過渡 安定度를 고려한 同期脫調 檢出 알고리즘에 관한 硏究 = (A) study on the detection algorithms of out-of-step with reference to transient stability

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The protection against transient instability and consequent out-of-step condition is a major concern for the utility industry. Unstable system may cause serious damage to system elements such as generators and transmission lines. Therefore, out-of-step detection is essential to operate a system safely. The detection of out-of-step is generally based upon the rate of movement of the apparent impedance. However such relay monitors only the apparent impedance which may not be sufficient to correctly detect all forms of out-of-step and cannot cope with out-of-step for a more complex type of instability such as very fast power swing.
This paper presents the out-of-stetection algorithm using voltage frequency deviation. The digital filters based on discrete Fourier transforms (DFT) to calculate the frequency of a sinusoid voltage are used, and the generator angle is estimated using the deviation of the calculated frequency component of the voltage. The proposed out-of-step algorithm is based on the assessment of a transient stability using equal area criterion. The proposed out-of-step algorithm is verified and tested by using EMTP MODELS.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = 1
• 그림목차 = i
• 1. 서론 = 1
• 1.1 동기탈조(Out-of-Step)현상 및 전력동요(Power Swing)현상 = 1
• 1.2 기존연구 = 2
• 1.3 연구의 필요성 = 2
• 1.4 연구내용 = 3
• 1.5 논문의 구성 = 4
• 2. 동기탈조(Out-of-Step) 및 전력동요(Power Swing) 현상 = 6
• 2.1 정태 안정도(Steady-State Stability)의 정의 = 6
• 2.2 과도 안정도(Transient Stability)의 정의 = 7
• 2.3 과도 안정도의 해석 = 8
• 2.3.1 등면적법(Equal Area Criterion) = 8
• 2.3.1.1 동요방정식(Power Swing Equation) = 8
• 2.3.1.2 등면적법(Equal Area Criterion) 해석 = 10
• 2.4 등면적법에 의한 안정도 판별 = 12
• 2.5 과도 안정도 지수(Transient Stability Index) = 13
• 2.5.1 과도 안정도 지수와 전력동요 및 동기탈조의 관계 = 14
• 2.5.2 과도 안정도 지수와 critical clearing angle δ_(cr) 및 critical clearing time t_(cr)과의 관계 = 15
• 2.6 과도 안정도와 동기탈조 및 전력동요와의 관계 = 16
• 3. 기존의 동기탈조 검출 알고리즘 = 17
• 3.1 동기탈조 현상이 거리계전기 피상임피던스에 미치는 영향 = 17
• 3.2 Power Swing Blocking 및 Out-of-Step Tripping 계전기 = 20
• 3.2.1 단일 블라인드 타입(single blinder type) = 20
• 3.2.2 이중 블라인드 타입(double blinder type) = 21
• 3.2.3 동심원 타입(concentric circle type) = 22
• 3.3 기존의 Power Swing Blocking 및 Out-of-Step Tripping 계전기의 한계 = 23
• 4. 전압의 주파수 편이를 이용한 발전기 위상각 추정 = 25
• 4.1 DFT를 이용한 주파수 추정 방법 = 25
• 4.2 1기 무한모선 계통의 발전기 위상각 추정 = 26
• 5. 전압의 주파수 편이를 이용한 동기탈조 검출 알고리즘 = 29
• 5.1 안정한 경우(stable swing) = 30
• 5.2 불안정한 경우(unstable swing) = 32
• 5.3 전압 주파수 편이를 이용한 동기탈조 검출 알고리즘 흐름도 = 34
• 6. UEP(Unstable Equilibrium Point) 검출에 의한 동기탈조 검출 알고리즘 = 36
• 6.1 전기적 출력(P_(e))과 기계적 입력(P_(m)) = 36
• 6.2 등면적법상의 불안정평형점(Unstable Equilibrium Point) = 37
• 6.3 UEP(unstable equilibrium point) 검출 알고리즘 = 38
• 6.4 UEP(Unstable Equilibrium Point) 검출에 의한 동기탈조 검출 알고리즘의 흐름도 = 40
• 7. 시뮬레이션 = 42
• 7.1 시뮬레이션 모델 계통 = 42
• 7.2 전압의 주파수 편이를 이용한 동기탈조 검출 알고리즘 시뮬레이션 결과 = 43
• 7.2.1 안정한 경우 - 고장지속시간 20주기 (초기 상차각 20도) = 43
• 7.2.2 불안정한 경우 - 고장지속시간 35주기 (초기 상차각 20도) = 45
• 7.3 UEP(Unstable Equilibrium Point) 검출에 의한 동기탈조 검출 알고리즘 시뮬레이션 결과 = 47
• 7.3.1 안정한 경우 - 고장지속시간 5주기(초기 상차각 : 30도) = 47
• 7.3.2 불안정한 경우 - 고장지속시간 10주기(초기 상차각 : 30도) = 49
• 7.3.3 불안정한 경우 - 고장지속시간 15주기(초기 상차각 : 30도) = 51
• 8. 결론 = 53
• 9. 참고 문헌 = 55
• Abstract = 57