배전계통 최적 보호를 위한 자율 적응형 보호시스템 개발 = Development of adaptive distribution protection system for achieving optimal protection

국문 초록 (Abstract)

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.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅲ
• 국문초록 = ⅰ
• 그림목차 = ⅵ
• 표목차 = ⅷ
• 약어 = ⅸ
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구의 베경 = 1
• 1.2 연구동향 = 3
• 1.3 본 논문의 목적 = 6
• 1.4 본 논문의 구성 = 7
• 제2장 배전게통 보호 = 9
• 2.1 과전류보호 장치 = 9
• 2.2 배전 보호 협조 개요 = 10
• 2.2.1 배전 계통 보호의 목적 = 10
• 2.2.2 배전 보호장치 설치 시의 기본적인 고려사항 = 11
• 2.2.3 선로용 휴즈 - 선로용 휴즈 상호 협조 = 12
• 2.2.4 자동 재폐로차단기 - 선로용 휴즈 상호협조 = 12
• 2.2.5 자동 재폐로차단기 - 자동 재폐로차단기 상호협조 = 13
• 2.2.6 자동 재폐로차단기-자동구간 개페기, 보호계전기-ㅏ동 재페로차단기 상호 협조 = 14
• 제3장 멀티에이전트 시스템 = 16
• 3.1 에이전트의 개요 = 16
• 3.1.1 에이전트의 유형 = 17
• 3.2 멀티에이전트 시스템의 개요 = 27
• 3.2.1 멀티에이전트 시스템의 조직(Organization) = 28
• 3.2.2 멀티에이전트 시스템 통신 = 30
• 3.2.3 멀티에이전트 시스템 통신 언어로서의 KQML = 33
• 제4장 멀티에이전트를 시스템을 이용한 배전게통 자율 적응 최적 보호 시스템 = 38
• 4.1 멀티에이전트 시스템을 이용한 배전계통 자율 적응 보호 시스템 = 38
• 4.1.1 자율적응 보호시스템의 구조 및 설계 = 39
• 4.1.1.1 Relay 에이전트의 설계 = 40
• 4.1.1.2 Feeder 에이전트의 설계 = 47
• 4.1.1.3 Display 에이전트의 설계 = 48
• 4.1.2 에이전트 통신 = 49
• 4.1.3 배전계통 자율 적응 보호 시스템의 운영 = 50
• 4.1.4 자율 적응 보호 시스템의 사례 연구 = 52
• 4.1.4.1 시 뮬레이션 시스템의 구성 = 52
• 4.1.4.2 모의 실험 1(사고 발생 시 ) = 53
• 4.1.4.3 모의 실험 2 (CLOSE 동작 시) = 54
• 4.1.4.4 모의 실험 3 (계통 변경 시) = 57
• 4.2 보호도를 이용한 배전계통 최적보호 방법 = 58
• 4.2.1 파라메타 관점의 보호도 개념 = 59
• 4.2.2 보호도 평가기준 = 59
• 4.2.2.1 SPR의 적합도 = 60
• 4.2.2.2 MPR의 적합도 = 60
• 4.2.2.3 MDR의 적합도 산정 = 61
• 4.2.3 적합도 및 보호도 산정 = 61
• 4.2.3.1 개별 보호기기의 보호능력 = 61
• 4.2.3.2 보호협조 능력 = 62
• 4.2.3.3 보호시스템의 보호능력 = 62
• 4.2.4 최적보호 시스템에 "보호도" 적용 = 63
• 4.2.5 최적보호기법의 적용 = 65
• 4.2.5.1 최적화 알고리즘 = 65
• 4.2.5.2 Relay 에이전트에 최적화 알고리즘 적용 = 69
• 4.2.6 최적 보호 시스템의 사례 연구 = 72
• 제5장 배전계통 자율 적응 최적 보호 시스템의 사례연구 = 76
• 5.1 모의 시스템의 구성 = 76
• 5.1.1 모의 시스템 운영환경 = 76
• 5.1.2 RTDS를 이용한 모의 계통 구성 = 78
• 5.1.3 Data Acquisition Board를 이용한 보호 Relay 모의 = 84
• 5.2 배전계통 자율적응 최적보호 시스템의 사례연구 = 86
• 5.2.1 사례연구 1 (고장모의) = 89
• 5.2.2 사례 연구 2 (고장구간 복구) = 92
• 5.2.3 사레연구 3 (계통변경) = 93
• 제6장 결론 = 98
• 참고문헌 = 100
• ABSTRACT = 106