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태양광 발전단지 내부 그리드의 안전 특성화 접지 설계에 관한 연구
김홍용,윤석호,Kim, Hong-Yong,Yoon, Suk-Ho 한국재난정보학회 2018 한국재난정보학회 논문집 Vol.14 No.2
연구목적: 본 논문에서는 우리사회의 대체 전력 에너지원으로 적합하고 유용하게 활용 할 수 있는 태양광 발전 단지 건설 시 안전 특성화 접지에 관한 설계 기법을 제안하고자 한다. 즉, 태양광 발전 단지 내의 셀 모듈부터 전기실까지 내부 그리드의 신뢰성을 향상하고 최적화 할 수 있는 용도별 안전 접지를 적용한 사례들을 소개하고자 한다. 연구방법: 태양광 발전 단지 내 토양의 대지 고유저항을 분석하고 컴퓨터 프로그램(CDEGS)을 활용해 전격을 일으키는 접촉전압과 보폭전압을 해석하여 안전접지에 관한 계산과 산출방법에 대해 제안한다. 또한, 토양 환경을 고려한 반영구적인 접지전극의 재료 선정에 관한 연구에 중요성을 논하고자 한다. 연구결과: Wenner 4 전극법으로 측정한 데이터 중 3개 지역의 CASE별 대지 고유저항 최대값과 최소값을 얻을 수 있었고 이 두 값으로 토양의 두께를 알 수 있다. 측정된 데이터를 기본수식 ${\rho}=6.28aR$에 대입하여 MATLAB 컴퓨터 프로그램으로 계산하였다. 즉, 최소 저항값의 두께는 접지전극을 설치하기에 가장 유리한 토양 환경임을 판단 할 수 있다. 결론: 본 연구를 통해 지역의 CASE별 태양광 발전소 내부 그리드에 대지 표면에 전위상승을 억제 할 수 있는 접지시스템 설계기법을 제안하였다. 하지만 대지의 고유저항과 접지시스템에 경련변화를 실시간으로 확인 할 수 있는 모니터링 시스템과 빅 데이터를 축적 할 수 있는 스마트 디바이스의 개발이 추가적으로 연구되어야 할 것이다. Purpose: In this paper, we propose a design technique for the safety characterization grounding in the construction of the photovoltaic power generation complex which can be useful and useful as an alternative power energy source in our society. In other words, we will introduce the application of safety grounding for each application, which can improve and optimize the reliability of the internal grid from the cell module to the electric room in the photovoltaic power generation complex. Method: We analyze the earth resistivity of the soil in the solar power plant and use the computer program (CDEGS) to analyze the contact voltage and stratospheric voltage causing the electric shock, and propose the calculation and calculation method of the safety ground. In addition, we will discuss the importance of semi-permanent ground electrode selection in consideration of soil environment. Results: We could obtain the maximum and minimum value of ground resistivity for each of the three areas of the data measured by the Wenner 4 - electrode method. The measured data was substituted into the basic equation and calculated with a MATLAB computer program. That is, it can be determined that the thickness of the minimum resistance value is the most favorable soil environment for installing the ground electrode. Conclusion: Through this study, we propose a grounding system design method that can suppress the potential rise on the ground surface in the inner grid of solar power plant according to each case. However, the development of smart devices capable of accumulating big data and a monitoring system capable of real-time monitoring of seismic changes in earth resistances and grounding systems should be further studied.
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ICT 융합 환경에서의 안전 특성화 접지 설계를 위한 스마트 대지 저항 측정 기술에 관한 연구
김홍용,신승중,Kim, Hong-Yong,Shin, Seung-Jung 한국인터넷방송통신학회 2019 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.19 No.1
본 연구에서는 WENNER 4전극법 기반에 GMD(신규 대지 고유 저항 측정 장치)와 측정용 Probe(접지동봉)가 PLC(전력선 통신)로 연결된다. 측정용 Probe는 2개(P1,P2)가 1조로 모두 5조 10개의 Probe가 직렬로 각각 1m, 2m, 4m, 8m, 16m 간격으로 대지(토양)에 설치되어 있다. GMD에서 보낸 PLC 신호를 측정용 Probe 1조(P1)의 수신기가 감지하면 Probe에 부착된 PSD(전력 공급 장치)에서 측정용 미세 전압과 전류가 대지로 흐르게 되고 P1과 P2 사이의 토양을 거쳐 Probe 1조(P2)에 유입 된다. 이때 대지 저항으로 인해 전압 강하가 발생되는 원리로 저항값을 측정하게 된다. 이렇게 1~5조까지 T초 간격으로 대지 저항을 측정하고 측정된 데이터는 메인 장비에 탑재된 Arduino Server에 저장 한다. 저장된 측정 데이터는 옴의 법칙(Ohm's Law)에 의한 수식 R=E/I와 고유저항 ${\rho}=6.28aR$ (여기서, R: 측정저항, E: 측정전압, I: 측정전류, a:Probe 간격, ${\rho}$: 고유저항 )를 통해 고유저항을 얻을 수 있다. 실시간으로 얻어진 데이터를 Main PC에 설치된 CDGES 프로그램과 연동되어 데이터 분석이 가능하게 되고 대지(토양)의 접지 환경을 실시간 모니터링 할 수 있게 된다. 또한, 대지(토양)의 온도, 습도 등 계절의 특성을 파악하여 3D 그래프 지원으로 입체적인 Display가 가능하다. 연구의 한계점은 실험적으로 개발 운용한 모델로 상업적인 접근을 위해 Test Bed의 구체적인 적용 방안이 필요할 것이다. In this work, a new land-specific resistance measuring device (GM) and a measuring probe (Grounding Rod) are connected to the WENNER quadrant as power-line communication (PLC). In groups of two (P1,P2) probes, five to ten probes are installed in series on the ground at intervals of 1m, 2m, 4m, 8m, and 16m, respectively. If the PLC signal from the GMD is detected by the receiver of the Probe 1 (P1) for measurement, the minute voltage and current for measurement flow from the PSD (power supply) attached to the probe to the ground, and then, through the soil between P1 and P2, enters the Probe 1 (P2). The resistance value is then measured by the principle of voltage drop due to ground resistance. Measure the earth resistance every T seconds up to 1 trillion and store the measured data on the Arduino Server mounted on the main equipment. Stored measurement data can be derived from formulas by Ohm's Law and from inherent resistance (here,). Data obtained in real time will be linked to CDGES programs installed on Main PC, enabling data analysis and real-time monitoring of the ground environment on land. In addition, a three-dimensional display is possible with 3D graph support by identifying seasonal characteristics such as temperature and humidity of land (soils). The limitations of the study will require specific application measures of Test Bed for commercial access to a model that has been developed and operated experimentally.
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