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-Abstract- 본 논문은 시간영역에서 대칭좌표법을 사용한 전력품질 이
벤트 검출에 관한 연구이다. sag, swell. interruption, harmonic, flicker, transients, notches, spike 등과 같은 전력품질 이벤트들이 이 방법으로 쉽게 검출된다. 본 방법은 웨이블릿, s-변환, 힐버트 변환 등의 방법이 가지고 있는 계산 부담이 없기 때문에 온라인 응용프로그램에 쉽게 사 용될 수 있다. 단상 전력품질 이벤트 신호는 시간 영역에서 대칭요소를 계산하기 위하여 120도, 240도 위상차를 가지고 생성되는 다른 두 신호 와 함께 이동되어 간다. 전력품질 이벤트 신호의 시작점(triggering point)은 역상분으로부터 쉽게 검출될 수 있고 이벤트는 정상분과 역상 분의 합을 사용한 파형의 특징 분석으로 쉽게 분류될 수 있다. 시뮬레이 션된 결과는 전력품질 이벤트의 검출과 분류를 위한 본 방법의 효과를 보여주기 위하여 다수의 전력품질 이벤트를 보여주고 있고 전력계통망 지락사고 시뮬레이션을 수행하여 유용성을 확인하였다. 1. 서 론 산업용, 상업용, 가정용 기기에서의 민감한 비선형 전자 부하의 사용 이 급격히 증가함으로 인해 발생하는 다양한 전력품질 이벤트의 원천, 원인 및 특성을 이해하는데 있어서 전력품질의 모니터링은 필수적이다. 전압파형의 왜곡은 이런 비선형 부하들에 의한 전류의 변이 패턴에 의 존한다. 왜곡된 전압파형은 전기장비, PLC, 단일 루프 제어기 등과 같은 흔히 사용되는 제어기의 오조작을 유발하여 장치공업에 막대한 손실을 초래한다. 전력품질 이벤트에 대한 정확한 검출, 정량화, 인식은 전력시 스템 공학자가 전력품질 문제를 해결하는 데 많은 도움을 준다. 전력품 질 개선을 위한 적절한 경감 조치는 전력품질 이벤트의 검출과 인식의 속도와 정확도에 의존한다[1, 2]. 본 논문은 전력품질 이벤트 검출과 인식을 위하여 시간 영역에서의 대칭좌표에 기초한 간단한 기법을 제안하고 있다. 순간 대칭 요소의 추 출 방법이 [2-3]에 설명되어 있다. 파형에 대한 적합한 특징을 가지고 전력품질 이벤트 검출과 인식을 하기 위한 알고리즘을 개발하기 위하여 추출된 정상, 역상, 영상 성분에 대한 조사가 수행되었다. 이것은 계산 부담으로부터 자유로우며 따라서 시간-주파수 분석 기법과 비교하여 쉽 게 온라인 어플리케이션 구현에 사용될 수 있다. 2. 본 론 2.1 시간영역의 대칭성분 임의의 3상 정형파 신호 는 3개의 대칭성분 정상분 , 역상분 , 영상분 등 대칭성분으로 분해하여 다음과 같이 나타낼 수 있 다. (1)
∠ ∠ ∠
∠ ∠ ∠
(2) 여기서, . b상과 c상에 대한 성분은 다음과 같이 주어진다. (3) 3상의 각 순시전압 , , 으로부터 , , 은 다음과 같이 계산할 수 있다.
(4)
(5) 여기서, , 는 샘플링 주파수, 은 기본파의 주파수. 기본파의 정상분의 최대치 값은 다음과 같이 예측된다.
(6) 기본파의 역상분의 최대치 값은 다음과 같이 예측된다.
(7) 2.2 전력품질 이벤트 검출 본 논문에서는 대칭좌표법을 이용하여 7개의 전력품질 이벤트(Swell, Sag, Interruption, Flicker, Harmonics, Notch, Transient) 검출을 <그림1> ∼ <그림 7>과 같이 수행하였다. 각 그림에서 파형의 순서는 , , , 이며, 3상 순시 파형 로부터 계산된 , , 을 이용하여 전력품질 이벤트를 검출할 수 있음을 확인할 수 있다. 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 ua 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 va -0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc + 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc -<그림 1> SWELL 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 ua 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 va -0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc + 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc -<그림 2> SAG
전력품질 분석을 위한 대칭성분 실시간 추종에 관한 연구
박진수*, 유진호*, 안재영*, 박일호*, 천영식* 한전 KPS 기술연구원*A Real-time Symmetric Component Sequence Analysis Algorithm for Power Quality Analysis
Jin-Soo Park*, Jin-Ho You*, Jae-Young Ahn*, Il-Ho Park*,, Young-Sig Cheon*
KEPCO KPS Technology R&D Institute*
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-0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 ua 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 va -0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc + 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc -<그림 3> INTERRUPTION 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 ua 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 va -0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc+ 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc <그림 4> FLICKER 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 ua 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 va -0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc+ 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc -<그림 5> HARMONICS 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 ua 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 va -0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc+ 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc -<그림 6> NOTCH NOISE 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 ua 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 va -0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc+ 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 -1 0 1 vabc -<그림 7> TRANSIENT NOISE 본 논문에서는 대칭좌표법을 이용하여 전력계통망에서 발생하는 지락 사고 이벤트를 검출할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. <그림 8> 전력계통망 지락사고 시뮬레이션 모델 <그림 9> 전력계통망 a, b상 2선 지락사고 전류 파형 <그림 10> 전력계통망 2선 지락사고 전류파형에 대한 대칭성분 분석 4. 결 론 본 논문은 전력품질 분석장치(PQMS)에서 사용할 수 있도록 시간영역 기반 대칭좌표법을 사용하여 전력품질 이벤트를 실시간 검출하는 기법 에 관한 연구로서 sag, swell 등 전력품질지수와 같은 전력품질 이벤트 를 쉽게 검출이 가능하였다. 또한 대칭좌표법을 사용하여 전력계통망의 지락사고 검출 시뮬레이션을 수행하였다. 향후 계획으로 본 논문에서 제안한 대칭좌표법을 이용한 전력품질 이 벤트 검출 알고리즘을 전력품질 임베디드 시스템에 적용하고자 한다. [참 고 문 헌] [1] 박진수, 박관창, 박일호, 천영식, "Wavelet을 이용한 전력품질 분석", 제43회 하계학술대회 논문집, 대한전기학회, 24-25p, 2012[2] Raj Kumar, Bhim Singh, D. T. Shahani, "Symmetrical Compoents based technique for Power Quality Event Detection and
Classification”, IEEE International Conference on Power
Electronics, Drives and Energy Systems, 2014.
[3] Geradus C. Paap, "Symmetrical Components in the Time Domain and Their Application to Power Network Calculations", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 15, No. 2, 522-528p, 2000.
