1. 서 론
산업화가 이루어진 전 세계의 전력 시스템은 특히 대도시 지역에서 노후화 외에도 새로운 기술 동향, 환경 규제, 기술 규제, 기후 패턴 및 다양한
소비자의 요구사항 등과 같은 어려움에 직면하고 있다. 새로운 기술 동향으로는 더 효율적이고 신뢰할 수 있으며 비용 효율적인 신재생 에너지 발전, 에너지
저장 기술 및 전기차의 개발과 함께 모니터링, 보호, 자동화 및 제어 장치와 통신 기술이 포함되며, 이러한 기술들은 지속 가능한 에너지 미래를 실현할
수 있는 중요한 기회를 제공한다. 신재생 에너지는 태양열, 바람, 조수, 파도, 수력, 지열 등과 같이 자연에 존재하는 에너지를 사용하여 보통 터빈을
돌려 에너지를 생산하고 기존 화석 에너지 발전에 비해 탄소 배출량이 매우 적고 원료 고갈로 발전이 어려운 상황에 대한 걱정이 적어 미래에 대한 에너지
대비가 가능하여 전 세계적으로 신재생 에너지 발전 비중이 증가하였다[1,2,3,4].
신재생 에너지 발전과 같은 분산 전원의 설치 위치는 다양하게 위치하고, 분산 전원의 설치로 인해 배전계통에는 다양한 변화가 발생한다. 고장 시 분산
전원의 영향으로 되어 고장 전류의 크기가 증가하고 배전계통 보호를 위해 기존에 설치되어있던 과전류 계전기의 경우 동작에 영향을 받고 민감하게 설정된
과전류 계전기가 동작하는 오동작의 원인이 된다. 또는 분산 전원이 고장 전류에 기여하고 크기가 변동하면 기존에 설치된 과전류 계전기 간 보호 협조
시차가 늘어질 수 있으며, 늘어진 보호 협조 시차는 과전류 계전기의 오부동작을 유발한다[5,6,7,8,9,1011].
전력 수요의 증가로 인해 전력 계통이 점점 커지면서 사고로 인한 고장 전류가 전력 계통의 안정성과 신뢰성에 심각한 문제를 일으킨다. 고장 전류를 제한하기
위한 대책 중 하나인 초전도 한류기 (Superconducting Fault Current Limiter, SFCL)는 별도의 측정 장치 없이 고장
전류를 제한할 수 있다. 고장이 나지 않은 평상시에는 초전도 한류기의 전력 부담이 없어 전력 계통에 영향을 미치지 않고, 초전도체의 임계 전류를 넘으면
초전도체에 저항이 반주기 이내로 크게 발생하여 고장 전류를 제한할 수 있다. 임계 전류를 넘으면 저항이 발생하는 현상을 quench라 부르고, 초전도
한류기의 종류는 quench형, non-quench형, 복합형으로 구분된다. Quench형은 초전도체의 퀜치 현상을 그대로 사용한 형태로 저항형 초전도
한류기가 대표적이다. 저항형 초전도 한류기는 초전도 소자가 과전류를 직접 제한하는 방식이다. 또 다른 quench형 초전도 한류기로 일정한 전류 이상이
흐르면 저항이 발생하는 초전도체의 성질을 이용하여 초전도체가 고장을 감지하는 역할로 사용하는 트리거형 한류기와 변압기 형태로 구성하여 권수비 조절을
통해 초전도 한류기의 동작 전류를 설정할 수 있는 변압기형 한류기 등 다양한 형태의 초전도 한류기의 연구가 진행되었다 [12,13,14,15,16,1718].
초전도 한류기의 적용으로 전류를 제한하게 되면 OCR의 동작 지연이 발생하고, 동작 지연은 초전도 한류기의 전압 성분을 이용한 OCR 알고리즘을 적용하여
해결할 수 있다고 보고되었다. 다른 연구에서는 초전도 한류기의 임피던스를 보상하는 알고리즘이 제시되었다
[19,20,21,22,23,24]
.
본 논문에서는 유도발전기가 연계된 배전계통에 과전류가 흐를 때 초전도 한류기와 전압 성분이 추가된 과전류 계전기의 알고리즘 적용 여부에 따른 과전류
계전기 간 협조 연구를 진행하였다. 전압 성분이 추가된 과전류 계전기의 알고리즘이 적절한 설정값에 맞게 과전류 계전기 동작이 정정되는지 확인하였고,
보호 협조 시차가 늘어져 과전류 계전기의 오부동작을 방지하기 위한 대안이 설명되었다.
2. 실험 구성
2.1 실험 준비 사항
[그림 1]은 유도발전기가 연계된 배전계통의 단선도를 보여준다. 전원이 연결된 모선에 두 개의 급전 선로를 구성하였고, 좌측 선로에 유도발전기를 연계하였다.
3선 지락 전류는 좌측 선로의 SWTLG로 구현하였고, 고장 지점을 기준으로 OCR2는 전위보호 과전류 계전기, OCR1은 후비보호 과전류 계전기로
동작하도록 설정하였다. 초전도 한류기는 저항형을 사용하였고, 고장이 발생하는 좌측 선로 인출단에 적용하였다.
그림 1. 유도발전기가 연계된 배전계통의 단선도
Fig. 1. Single line diagram of distribution system with induction generator
스위치 SWLoad를 닫으면 전원이 인가되면서 전체 실험 시간은 10초 동안 진행되었으며, 전원이 인가되고 5초 후에 스위치 SWTLG를 닫아서 3선
지락 고장을 모의하였다. 부하 및 선로 임피던스와 유도발전기에 연계된 변압기의 권수비 등 실험을 위한 배전계통을 구성하는 상세 파라미터는 [표 1]에 나열되어있다.
[그림 2]는 배전계통에 연계된 유도발전기의 구성도이다. [그림 2] 아래쪽의 유도전동기는 외부의 220V 전원이 주파수 가변 인버터를 거쳐 전원이 입력되었다. [그림 2]에서 아래쪽 유도전동기와 위쪽 유도발전기의 회전자끼리 서로 커플링 되어있고, 유도전동기의 입력 전압의 주파수를 60Hz보다 높게 설정하여 회전자의
회전자계가 60Hz보다 높아지면, 유도발전기의 고정자 회전자계 주파수는 60Hz로 회전자의 회전자계 주파수가 더 크기 때문에 역기전력이 발생하고 연결된
계통으로 출력을 내보낸다. [25,26]
표 1 유도발전기가 연계된 배전계통의 상세 파라미터
Table 1 Detail parameters of distribution system with induction generator
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|
파라미터
|
값
|
단위
|
|
유도발전기
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용량
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2.2
|
kW
|
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회전자
|
농형
|
-
|
|
극 수
|
4
|
개
|
|
연계
변압기
|
1차 측 (Δ)
권선 수
|
200
|
Turns
|
|
2차 측 (Y)
권선 수
|
200
|
Turns
|
|
인버터
|
용량
|
7.5
|
kW
|
|
스위칭
주파수
|
5
|
kHz
|
|
선로
임피던스
|
Z11
|
0.121+j0.735
|
Ω
|
|
Z12
|
0.245+j1.504
|
Ω
|
|
Z13
|
0.127+j0.743
|
Ω
|
|
Z21
|
0.114+j0.745
|
Ω
|
|
Z22
|
0.342+j2.662
|
Ω
|
|
부하
|
Load11
|
40
|
Ω
|
|
Load13
|
30
|
Ω
|
|
Load21
|
40
|
Ω
|
|
Load22
|
10
|
Ω
|
그림 2. 배전계통에 연계된 유도발전기 구성도
Fig. 2. Configuration diagram of induction generator connection in distribution system
과전류 계전기는 LS전기의 디지털 종합 보호계전기 GIPAM 3000을 사용하여 특성 곡선은 KEPCO VI 강반한시를 사용하였고, 과전류 계전기의
특성 식은 식 (1), 동작 특성 관련 지표는 식 (2)와 (3)과 같다.
식 (1)에서 TD는 시간 지연 값, k, α, C는 상수 그리고 M은 동작 지표를 나타낸다. KEPCO VI 특성의 경우 k는 39.85, α는 1.95,
C는 1.084를 사용하고, TD는 0.05부터 1까지 0.05단위로 사용할 수 있으며, 본 논문에서는 0.05로 선정하였다. 식 (2)의 If는 선로에 설치된 CT를 통해 측정한 선로 전류이며, Ipickup은 과전류 계전기에서 설정한 동작치를 나타낸다. M은 측정한 선로 전류를
Ipickup으로 나누어 동작치에 대한 선로 전류의 비율을 나타낸다. Ipickup은 과전류 계전기가 설치된 위치의 평상시 부하전류의 1.5배로 설정하였다.
INT는 과전류 계전기가 동작을 위한 지표이며 fs는 데이터의 샘플링 주파수이다. M이 1.2 이상일 때 누적을 시작하여 INT가 1.2을 넘으면
차단 신호 만들어 차단기를 동작시킨다. [표 2]는 과전류 계전기에 사용된 CT의 변류비와 선로에 흐르는 평상시 부하전류 및 동작치를 보여준다.
표 2 과전류 계전기의 동작치 설정을 위한 기준
Table 2 Criteria for setting operating value of OCR
|
|
OCR1
(변류비 20:5)
|
OCR2
(변류비 30:5)
|
|
평상시 전류(RMS)
|
5
|
2.8
|
|
계전기 설정 동작치 (평상시*1.5/변류비)
|
5 * 1.5 / 4
= 1.875 (1.9)
|
2.8 * 1.5 / 6
=0.7 (0.7)
|
|
실제 전류 동작치
|
1.9 * 4 = 7.6
|
0.7 * 6 = 4.2
|
2.2 보호 협조 정정 알고리즘
[그림 3]은 과전류 계전기 OCR1과 OCR2의 시간-전류 특성(TCC) 곡선에 초전도 한류기를 적용 여부에 따른 동작점과 보호 협조 시차를 보여준다. 유도발전기가
연계되지 않고 초전도 한류기를 적용하지 않은 배전계통에서 과전류 계전기의 동작점을 나타낸 [그림 3]의 (a)에 비해 유도발전기가 연계되고 초전도 한류기를 적용한 [그림 3]의 (b)를 비교하면 유도발전기가 연계되고 초전도 한류기가 연계되었을 때 OCR1과 OCR2의 보호 협조 시차가 늘어지고 전위보호 과전류 계전기 OCR1이
동작 실패로 OCR2의 백업이 필요할 때 OCR2가 오부동작하여 지연된 시간만큼 과전류 상황에 노출되어 연결된 선로 및 부하에 악영향을 미칠 수 있다.
식 (4)는 초전도 한류기 및 모선의 전압 성분을 이용하여 과전류 계전기 간 보호 협조 시차를 보정하는 알고리즘이다.
Vbus는 초전도 한류가 설치된 위치의 모선 전압, VSFCL은 초전도 한류기의 양단 전압 그리고 Vpickup은 전압에 대한 픽업값으로 평상시 모선
전압을 기준으로 삼아 설정하고, K1과 K2는 상관계수로서 값을 조절하여 기존 계통과 유사한 동작지점을 갖도록 하였다. 식 (2)와 같이 기존 방법을 적용하면, 고장전류 If가 감소하면 M이 감소하고 Ttrip이 증가하여 트립 지연이 발생한다. 그러나, 식 (4)와 같이 전압 성분을 이용한 정정된 방법을 사용하면, 고장 시 모선 전압 Vbus에 초전도 한류기 전압 VSFCL을 뺀 형태의 분모와 초전도 한류기
전압인 분자로 구성된 식이 1보다 큰 값을 갖게 되고, 초전도 한류기의 적용으로 If가 감소한 부분을 보상해준다. 본 논문에서 Ipickup은 평상시
부하전류의 1.5배인 7.6A로 설정하였고, Vpickup은 평상시 모선 전압 92V를 기준으로 하여 91V로 선정하였다. 적절한 상관계수 K1 선정을
위해 0.75에서 1까지 0.05씩 증가시켜 적용하였고, K2는 1로 고정하여 분석하였다.
그림 3. OCR1과 OCR2의 시간-전류 특성(TCC) 곡선에서 전류 크기에 따른 동작점 및 보호 협조 시차(CTI) (a) 유도발전기가 연계되지
않고 SFCL을 적용하지 않은 배전계통에서 OCR의 동작점 (b) 유도발전기가 연계되고 SFCL을 적용한 배전계통에서 OCR의 동작점
Fig. 3. Operating points and coordination time interval(CTI) according to current
amplitude in the time-current characteristic(TCC) curve of OCR1 and OCR2 (a) Operating
point of OCRs in distribution system without IG and SFCL (b) Operating point of OCRs
in distribution system with IG and SFCL
3. 실험 결과 및 분석
본 논문에서는 유도발전기가 연계된 배전계통의 과전류 계전기 간 보호 협조 연구를 위해 초전도 한류기 적용 여부와 유도발전기 연계 여부에 따라 4가지
사례로 구분하여 실험을 진행하였다. 4가지 사례에서 고장은 모두 3선 지락 고장을 영구 고장으로 구성하였다.
사례 1 : 초전도 한류기 미적용, 유도발전기 미연계
사례 2 : 초전도 한류기 미적용, 유도발전기 연계
사례 3 : 초전도 한류기 적용, 유도발전기 미연계
사례 4 : 초전도 한류기 적용, 유도발전기 연계
[그림 4]는 초전도 한류기가 적용되지 않고 유도발전기가 연계되지 않은 사례 1의 실험 파형이다. [그림 4] (a), (b), (c)는 전위보호 과전류 계전기인 OCR1의 파형으로, OCR1 전류의 평상시 부하전류의 크기는 5A이다. 5초에서 고장이 발생하면서 부하전류는 약 6배
증가하여 32A로 OCR1 설정값 7.6A에 비해 훨씬 큰 전류가 흐른다. 동작 지표 MOCR1은 1.2를 넘으면서 INTOCR1 연산이 시작되고
0.770까지 누적되었고, CB1 차단기는 동작하지 않았다. [그림 4] (d), (e)는 후비보호 과전류 계전기인 OCR2 전류와 동작 지표의 파형이다. 5초에서 고장이 발생하고 OCR2 전류는 OCR1 전류와 거의 동일한 31.5A의
전류가 흐른다. 그러나, OCR2는 선로 말단에 설치되어 평상시 부하전류가 OCR1에 비해 작아서 OCR2의 평상시 부하전류와 비교하면 약 11배
상승하였다. 그리고 OCR2는 OCR1보다 동작치가 더욱 민감하게 설정되어, INTOCR1보다 INTOCR2가 빠르게 누적되어 고장 발생 0.141초
후에 CB2 차단기가 동작하였다.
그림 4. 초전도 한류기가 적용되지 않고 유도발전기가 연계되지 않은 사례의 실험 파형 (사례 1) (a) 모선 전압(vmain)과 초전도 한류기 전압(vSFCL)
(b) OCR1 전류(iOCR1) (c) OCR1의 동작 지표(MOCR1, INTOCR1) (d) OCR2 전류(iOCR2) (e) OCR2의 동작
지표(MOCR2, INTOCR2)
Fig. 4. Experimental waveforms in case of no SFCL application and no IG connection
(Case 1) (a) bus voltage(vmain) and SFCL voltage(vSFCL) (b) OCR1 current(iOCR1) (c)
operation index of OCR1(MOCR1, INTOCR1) (d) OCR2 current(iOCR2) (e) operation index
of OCR2(MOCR2, INTOCR2)
[그림 5]는 초전도 한류기가 적용되고 유도발전기가 연계되지 않은 사례 2의 실험 파형이다. [그림 5] (a), (b), (c)에서 전위보호 과전류 계전기 OCR1 전류는 고장 직후 평상시 부하전류에 비해 약 6배 증가하여 29A로 OCR1 설정값 7.6A에 비해 훨씬 큰
전류가 흐른다. OCR1 전류는 사례 1과 같이 6배 상승하였지만, 유도발전기 연계로 OCR1의 평상시 부하전류 크기가 0.3A정도 감소하였고 고장
전류의 크기도 감소하였다. 고장 시 OCR1 전류는 감소하였지만, 유도발전기 고장 시 출력 전류는 증가하였다. 동작 지표 MOCR1은 1.2를 넘으면서
INTOCR1 연산이 시작되고 0.642까지 누적되었고 차단기 CB1은 동작하지 않았지만, 유도발전기 연계로 고장 시 OCR1 전류 크기가 감소하여
INTOCR1은 사례 1의 0.770에 비해 감소하였다.
그림 5. 초전도 한류기가 적용되지 않고 유도발전기가 연계된 사례의 실험 파형 (사례 2) (a) 모선 전압(vmain)과 초전도 한류기 전압(vSFCL)
(b) OCR1 전류(iOCR1) (c) OCR1의 동작 지표(MOCR1, INTOCR1) (d) 유도발전기 전압(vIG)과 출력 전류(iIG) (e)
OCR2 전류(iOCR2) (f) OCR2의 동작 지표(MOCR2, INTOCR2)
Fig. 5. Experimental waveforms in case of no SFCL application and with IG connection
(Case 2) (a) bus voltage(vmain) and SFCL voltage(vSFCL) (b) OCR1 current(iOCR1) (c)
operation index of OCR1(MOCR1, INTOCR1) (d) IG voltage(vIG) and current(iIG) (e) OCR2
current(iOCR2) (f) operation index of OCR2(MOCR2, INTOCR2)
[그림 5] (d), (e), (f)는 유도발전기의 연계점 전압, 출력 전류, 후비보호 과전류 계전기인 OCR2 전류와 동작 지표의 파형이다. 고장이 발생하고 OCR2 전류는 유도발전기가
고장 전류에 이바지하고 OCR1 전류보다 큰 33.5A의 전류가 흐른다. 그러나, OCR2는 선로 말단에 설치되어 평상시 부하전류가 OCR1에 비해
작고, OCR2의 평상시 부하전류와 비교하면 약 10배 상승하였다. OCR2는 OCR1보다 동작치가 더욱 민감하게 설정되어 있어, INTOCR1보다
INTOCR2가 빠르게 누적되었지만, 차단기는 전류가 0이 되는 시점에 동작하도록 설정되어 있어 사례 1과 같게 고장 발생 0.141초 후에 CB2
차단기가 동작하였다.
그림 6. 초전도 한류기가 적용되고 유도발전기가 연계되지 않은 사례의 실험 파형 (사례 3) (a) 모선 전압(vmain)과 초전도 한류기 전압(vSFCL)
(b) OCR1 전류(iOCR1) (c) OCR1의 동작 지표(MOCR1, INTOCR1) (d) OCR2 전류(iOCR2) (e) OCR2의 동작
지표(MOCR2, INTOCR2)
Fig. 6. Experimental waveforms in case of with SFCL application and no IG connection
(Case 3) (a) bus voltage(vmain) and SFCL voltage(vSFCL) (b) OCR1 current(iOCR1) (c)
operation index of OCR1(MOCR1, INTOCR1) (d) OCR2 current(iOCR2) (e) operation index
of OCR2(MOCR2, INTOCR2)
[그림 6]은 초전도 한류기가 적용되고 유도발전기가 연계되지 않은 사례 3의 실험 파형이다. [그림 6] (a), (b), (c)에서 고장 직후 전위보호 과전류 계전기 OCR1 전류를 보면, 평상시 부하전류보다 약 4배 증가하여 22A로 OCR1의 설정값 7.6A보다는 큰 전류가
흘러 동작 지표 MOCR1이 1.2를 넘고 INTOCR1은 0.544까지 누적되었고, CB1은 동작하지 않았다. 고장이 발생하면 초전도 한류기에 고장
전류가 흘러 저항이 발생하면서 전류를 제한하고 전압이 발생하였다. [그림 6] (d), (e)는 후비보호 과전류 계전기인 OCR2 전류와 동작 지표의 파형이다. 5초에서 고장이 발생하고 OCR2 전류는 OCR1 전류와 거의 동일한 22A의
전류가 흐른다. 그러나, OCR2는 선로 말단에 설치되어 평상시 부하전류가 OCR1에 비해 작아서 OCR2의 평상시 부하전류와 비교하면 약 4배 상승하였다.
그리고 OCR2는 OCR1보다 동작치가 더욱 민감하게 설정되어서 INTOCR1보다 INTOCR2가 누적되는 속도는 빠르지만, 초전도 한류기의 적용으로
고장 전류가 초전도 한류기를 미적용한 사례에 비해 30% 정도 감소하였고 고장 발생 0.174초 후에 CB2 차단기가 동작하였다.
그림 7. 초전도 한류기가 적용되고 유도발전기가 연계된 사례의 실험 파형 (사례 4) (a) 모선 전압(vmain)과 초전도 한류기 전압(vSFCL)
(b) OCR1 전류(iOCR1) (c) OCR1의 동작 지표(MOCR1, INTOCR1) (d) 유도발전기 전압(vIG)과 출력 전류(iIG) (e)
OCR2 전류(iOCR2) (f) OCR2의 동작 지표(MOCR2, INTOCR2)
Fig. 7. Experimental waveforms in case of with SFCL application and with IG connection
(Case 4) (a) bus voltage(vmain) and SFCL voltage(vSFCL) (b) OCR1 current(iOCR1) (c)
operation index of OCR1(MOCR1, INTOCR1) (d) IG voltage(vIG) and current(iIG) (e) OCR2
current(iOCR2) (f) operation index of OCR2(MOCR2, INTOCR2)
[그림 7]은 초전도 한류기가 적용되고 유도발전기가 연계된 사례 4의 실험 파형이다. [그림 7] (a), (b), (c)에서 고장 직후 전위보호 과전류 계전기 OCR1 전류를 보면, 평상시 부하전류보다 약 4배 증가하여 19A로 OCR1의 설정값 7.6A보다는 큰 전류가
흘러 동작 지표 MOCR1이 1.2를 넘고 INTOCR1은 0.397까지 누적되었고, CB1은 동작하지 않았다. 유도발전기의 연계로 OCR1의 평상시
부하전류와 고장 전류 모두 감소하였다. 고장이 발생하면 초전도 한류기에 고장 전류가 흘러 저항이 발생하면서 전류를 제한하고 전압이 발생하였다. [그림
7] (d), (e), (f)는 유도발전기의 연계점 전압, 출력 전류, 후비보호 과전류 계전기인 OCR2 전류와 동작 지표의 파형이다. 고장이 발생하고 OCR2 전류는 유도발전기가
고장 전류에 이바지하고 OCR1 전류보다 큰 24.4A의 전류가 흐른다. 그러나, OCR2는 선로 말단에 설치되어 평상시 부하전류가 OCR1에 비해
작고, OCR2의 평상시 부하전류와 비교하면 약 8배 상승하였다. OCR2는 OCR1보다 동작치가 더욱 민감하게 설정되어 있어, INTOCR1보다
INTOCR2가 빠르게 누적되었고, 고장 발생 0.168초 후에 CB2 차단기가 동작하였다. 유도발전기의 연계로 고장 시 OCR2 전류가 사례 3에
비해 증가하였고, CB2의 차단 시간도 줄어들었다.
[표 3]은 전체 사례의 실험 결과에 대해 나열되어 있다. 분산 전원과 초전도 한류기가 없는 사례 1 대비 분산 전원이 연계된 사례 2에서 동작 지표 INT의
최종값이 감소하였다. 초전도 한류기가 적용된 사례 3과 분산 전원이 연계되고 초전도 한류기가 적용된 사례 4에서는 OCR2의 트립 시간이 지연되어
OCR1의 INT가 누적되는 시간은 증가하였지만, 분산 전원과 초전도 한류기의 영향으로 OCR1에 흐르는 전류가 감소하여 M과 Ttrip이 줄어 INT
최종값의 크기도 감소하였다.
표 3 실험 결과 요약 (INT 및 트립시간)
Table 3 Summary of experimental result (M, INT, trip time)
|
|
OCR2의
트립 시간
|
OCR1의
INT 최종값
|
비고
|
|
사례 1
|
0.141 [s]
|
0.770
|
|
|
사례 2
|
0.141 [s]
|
0.642
|
OCR1의 INT 감소
|
|
사례 3
|
0.174 [s]
|
0.544
|
OCR1의 INT 감소
OCR2의 트립 지연
|
|
사례 4
|
0.168 [s]
|
0.397
|
OCR1의 INT 감소
OCR2의 트립 지연
|
[그림 8]과 [그림 9]는 전체 사례에 대한 결과와 함께 사례 3과 4에 대해 K1을 조절하여 새로운 알고리즘을 식 (4)를 적용한 OCR1의 동작 지표 M과 INT의 결과이다. [그림 8]에서 새로운 알고리즘을 적용하기 전 결과를 보면, 분산 전원과 초전도 한류기가 없는 사례 1 대비 분산 전원이 연계된 사례 2의 동작 지표 M이
감소하고, 초전도 한류기가 적용된 사례 3과 분산 전원이 연계되고 초전도 한류기가 적용된 사례 4에서는 동작 지표 M이 점점 감소하였다. 동작 지표
M이 감소하면 과전류 계전기의 동작 시간이 지연됨을 의미한다. 새로운 알고리즘을 적용했을 때 사례 3과 4 모두 K1이 1일 때 가장 큰 값을 가지지만,
사례 1보다 큰 값을 가지면 정정된 동작 지표 M’이 너무 커져 동작할 시점보다 빠르게 동작하여 오동작이 일어나기 때문에 사례 1에서 동작 지표 M과
INT를 사례 3과 4에서 정정을 통한 동작 지표 M‘의 기준값으로 선정하였다. 이를 토대로 사례 3에서는 K1이 0.8과 0.75일 때 사례 1의
동작 지표 M과 가장 유사한 값을, 사례 4에서는 K1이 1.0과 0.95일 때 사례 1의 동작 지표 M과 가장 유사한 값을 도출하였다.
고장이 발생하고 누적되는 동작 지표 INT의 최종값을 사례별로 [그림 9]에 나타내었다. [그림 9]에서는 [그림 8]에서 나타난 새로운 동작지표 M‘에 따라 Ttrip이 재설정되고 그에 따른 새로운 동작 지표 INT’도 사례 3에서는 K1이 0.8과 0.75일
때, 사례 4에서는 K1이 1.0과 0.95일 때 사례 1의 동작 지표 INT와 가장 유사한 값을 도출하였다.
그림 8. 새로운 알고리즘을 적용한 OCR1의 동작 지표 (M‘)
Fig. 8. OCR1 operation index(M’) with new algorithm
그림 9. 새로운 알고리즘을 적용한 OCR1의 동작 지표 (INT‘)
Fig. 9. OCR1 operation index(INT’) with new algorithm
그림 10. 사례 3의 새로운 OCR1의 동작 지표 (M, INT) (a) M, (b) INT
Fig. 10. New OCR1 operation index of Case 3 (M, INT) (a) M, (b) INT
[그림 10]과 [그림 11]은 사례 1과 사례 3과 4에 대해 K1을 조절하여 새로운 알고리즘을 적용하기 전과 후의 OCR1 동작 지표 M과 INT를 시간에 대해 도시한 그림이다.
[그림 10]를 보면, 사례 3에 새로운 알고리즘을 적용하여 상관계수 K1이 0.8과 0.75일 때 사례 1의 동작 지표와 가장 유사하였다. 고장 발생으로 고장
전류가 증가하고 일정한 값에 도달하기까지의 과도 상태에서도 동작 지표 M이 매우 유사하게 정정되어 동작 지표 INT 또한 유사하게 누적된 값을 보인다.
그림 11. 사례 4의 새로운 OCR1의 동작 지표 (M, INT) (a) M, (b) INT
Fig. 11. New OCR1 operation index of Case 4 (M, INT) (a) M, (b) INT
[그림 11]를 보면, 사례 4에 새로운 알고리즘을 적용하여 상관계수 K1이 1.0과 0.95일 때 사례 1의 동작 지표와 가장 유사하였다. 고장 발생으로 고장
전류가 증가하고 일정한 값에 도달하기까지의 과도 상태에서도 동작 지표 M이 매우 유사하게 정정되어 동작 지표 INT 또한 유사하게 누적된 값을 보인다.
초전도 한류기가 적용된 배전계통에서 과전류 계전기에 전압 컴포넌트를 추가한 알고리즘을 적용하여 사용하는 배전계통에 알맞은 상관계수를 선정하면 기존
동작 지표가 개선되어 보호 협조 시차가 늘어지는 것을 방지할 수 있다.