanmar' in 2001, and continued the project to transmission design, consulting for transmission technology including the education of foreign trainees in south-east and middle east asia. Currently, 12 overseas businesses including 330kV transmission system consulting in Ghana, are in progress. In 2007, beginning with 750 kV transmission consulting in China, we are operating ATT(Advanced Transmission Technology) training program, which educate engineers of government and utilities company from China, Myanmar, Cambodia, Laos and Cambodia. However, for the successful development study on the power system, design of the power system and the training service, it is essential to standardize load design criteria in consideration of temperature, wind speed, air pressure and density, etc. of the other countries. Therefore, in this paper, standardized load design criteria for Cambodia, Laos, Myanmar is explained.
철도 시스템에서 방사하는 9~150 kHz 대역의 자기장 복사 방출은 철도 시스템 주변의 무선 설비 등에 영향을 주어 통신 성능의 저하나 오동작을 초래할 수 있다. 본 논문에서는 전기 철도 시스템에서 방사하는 9~150 kHz 주파수 대역의 전자파 노이즈에 대한 등가 회로 모델을 소스 및 전달 경로 분석을 통하여 제안하고, 철도차량의 견인 구동 시스템과 변전 시스템에서 발생하는 수 kHz의 스위칭 노이즈가 급전선과 선로의 루프 회로를 통하여 방사됨을 확인하였다. 또한, 실제의 구리-국수 간 중앙선 철도의 RC Bank의 효과를 분석하여 이러한 회로 등가 모델의 유효성을 검증하였고, 급전선과 선로 사이에 적정한 용량의 커패시터를 장하함으로써 효과적으로 설계 대책이 가능함을 보였다.
최근, 신재생에너지원의 출력 안정화, 수요관리 및 주파수 조정 등 다양한 기능을 가지고 있는 전기저장장치(energy storage system, ESS)의 설치가 매년 증가되고 있다. 그러나, 2017년 8월에 발생한 고창 전력시험센터의 ESS 화재를 시작으로 경산 변전소, 군산 태양광발전소 등 현재까지 총 29건의 화재사고가 발생하여 많은 재산피해가 보고되고 있다. 이러한 전기저장장치의 화재사고는 전기저장장치의 용량이나 계절과는 무관하게 발생되고 있으므로, ESS의 화재원인을 정확하게 파악하고 안전성을 확보하기 위하여 ESS의 사고특성에 대한 분석이 요구되어지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ESS의 사고특성을 분석하고 안전성을 확보하기 위하여, 전력계통 상용해석 소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 ESS의 모델링을 수행한다. 다양한 시나리오를 기반으로 ESS의 단락사고특성을 확인한 결과, 높은 사고전류로 인하여 보호기기인 퓨즈가 동작하고, 매우 큰 CMV(common mode voltage)가 발생하여 ESS의 절연이 파괴될 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 문제점을 극복하기 위하여, ESS의 배터리측과 PCS측에 각각 SPD를 설치한 경우, DC측 전로에서 발생하는 CMV가 3[kV] 이내로 크게 감소되어 ESS의 절연파괴를 방지할 수 있음을 확인하였다.
본 국내 교류전철변전소에서는 주변압기 2차측의 위상각이 $90^{\circ}$인 단상 전원을 얻도록 한 스코트 결선 변압기를 설치 운용 하고 있다. 변압기 보호계전기는 내부에서 고장이 발생하는 경우 변압기 전단에서 전력을 차단시키고 변압기 외부 계통의 사고나 일반차량 운행의 경우에는 동작하지 않아야 한다. 정확한 고장의 판단으로 오동작을 줄이는 것이 전력계통을 안정적으로 유지하고 신뢰성을 향상시키는 측면에서 매우 중요하다. 주 변압기 내부 고장 검출장치로는 브흐홀쯔계전기와 비율차동계전기를 설치하여 변압기를 보호하고 있지만 비율차동계전기의 오동작으로 인해 보호기능을 비활성화 시켜놓은 상태로 운용하는 사례가 있다. 본 논문에서는 스코트 변압기의 특성과 비율차동계전기의 특성을 제시하고 보호계전기의 오동작 사례를 분석하였다. 이를 위해 전력계통 해석프로그램을 이용하여 스코트 변압기에 사용되는 비율차동계전기를 모델링하고 A변전소의 Comtrade 파일로 저장된 고장파형을 입력데이터로 사용하여 동작여부를 판단하여 고조파 분석을 수행하였다. 또한, 고장파형 분석을 통해 오동작 사례에 대한 개선 방안을 도출하고자 한다.
Dictionary meaning of circuit-breaker is a mechanical switching device, capable of making, carrying and breaking currents under normal circuit conditions and also making, carrying for a specified time and breaking currents under specified abnormal circuit conditions such as those of short circuit. and it had been recognized as being operated simultaneously. Controlled Switching System(CSS), which is technology for individual pole operation, are widely used to reduce transient phenomenon, for example switching surges, inrush current, for a all switching cases and nowadays it have become and economical solution for a switching place. The conventional solution to these problem is the use of pre-insertion resistors of $520{\Omega}$. However, it is recognised that the cost for products and maintenance are expensive and this apparatus makes more complex the circuit-breaker mechanism. Korea Electric Power Cooperation (KEPCO) has been study for relevant CCS technology since pilot application in substation in 2003 and plan to apply the actual power grid in 2017. This paper deals with the investigation of international CCS operation status and preview for application in KEPCO power grid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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