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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 문종필
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수18
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파리협정 이후 세계적으로 지구온난화에 따른 이상기후와 환경문제로 온실가스 감축에 대한 관심사가 높아지면서 전력을 효율적으로 사용하기 위한 다양한 전력기술연구가 활발히 진행 중이다. 전력을 효율적으로 사용하기 위한 연구 분야에는 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 스마트시티 등이 있으며, 그 중 하나인 저압직류 마이크로그리드(Low Voltage Direct Current-Microgrid, LVDC-MG)는 소규모 지역에 풍력(Wind Turbine, WT), 태양광(Photovoltaic, PV), ESS 등의 분산전원을 제어하고 외부 전력시스템과 연계·독립운전을 통하여 에너지를 효율적으로 사용하는 시스템을 말한다. 마이크로그리드를 구성하는 분산전원들은 대부분이 직류로 발전되고 직류시스템은 전력변환 손실이 교류시스템보다 적으므로 손실의 최소화를 통하여 신재생에너지의 효율을 10~15%를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서 전력변환손실이 적은 직류시스템은 교류시스템보다 더 많은 전력을 전송할 수 있으므로 마이크로그리드 네트워크를 더 효율적으로 사용할 수 있다. 미국전력연구원(EPRI) 보고서에 의하면 IT기술의 발전에 따라 디지털 기기가 증가 하고 있으며 이에 따른 직류전원을 사용하는 시설이 2020년에는 전체부하의 약 50%가 직류 부하가 점유할 것으로 예상되고 있다. 이에 따라 한국전력(KEPCO)의 7차 전력수급계획에 의하면, 2029년까지 분산형전원을 우리나라 총 발전량의 12.5%까지 보급 목표로써 정하고 있으며 그 중 신재생에너지원은 268%가 증가할 전망이므로 직류시스템의 중요성은 더욱 대두되고 있다. 저압직류시스템이 실제로 적용 및 운영을 위해서는 종합적인 고장분석이 필수적이다. 그러나 직류시스템의 고장분석에 대한 기존의 연구에서는 교류계통을 직류계통으로 변환하기 위하여 필수적으로 요구되는 전력변환기기에 대한 고장분석 위주로 연구가 진행되어 왔다. 또한 매 반주기마다 전류가 영이 되는 교류배전방식과 달리 직류배전계통은 단방향으로 연속적으로 전류가 흐르기 때문에 향후 과전류 차단을 위해서는 분산전원이 포함된 직류배전계통에 대한 고장해석이 반드시 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 PSCAD/EMTDC를 이용하여 차단기, 변압기, 보호기기 등의 AC계통의 구성기기들을 모델링하고 AC/DC컨버터, DC/DC컨버터 등의 전력변환장치와 ESS, PV, WT의 분산전원이 포함된 양방향성 저압직류배전계통에서 PtoP, PtoN 단락사고, PtoG, PtoNtoG 지락사고의 고장종류에 따른 이론적 설명과 고장응답특성, 고장루프형성을 분석하였으며, 고장전류에 영향을 미치는 DC-Link 커패시터, 고장저항, 선로정수를 가변하여 고장전류저감효과 및 저압직류계통의 영향 등을 분석하고 고장전류 저감에 대한 방향을 제시한다.
목차
Ⅰ. 서 론 1Ⅱ. 저압직류 마이크로그리드의 개념 및 동향 32.1 저압직류 마이크로그리드의 개념 32.2 국내 마이크로그리드 동향 및 기술수준 62.3 국외 마이크로그리드 동향 및 기술수준 9Ⅲ. 저압 직류 배전계통 고장 특성 분석 123.1 저압직류 배전계통의 구성 123.2 저압직류 배전계통의 PtoP 단락사고 고장특성 143.3 저압직류 배전계통의 PtoG 지락사고 고장특성 223.4 저압직류 배전계통의 PtoN 단락사고 고장특성 253.5 저압직류 배전계통의 PtoNtoG 지락사고 고장특성 27Ⅳ. 배전계통 모델링 294.1 교류 배전계통 모델링 294.2 직류 배전계통 모델링 35Ⅴ. 저압직류 배전계통 고장 사례연구 445.1 AC/DC컨버터 용량 가변 시뮬레이션 445.2 고장 지속 시간 가변 시뮬레이션 465.3 분산전원 용량 및 고장종류 가변 시뮬레이션 475.4 결과 분석 545.5 고장전류 저감 방안 54Ⅵ. 결 론 58참고문헌 60Abstract 62
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