配電系統의 故障計算과 保護繼電器 協調에 관한 硏究

김준연 全南大學校 1994 국내석사

최근 配電系統은 산업 및 경제발전에 따른 전력시설 규모의 확대와 국민 생활수준 향상으로 良質의 電力供給이 요구된다. 配電系統의 규모가 커지고 구성이 복잡해짐에 따라 사고시 故障電流가 증대되므로 사고구간을 정확히 분리시켜주는 保護繼電器 역할이 중요시 대두되고 있다. 각종 繼電器들의 整定작업은 엔지니어들의 많은 경험과 지식을 요구하며 또한 많은 양의 資料를 취급하는 작업이다. 그런데 繼電器의 整定作業은 수작업으로 행해지기 때문에 매우 번거롭고 많은 시간을 소비한다. 本 論文은 配電系統의 故障計算과 保護繼電器 保護協調 프로그램을 開發하여 保護繼電器의 정확한 整定値를 구하였다. 또한 配電系統의 운전상태 변동시에도 保護繼電器 상호간의 協調가 원활히 동작할 수 있도록 동작시간과 동작감도를 최적화 하였다. 따라서 配電系統의 고장시 保護繼電器가 신속 정확히 동작할 수 있도록 하여 配電系統의 信賴度를 향상시켰다. Due to recent industrial and economic developments and elevation of the standard of living, demand for high quality electric power supply is ever increasing. Protective relays in distribution system play an important role in supplying high quality electric power by separating the fault area from the rest of areas. The work of relay setting demands expert knowledge and involves a large amount of data and repetitive routine computation. However the task of relay setting has been performed manually, and thus the job is tedious and time consuming. Also the relay setting depends on engineers' knowledge and may be not be consistent. In this thesis a relay coordination program is developed to make the work of relay setting efficient and consistent, Fault current IS computed and then coordination program automatically determines CT ratio, tap setting, relay operating time charactersistics so that correct operation among the relays is ensured and sensitivities of relays are optimized. As the result reliability of distribution system is greatly enhanced and relay coordination job becomes efficient and consistent by minimizing human errors.

分散電源이 連繫된 配電系統의 電壓調整을 위한 協助 制御 方式 開發에 관한 硏究

오윤식 성균관대학교 일반대학원 2017 국내박사

배전계통에 대한 분산전원의 높은 침투율로 인해, 종래의 배전계통에서는 기대할 수 없었던 역조류 현상과 함께 전압상승 문제가 종종 발생한다. 이러한 전압상승 문제를 해결하기 위해, 분산전원은 전력전자 기반의 기기들을 이용함으로써 유효 및 무효전력을 제어함으로써 전압조정 시스템의 한 부분으로 능동적으로 참여할 수 있으며, 이를 통해 계통의 전압을 국부적으로 제어할 수 있다. 본 논문은 배전계통의 성공적인 전압조정을 달성하기 위해 배전자동화시스템(DAS, Distribution Automation System)을 이용한 측정치에 기반하며, 명확한 지역 분할 규칙 및 분산전원의 출력 제어를 제공하는 지역적 동작 방식 기반의 전압조정 기법을 제안한다. 배전계통의 임피던스 데이터에 기초한 최적 분할 방식이 전체 계통을 여러 개의 전압조정 지역들로 분할하기 위해 사용된다. 각 지역에 있는 분산전원들은 오직 해당하는 지역의 전압위반에만 우선적으로 동작한다. 제안된 방식은 제어되는 출력량을 결정하기 위해 전압민감도, 제어 가능 여부 및 출력 제어 마진을 고려한 분산전원의 참여지수를 사용하며, 변경된 출력의 복구 제어 또한 제시된다. 또한, 본 논문에서는 종래의 전압조정 기기인 부하시 탭 절환장치(OLTC, On-Load Tap Changer)와 분산전원 간의 협조 제어 방식이 제안된다. 제안된 협조 제어는 지연시간 개념의 적용뿐만 아니라 전압위반 노드 수에 따른 전압조정 기기의 우선권 부여를 통해 달성될 수 있다. 이와 더불어 제안된 방식의 실현 가능성에 대한 실제적인 고찰로써, 배전자동화시스템 네트워크를 이용한 통신 및 제어 다이어그램이 제시된다. 마지막으로, 본 논문에서 제안된 방식의 성능을 검증하기 위해 MATLAB Simulink를 이용한 컴퓨터 시뮬레이션이 수행되며, 한국전력공사로부터 취득한 실제 계통 데이터에 기반한 테스트 배전계통이 사용된다. 다양한 조건들을 고려한 시뮬레이션 결과는 본 논문에서 제안된 전압조정 방식이 특히 다수의 분산전원이 배전계통에 연계될 경우 전압을 능동적으로 조정함에 있어 매우 효과적임을 보여준다.

分散型電源が導入された配電系統の運用に關する硏究

김재언 Kyoto University 1995 해외박사

경제성장과 산업·사회활동의 고도화에 따라서 증대되는 전력수요에 대해 에너지자원과 지구환경의 제약문제가 대두되고 있는 근래의 상황하에서, 전력수급의 장기적 안정을 확보하기 위해서는 전력수급양면에 걸친 대책이 필수 불가격하다. 종래까지의 전력공급은 대규모 전원의 개발에 의존하여 왔지만, 최근 다양한 에너지원의 효율적 활용을 위한 한 방법으로서 분산형전원의 적극적 개발과 도입이 관심을 모으고 있다. 이와 같은 상황에서 이미 국내외에 분산형전원이 전력계통중에서도 특히 먼저 배전계통에 이의 도입이 시작되고 있다. 분산형전원이란, 태양광발전, 열병합발전, 연료전지발전, 풍력발전 등의 기술을 이용한 소규모의 발전시스템을 의미하며, 이들의 전원은 그 소유와 운영의 주체관점에서 보면, 그 대부분이 비전기사업자의 발전설비로서 전기사업자가 그의 계획, 관리 및 운용을 집중적으로 수행하는 기존의 전원과는 그 성격이 다르다. 또한, 이들 분산형전원은 전력계통과는 별도로 독립적으로 운용할 수도 있지만, 전력계통과 연계된 상태에서 운전함으로써 수용가 측면에서는 보다 안정한 전력의 확보, 전기사업자측면에서는 전력설비의 효율적인 활용, 국가적인 측면에서는 자원의 효율적인 활용 등의 잇점을 얻을 수 있다. 하지만, 이와는 반면에 분산형 전원의 전력계통도입으로 인하여 전압변동, 고조파, 주파수조정, 보호협조, 안전성 등에 악영향을 끼칠 우려가 있어 이에 관련된 많은 연구가 수행되어 왔다. 이와 같은 배경하에 전력회사의 입장에서는 분산형전원의 본격적인 배전계통도입시에 ⊙ 기존의 배전계통운용체제하에서 연계가 가능한 분산형전원의 도입량 파악 ⊙ 분산형전원의 도입량을 제한하는 요인의 명확화 ⊙ 분산형전원의 도입한계량을 확대하기 위한 계통운용방안 을 사전에 검토·분석하여 배전계통의 원활한 운용체제를 확립해 둘 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 비전기사업자 소유의 분산형전원이 다수 도입된 장래의 배전계통을 상정하여 분산형전원의 도입량과 운전역률이 배전계통전압조정과 계통의 전압안정성에 미치는 영향을 각각 분석함으로써 이들의 관련성을 도출하였다. 그 관련성 결과를 토대로하여 분산형전원의 도입량에 따른 계통운용방안으로서 ⊙ 분산형전원의 도입한계량을 결정하는 방법 ⊙ 도입한계량을 확대하는 배전계통전압조정방법 을 제안하였다. 연구의 접근방법으로서는, 먼저 분산형전원의 도입이 기존의 배전계통전압조정과 계통의 전압안정도에 미치는 영향을 분석해서 이들 결과로부터 분산형전원의 도입량을 제한하는 요인을 명확히 했다. 즉, 전자의 경우 기존의 배전계통에 표준적으로 채용되고 있는 LDC전압조정방식을 대상으로 하여 시뮬레이션을 수행한 결과, 분산형전원이 도입됨으로 배전용변전소의 피더인출구의 송출기준전압이 저하하게 되어 특히 중부하시 배전선로말단에 위치해 있는 저압수용가의 단자전압이 적정전압유지범위를 벗어난 저전압으로 됨을 확인하였다. 따라서, 배전계통에 연계가능한 분산형전원의 도입한계량은 중부하시의 송출기준전압저하의 허용한도에 의해 제한할 필요가 있다는 결론을 얻었다. 이 송출기준전압저하의 허용단도는 중부하시에 선로말단에 위치해 있는 저압수용가의 단자전압이 적정전압유지범위의 하한치로부터 어느 정도의 여유를 갖고 있는가를 조사해서 배전계통운용자가 결정해야 할 사항이다. 또한 송출기준전압저하의 정도는 분산형전원의 운전역률이 지상보다 진상의 경우가 적게 나타남을 시뮬레이션의 결과로부터 확인하여 이로부터 LDC전압조정방식에 있어서는 지상보다 진상운전의 분산형전원이 보다 많이 도입될 수 있다는 사실을 밝혔다. 한편, 후자의 경우는, 분산형전원의 도입이 배전용변전소의 1차측에 있어서의 전압안정도에 미치는 영향에 주목하여, 배전계통에 분산형전원이 도입된 배전용변전소가 1전원1송전선에 연결된 기본적인 전력계통의 모델을 이용해서 분산형전원의 도입에 의한 전압안정성여유와 계통 P-V특성패턴의 개선여부를 검토 ·분석하였다. 먼저, 전압안정성여유에 끼치는 영향에 대해서는, 그 운전역률이 지상, 1.0, 진상으로 되는 3종류의 분산형전원을 대상으로 분석하였다. 그 결과, 전압안정성여유는 분산형전원의 운전역률을 지상으로 할수록 개선되었다. 또 계통 P-V특성패턴은 그 운전역률이 지상, 1.0의 경우 개선되었지만, 진상의 경우는 그 무효전력출력이 정무효전력 및 부하로서 작용하여 계통의 전압붕괴를 초래하게됨을 알았다. 결국, 진상역률의 분산형전원은 계통의 무효전력증가를 초래하여 전압안정성여유와 계통 P-V특성패턴에 악영향을 주기 때문에 전압안정도의 관점에서는 진상운전보다는 지상운전의 분산형전원이 계통에 도입되는 것이 바람직하다는 결론을 얻을 수 있었다. 이와 같이 분산형전원의 도입량과 운전역률에 대한 송출기준전압변화와 계통의 전압안정성과의 모순관계를 고려해서 계통운용자가 분산형전원이 도입된 배전계통에 어떠한 대책을 세워야 될 것인가 즉, 분산형전원의 도입량과 운전역률을 어떻게 제어 또는 관리해야할 것인가와 배전계통의 전압조정체제를 어떻게 개선시켜야 할 것인가가 장래 배전계통운용면에서의 커다란 과제로 남게된다. 따라서, 분산형전원의 도입량과 운전역률에 대한 송출기준전압과 계통의 전압안정성의 변화, 특히 분산형전원의 운전역률이 이들 양자의 평가지표상의 trade-off 관계를 갖는다는 것에 착안해서 배전전압조정측면과 계통전압안정성측면에서 본 분산형전원의 도입한계량을 배전용변전소의 뱅크와 고압배전선별로 결정하는 방법을 제안했다. 즉, 뱅크당 도입한계량결정에 있어서는 송출기준전압저하, 분산형전원의 운전역률 및 도입량의 관계를 나타내는 관계식을 도출하고, 이 관계식과 운전역률에 의해 결정되는 무효전력증가량을 기본으로 하여 계통운용자가 결정하도록 하는 방법을 제안했다. 또한, 고압배전선당의 도입한 계량결정의 경우는, 전술의 조건과 저압수용가 단자전압의 적정유지범위를 제약조건으로 하여 변전소로부터 대상고압배전선에 공급되는 유효전력량을 최소로 하는 최적화 수법을 제안했다. 그리고, 전술의 도입한계량을 초과하여 분산형전원이 도입될 경우의 대책으로서 리얼타임 최적송출전압조정방법을 제안하였다. 여기에서는 먼저, 분산형전원이 도입된 대상 고압배전선의 모델링수법으로서 선로상의 측정설비로부터 얻어지는 개폐기지점의 전압, 유효전력, 무효전력값을 이용해서 고압배전선의 구간부하를 정전력특성의 집중부하로 등가화하는 방법을 제안했다. 표준적인 계통을 상정한 수치계산에서는 모델링된 고압배전선과 실제의 고압배전선과의 전압profiles은 최대 약 2 x10^-3p.u.정도의 무시가능한 정도의 오차가 있었다. 다음에 최적송출전압결정에 있어서는 각 노드의 전압과 유지희망전압과의 2승오차를 최소로 하는 최적화수법을 제안하였다. 최적송출전압치를 구하는 데 걸리는 시간은 워크스테이션상에서 약 1초정도로 실용적임을 확인할 수 있었다.

배전계통 최적 보호를 위한 자율 적응형 보호시스템 개발

민병운 明知大學校 2004 국내박사

배전계통은 수상식으로 운영하고 있으며 과전류 보호 방식으로 보호되고 있다. 그러나 구조변경이 자주 일어나고 배전계통에서 기존의 보호기기 정정은 부하나 계통구조와 무관하게 최대 정정 되어 있어 경미한 고장을 제거할 수 없을 뿐만 아니라 계통의 구조변경에 따른 보호기기의 오부동작 가능성에 노출 되어 있다. 현재 세계적으로 멀티에이전트 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기서 멀티에이전트를 구성하는 에이전트는 자율수행과 지능을 가진 자율성과 지식, 추론, 판단 능력을 가지고 있어 개개별 에이전트의 목적을 성취 시킬수 있다. 그리고 멀티에이전트는 개개별 에이전트가 수행하지 못하는 어려운 일이나 전체의 목적을 성취시키기 위하여 에이전트가 함께 일하는 특성을 가지고 있다. 현대의 보호기기는 디지털로 되어 있으며 통신기술의 영향으로 보호기기들이 통신기능을 구비하고 있다. 본 연구는 이러한 이유로 배전계통의 보호 자동화를 위해 멀티에이전트를 적용한 배전계통 자율적응 최적 보호 시스템을 제안한다. 제안된 시스템의 보호 에이전트는 단순히 보호만을 수행하는 기존의 보호기기와는 달리 두개의 자율 기능을 가지고 있다. 첫 번째는 계통의 변화를 인지하는 기능이고 다른 하나는 배전계통의 최적보호를 위해 주변에이전트와 협조하여 재 정정하는 기능이다. 계통에 고장이 발생하면 에이전트는 고장을 제거한 후 다른 에이전트와 협조하여 새로운 운영 상태를 위해 재 정정한다. 이 시스템은 적응 보호뿐만 아니라 보호능력을 현재 설정보다 향상시킬 수 있는 "보호도"기능이 추가 되었다. "보호도"는 배전계통보호시스템을 평가하는 새로운 개념으로 보호시스템이 얼마나 좋은지를 수치적으로 나타내는 것이다. 이 개념은 보호능력을 평가하는 값이 높게 평가됨에 따라 보호시스템의 보호능력이 향상됨을 의미하는 것이다. 보호능력 평가에 대한 수치화로 최적의 보호를 수행하기 위한 정정 값을 탐색할 수 있게 되었다. 따라서 본 시스템은 주변 에이전트와의 협조에 의한 최적화 기법을 이용하여 적절한 정정 값을 탐색하기 때문에 최적의 보호를 가능하게 한다. RTDS를 이용하여 배전계통을 모의 하였고, 이 계통을 대상으로 다양한 경우를 시뮬레이션하여 제안된 시스템의 효용성과 자율 적응 최적 보호 능력을 보였다. The topology of the power distribution network is changed frequently and the protective system is operated by protection from over current. but a setting value of protective device is maximum value to ignore load and topology of distribution network. Therefore previous protection system can't isolate light fault from distribution system. Currently, a research of multi agent system proceed lively in the world. And also protective device is made by digital component and it has communication ability through the influence of communication technology. Because of these reasons, "an adaptive optimal protection of a distribution system network using multi-agent system" is proposed to apply multi agent system for automatic operation of protective system in this paper. The characteristic of multi-agent system has autonomy, that is self starting ability and intelligence and has its own knowledge, reasoning and judging ability. It is working together to achieve a global goal, in which case each agent does the given job only. A protective agent of proposed system has two autonomous functions more than previous protective system that has simply protective ability. One is the detecting function for changed network, the other is the resetting function for optimal protection of a distribution system by coordinating with neighbor agent. When the fault is detected on network, agents isolate fault from network. And then it sets parameters to new operation conditions by collaborating with other device agents. This system has not only adaptive protection but also "Protectability" function which gives proposed system improved ability It is a new concept for evaluation of protection system of distribution systems to describe how much the protection system is good by numerical value. The higher Value of "Protectability" is evaluation, the riser it means protective ability of protection system. As numerical value of protective ability, a protective system can detect adequate parameter for optimal operation. This system can operate optimal protection, because it detects adequate parameter by optimal method based on collaboration with neighbor agent. Simulations of the agent and their operation for a sample distribution system with a variety of cases show the feasibility of the agent-based adaptive protection of distribution networks.

분산전원이 연계된 배전계통의 전압/무효전력 협조제어 및 효과분석

이종환 건국대학교 대학원 2021 국내박사

분산전원 연계용량 증대 요구가 증가함에 따라, 최근에는 이에 대응하기 위하여 계통 운영 규정을 유지하기보다는 분산전원의 연계를 최대한 수용하는 정책으로 전환되고 있는 추세이다. 해외 연계기준도 분산전원의 연계확대를 위한 기준으로 변화하고 있다. 따라서 배전계통의 분산전원 수용력 향상을 위한 보다 적극적인 계통 운영 전압제어 방법의 적용이 요구된다. 본 논문에서는 분산전원이 연계된 배전계통의 전압 및 무효전력 협조제어 방안을 제안하였다. 배전계통에서 사용되는 전압제어기기와 분산전원의 무효전력을 이용한 전압 및 무효전력 협조 방안을 제시하였다. 국내 배전계통에 적용이 가능한 현장형 기법의 알고리즘을 제안하였으며 각 제어기기 구성별 전압 및 무효전력 제어기법을 제안하였다. 커패시터와 분산전원의 무효전력과 같은 무효전력 제어기기는 전압프로파일을 평탄화하고 OLTC(On Load Tap Changer)와 SVR(Step Voltage Regulator)과 같은 탭 제어기기는 적정전압 유지 또는 CVR(Conservation Voltage Reduction) 목적에 따라 전압을 제어하였다. 제어를 통해 적정전압 유지 제어는 배전 계통의 전체 전압을 공칭전압에 가깝게 제어하여 적정전압 유지 목적을 극대화하였고 CVR 제어는 배전 계통의 전압을 최저 전압에 가깝게 제어하여 CVR 효과를 극대화하였다. 또한 제안된 적정전압 유지 및 CVR 협조 전압제어에 따른 효과를 시뮬레이션으로 분석하였다. 적정전압 유지를 위한 협조 제어를 통해 배전계통의 손실감소 등의 효과를 분석하였다. 전력 손실감소와 같은 주요 특성을 분석하고 제안된 적정전압 유지 제어를 통해 개선된 효과를 분석하였다. CVR 제어도 CVR 측면에서 개선된 효과를 분석하였다. 분산전원 무효전력 보상 및 거래에 대한 국내 배전계통 적용 방안을 제안하였다. 무효전력의 보상을 무효전력 보조서비스 관점에서 분석하였으며 손실비용 및 CVR 제어 측면에서 분석하여 국내 배전계통에 적용하여 타당성을 분석하였다. As the demand for expanding distributed generation connection capacity increases, in recent years, there is a trend to change to a policy that accepts connection of distributed generations as much as possible rather than maintaining system operation regulations. Connection standards used in global utilities are also changing toward expanding the connection of distributed generations. Therefore, it is required to apply a more aggressive system operation voltage control method to improve the capacity of distributed generations in the distribution network system. In this paper, a cooperative control scheme for volt/VAR in the distribution network system connected with distributed generations was proposed. A cooperative method for volt/VAR using voltage control devices in distribution system and reactive power by distributed generations was presented. An algorithm of field-type technique applicable to domestic distribution system was proposed, and volt/VAR control method for each control device composition was proposed. Reactive power control devices such as capacitors and reactive power of distributed generation flatten the voltage profile, and tap control devices such as OLTC(On Load Tap Changer) and SVR(Step Voltage Regulator) control the voltage to maintain proper voltage or according to the purpose of CVR(Conservation Voltage Reduction). The proper voltage maintenance control maximizes the purpose of maintaining the proper voltage by controlling the voltage of the distribution system close to the nominal voltage, and CVR control maximizes the CVR effect by controlling the voltage of the distribution system close to the lowest voltage. In addition, the effects of the proposed voltage maintenance and CVR cooperative voltage control were analyzed by simulation. The effect of reducing the loss of the distribution system through cooperative control for maintaining the proper voltage was analyzed. Key characteristics such as power loss reduction were analyzed, and improved effects were analyzed through the proposed appropriate voltage maintenance control. CVR control was also analyzed the improved effect in terms of CVR. A method of applying the compensation and transaction of reactive power by distributed generations to the domestic distribution system was proposed. Compensation of reactive power was analyzed from the aspect of reactive power auxiliary service, and the feasibility of applying it to the domestic distribution system was analyzed by evaluating loss cost and CVR control.

배전자동화 시스템을 위한 계통평가 및 운전기법에 관한 연구

임성일 明知大學校 2004 국내박사

배전자동화 시스템의 도입으로 실시간 계통감시 및 원격 부하절체가 가능해지면서 배전계통 운영환경이 급격히 변화하고 있으나 이를 충분히 활용할 수 있는 체계적인 운전기법은 마련되어 있지 않다. 본 논문에서는 배전자동화 시스템을 기반으로 한 배전계통 운영체계와 운전지원 응용소프트웨어에 대하여 기술하였다. 아울러 배전계통 운영에서 가장 중요한 요소인 보호(protection)와 복구(restoration) 문제에 대하여 직접적이고 정량적인 평가기법 및 최적화 방안을 제시하였다. 본 논문에서 제안하는 배전계통 운영체계에서는 계통상태를 정상상태, 정전상태, 위반상태 및 최적상태로 분류한다. 배전선로에 고장이 발생하면 공급전력이 차단되고 계통은 정상상태에서 정전상태로 천이된다. 이러한 상황은 경보처리 및 고장진단 기능에 의해 인지되고 정전복구 기능에 의해 정상상태로 회복된다. 위반상태는 과부하, 과전압, 저전압을 의미하며 상태추정에 의해 비정상 상태가 검출되고 부하절체 및 무효전력 제어기능에 의해 위반사항이 해소된다. 최적상태는 정상상태 내에서 이상적인 운전상태로서 선로손실, 전력품질, 복구능력 및 보호능력의 관점에서 평가되고 최적화된다. 이러한 운영체계를 구성하는 대부분의 기법들은 개별적으로는 이미 개발되어 있거나 송전계통 운영 등 유사분야에서 다양한 연구가 진행되어 있다. 그러나 배전계통 운영에서 가장 중요한 보호능력과 복구능력에 대해서는 연구가 미미하여 본 논문에서 새로이 개념을 정의하고 평가기법 및 최적화 방안을 연구하였다. 복구능력은 방사상으로 운전되는 배전선로에 고장이 발생했을 때 정전부하에 전력공급을 재개할 수 있는 우회 전력공급 경로의 확보능력을 나타낸다. 이를 정량적으로 평가하기 위한 방법으로서 복구도 지수를 제안 하였고 이 지수를 양의 값으로 유지하는 것이 선로상의 어느 구간에서 고장이 발생하더라도 부하 측의 건전한 정전구간이 100% 복구될 수 있음을 나타내는 필요충분조건임을 증명하였다. 이어서 복구도 지수 계산결과 복구능력이 부족한 구간이 발생했을 때 이를 해소하기 위한 부하를 절체 계획의 수립방안을 제시하였다. 보호능력은 보호기기의 설치위치와 정정치가 적절하여 고장발생시 최소의 정전구간으로 신속히 차단될 수 있는가를 나타내는 것으로서 보호도 지수라는 개념을 도입하여 정량화 하였다. 최소동작전류 등 정정치나 설치위치와 같이 보호기기와 관련하여 보호성능에 영향을 미치며 변경 가능한 모든 값을 파라미터라 정의하고 각 보호기기의 파라미터가 전력회사에서 추천하는 보호기기 정정 및 설치에 관한 규정에 얼마나 잘 부합하는지를 계산하여 보호능력의 척도로 삼는다. 각 규칙에 대하여 참여하는 보호기기의 개수와 파라미터의 개수로 기준으로 규칙을 분류하고 미분 가능한 특성을 가지는 시그모이드 함수를 이용하여 적합도의 계산방법을 제시하였다. 또한 보호도 지수를 목적함수로 하고 구배법(gradient method)을 이용하여 정정치를 최적화 하는 방안을 제시함으로서 보호기기의 설치위치 선정이나 자동정정에 활용할 수 있도록 하였다. This paper presents evaluation and operation methodology for distribution automation system in normal and emergency state. In addition, conceptual frame work of new concept of 'protectability' and 'Restorability' is proposed. To secure service continuity is one of the most important missions in the power distribution system operation. In this paper, an easy and fast way to secure the complete restoration for any fault on the feeder is proposed. It is based on the restoration conditions for the feeder to have 100% restoration capability for any fault on the feeder. An evaluation methodology of the restoration capability is developed based on the developed restoration conditions. Applications of the developed concept to the system operation in the normal and emergency status, that would enhance the supply reliability of the system are described. The various Protective devices are applied in the distribution system. The operating parameters of those devices ought to be carefully selected to best satisfy the required protection functions according to the setting rules. This paper suggests a novel evaluation scheme of protective effectiveness in distribution system. The adequacy of every parameter in a protective device is evaluated for the setting or correction rule. The proposed method is applied to a typical distribution network to show its effectiveness.

IP 기반 개루프 배전계통 고장 자동처리 시스템의 보호협조 기법

한규호 忠南大學校 産業大學院 2017 국내석사

Probabilistic Prequalification Method for Distribution System Operator Considering Uncertainty of Distribution System

정창민 서울대학교 대학원 2024 국내박사

최근 전력계통의 중요한 변화 중 하나는 분산에너지자원 모집자의 송전망 전력도매시장 참여이다. 본 연구는 이에 대응하기 위해 최소 기능의 배전계통운영자가 수행하는 관제 절차에 대한 연구로, 관제 절차는 분산에너지자원 모집자의 입찰이 배전계통에 문제가 없도록 사전에 관리하는 절차를 의미한다. 배전계통운영자는 관제 절차를 수행할 때 배전계통에 존재하는 두 가지의 불확실성(자원 출력의 불확실성 및 계통 구조의 불확실성)을 고려해야한다. 본 연구에서는 기존의 강건론적 관제 절차와 구별되는 새로운 확률론적 관제 절차를 제안하였다. 기존의 강건론적 방법이 계통의 위험을 과대평가하는 것과 달리, 제안된 확률론적 방법은 분산에너지자원의 발전과 부하를 확률 변수로 모델링하여, 배전계통운영자가 더 현실적으로 불확실성을 다룰 수 있도록 한다. 이 방법은 계통 내 자원의 출력 불확실성을 고려하여 시스템 안정성과 경제적 효율성의 균형을 맞추기 위해 수용가능 위반 확률을 새로운 의사결정 지표로 활용한다. 또한 전력 시스템의 구조적 불확실성, 특히 N-1 상정사고로 인한 배전 계통의 빈번한 구조 변화를 고려한 수정된 확률론적 관제 절차가 본문에서 제안되었다. 예상되는 위험 N-1 상정사고 집합 내 모든 N-1 상정사고에 대해 확률론적 관제 절차를 수행하여 계통 구조의 불확실성에 대응하였다. 제안된 방법은 계산 효율성을 위해 상정사고 스크리닝 절차를 사용한다. 사례 연구는 계통 재구성을 위해 추가 선로가 포함된 IEEE 33 테스트 계통에서 수행되었다. 제안된 확률론적 관제 절차가 강건론적 관제 절차에 비해 경제적으로 우수함을 보였으며 유사한 정도의 시스템 안정성 수준을 확보함을 확인하였다. N-1 상정사고 이후 재구성된 계통을 고려하기 위해 수정된 확률론적 관제 절차가 두 유형의 불확실성 모두를 고려하여 배전계통운영자가 효과적으로 배전계통을 운영할 수 있게 함을 입증하였다. 상정사고 스크리닝 방법의 효율성 또한 검증하였으며 DSO가 수용가능 위반 확률을 조정하여 시스템 안정성과 경제적 효율성 사이의 균형을 맞출 수 있음을 확인하였다. 결론적으로, 제안된 확률론적 관제 절차는 배전계통에 존재하는 두 종류의 불확실성을 고려하면서 분산에너지자원 모집자의 전력도매시장 참여를 효과적으로 지원하며, 배전계통운영자가 시스템 안정성과 경제적 효율을 최적으로 관리할 수 있도록 한다. 주요어: 배전계통운영자, 관제 절차, 분산에너지자원 모집자, 확률론적 방법론, N-1 상정사고 학번: 2018-25141 This study addresses the evolving challenges in the power system land- scape, particularly focusing on the integration of distributed energy resources (DERs) into Wholesale Electricity Markets (WEM) through Distributed En- ergy Resource Aggregators (DERAs). The primary concern revolves around two uncertainties faced by the Distribution System Operator (DSO) in manag- ing DERA’s market participation in a minimal DSO scenario: resource output uncertainty and system topology uncertainty. The paper proposes a novel probabilistic prequalification process, distin- guishing itself from traditional prequalification methods. Unlike robust ap- proaches that often overestimate system risks, this probabilistic method models DER generation and load as random variables, providing the DSO with tools to handle uncertainties more realistically. This approach allows for the man- agement of resource output uncertainties and the incorporation of acceptable violation probability as a strategic metric to balance system stability with eco- nomic efficiency. The proposed methodology also addresses the structural uncertainty in power systems, especially the frequent topological changes in distribution networks due to contingencies. An advanced form of probabilistic prequalification is introduced, which includes the analysis of post N-1 contingency scenarios. This method ensures the comprehensive consideration of potential topological shifts, employing contingency screening for computational efficiency. Case studies conducted on an enhanced IEEE 33 bus test system, including additional lines, provide comparative analysis between probabilistic prequalifi- cation with and without post N-1 contingencies. These studies demonstrate the effectiveness of the proposed approach in handling both types of uncertainties. The results confirm that the probabilistic prequalification offers economically superior solutions while maintaining similar levels of system stability as seen in robust models. Furthermore, the studies validate the efficiency of the con- tingency screening method and highlight the DSO’s ability to balance system stability and economic efficiency through the manipulation of the acceptable violation probability. Conclusively, the proposed probabilistic prequalification process effectively supports DERAs’ participation in the WEM amidst uncertainties, enabling the DSO to optimally manage both system stability and economic performance in the evolving power system landscape. keywords: distribution system operator, prequalification process, distributed energy resource aggregator, probabilistic method, N-1 contingency student number: 2018-25141

재생에너지 발전량의 시간적 상관성과 발전량 예측 모델의 예측 오차를 고려한 시나리오 기반 확률론적 배전계통 해석 연구

유재현 고려대학교 대학원 2024 국내석사

배전계통 내 재생에너지원 연계가 확대됨에 따라 배전계통의 불확실성이 증가하고 있다. 배전계통 해석 시, 재생에너지원의 불확실성을 고려하기 위해 확률론적 계통 해석에 대한 개념이 도입되었고, 이러한 확률론적 배전계통 해석은 재생에너지원 발전량 시나리오를 기반으로 한다. 본 논문은 배전계통 해석의 신뢰도에 영향을 미치는 발전량 시나리오의 정확도를 향상시키기 위한 방법을 제안하였다. 시나리오 생성은 난수 생성 과정과 역변환 샘플링 과정으로 구성되는데, 각각의 과정을 시간적 상관성을 고려한 방법과 예측 오차를 고려한 방법을 통해 개선하였다. 제안한 방법은 시나리오의 확률적 특성 및 정확도를 확인할 수 있는 지표들로 검증되었으며, 시나리오 기반 확률론적 배전계통 해석 결과를 통해 확률론적 해석의 필요성을 보였다. 제안한 예측 시나리오 기반 확률론적 배전계통 해석 방법은 미래 배전계통 상황을 예측하여 배전계통을 확률적으로 해석하는 데 적용되어, 배전계통 해석 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있을 것이다. 이러한 해석 결과는 배전계통 안정도 위반 상황을 예측하고 선제적으로 대응하는 데 기여할 것이다. 결과적으로, 본 연구는 안정적인 배전계통 운영을 가능하게 하고, 배전계통 운영의 효율성을 향상시키며, 궁극적으로 재생에너지원의 배전계통 연계 확대를 목표로 한다.

배전계통에 초전도 전류제한기 적용을 위한 보호협조 기법 연구

안재민 숭실대학교 일반대학원 2009 국내석사

본 논문에서는 배전계통에 초전도 전류제한기를 적용하기 위한 보호협조 기법에 관하여 연구하였다. 고장전류로부터 전력계통을 보호하기 위한 여러 대안들 중 초전도 전류제한기는 가장 효과적인 대안의 하나로 예상된다. 그러나 초전도 전류제한기를 적용하면 고장전류의 감소로 보호협조 문제를 발생시킬 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 분석하였고 분석결과로 과전류 계전기 순시요소의 오부동작과 보호협조 정정지침 초과와 같은 보호협조 문제가 발생하는 것을 확인하였다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기존 배전계통과 동일한 보호협조를 수행하도록 보호협조 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 과전류 계전기의 순시요소 오부동작을 해결하기 위해 초전도 전류제한기의 상전도 저항을 계통의 특성을 고려하여 제한하는 방법이다. 또한, 초전도 전류제한기 동작에 의한 고장전류 감소에 따른 고장제거 시간 증가를 해결하기 위해 보호기기의 레버를 이용하여 기존 배전계통과 동일한 고장제거 시간을 갖도록 하였다. 본 논문에서 제안한 기법을 검증하기 위하여 배전보호시스템 및 초전도 전류제한기를 모델링하여 사례연구를 수행하였다. In this paper, we studied protective coordination method for application of superconducting fault current limiter (SFCL) into power distribution system. Several countermeasures have been proposed to protect the power system effectively from larger fault current. Among countermeasures, a SFCL has been expected to be one of the most effective solutions. However, the application of a SFCL into power system can cause some problems such as non-operation of instantaneous elements of protective devices and disobedience to protective coordination rules due to limiting fault current. Therefore, we suggest protective coordination method for application of a SFCL into power distribution system. From the analysis using PSCAD/EMTDC, we obtained that the impedance of a SFCL would be limited for the operation of instantaneous elements of protective devices and the protective coordination between the protective devices would be corrected by time dial according to impedance of a SFCL. This method is expected to be essential to introduce a SFCL into power distribution system.