KTX 고속전철 급전선로의 ESS를 통한 전원안정화
Power Stabilization Catenary line ESS of KTX High Speed Train
표세완† 이은규* 김상훈**
Se-Wan Pyo Eun-Kyu Lee Sang-hoon Kim
ABSTRACT
This thesis paper is on the management of Energy Storage System for the catenary source stabilization of KTX's high-speed train section. It is the algorism that is to utilize on the voltage drop at the end and peak power suppression of the substation by supplying from the end, compensating consuming energy when the KTX retrogresses, by installing Energy Storage System at the end of the substation where is the section post. The algorism which this thesis is to utilize is verified through the catenary voltage modeling and simulation of the power conversion system, and the system validity of the Korail's Yongjeong section post which is currently in management is in the application review phase.
1. 서 론
현재 국내에서 운영중인 KTX 고속전철 구간의 각 변전소는 계통으로부터 3상 154[kV]를 수전하여 스콧 변압기를 통해 단상 55[kV]를 M좌, T좌로 나누어 각각 25[km]를 담당하도록 구성되어 있으며, 약 10[km]구간마다 병렬 급전소에 AT변압기를 두어 가선 전압의 전압강하를 보상할 수 있도록 구성하 고 있다. 일반적으로 AC전송라인에 가선전압강하에 대한 보상이나 유/무효전력을 보상하여 역률을 개선 시키는 FACTS(Flexible AC Transmission Systems)기술에 대한 지속적인 연구가 필요하고 현재도 계 속 진행되고 있다. 이러한 FACTS기술 중 순시무효전력 보상을 위한 STATCOM(Static Compensator) 에 대한 연구가 국내외 적으로 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 이러한 STATCOM을 통한 순시 무 효전력 보상에 대한 특성을 별도의 에너지 저장장치를 추가함으로서 순시적으로 무효전력 뿐 아니라 유 효전력까지 보상할 수 있는 장치를 개발하는데 그 목적이 있다. 본 논문에서는 가선의 환경을 모델링 하여 본 시스템의 타당성을 검증하기 위하여 변전소에 설치된 스콧트 변압기와 AT변압기에서의 부하의 이동 및 특성에 따른 전압 전류를 수리적으로 모델링하고, 또 한 AT변압기의 회귀전류를 통하여 가선의 역/회생을 판별하는 방법을 제안하였고, 전력밀도가 높은 슈 퍼캐패시터를 이용하여 순시적으로 전력을 제어하는 방식을 연구하였다. 제안된 알고리즘의 타당성을 검증하기 위하여 모델링된 가선의 환경을 시뮬레이션에 적용함으로서 실제 시스템과 동일한 환경조건에 서 시뮬레이션이 수행되도록 하였으며 이는 시험을 통하여 다시 검증하였다. 2. 교류전기철도 급전 계통 및 부하특성 국내 교류전기철도 급전계통은 한전으로 부터 3상 154[kV]를 수전 받아 스콧 변압기를 통하여 55[kV]의 단상 전원 두 개를 M좌 T좌로 나누어 가선에 공급하고, 각 좌에서 AT 급전방식을 통하여 급전선(Feeder)을 따라 공급하게 된다. 또한 급전선과 전차선 사이에 약 10[Km] 간격으로 AT를 병 렬로 설치 접속하여 변압기 권선의 중성점을 레일에 접속하는 방식이 사용되고 있다. 우리나라의 수도 권 전철 및 중앙선 제천~영주, 영동선 영주~철암간, 산업선의 개량구간 및 경부선, 호남선, 고속철도등 † 책임저자 : 정회원, (주)우진산전, 연구소 표세완 E-mail : [email protected] TEL : (043) 820-4266 * (주)우진산전 기술연구소, 연구소장 ** 강원대학교 전기전자공학부. 정교수
그림 1. AT급전방식의 계통도 철도공사 전철화 설비의 대부분을 차지하고 있다. 이 방식은 대용량 열차 부하에서도 전압변동과 전 압 불평형이 적어 안정된 전력 공급이 가능하고 레일에 흐르는 귀선전류는 약 10[Km]간격으로 설치 된 AT쪽으로 흘러, AF 급전선으로 가서 변전소로 되돌아가기 때문에 근접 통신선에 대한 유도 장해가 적게 되는 장점이 있다. 2.1 스콧트(Scott) 변압기의 원리 전철 급전 주변압기의 결선 방식은 삼상 교류 전력을 단상으로 변환하는 변압기의 결선의 한 방법 중 일반적으로 부하불평형률이 가장 적고 이용률이 가장 좋은 스콧트결선 방식을 채택하고 있다. 스콧트 변압기는 삼상전원을 스콧트 결선을 이용해서 90도 위상차가 나는 단상 전원 2개(M상, T상)를 발생시 킴으로서 단상부하에 전원을 공급 시 1차측의 평형을 유지할 수 있지만 두 단상 전원간의 위상차로 인 한 절연구분장치등의 설비가 추가로 설치되는 단점을 가진다. 스콧트 결선 변압기는 변선비가 다른 단 상 변압기 2대를 그림 3과 같이 접속하여 2차에 벡터각이 90도인 2개의 단상 전원을 얻도록 M상 권선 의 1차측의 중성점을 T상 변압기 1차측 지점에 한쪽 단자에 연결한다. 또한 T상의 부하에 따른 전류는 M상 중앙점에서 M상 권선 좌우에 각각 균등히 흐르게 되고, M상에서 암페어턴수가 같고 방향 이 반대인 자속이 발생하여 철심의 자속이 서로 상쇄되므로 T상 전류는 M상에 영향을 미치지 않음으로 M/T상의 임피던스가 같으면 M/T상의 전압강하는 같이 된다. 2.1.1 스콧트 결선 시 1차측 전압 평형 원리 각 변압기의(M상, T상 변압기) 1, 2차 전압의 위상은 동상이므로, M상의 2차 전압은 M상의 1차 전압 와 동상이 되고, T상의 2차 전압 는 T상의 1차 전압 와 동상이 된다. 그러므로 과 는 벡터상으로 90˚의 상차각을 가지게 된다. 또한 T상 변압기의 1차측 턴수비를 으로 설계함 으로서 2차측 T상 출력전압과 2차측 M상 출력전압의 크기를 같도록 유지할 수 있다. 이때 M상/T상 변 압기에 의한 1차측의 계통 선간전압의 크기와 위상을 계산하면 다음과 같다. M - p h a s e T - p h a s e 3 Φ 1 5 4 [ k V ] 1 Φ 5 5 [k V ] n n 0 .5 N 0 .5 N 0 .8 6 6 N A B C (a) 스콧트 결선도 A B C 0 .8 6 6 0 .5 0 .5 0 VM VT (b) 전압 벡터도 그림 2. 스콧트 결선과 전압 벡터도 2.1.2 스콧트 변압기의 2차측 전류에 따른 계통 전력의 분석
각 변압기의(M상, T상 변압기) 2차 전류를 , 의 부하전류 발생 시 1차 측에 유기되는 전류를 , 이라 하면 1차 측 유기 전류는 식 1와 2에 의해 계산되어진다. (1)
(2) 식 1와 2로부터 M상과 T상에 동일 크기에 부하가 인가되었을 때, 변압기의 1차 측의 각 상에 인가되 는 1차 측 전류를 A상을 기준으로 계산하면 다음과 같다. (3)
(4)
(5) 위 계산에 의한 삼상 전류에서 M, T상 평형 부하시, M상만 전부하시, T상만 전부하시의 경우에 따라 각 상전류의 값을 계산하면 표 1과 같고, 이에 따른 전류 벡터도는 그림 3와 같다. 구 분 스코트 2차측 전류 스콧트 1차측 전류 M 상 T 상 A 상 B 상 C 상 M,T상 평형부하 1 1 ∠ ∠ ∠ M상 전부하시 1 0 0 T상 전부하시 0 1 표 1. 스콧 결선 변압기의 전류비 A B C IM VT VM Ics Ibs A B C IT VT VM Ias Ibs=Ics A B C IM IT VT VM Ias Ibs Ics (a) M상 전부하시 (b) T상 전부하시 (c) M상, T상 평형 부하시 그림 3. 스콧트 변압기 2차측 부하 조건에 따른 전류 벡터도 2.2 AT변압기의 원리 AT는 2권선 변압기와는 달리 1차 권선과 2차 권선으로 되어있지 않고, 공통 철심을 이용하여 코일 2 개를 감고 이를 직렬로 접속해서 1차와 2차의 단자를 인출함으로써 2권선 변압기와 동일한 변성 비를 얻을 수 있다. 그러나 1차 측에서 이상 현상이 발생하면 2차 측에 영향이 그대로 나타나기 때문에 1차 측에서 이상 현상을 차단해야 한다. 전차선로에서 사용되는 AT는 1차측의 1:1의 권수 비를 가지고 있 다. 1차 측의 전압은 55[kV]이고, 2차측의 전압은 27.5[kV]가 되며, 두 권선을 접속하는 지점에 전차 선로의 레일과 연결한다. AT변압기는 1차 권선과 2차 권선이 연결되어 있기 때문에 용량을 말할 때는 자기용량과 부하용량을 사용하고 있다. 자기용량이란 직렬 권선과 또는 분로권선의 용량을 말하며, 부하 용량은 AT를 통하여 공급하는 부하의 크기를 말하고, 2차 단자 전압과 2차 전류의 곱으로 나타낸다.2.2.1 열차 운행에 따른 각 AT변압기의 전류 그림 1에서 보는 것과 같이 급전 구간은 25[km]이고, 급전구간 내에는 1개의 변전소와 2개의 병렬 급전소, 1개의 구분소를 가진다. 또한 AT 급전 시스템의 해석을 위한 입력변수는 표 2에서 보는 것과 같다. 정상급전에서 열차가 첫 번째 AT와 두 번째 AT 사이에 운행되고 있는 경우의 각 노드의 전류의 수학적 모델은 다음과 같다. 이 때 열차부하모델을 정전류 부하모델로 가정하였으므로 열차를 통하여 흐르는 전류를 라 하면 열차의 좌측으로 흐르는 전류 과 우측으로 흐르는 전류 로 분류된다 따라 서 열차의 흐르는 전류 는 식 6과 같다. (6) 여기서 선로의 임피던스는 거리에 비례하고, 전류는 임피던스에 반비례하므로 각 AT의 위치를 , , , 그리고 열차의 현위치를 라 하면 , 는 식 7와 같이 표현된다. (7) 또한, AT변압기를 통해 전류는 반분되므로, , 는 각 지점 , , , 에 위치하는 전차선과 레일 간 AT변압기를 통해 다시 일차로 귀환되는 전류와 레일과 급전선 간의 AT를 통해 전원 측으로 귀환되는 전류로 나뉜다. AT의 권수비가 1:1이므로 이 두 전류는 같은 크기를 갖는다. (8)
(9)
(10)
(11) 결국, 열차에 공급되는 전류 는 식 6와 같이 AT에 의해 반분됨을 알 수 있다. 즉 위쪽 AT에 유입 되는 전류 와 아래쪽 AT로 유입되는 전류인 의 크기는 같게 된다. (12) 2.2.2 열차 운행에 따른 각 AT변압기의 전압각 노드의 AT의 전류가 계산이 되면 AT구간 내의 전압은 전철변전소와 첫 번째 AT, 운행되고 있는 열차를 중심으로 좌,우측의 형태로 공통점을 지니고 있는 것을 이용하면 이로부터 식 13부터 식 15으로 일반화 된 식을 유도할 수 있다. (13)
(14)
(15) 여기서,
이며, 는 구하고자 하는 구간에서의 전차선 전압이고, 는 구하고자 하는 전차선 전압 의 바로 전의 전차선 전압이다. 또한 는 전차선 전압을 구하려는 구간 이며, 은 전체 AT의 대수이다.그림 4. AT변압기 전류 흐름도 전철변전소 전원 전압 55 [kV] 전철변전소 전원 임피던스 2.36+j19.5 전차선 자기임피던스 0.1192+j0.7522 전차선-급전선 상호임피던스 0.058+j0.369 레일 자기임피던스 0.1618+j0.6709 전차선-레일간 상호임피던스 0.051+j0.361 0.2036+j0.8847 급전선 자기임피던스 레일 -급전선 상호임피던스0.053+j0.373 표 2. AT 급전 시스템의 해석의 위한 입력변수 3. 에너지저장장치의 유,무효전력 제어알고리즘 AC구간에서의 에너지 저장장치 충전, 방전 시퀀스는 DC구간과 다르게 전류의 위상에 따른 전력분석 이 선행되어야 한다. 일반적으로 DC구간에서는 회생 시에는 정류기에 의해 한전 수전단으로의 전류공 급이 차단이 되기 때문에 DC선로의 전압이 상당히 상승하는 현상이 나타난다. 하지만 AC구간의 경우에 는 회생 시 발생되는 역전류가 차단되지 않고 가선으로 유입되기 때문에 가선의 상승현상은 크게 나타 나지 않게 된다. 이러한 이유에서 AC구간에서의 에너지저장장치는 가선의 전압과 전류의 위상과 크기 에 대한 정보가 필요하게 된다. 즉 가선의 전압과 전류의 위상차로부터 열차의 운행정보를 알 수 있고, 더불어 역행, 회생 시 발생되는 유효전력과 무효전력의 성분의 크기를 분석할 수 있게 된다. 3.1 가선 전압/전류에 따른 전력분석 역행 시 가선의 전압과 전류는 선로임피던스와 부하에 의해 위상차가 발생 되고, 이러한 위상차로 인 해 그림 5와 같이 역행이나 회생 시 무효전력 성분을 야기 시킨다. 발생된 무효전력 성분은 역률을 저 해하는 요인으로 작용하게 된다. π -π 0 0 π 2π Vgird Igird Θi Θv Θv-Θi 0 π 2π Vgird Igird π -π 0 Θv-Θi Θi Θv (a) 역행 시 가선 전압/전류 (b) 회생 시 가선 전압/전류 그림 5. 역/회생시 가선전압 전류
3.2 유효/무효전력(역률) 보상 알고리즘 역률은 가선의 임피던스와 부하에 의해 발생되는 무효전력에 의해 나빠지게 되므로, 이러한 무효전력 을 에너지저장장치를 적용하여 적절히 보상하여 주면 역률은 개선되면서 유효전력 또한 보상할 수 있게 된다. 역률 보상을 위한 에너지저장장치의 동작은 가선의 환경(역행/회생)과 에너지저장장치의 환경(충 전/방전)에 따라 4가지 모드로 나누어 분석할 수 있다. 3.2.1 Mode1(역행 시 충전모드) 역행 시 충전 모드에서의 동작은 변전소에서 공급해야 하는 전력은 실제 부하에 의한 전력을 공급하 여야 하지만 식 16, 17에서와 같이 에너지 저장장치에 의해 유효전력을 공급받아 무효전력을 보상함으 로서 역률을 식 18과 같이 cos 에서 cos 로 향상 시킬 수 있게 된다. 이 때 유효전력 성분은 슈 퍼캐패시터 충전에 사용된다. cos cos (16) sin sin (17) 여기서, 는 이다. (18) 여기서, 컨버터의 전류를 로 제어하기 때문에 이다. 즉, Mode1에서의 가선의 공급전력량은 슈퍼캐패시터 충전에 사용된 유효전력만큼 상승하지만, 무효전 력 보상에 따른 역률 개선으로 더 많은 효과를 기대할 수 있다. 3.2.2 Mode2(역행 시 방전모드) 역행 시 방전 모드에서는 변전소에서 공급해야 하는 전력은 실제 부하에 의한 전력을 공급하여야 하 지만 식 19, 20에서와 같이 에너지 저장장치가 유효전력에 대하여 방전을 함에 따라 변전소에서 공급해 야 하는 유효전력의 부담률을 줄일 수 있게 된다. 이 때 역률은 식 21과 같다. cos cos (19) sin (20) 여기서, 는 으로 단위 역률제어를 수행한다. (21) 즉, Mode2에서의 역률은 에너지 저장장치의 방전전력량에 의해 상대적으로 나빠지지만, 가선의 공급유 효전력 부담률 저감효과로 인해 더 큰 기대 효과를 볼 수 있다. 3.2.3 Mode3(회생 시 충전모드) 회생 시 충전 모드에서는 변전소에 유입되는 전력은 실제 부하에 의해 공급받지만, 식 22, 23와 같이 에너지 저장장치가 유효전력을 공급받아 무효전력을 보상하게 되고, 역률을 식 24와 같이 cos 에서 cos 로 향상 시킬 수 있게 된다. 이 때 유효전력 성분은 슈퍼캐패시터 충전에 사용된다. cos cos (22) sin sin (23) 여기서, 는 이다. (24) 여기서, 컨버터의 전류를 로 제어하기 때문에 이다. 즉, Mode3에서의 가선의 유입전력량은 슈퍼캐패시터 충전에 사용된 유효전력만큼 감소하지만, 무효전 력 보상에 따른 역률 개선으로 더 많은 효과를 기대할 수 있다.
3.2.4 Mode4(회생 시 방전모드) 회생 시 방전 모드에서는 변전소에 유입되는 전력은 실제 부하에 의해 공급받지만, 식 25, 26과 같이 에너지 저장장치가 유효전력에 대하여 방전을 함에 따라 변전소에 유입되는 유효전력이 증가하게 된다. 이때 역률은 식 27와 같이 개선된다. cos cos (25) sin (26) 여기서, 는 으로 단위 역률제어를 수행한다. (27) 즉, Mode4에서의 역률은 에너지 저장장치의 방전전력량에 의해 개선되고, 가선의 유입된 유효전력의 증가를 통해 더 큰 기대효과를 얻을 수 있다. 부하상태 ESS상태 유효전력 무효전력 역률 비고 Mode1 역행 충전모드 cos
tan
유효전력 증가 역률 개선 Mode2 역행 방전모드 cos
tan
유효전력 감소 역률 저감 Mode3 회생 충전모드 cos
tan
유효전력 감소 역률 개선 Mode4 회생 방전모드 cos
tan
유효전력 증가 역률 개선 표 3. 각 모드에 따른 효과 분석 3. 시뮬레이션 및 시험결과 3.1 시뮬레이션 에너지 저장장치의 알고리즘 및 시퀀스 변경에 따른 타당성 및 효과의 검증을 위해 시뮬레이션은 수 행되었다. 시뮬레이션은 가선의 환경을 좀 더 정확하게 모델링하기 위하여 변전소 및 구분소에 설치된 AT변압기를 모델링하였고, 또한 에너지 저장장치는 dll에 의한 디지털 제어기로 구현함으로서 실제 상 황과 동일한 모델이 되도록 구성하였다. 또한 실제 환경에서는 가선의 환경 및 부하조건이 임의로 변동 되어 그 효과의 검증이 매우 어렵게 되므로 동일 환경에서 에너지 저장장치가 없는 경우와 비교 검토 할 수 있도록 구성하였다. 그림 6~9는 각 모드에 따른 결과를 보여준다. 표 4는 시뮬레이션 된 결과를 각 모드에 따라 정리한 결과이다. 시뮬레이션 결과에서는 보여 진 것과 같이 개선을 위해 제안된 알고 리즘에 따른 결과가 정확히 추종되고 있음을 확인 할 수 있다. 유효전력[kW] 무효전력[kVar] 역률[%] ESS기동상태 미기동 기동 미기동 기동 미기동 기동 Mode 1 9466 10164 4311 3563 91 94.4 Mode 2 9471 8876 4311 4163 91 90.5 Mode 3 -9457 -8758 4311 3561 -91 -92.6 Mode 4 -9461 -10057 4312 4165 -91 -92.4 표 4. 각 모드에 따른 효과 분석(시뮬레이션 결과)그림 6. Mode 1에서의 시뮬레이션 결과 그림 7. Mode 2에서의 시뮬레이션 결과 그림 8. Mode 3에서의 시뮬레이션 결과 그림 9. Mode 4에서의 시뮬레이션 결과 3.2 시험결과 시험은 시뮬레이션과 같이 부하의 동일 환경을 모델링 할 수 없는 관계로 구분소에서 측정한 가선의 전압, 전류와 본 장치에서 공급하는 전류를 측정하여 시뮬레이션과 비교함으로써 시험에 따른 결과의 타당성을 검증하였다. 또한 효과에 대한 추가적인 검토사항으로 한전에서 측정한 변전소의 PCCS데이터 와 우진산전의 소비전력장치의 데이터를 획득하여 효과에 대한 검증을 하였다. 그림 11~16은 구분소에 서 측정한 가선의 전압과 전류 그리고 컨버터 장치에서 공급하는 전류를 각 모드별로 측정한 결과이다. 그림에서 보는 것과 같이 각 모드에 따른 전류는 시뮬레이션에서 보여진 바와 같이 거의 동일한 모습을 확인 할 수 있고, 이를 토대로 본 장치의 효과는 시뮬레이션과 같은 효과가 있을 것으로 예상할 수 있 다. Discharging Register
Main Tr Dual PWM Converter Bidrection DC-DC Converter [5 Units] Super Capacitor [5 Units]
AK CHRe ACL1 K1 VCB1 Sn_C2 Sn_C1 ACCT1 ACL2 K2 VCB2 Sn_C4 Sn_C3 ACCT2 DCH R e1 30 0K DCP TR e DCPT DCH R e2 300K FC1 FC2 DCCT CK1 CK2 CK3 CK4 CK5 D CHR e3 30 0K DCF1 DCHR e4 30 0K DCF2 DCHR e5 300 K DCF3 D CHR e6 300 K DCF4 D CHR e7 30 0K DCF5 Sn_BC1 Sn_BC2 Sn_BC3 Sn_BC4 Sn_BC5 BL1 SCCT1 FUSE1 SC1 SC2 SC P TR e1 SCPT1 SC3 SC4 SC P TR e2 SCPT2 SC5 SC6 SC P TRe 3 SCPT3 SC7 SC8 SC P TRe 4 SCPT4 BL4 SCCT4 FUSE4 SC9 SC10 SC P TR e5 SCPT5 BL2 SCCT2 FUSE2 BL3 SCCT3 FUSE3 BL5 SCCT5 FUSE5 SC_DCHRe DCHK1 DCHK2 DCHK3 DCHK4 DCHK5 Main source 55 [kV] 2nd 3rd 1st 980[V] 980[V] PDS 그림 10. ESS 장치 구성도
가선전압 ESS전류 가선전류 그림 11. 역행 시 충전모드 가선전압 ESS전류 가선전류 그림 12. 역행 시 방전모드 가선전압 ESS전류 가선전류 그림 13. 회생 시 충전모드 가선전압 ESS전류 가선전류 그림 14. 회생 시 방전모드 가선전압 슈퍼캡전류 가선전류 그림 15. 충전모드 시 ESS제어기 응답 가선전압 슈퍼캡전류 가선전류 그림 16. 방전모드 시 ESS제어기 응답 4. 결 론 본 논문은 KTX 급전계통 라인의 종단인 구분소에 에너지 저장장치를 활용하여 급전라인의 종단에서 발생되는 전압강하 보상 및 최대전력 억제에 활용에 대한 연구의 타당성을 검증하기 위해 변전소 및 가선의 환경을 수리적으로 모델링 하였고, 모델링된 가선과 에저지 저장장치를 조합하여 시뮬레이션을 수행함으로서 본 논문의 타당성을 검증하였다. 또한 시뮬레이션결과를 바탕으로 실 가선에 적용하여 시험함으로서 본 연구의 타당성을 재검증을 하였다. 시험에 사용된 설비는 시뮬레이션과 마찬가지로 전압강하 보상 및 최대전력 억제를 위한 전력변환장치 시스템으로 구성하였고 양방향 제어가 가능하도 록 설계하였다. 본 장치의 기대효과로 Mode1에서는 유효전력을 공급받아 무효전력을 보상하게 됨으로 역률 개선효과는 다른 모드에 비해 상당히 높은 반면 가선으로부터 유효전력을 공급받아야 하는 단점 을 가진다. Mode 2는 부하에 유효전력을 공급함으로서 변전소에서 공급해야할 유효전력을 감소시켜주
지만 역률은 상대적으로 저감되는 효과를 보인다. Mode3에서는 회생에너지에 의해 발생된 유효전력을 에너지저장장치가 흡수함으로서 회생 시 유효전력을 감소시키지만, 반면 역률은 개선된다. Mode4에서 는 회생 시 유효전력 성분을 에너지 저장장치가 공급함으로서 변전소로 유입되는 유효전력의 양을 증 가 시킬 뿐 아니라 역률 개선시키는 장점을 가진다. 분석 결과에서 보는 것과 같이 에너지 저장장치의 전력이 일정한 경우 부하의 유효/무효전력이 작거나, 역률이 좋지 않을 경우 혹은 에너지 저장장치의 전력을 증대 시킬 경우 상대적으로 역률 개선효과는 더 두드러지게 나타날 것이다. 개선된 알고리즘은 역행/회생이 발생되는 구간에서는 상시적으로 에너지저장장치가 기동됨에 따라 역률개선은 물론 유효 전력에 대한 보상효과가 탁월할 것으로 기대 된다. 하지만 실 가선에서의 에너지 저장장치의 에너지의 양이 상대적으로 너무 작은 관계로 전압, 전류의 위상에 의해서만 그 효용성을 검증하였다. 추후에는 가선에 환경의 기여도를 높여 시험을 할 수 있도록 배터리를 추가하여 시험하는 연구가 수반되어야 할 것이다. 참고문헌 1. 정현수, 이승혁, 김진오 "단권변압기 교류전기철도 급전시스템의 전차선 전압 해석", 대한전기학회, Vol. 52A, NO 9, SEP. 2003
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8. Kazuhiro Kobayashi, Masuo Goto, "Power System Stability Improvement by Energy Storage Type STATCOM", Power Tech Conference Proceedings, 2003 IEEE Bologna, 7 pp. Vol.2
![그림 1. AT급전방식의 계통도 철도공사 전철화 설비의 대부분을 차지하고 있다. 이 방식은 대용량 열차 부하에서도 전압변동과 전 압 불평형이 적어 안정된 전력 공급이 가능하고 레일에 흐르는 귀선전류는 약 10[Km]간격으로 설치 된 AT쪽으로 흘러, AF 급전선으로 가서 변전소로 되돌아가기 때문에 근접 통신선에 대한 유도 장해가 적게 되는 장점이 있다](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dokinfo/4986820.56007/2.892.187.703.83.367/at급전방식의-부하에서도-전압변동과-가능하고-귀선전류는-급전선으로-변전소로-되돌아가기.webp)
![그림 4. AT변압기 전류 흐름도 전철변전소 전원 전압 55 [kV] 전철변전소 전원 임피던스2.36+j19.5 전차선 자기임피던스 0.1192+j0.7522 전차선-급전선 상호임피던스0.058+j0.369 레일 자기임피던스 0.1618+j0.6709 전차선-레일간 상호임피던스0.051+j0.361 ](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dokinfo/4986820.56007/5.892.168.726.94.361/at변압기-전철변전소-전철변전소-임피던스-자기임피던스-상호임피던스-자기임피던스-상호임피던스.webp)
