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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노대석
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2023
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최근 신재생에너지 및 분산전원의 급속한 보급과 직류부하의 증가로 인하여 직류급전에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 대한 보호협조방식에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 직류급전방식을 사용하는 기존의 직류부하망과 도시철도, ESS 등은 비접지방식인 IT 접지 시스템으로서 지락고장발생 시 고장전류의 경로가 없고, 정상상태 전류에 비하여 큰 차이가 발생하지 않기 때문에 지락고장검출이 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 절연저항측정장치(IMD, insulation monitoring device)를 DC전로의 보호기기로 활용하기 위하여, IMD의 검출원리를 정식화한다. 이를 바탕으로 IMD의 신호주입방식에 의한 출력 값을 웨이블릿 변환기법으로 분석하여, 절연저항과 사고검출을 신속 하고, 정확하게 판단할 수 있는 검출알고리즘을 제안한다. 또한, 상용전력 계통해석프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, DC전로와 IMD를모델링하고, MATLAB을 이용한 웨이블릿 변환 수치해석모델링을 수행 한다. 이를 바탕으로 DC전로의 지락사고를 해석한 결과, 본 논문에서 제안한 IMD의 절연저항 및 사고검출 알고리즘의 유효성을 확인하였다.
한편, IMD는 전기저장장치(ESS, energy storage system)의 절연저항을 실시간으로 감시하고, 지락과 같은 사고를 감지하기 위하여 의무적으로 설치되고 있다. 그러나 실 계통에서 운용중인 다수의 IMD는 기존의 보호기기와는 달리 명확한 정정기준이 없고, 특히 대용량 ESS에서는 배터리 기생커패시턴스와 SOC(stage of charge)에 따라 그 값이 급격히변동하는 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 ESS를 안정적으로 운용하기 위하여, 실 계통에서 운영환경 및 운전조건에따라 변동되는 ESS절연저항 실 데이터 사례분석을 수행한다. 이를 통해, 배터리 기생커패시턴스와 SOC가 ESS의 절연저항에 미치는 영향을분석하고, 이를 바탕으로 배터리 기생커패시턴스 및 SOC에 따른 절연저항 변동 메커니즘을 제안한다. 또한, PSCAD/EMTDC를 사용하여, 배터 리가 연계된 DC 전로를 모델링하고, 각 메커니즘에 따라 절연저항 값이변동되는 특성을 평가한다. 상기에서 제안 메커니즘을 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, ESS의 배터리 기생커패시턴스와 SOC가 증가할수록 누설전류와 공통모드전압(CMV, common mode voltage)은 상승하고, 절연저항은 저하됨을 확인할 수 있었다.
한편, IMD는 전기저장장치(ESS, energy storage system)의 절연저항을 실시간으로 감시하고, 지락과 같은 사고를 감지하기 위하여 의무적으로 설치되고 있다. 그러나 실 계통에서 운용중인 다수의 IMD는 기존의 보호기기와는 달리 명확한 정정기준이 없고, 특히 대용량 ESS에서는 배터리 기생커패시턴스와 SOC(stage of charge)에 따라 그 값이 급격히변동하는 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 ESS를 안정적으로 운용하기 위하여, 실 계통에서 운영환경 및 운전조건에따라 변동되는 ESS절연저항 실 데이터 사례분석을 수행한다. 이를 통해, 배터리 기생커패시턴스와 SOC가 ESS의 절연저항에 미치는 영향을분석하고, 이를 바탕으로 배터리 기생커패시턴스 및 SOC에 따른 절연저항 변동 메커니즘을 제안한다. 또한, PSCAD/EMTDC를 사용하여, 배터 리가 연계된 DC 전로를 모델링하고, 각 메커니즘에 따라 절연저항 값이변동되는 특성을 평가한다. 상기에서 제안 메커니즘을 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, ESS의 배터리 기생커패시턴스와 SOC가 증가할수록 누설전류와 공통모드전압(CMV, common mode voltage)은 상승하고, 절연저항은 저하됨을 확인할 수 있었다.
목차
제 1 장 서론 1제1절 연구의 배경 및 필요성 1제2절 본 논문의 구성 3제 2 장 전기저장장치의 절연저항 특성분석 6제1절 절연저항 검출장치(IMD)의 운용사례 분석 6제2절 ESS의 운용환경에 따른 절연저항 변동특성 분석 18제3 장 전기저장장치의 절연저항 및사고검출 알고리즘 27제1절 신호주입방식을 이용한 절연저항 검출특성 27제2절 절연저항 저하 검출 알고리즘 30제 4 장 전기저장장치의 절연저항 변동 메커니즘 33제1절 배터리 기생커패시턴스에 의한 절연저항 변동 메 커니즘 33제2절 배터리 SOC에 따른 절연저항 변동 메커니즘 36제 5 장 절연저항 검출 및 변동 메커니즘의 모델링 40제1절 PSCAD/EMTDC 및 MATLAB을 이용한 절연 저항 검출 모델링 저항 검출 모델링 40제2절 PSCAD/EMTDC를 이용한 ESS의 절연저항 변동메커니즘 모델링 45제 6 장 시뮬레이션 결과 및 분석 54제1절 시뮬레이션 조건 54제2절 전기저장장치의 절연저항 검출 특성분석 59제3절 전기저장장치의 절연저항 변동 특성분석 65제 7 장 결 론 84참고문헌 86ABSTRACT 98
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