전력계통에서 전기로 부하에 대한 전력품질 개선방안에 관한 연구

김재언(Kim, Jae-Eon),노대석(Rho Dae-Seok) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.3

최근에 전기 아-크로의 보급과 그 운전으로 전력계통에 전압플리커 및 유효전력변동과 같은 전력품질상의 문제가 발생될 가능성이 높은 것으로 보고되고 있다. 이 문제를 해결할 수 있는 방법에는 대표적으로 무효전력보상방법이 있는 데, 이것은 유효전력변동의 전력품질문제해결에는 한계가 있다. 따라서, 본 논문에서는 이의 해결책으로서 X/R 비율에 근거한 유효전력보상 개념과 그 최적앨고리즘을 제안하여 이의 타당성을 모델링과 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. This paper deals with a powerful countermeasure for power quality problems caused by the operation of electrical arc furnace in bulk power systems. The rapid active load fluctuations of electrical arc furnace could produce several problems such as voltage flicker and active power oscillations. The typical methods using only the reactive power compensation have their own limitation in solving the power quality problems caused by active load variations. The coordination of both active and reactive power compensation is required to solve the power quality problems. This paper focuses on the impacts and the dynamic phenomena caused by the active load fluctuation. This paper proposes the optimal algorithm for the active power compensation based on the function of X/R ratio and the concepts for the active power compensation. The results from a case study show that the proposed methods can be a practical tool for the power quality problems in power systems.

분산형전원이 도입된 복합배전계통의 운용방안에 대한 고찰

金在彦(Jae-Eon Kim),曺聖鉉(Sung-Hyun Cho) 대한전기학회 1999 전기학회논문지A Vol.48 No.6

A Modeling Method of Load Section on High Voltage Distribution Line Integrated with Dispersed Generation System for Real-Time Optimal Voltage Regulation

金在彦(Jae-Eon Kim),金兌應(Tae-Eung Kim) 대한전기학회 1999 전기학회논문지A Vol.48 No.6

분산전원이 도입된 배전계통의 보호협조 해석방법

김재언(Kim, Jae-Eon),김의환(Kim, Eui-Hwan) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.5

기존의 수지상 배전계통은 사고 등에 대한 설비보호 및 전력공급 신뢰도 향상을 위하여 과전류보호협조방식 을 채택하고 있다. 국내 배전계통의 경우, 그 보호방식 협조체계는 배전용변전소 동일 변압기 동일 모선에서 다수의 배전선이 각각 CB(변전소 차단기)를 통하여 인출되어 각 배전선로 이하에서 사고발생시 고장전류를 검출하여 해당 CB를 차단하도록 되어있다. 그러나, 이와 같은 보호방식을 채용하고 있는 배전계통에 분산전원이 도입될 경우 변전 소 인출차단기의 차단용량은 영향을 받게 되므로 충분한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 분산전원 도입시, 국내 배 전용 변전소의 인출차단기에 대한 차단용량을 초과하지 않는 보호협조방법을 제시하고, 이를 PSCAD-EMTDC 계통해 석 S/W Tool에 의하여 모의하여 검증하였다. In most of radial distribution systems, the overcurrent protection coordination is adopted for the protection of apparatus and the improvement of electrical power system reliability. The protection coordination structure in distribution substation is composed of several circuit breakers(CB) with distribution lines originating from one substation bus under one transformer, which trip for their fault current. But sufficient analysis is necessary for the capacity of CB's in distribution systems with several distribution generations(DG). In this paper, a protection coordination method not to exceed the traditional capacity of CB's was proposed and certified through simulation by the PSCAD-EMTDC S/W.

풍력-디젤-BESS 독립형 마이크로그리드 모델링 및 운전제어 알고리즘에 관한 연구

김재언(Kim, Jae-Eon) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.9

본 논문은 연료비를 최소화 할 수 있는 2차전지 전력저장장치(BESS: Battery Energy Storage System)와 풍력-디젤 복합발전시스템으로 구성되는 독립형 마이크로그리드을 모델링하는 방법과 그 운전제어 알고리즘을 제안하였다. 먼저, 부하 변동 및 풍속변동에 따른 주파수와 전압을 일정하게 제어할 수 있는 양방향 DC/AC 컨버터의 BESS를 모델링하고, 디젤발전 기는 공급전력의 부족 및 BESS의 충전시에만 가동하도록 하는 운전제어알고리즘을 제안한다. 그리고, 제안된 모델링 방법과 운전제어알고리즘을 독립형 마이크로그리드에 적용한 결과, 풍속 및 부하변화에 대하여 주파수와 전압변동이 적정범위내로 유지할 수 있음을 증명할 수 있었다. This paper proposes a modeling method and operating algorithm of an islanding microgrid that is composed of a Battery Energy Storage System (BESS), wind turbine and diesel generator applied in island areas. Initially, the bilateral AC/DC converter was designed for charge/discharge for frequency and voltage to be maintained within the proper ranges according to the load and weather change, and the operating method was proposed for a diesel generator to operate when power supply from the wind turbine or BESS is insufficient. The proposed modeling and controller design method of BESS was applied to a typical islanded microgrid with a wind turbine and diesel generator. The frequency and voltage was kept within the permissible ranges and the proposed method was proven to be appropriate through simulations.

풍력-디젤 하이브리드 발전시스템 모델링에 관한 연구

김재언(Kim, Jae-Eon) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.4

본 논문은 도서지역에서 현실적으로 가장 간단히 적용될 수 있는 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템의 모델 링 방법을 제시하였다. 모델링 대상으로는 풍력발전기는 농형유도발전기를, 디젤발전기는 동기발전기를 대상으로 하 였고, 각각에 대한 파라미터 설정과 제어기의 모델링은 현재 제작 및 판매되고 있는 소용량급들에 대한 자료수집과 분석을 통하여 도출된 기준값에 근거하였다. 제안된 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템 모델링방법의 타당성을 입증하 기 위하여 국내 낙도지역을 대상으로 하여 모델링하고, 그 결과를 시뮬레이션하여 고찰하였다. This paper proposes a modeling method for hybrid generation system with wind turbine and diesel generator applicable in island area. For modeling objects, squirrel-cage induction generator is considered as wind turbine generator and synchronous generator as diesel generator. Parameters and controllers related to them are established and modeled through analysis of traditional small capacity class. The simulation results for practical size hybrid generation system were suggested.

영구자석형 풍력-디젤 복합발전시스템 모델링 및 운전제어 알고리즘에 관한 연구

김재언(Kim, Jae-Eon) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.9

현재 도서지역에 도입되어 운용되고 있는 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템에는 풍속과 부하변동에 대하여 적정범위 의 전압주파수를 갖는 전력을 공급하기 위하여 고가의 제어가 복잡한 플라이휘일 또는 배터리 에너지저장장치를 설치운영하 고 있다. 그러나, 본 논문은 이와 같이 비경제적이고 복잡도가 높은 에너지저장장치를 설치하지 않고, 풍속 및 부하변동에도 안정적인 운전이 가능한 영구자석형(PMSG: Permanent Magnet Synchronous Generator) 풍력-디젤 복합발전시스템으로 구성 되는 독립형 마이크로그리드의 운전제어 알고리즘과 모델링 방법을 제안하였다. 먼저, 부하 및 풍속변동에 관계없이 적정범 위의 전압주파수를 유지할 수 있는 PMSG 풍력발전기의 운전제어 알고리즘을 제안하고, 이를 바탕으로 한 전가변속 운전이 가능한 PMSG, WT측 컨버터 및 Grid측 컨버터를 모델링하고, 이를 독립형 마이크로그리드에 적용하여 풍속 및 부하변화에 대하여 전압주파수가 적정범위내로 잘 유지됨을 입증하였다. Recently, high-cost energy storage systems are applying to hybrid generation systems with wind turbine and diesel generator in island areas for stable operation. But, this paper proposes an operating algorithm and modeling method of an islanding microgrid that is composed of PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator) and Diesel Generator applied in island areas without such energy storage system. Initially, the operating algorithm was proposed for frequency and voltage to be maintained within the proper ranges for the load and weather change. And then the modeling method were proposed for PMSG, WT-side AC/DC converter and Grid-side DC/AC converter. The proposed operating algorithm and modeling method were applied to a typical islanded microgrid with PMSG wind turbine and diesel generator. The frequency and voltage was kept within the permissible ranges and the proposed method was proven to be appropriate through simulations.

우리나라 전력저장 전지시스템의 전망

김재언(Kim Jae-eon),김호용(Kim H.Y),고요(KO Y),손수국(Sohn S.K),남기영(Nam K.Y),고윤석(Ko Y.S),노대석(Ro D.S) 대한전기학회 1989 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1989 No.11

연축전지의 충전 방법에 따른 수명 특성 연구

김조섭(Joseob Kim),홍도형(Dohyoung Hong),김재언(Jae-eon Kim) 대한전기학회 2011 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.7

리튬2차전지의 수명성능명가를 위한 충방전특성 모델링

김재언(Kim, Jae-Eon),노대석(Rho Dae-Seok) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.6

카메라, 휴대전화, 노트북 등과 같이 휴대가능한 전기전자기기들은 대부분 2차전지로부터 전원을 공급받고 있다. 2차전지로서는 타 전지에 비하여 고 에너지 밀도와 고 전압의 특성을 갖고 있는 리튬2차전지가 가장 많이 활용 되고 있으며, 이 특성 때문에 전기자동차, 우주왕복선, 분산전원의 한 형태인 전력 저장장치에까지 그 이용이 확대되고 있다. 그러나, 시스템의 최적성능을 보장하기 위해서는 용도별 싸이클 수명성능을 고려한 충방전 설계 및 이를 위한 전기적 등가모텔의 정확성이 필수적이다. 따라서, 본 논문에서는 상용 리튬이차전지의 실제 실험 데이터에 근거하여 충/방전 심도 함수를 도출하고, 리튬이차전지의 수명성능평가를 위한 충/방전 특성 모델을 제안하고, 이의 타당성을 입증하였다. Secondary batteries become more important in our lives as the use of portable electric devices, such as camera, cellular phone, laptop, etc. Especially, because of their high energy densities and high voltage, lithium-ion batteries are being used in many systems. For the optimum design of such systems which include lithium-ion batteries, virtual prototype is required generally. However, since the complex chemical and physical processes are involved, the behavior of battery becomes harder to be predicted compared with that of electric and mechanic devices. This paper, proposes a new static model of lithium secondary battery, which accounts for nonlinear equilibrium potentials, rate and temperature dependencies, thermal effects, lifetime characteristic. The results of the simulation of the model are analysed and compared with experimental data to inspect their validity.