전력계통 해석을 위한 PEMFC의 PSCAD/EMTDC 모델

이종수(Jong-Su Lee),김학만(Hak-Man Kim),이병국(Byoung-Kuk Lee),신명철(Myong-Chul Shin) 대한전기학회 2009 전기학회논문지 P Vol.58 No.1

The modelling of PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) has been studied in many kinds of methods. But there are some limitations in application of the developed models to analyze transient phenomena of power systems. The PSCAD/EMTDC is very popular simulation tool in power system areas. To analyze power systems interconnected to PEMFCs, the PSCAD/EMTDC model of the PEMFCs is needed. In this paper, we developed a PSCAD/EMTDC model of PEMFC based on electro-chemical characteristic equations of PEMFC. Also, we performed simulations using the developed model in the PSCAD/EMTDC program and tested appropriateness of the proposed models. The simulations showed good results.

The PSCAD/EMTDC Modelling of JeJu AC Power System

Zang Shuai(장수),Choi Joon-Ho(최준호) 한국조명·전기설비학회 2008 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.5월

In this paper, the PSCAD/EMTDC modeling of JeJu AC power system with wind farms will be discussed. And the modelling of the synchronous generator, exciter, governor will also be defined in the JeJu power system by using the PSCAD/EMTDC. At the same time the fault analysis and the power flow analysis in JeJu AC power system are presented to demonstrate the JeJu AC power system can perfectly simulate the real JeJu power system function. Through the simulation using PSCAD/EMTDC we have gained the same results compared with the results accomplished by the PSS/E, so the validity of the modelling for the JeJu power system by using PSCAD/EMTDC is confirmed.

PSCAD/EMTDC를 이용한 ±35kV급 MVDC 실증 배전망의 모델링 및 사고특성에 관한 연구

한병길(Byeong-Gill Han),이후동(Hu-Dong Lee),김지명(Ji-Myung Kim),최성문(Sung-Moon Choi),노대석(Dae-Seok Rho) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.4

최근, 신재생에너지전원의 급격한 도입으로 인한 계통접속 지연 문제를 해결하기 위한 방안으로, MVDC 배전기술에 대한 실증연구가 활발하게 진행되고 있으며, 특히 기존의 AC 배전선로를 활용하여 MVDC 배전망을 구성하는 경우, MVDC ±35kV의 전압이 적정한 것으로 평가되고 있다. 그러나, 이 전압은 기존 AC 배전망의 공급전압보다 높아 MVDC 배전망에서의 전체 사고전류를 크게 증가시킬 수 있으므로, 선로 및 주요설비들을 보호하기 위하여 정확한 사고 특성의 해석이 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 MVDC 배전망의 실증을 위해 구축 중에 있는 ±35kV급 MVDC 배전계통을 대상으로 사고특성을 분석하기 위하여, 배전계통 상용 해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 배전용변전소, AC 및 DC 배전선로, 컨버터스테이션, 태양광전원으로 구성된 ±35kV급 MVDC 배전계통의 모델링을 제시한다. 이 모델링과 다양한 상정사고 조건을 바탕으로 ±35kV급 MVDC 배전계통에서의 사고해석을 수행한 결과, 사고 지점 및 종류에 따른 사고특성을 정확하게 평가할 수 있어서, 본 논문에서 제시한 모델링이 MVDC 배전계통의 사고해석에 유용함을 확인하였다. Recently, demonstration projects for a medium voltage direct current (MVDC) distribution system have been carried out as an alternative to overcome the interconnection delay issues of PV systems. When applying existing AC devices and cables to MVDC distribution systems, a voltage of MVDC 35kV has been considered appropriate. However, this voltage is higher than AC 22.9 kV and can significantly increase the overall fault current in the MVDC distribution system, so a proper analysis of fault characteristics is required for the protection of cables and devices. Therefore, this paper proposes a model of a ±35-kV-scale MVDC distribution system, which is composed of a distribution substation, AC and DC distribution feeder, converter station, and PV system. The model was made using PSCAD/EMTDC S/W in order to evaluate the characteristics of fault in the system. Simulations of fault analysis were done based on the proposed model with several fault scenarios, and the results confirmed that fault characteristics can be accurately evaluated depending on the fault types and scenarios.

영구자석형 동기기에 의한 가변속 풍력발전 시스템의 PSCAD/EMTDC 시뮬레이션 모델 개발

송승호,김정재 전력전자학회 2005 전력전자학회 논문지 Vol.10 No.6

A variable speed wind turbine simulation model for grid connection is developed based on PSCAD/EMTDC. The model consists of wind model, rotor dynamics, synchronous generator, power converter, transformer, distribution line and infinite bus. Implementation of blade characteristics and power converter control strategies are included. Several transient case studies are performed including wind speed change, local load change and grid-side voltage unbalance using developed simulation model. The results of this work can be utilized for study of actual interaction between wind turbine and grid for reliable operation and protection of power system. 가변속 풍력발전 시스템의 시뮬레이션 모델을 PSCAD/EMTDC 기반으로 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 바람 모델, 회전자 다이나믹스, 동기 발전기, 전력 변환기, 변압기, 배전 선로, 무한 모선 등으로 구성되어 있다. 특히 블레이드의 공기역학적 특성과 전력 변환기의 제어 전략도 포함되어 실질적인 풍력발전기의 동작 특성을 시뮬레이션 할 수 있다. 개발된 시뮬레이션 모델을 이용하여 입력 풍속의 변동, 발전기 주변 부하의 변동, 계통측 전원 전압의 불평형 등의 다양한 조건에서 풍력발전기의 과도 상태 거동 특성을 확인하였다. 본 연구 결과는 앞으로 가변속 풍력발전기와 전력계통의 연계 운전시 신뢰성을 높이고 전력 시스템을 보호하기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

PSCAD/EMTDC를 이용한 ESS의 누설전류 모델링에 관한 연구

김지명(Ji-Myung Kim),태동현(Dong-Hyun Tae),이일무(Il-Moo Lee),임건표(Geon-Pyo Lim),노대석(Dae-Seok Rho) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.2

ESS의 누설전류는 PCS(Power Control System)측 누설전류와 계통불평형 전류로 인한 누설전류로 구분되는데, PCS측의 누설전류는 정상 상태 운전 시, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위칭의 전압 변화량과 IGBT와 방열판 사이에 존재하는 기생 커패시턴스에 의해 발생한다. 또한, 계통불평형 전류에 의한 누설전류는 불평형 부하로 인해 발생한 불평형 전류가 Yg-Δ 결선방식의 3각 철심이 적용된 태양광전원 연계형 변압기의 중성선을 통해 ESS로 유입된다. 따라서, 본 논문에서는 방열판 유도공식을 통해 산정한 기생 커패시턴스에 의하여 PCS측의 누설전류 발생메커니즘을 제시하고 또한, 계통불평형에 의한 ESS측의 누설전류 발생 메커니즘을 제안한다. 이를 바탕으로, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 배터리부, PCS부, AC전원부로 이루어진 PCS측의 누설전류 발생 메커니즘과 배전 계통부, 불평형 부하부, ESS부로 이루어진 계통불평형에 의한 ESS측의 누설전류 발생 메커니즘을 모델링하고, 누설전류의 특성을 평가한다. 상기의 모델링을 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 외함의 저항과 접지저항의 크기에 따라 PCS측의 누설전류는 7[mA]에서 34[mA]로, 계통불평형에 의한 배터리 외함으로 흐르는 누설전류는 3.96[mA]에서 10.76[mA]로 증가하여 배터리측에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. A leakage current of ESS is classified mainly by the occurrence from a PCS(Power Conditioning System) section and an unbalanced grid current. The reason for the leakage current from the PCS section is a voltage change by IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) switching and stray capacitance between the IGBT and heatsink. The leakage current caused by the grid unbalanced current flows to the ESS through the neutral line of grid-connected transformer for the ESS with a three limb iron type of Yg-wire connection. This paper proposes a mechanism for the occurrence of leakage current caused by stray capacitance, which is calculated using the heatsink formula, from the aspect of the PCS section and grid unbalance current. Based on the proposed mechanisms, this study presents the modeling of the leakage current occurrence using PSCAD/EMTDC S/W and evaluates the characteristics of leakage currents from the PCS section and grid unbalanced current. From the simulation result, the leakage current has a large influence on the battery side by confirming that the leakage current from the PCS is increased from 7[mA] to 34[mA], and the leakage current from an unbalanced load to battery housing is increased from 3.96[mA] to 10.76[mA] according to the resistance of the housings and the magnitude of the ground resistance.

Characteristic analysis of 154kV HTS power cable under fault conditions using PSCAD/EMTDC

Kim, J.G.,Lee, J.,Kim, J.H.,Kim, A.R.,Cho, J.,Sim, K.D.,Kim, S.,Park, M.,Yu, I.K.,Lee, J.K. North-Holland 2009 Physica. C, Superconductivity Vol.469 No.15

This paper deals with the characteristic analysis of 154kV HTS power cable system under fault conditions using PSCAD/EMTDC (Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients including DC). Before applying the HTS power cable to the real utility, the system needs to be analyzed using certain simulation tools. The resistance of conventional power cables is not changed by fault current. But HTS power cable has some different properties. The impedance of superconductor is dramatically changed along with the current over the critical value, temperature, and magnetic field. PSCAD/EMTDC does not provide the HTS power cable model which includes the same electrical characteristics of real HTS power cable. In order to develop the EMTDC model component of 154kV class HTS power cable, the authors have manufactured a 1/58 HTS model power cable and experimented under several types of fault conditions. The measured characteristics of the model cable, resistance and temperature variation, were used to develop the HTS power cable model component in EMTDC. Using this model component, HTS power cable system was analyzed under the fault conditions. The simulation results of fault current, temperature and resistance variation of HTS power cable are described in detail, and how to apply the characteristics of HTS power cable in the simulation tool is also discussed in order to demonstrate the effectiveness of the proposed model component of 154kV class HTS power cable.

PSCAD/EMTDC 를 이용한 직류전기철도 급전계통 모델링

정현기(Hyun-Ki Jung) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10

직류전기철도는 DC 1,500V 전차선로 등 급전계통에서 단락 또는 지락사고 발생시 DC over current relay(76i)와 DC under voltage relay(mid-point relay, 80A)를 사용하는 계전 시스템으로 급전선로를 보호하거나, 또는 DC fault selective relay(50F)를 사용하여 보호하는 계전시스템을 주로 적용하고 있다. 본 논문은 이러한 직류전기철도에 적용하는 급전계통의 보호계전시스템에 대한 동작특성을 비교 분석하기 위해 전력계통 해석프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 직류전기철도의 복선 급전계통을 모델링 하였으며, 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, DC fault selective relay(50F)를 적용하는 보호계전시스템의 유용성도 검증하였다.

PSCAD/EMTDC를 이용한 ±35kV급 MVDC 하이브리드 배전망의 사고해석에 관한 연구

강성현(Seong-Hyun Kang),이후동(Hu-Dong Lee),이성두(Seong-Doo Lee),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2021 전기학회논문지 Vol.70 No.8

Based on ±35kV-scale MVDC hybrid distribution system to demonstrate MVDC distribution technology, this paper presents scenarios of contingency fault analysis and modeling for impact evaluation on MVDC hybrid distribution system in order to examine the operation characteristics of MVDC facilities and customers. And also, this paper proposes a modeling of the ±35kV-scale MVDC hybrid distribution system using PSCAD/EMTDC, which is composed of distribution substation, MVDC distribution feeder, converter station and PV system. From the simulation results of fault analysis in MVDC distribution system based on the modeling for impact evaluation on distribution system with the fault scenarios, it is confirmed that tremendous fault current can be momentarily occurred due to discharging of DC link capacitor in converter station regardless of fault type. Furthermore, it is found that the faults in MVDC feeder can cause the phenomenon of under-voltage at customers in other feeder of the main transformer. In addition, it is clear that the malfunction of recloser in other feeder can be prevented due to ungrounded system of MVDC system, and also the voltages of AC 22.9kV bus and MVDC feeder are maintained in a stable manner even if ground fault is occurred in AC 22.9kV feeder.

PSCAD/EMTDC를 활용한 COMTRADE 기반의 교류철도 급전계통 사고 데이터 분석에 관한 연구

이지혜,민명환,안태풍,이병곤 대한전기학회 2018 전기학회논문지 Vol.66 No.11

When any faults occurred in electrical railway system, operators need to analysis it quickly and accurately. Existing COMTRADE based analysis tools are not enough to analysis faults occurred in electrical railway system. In this paper, it presents some functions to fault analysis for electrical railway system based on fault data formatted COMTRADE. These functions are implemented in PSCAD/EMTDC and it can be shown that analyzed results against actual electrical fault cases which were occurred in the electrical railway power system.

제주-해남 HVDC 시스템의 EMTDC 모델링

김찬기 전력전자학회 2001 전력전자학회 논문지 Vol.6 No.1

본 논문은 제주-해남 HVDC 시스템의 시율레이션음 다루고 있으며 본 논문의 목적은 HVDC 시스템플 정말하게 모델링 하여 실제의 HVDC 변환소의 레코더에 나타난 파형과 동일한 파형을 만들어 내는 것이며 시스템의 정밀한 모델링을 통하여 INDC 시스템의 제어 게인과 제어기 동작 특성 그리고 HVDC 시스템의 운전 특성을 확인하고자 하는 것이다. 제주-해남 HVDC 시스템은 상위 제어기는 디지털 제어기로 되어 있으나 실제적으로 싸이리스터 밸브를 동작시키는 전략전자 수준의 제어기는 아날로그 제어기로 되어있기 때문에 정밀한 제어 동작을 모델링하기 위해서 아날로그 제어기의 비션형 특성을 고려하였다. 마지막으로, 시뮬레이션은 PSCAD!EMTDC로 구현하였으며 시뮬레이션 결과는 실제의 HVDC 운전 파형과 비교하여 타당성을 검증하였다. This paper deals with HVDC simulation. And the purpose of this paper is to reproduce measurements recorded at HVDC site and to verify the control gains and control actions. In this paper, the target of simulation study is Cheju-Haenam HVDC system. Because Cheju-Haenam HVDC system include analogue controller and digital controller, the detailed digital model considered nonlinear characteristics of analogue controllers is development for high accurate firing and control action. Finally the simulation results which is simulated by PSCAD/EMTDC is compared with measurement signals.