최근, 전 세계적으로 신재생에너지전원의 도입, DC 부하의 증가, 소비 자의 고품질·고신뢰성 전력공급 요구로 인하여, MVDC 배전계통에 대한 필요성이 증가하고 있지만, MVDC용 기기들의 상용화는 아직 초기단계에 머물러 있는 실정이다. 이에 따라, 기존에 사용되고 있는 AC용 기기 및선로를 이용하여 MVDC 배전망에 적용하기 위한 실증 연구가 진행되고 있지만, 기존의 AC용 기기들을 사용할 경우, 컨버터 및 선로와 같은 고가의 설비들은 사고 발생 시 안정적으로 보호되지 못할 가능성이 있으므로, MVDC 배전망의 안정적인 운용을 위한 보호기기의 운용방안이 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 5kV급 MV-LVDC 마이크로그리드의 안정적인 운용을 위해, MVDC 선로, LVDC 선로, AC측에서 사고가 발생하는 경우에 대하여 시나리오별 보호기기의 운용방안을 제안하고, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 태양광전원, ESS, MVDC 선로, DC/DC 컨버터, DC/AC 인버터, 보호기기 등으로 구성된 MV-LVDC 마이크로그리드의 전체 시스템의 모델링을 수행한다. 이를 바탕으로 다양한 사고지점별 시뮬레이션을 수행한 결과, 제안한 보호기기의 운용방안에 따라 적절한 보호협조가 수행됨을 알 수 있어 본 논문의 유효성을 확인하였다.
Recently, demands on MVDC distribution system is being significantly increased due to interconnection of renewable energy sources, expansion of DC load and high quality and reliability of the power supply system etc., while commercialization of facilities for MVDC is yet in early stage. Accordingly, demonstration projects on applying existing AC devices and cables to MVDC distribution system are being carried out. However, the protection on high-cost facilities such as converters and cables may not be reliable in the event of fault, and then operation method of protection devices for MV-LVDC micro grid(MG) system is being required. For the purpose of stable operation of the 5kV MV-LVDC micro-grid, this paper proposes operation methods of protection devices depending on scenarios, such as faults on the MVDC line, LVDC line, or customer load. And also, a modeling of 5kV MV-LVDC MG system, which is composed of PV system, ESS, MVDC cable, DC/DC converter, DC/AC inverter, protection devices etc., is performed using PSCAD/EMTDC S/W. From the simulation results based on the proposed modeling and operation method of protection devices, it is found that consideration of fault current at each fault location is necessary in order to design protection coordination in MV-LVDC MG system because the characteristics of the fault current in the MVDC cable, LVDC cable, and AC cable may vary depending on fault location, types of power source, and power conversion types. And it is confirmed that this paper is useful tool to perform the proper protection devices.