비선형 포화특성이 반영된 RTDS 변류기 모델 개발 및 검증 :Development and Verification of RTDS Current Transformer Model with Nonlinear Saturation Characteristics

김영근

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김영근 (명지대학교, 명지대학교 대학원)

지도교수: 강상희

발행연도: 2021

저작권: 명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수9

초록· 키워드

전력 계통을 보호하는 데 있어 변류기는 계통에 흐르는 1차 전류를 올바른 변류비로 변류하여 보호 계전기에 공급해야 하지만 변류기 포화로 인한 왜곡된 전류는 보호 계전기의 오동작 또는 지연 동작을 발생시킬 수 있다. 포화 특성이 반영된 변류기 모델을 사용하는 것은 변류기 포화로 인한 보호 계전기의 동특성을 분석하고 보호 계전기 동작 문제에 대한 대응책을 연구하는데 필수적인 부분이다. 전력 계통의 과도현상을 실시간으로 모의할 수 있는 장비인 RTDS(Real Time Digital Simulator)에서는 변류기 포화를 모의할 수 있는 라이브러리 모델인 RTDS CT Model을 사용하거나 RTDS Saturable Reactor Model을 이용하여 변류기 2차 등가회로를 모델링 하여 변류기 포화를 모의할 수 있다. 변류기 제조사들을 일반적으로 Vrms-Irms 형태의 자화 곡선을 제공한다. RTDS Saturable Reactor Model은 포화점 전압, 선형 인덕턴스 및 공심 인덕턴스 데이터를 입력받아 smoothing 된 자화곡선을 반영하기 때문에 제작사가 제공한 Vrms-Irms 형태의 자화곡선을 정확히 반영하기 어려운 문제점이 있다. RTDS CT Model 경우 10개 지점의 Vrms-Irms 데이터를 모델에 적용할 수 있으나 시뮬레이션 상에서 얻은 결과가 모델에 입력한 자화 곡선 데이터와 일치하지 않는 문제점이 있다. 본 논문에서는 RTDS 시뮬레이션 환경에서 입력한 Vrms-Irms 형태의 자화곡선을 올바르게 반영하는 모델을 제안한다. 제안하는 RTDS 변류기 모델은 이전에 제시된 철심의 비선형 특성 모델링 기법과 절점 해석법에 기초한다. 제안된 변류기 모델은 개방 회로 및 단락 회로 시험을 통해 입력한 자화곡선 데이터를 올바르게 반영함을 검증하였으며, RSCAD로 모델링 된 모의 계통에 적용하여 그 성능을 검증하였다. 또한 PSCAD/EMTDC 및 EMTP-RV 소프트웨어 환경에서 모의한 변류기 포화 모델과 제안 변류기 모델의 성능을 비교하였으며 변류기 포화 판단 및 복원 기법에 적용하여 제안 변류기 모델이 변류기 포화 관련 연구에 적용될 수 있음을 검증하였다.

To protect power systems, CT (Current Transformer) must supply the correct current value to the protective relays with correct current ratio. However, distorted current which is caused by current transformer saturation may lead malfunction or a delaying operation of the protective relay. Using a transformer model that can simulate saturation is an essential part of analyzing the dynamic characteristics of the protective relay caused by current transformer saturation and studying countermeasures against the relay operation protection problems. In the RSCAD, there are two methods to build the CT model with the saturation characteristics. One of the methods is to simulate the CT secondary circuit with the saturable reactor module which is provided by the RSCAD. However, it is difficult to obtain the same Vrms?Irms curve of the CT from the simulation because the saturable reactor only uses the saturation knee voltage and the air-core inductance to compute the excitation curve. Secondly, the CT module provided by the RSCAD can be used. The given Vrms?Irms excitation curve can be applied to the CT module. However, the problem is that the Vrms?Irms excitation curve obtained from the simulation does not correspond to the applied Vrms?Irms excitation curve. In this paper, a new CT model that correctly reflects the Vrms-Irms data from excitation curve is proposed in RTDS C-builder environment. A newly proposed CT Model is based on the already suggested iron-core nonlinear modelling method. The proposed CT model was verified by testing open-circuit and short-circuit to correctly reflect the excitation curve data entered, and its performance was verified by applying to the simulated system modelled in RSCAD. In addition, the performance of the proposed CT model, and the CT model simulated in the PSCAD/EMTDC and EMTP-RV software environments were compared. Finally applied to the CT saturation detection and restoration (compensation) techniques. The results indicated that the proposed CT model could be applied to the relevant CT saturation studies.

#변류기 #변류기 포화 #비선형 포화특성 #변류기 모델 #모델링 #RTDS

그림 목차 iii
표 목차 v
국문 초록 vi
제1장 서론 1
제2장 본론 3
2.1 RTDS를 이용한 변류기 포화 모의 방법 3
2.1.1 RTDS CT Model 3
2.1.1 RTDS Saturable Reactor Model 5
2.2 선형 회로의 절점 해석법 7
2.2.1 선형 인덕턴스 7
2.2.2 선형 커패시턴스 8
2.2.3 선형 저항 10
2.2.3 선형 회로 절점 해석 10
2.3 비선형 회로의 절점 해석법 12
2.3.1 비선형 저항 및 비선형 인덕턴스 12
2.3.2 비선형 회로의 절점 해석 13
2.4 제안하는 RTDS 변류기 모델 16
2.4.1 제안하는 변류기 모델의 등가회로 16
2.4.2 변류기 모델링 17
2.5 사례 연구 26
2.5.1 개방 회로 시험을 통한 성능 검증 26
2.5.2 부담 종류에 따른 성능 검토 29
2.5.3 PSCAD/EMTDC 및 EMTP-RV를 이용한 성능 비교 32
2.5.4 변류기 포화 판단 및 복원 적용 35
제3장 결론 39
참고문헌 40
Abstract 42

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