KR101138480B1 - 등가 모델을 이용한 수용가의 ｔｈｄ 측정장치 및 방법 - Google Patents

등가 모델을 이용한 수용가의 ｔｈｄ 측정장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101138480B1
KR101138480B1 KR1020110098832A KR20110098832A KR101138480B1 KR 101138480 B1 KR101138480 B1 KR 101138480B1 KR 1020110098832 A KR1020110098832 A KR 1020110098832A KR 20110098832 A KR20110098832 A KR 20110098832A KR 101138480 B1 KR101138480 B1 KR 101138480B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thd
consumer
specific
customer
harmonic
Prior art date
Application number
KR1020110098832A
Other languages
English (en)
Inventor
최영도
서철수
윤기갑
박상호
장길수
박창현
이계병
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020110098832A priority Critical patent/KR101138480B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101138480B1 publication Critical patent/KR101138480B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

본 발명은 등가 모델을 이용한 수용가의 THD 측정 장치 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 이웃 수용가의 비선형 부하에 의해 왜곡된 전압이 THD를 측정하고자 하는 특정 수용가에 제공되는 경우, 측정 대상이 되는 해당 수용가를 각 고조파에 해당하는 주파수별 테브닌 등가 모델을 산출한 후, 등가 모델의 각 차수별 테브닌 등가 전압원으로부터 전압 THD를 결정하고, 고조파 차수에 해당하는 해당 수용가의 등가 모델링된 전압원만으로 고조파 전류를 계산하여 전류 THD를 결정하는 등가 모델을 이용한 수용가의 THD 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 전력계통 내 특정 수용가의 THD를 측정하기 위한 수용가의 THD 측정장치는, 공통 접속점(PCC)에서의 전압 및 수용가의 전류를 기본주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 페이서(Phasor) 전압 및 전류로서 측정하는 전압?전류 측정부; 전압?전류 측정부로부터 측정된 공통 접속점에서의 전압 및 수용가의 전류를 이용하여 THD 측정 대상이 되는 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 추정하는 수용가 테브닌 등가 모델 추정부; 및 등가 모델 추정부에 의해 추정된 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 이용하여 특정 수용가의 THD를 계산하는 수용가 THD 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

등가 모델을 이용한 수용가의 ＴＨＤ 측정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING THD OF COMSUMER BY USING EQUIVALENT MODEL}
본 발명은 등가 모델을 이용한 수용가의 THD 측정 장치 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 이웃 수용가의 비선형 부하에 의해 왜곡된 전압이 THD를 측정하고자 하는 특정 수용가에 제공되는 경우, 측정 대상이 되는 해당 수용가를 각 고조파에 해당하는 주파수별 테브닌 등가 모델을 산출한 후, 등가 모델의 각 차수별 테브닌 등가 전압원으로부터 전압 THD를 결정하고, 고조파 차수에 해당하는 해당 수용가의 등가 모델링된 전압원만으로 고조파 전류를 계산하여 전류 THD를 결정하는 등가 모델을 이용한 수용가의 THD 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
전력 시스템의 공학적인 측면과 효율적인 전력 수급 계획의 측면에 있어 전력 품질은 중요한 역할을 수행하고 있으며, 전력 시장의 경쟁화 정책의 추진에 따라 그 중요성이 점차 증대되고 있다. 전력 시스템에서 낮은 품질의 전력 공급은 효율적인 전력공급 방해 및 수용가 부하 손상 등의 영향 때문에 전력품질에 대한 중요성은 점점 커지고 있다. 따라서, 최근 전력 품질에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며, 전력품질의 기준을 정하는 연구도 함께 이루어지고 있다.
한편, 전자 통신 기술의 발전에 따라 각 수용가에서의 비선형 부하의 설치가 점차 증가하고 있는데, 분산 전력 시스템의 수용가에 설치되는 비선형 부하의 증가는 각 전기 부하에 흐르는 전류 파형에 고조파(harmonic distortion)를 발생시켜 전류 파형의 왜곡을 초래하는 문제를 야기시킨다. 이러한 문제는 전력 전달 과정에 왜곡 전력(Distortion Power)을 발생시켜 전력 시스템이 비효율적으로 운영되도록 하고, 결국 낮은 품질의 전력이 수용가로 공급되게 하는 원인이 된다.
이러한 비선형 부하의 증가로 인한 전력 품질의 저하를 방지하기 위해서는 무엇보다 왜곡 전력을 발생시켜 전력품질의 저하를 초래하는 부하의 선별이 중요하다. 전력품질을 저하시키는 부하의 선별을 위해서는 수용가의 각 부하에 대한 전력품질 지수를 측정이 선행되어야 하고, 전력품질을 평가하는 대표적인 방법으로 파형의 전고조파 함유율을 나타내는 종합 고조파 왜곡률(THD: Total Harmonic Distortion)을 산출하는 방법이 있다.
종래의 각 수용가에 대한 THD를 산출하는 방법은 단순히 각 수용가와 상위 전력계통의 공통 접속점(PCC: Point of Common Coupling)에서의 전압 및 전류를 측정하고, 측정된 공통 접속점에서의 전압 및 전류에 대한 각 고조파 성분을 계산하여 THD를 산출하는 방식에 따른다. 그러나, 상기와 같은 종래의 각 수용가에 대한 THD를 산출하는 방법은 전력품질의 평가 대상이 되는 특정 수용가가 단지 선형 부하로만 구성되어 고조파 전류를 전혀 발생시키지 않음에도 불구하고, 이웃 수용가의 비선형 부하가 공통 접속점에서의 전압을 왜곡시킴에 따라 왜곡된 전압이 상기 특정 수용가에 제공됨으로써 고조파 전류에 대해 정확하지 않은 THD가 산출되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 이웃 수용가에 의해 이미 왜곡된 전압이 THD를 측정하고자 하는 특정 수용가에 제공되는 경우, 왜곡된 전압에 의해 특정 수용가에 대하여 정확한 THD를 측정할 수 없다는 종래의 수용가 THD 측정 방식의 문제에 대하여, 측정하고자 하는 특정 수용가 대하여 이웃 수용가에 의해 왜곡된 전압에 영향을 받지 아니하고 정확한 THD를 측정할 수 있는 수용가의 THD 측정장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통 내 특정 수용가의 THD를 측정하기 위한 수용가의 THD 측정장치는, 공통 접속점(PCC)에서의 전압 및 수용가의 전류를 기본주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 페이서(Phasor) 전압 및 전류로서 측정하는 전압?전류 측정부; 상기 전압?전류 측정부로부터 측정된 상기 공통 접속점에서의 전압 및 수용가의 전류를 이용하여 THD 측정 대상이 되는 상기 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 추정하는 수용가 테브닌 등가 모델 추정부; 및 상기 등가 모델 추정부에 의해 추정된 상기 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 이용하여 상기 특정 수용가의 THD를 계산하는 수용가 THD 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 수용가의 THD 측정장치는 상기 수용가 THD 연산부로부터 계산된 상기 특정 수용가의 THD를 출력하는 수용가 THD 표시부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수용가 테브닌 등가 모델 추정부는 THD 측정 대상이 되는 상기 특정 수용가를 고조파별 테브닌 등가 전압원과 테브닌 등가 저항 및 테브닌 등가 리액턴스를 포함하는 테브닌 등가 회로로 모델링할 수 있다.
이 때, 상기 수용가 THD 연산부는 상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원으로부터 상기 특정 수용가의 전압 THD를 계산하는 수용가 전압 THD 연산부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수용가 THD 연산부는 상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원만으로 상기 특정 수용가의 고조파별 전류를 계산하고, 계산된 상기 고조파별 전류로부터 상기 특정 수용가의 전류 THD를 계산하는 수용가 전류 THD 연산부를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력계통 내 특정 수용가의 THD를 측정하기 위한 수용가의 THD 측정방법은, 공통 접속점에서의 전압 및 수용가의 전류를 기본주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 페이서 전압 및 전류로서 측정하는 단계; 상기 공통 접속점에서의 전압 및 수용가의 전류를 이용하여 THD 측정 대상이 되는 상기 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 추정하는 단계; 및 상기 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 이용하여 상기 특정 수용가의 THD를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 수용가의 THD 측정방법은 상기 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 이용하여 계산된 상기 특정 수용가의 THD를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 특정 수용가에 대한 각 주파수별 테브닌 등가 모델을 추정하는 단계는, THD 측정 대상이 되는 상기 특정 수용가를 고조파별 테브닌 등가 전압원과 테브닌 등가 저항 및 테브닌 등가 리액턴스를 포함하는 테브닌 등가 회로로 모델링하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 특정 수용가의 THD를 계산하는 단계는, 상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원으로부터 상기 특정 수용가의 전압 THD를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 특정 수용가의 THD를 계산하는 단계는, 상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원만으로 상기 특정 수용가의 고조파별 전류를 계산하고, 계산된 상기 고조파별 전류로부터 상기 특정 수용가의 전류 THD를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수용가의 정확한 THD 측정이 수행될 수 있어 객관적인 수용가에 대한 전력품질의 평가가 가능하고, 각 수용가별로 신뢰성있는 전력품질 평가에 기초하여 패널티의 부과 또는 인센티브를 제공하는 등의 제도를 활용할 수 있음에 따라, 전력계통의 전체적인 전력 품질 향상의 효과를 가져올 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 상위 전력계통의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 4는 특정 수용가의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 5는 상위 전력계통과 특정 수용가의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 상위 전력계통과 특정 수용가의 테브닌 등가 회로에서 상위 전력계통의 테브닌 등가 전압원을 단락한 회로를 나타내는 도면이다.
도 7은 상위 전력계통에 대하여 2개의 수용가가 병렬로 존재하는 경우, 상위 전력계통과 각 수용가의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 상위 전력계통과 각 수용가의 테브닌 등가 회로에서 제1 수용가의 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 테브닌 등가 전압원을 단락한 회로를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7의 상위 전력계통과 각 수용가의 테브닌 등가 회로에서 제2 수용가의 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 테브닌 등가 전압원을 단락한 회로를 나타내는 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정장치는 전압?전류 측정부(100), 수용가 테브닌 등가 모델 추정부(200), 수용가 THD 연산부(300) 및 수용가 THD 표시부(400)를 포함하여 구성된다.
전압?전류 측정부(100)는, 각 수용가와 상위 전력계통의 공통 접속점에서의 전압과 각 수용가의 전류를 상용주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 크기와 위상정보를 표현하는 페이서(phasor)로 측정한다. 이러한 전압?전류 측정부(100)는, 공통 접속점에서의 페이서 전압을 측정하는 공통 접속점 페이서 전압 측정부(110)와 각 수용가의 페이서 전류를 측정하는 수용가 페이서 전류 측정부(130)를 포함하여 구성된다.
수용가 테브닌 등가 모델 추정부(200)는, 이웃 수용가의 비선형 부하에 의해 공통 접속점에서 왜곡된 전압이 제공됨에 따라 THD 측정 대상이 되는 특정 수용가에 왜곡된 전류가 흐르는 경우에도, 해당 수용가가 고조파를 발생시키는 고조파원인지 아닌지를 구분하기 위해, 먼저 해당 수용가를 고조파별 테브닌 등가 전압원과 테브닌 등가 저항 및 테브닌 등가 리액턴스를 포함하는 테브닌 등가 회로로 모델링하여 표현한다.
수용가 THD 연산부(300)는, 수용가 테브닌 등가 모델 추정부(200)를 통해 모델링되어 표현된 수용가의 각 고조파별 테브닌 등가 회로를 이용하여 수용가의 전압 THD와 전류 THD를 각각 계산한다. 이러한 수용가 THD 연산부(300)는, 수용가의 각 고조파별 등가 회로의 등가 전압원으로부터 수용가의 전압 THD를 계산하는 수용가 전압 THD 연산부(310)와 이미 왜곡되어 제공되는 전압원을 단락하고, 수용가의 각 고조파별 등가 회로의 등가 전압원만으로 수용가의 고조파별 전류를 계산하며, 그로부터 수용가의 전류 THD를 계산하는 수용가 전류 THD 연산부(330)를 포함하여 구성된다.
수용가 THD 표시부(400)는, 수용가 THD 연산부(300)로부터 계산된 수용가의 전압 THD와 수용가의 전류 THD의 결과를 사용자에게 출력한다.
도 2는 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정방법은, 먼저 각 수용가와 상위 전력계통의 공통 접속점에서의 전압을 기본주파수(일반적으로 상용주파수)의 정수배에 해당하는 주파수별 크기와 위상정보를 표현하는 페이서로 측정(S100)한다.
그리고, 각 수용가의 전류를 역시 상용주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 크기와 위상정보를 표현하는 페이서로 측정(S110)한다
그 다음으로, 상기 S100 단계 및 S110 단계에서 각각 측정된 공통 접속점에서의 페이서 전압과 각 수용가의 페이서 전류로부터 각 수용가에 대해 고조파별 등가 전압원과 등가 저항 및 등가 리액턴스를 포함하는 테브닌 등가 회로로 모델링(S120)한다.
그리고, 상기 S120 단계에서 모델링된 각 수용가의 고조파별 테브닌 등가 회로의 등가 전압원으로부터 각 수용가의 전압 THD를 연산(S130)한다.
그 다음으로, 고조파별 수용가의 전류 THD를 계산하기 위해, 먼저 공통 접속점에 연결된 수용가가 2개 이상 존재하는지 여부를 판단(S140)한다.
이 때, 상기 S140 단계에서의 판단결과, 공통 접속점에 연결된 수용가가 단일 수용가인 경우, 상위 전력계통의 테브닌 등가 전압원을 단락 처리(S150)하고, 수용가의 테브닌 등가 전압원에 의한 고조파별 전류로부터 각 수용가의 고조파별 전류 THD를 연산(S160)한다.
한편, 상기 S140 단계에서의 판단결과, 공통 접속점에 연결된 수용가가 2개 이상인 경우, 고조파별 전류 THD를 계산하고자 하는 대상인 특정 수용가의 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 등가 전압원으로서 나머지 수용가의 테브닌 등가 전압원과 상위 전력계통의 테브닌 등가 전압원을 각각 단락 처리(S170)하고, 상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원에 의한 고조파별 전류로부터 고조파별 전류 THD를 연산(S180)한다.
그리고, 연산된 수용가의 고조파별 전압 THD와 수용가의 고조파별 전류 THD결과를 표시(S190)한다.
이하에서는 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정 과정을 보다 자세하게 설명하도록 한다.
도 3은 상위 전력계통의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 4는 특정 수용가의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 5는 상위 전력계통과 특정 수용가의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 상위 전력계통과 특정 수용가의 테브닌 등가 회로에서 상위 전력계통의 테브닌 등가 전압원을 단락한 회로를 나타내는 도면이다. 도 7은 상위 전력계통에 대하여 2개의 수용가가 병렬로 존재하는 경우, 상위 전력계통과 각 수용가의 테브닌 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 7의 상위 전력계통과 각 수용가의 테브닌 등가 회로에서 제1 수용가의 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 테브닌 등가 전압원을 단락한 회로를 나타내는 도면이다. 도 9는 도 7의 상위 전력계통과 각 수용가의 테브닌 등가 회로에서 제2 수용가의 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 테브닌 등가 전압원을 단락한 회로를 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 수용가의 THD 측정장치의 전압?전류 측정부(100)에서, 공통 접속점 페이서 전압 측정부(110)는 각 수용가와 상위 전력계통의 공통 접속점에서의 전압을 상용주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 크기와 위상정보를 표현하는 페이서로 측정하고, 수용가 페이서 전류 측정부(130)는 각 수용가의 전류를 기본주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 크기와 위상정보를 표현하는 페이서로 측정한다.
전력을 공급받고 있는 특정 수용가를 기준으로 복잡한 상위 전력계통을 테브닌 등가 모델로 표현하면 도 3에 도시된 회로와 같이 나타낼 수 있는데, 이러한 상위 전력계통의 테브닌 등가 모델은 다수의 발전기, 송배전 선로, 변압기뿐만 아니라 이웃의 다른 수용가를 포함하여 표현된다. 선형 중첩의 원리에 의해 상용주파수인 60Hz의 정수배에 대한 주파수별 전압과 전류는 독립적으로 해석 가능하므로, 모든 고조파 주파수별 PCC 전압과 전류는 다음 수학식 1 및 수학식 2를 만족한다.
Figure 112011076125063-pat00001
Figure 112011076125063-pat00002
Figure 112011076125063-pat00003
는 공통 접속점에서 측정된 i차 고조파에 대한 페이서 전압이고,
Figure 112011076125063-pat00004
는 i차 고조파에 대한 상위 전력계통의 테브닌 등가 페이서 전압이고,
Figure 112011076125063-pat00005
는 공통 접속점에서 측정된 i차 고조파에 대한 페이서 전류이고,
Figure 112011076125063-pat00006
는 i차 고조파에 대한 상위 전력계통의 테브닌 등가 저항이고,
Figure 112011076125063-pat00007
는 i차 고조파에 대한 상위 전력계통의 테브닌 등가 리액턴스이고,
Figure 112011076125063-pat00008
는 i차 고조파에 대한 수용가의 테브닌 등가 임피던스이다.
수용가 테브닌 등가 모델 추정부(200)에서는 도 3에 도시된 수용가를, 도 4에 도시된 바와 같이 각 고조파별로 등가 전압원과 등가 저항 및 등가 리액턴스를 포함하는 테브닌 등가 회로로 모델링한다. 여기서 선형 중첩의 원리에 의해 공통 접속점에서 측정된 고조파 주파수별 전압은 다음 수학식 3을 만족한다.
Figure 112011076125063-pat00009
Figure 112011076125063-pat00010
는 i차 고조파에 대한 수용가의 테브닌 등가 페이서 전압이고,
Figure 112011076125063-pat00011
는 i차 고조파에 대한 수용가의 테브닌 등가 저항이고,
Figure 112011076125063-pat00012
는 i차 고조파에 대한 수용가의 테브닌 등가 리액턴스이다.
상기의 수학식 3을 전압 및 전류의 실효 페이서로 나타내면 다음 수학식 4와 같다.
Figure 112011076125063-pat00013
Figure 112011076125063-pat00014
는 공통 접속점에서 측정된 i차 고조파 전압의 실수부이고,
Figure 112011076125063-pat00015
는 공통 접속점에서 측정된 i차 고조파 전압의 허수부이고,
Figure 112011076125063-pat00016
는 공통 접속점에서 측정된 i차 고조파 전류의 실수부이고,
Figure 112011076125063-pat00017
는 공통 접속점에서 측정된 i차 고조파 전류의 허수부이다.
전압?전류 측정부(100)에 의해 측정된 공통 접속점에서의 전압과 수용가의 전류로부터 수용가의 테브닌 등가 모델을 추정하기 위한 방정식으로서, 상기의 수학식 4로부터 행렬로 표현될 수 있는 다음 수학식 5가 도출되며,
Figure 112011076125063-pat00018
Figure 112011076125063-pat00019
이고,
Figure 112011076125063-pat00020
이고,
Figure 112011076125063-pat00021
이다.
상기 수학식 5에서 미지의 행렬 X의 각 파라미터 값은 RLS(Recursive Least Square) 알고리즘으로 추정할 수 있고, 그에 따라 수용가는 각 고조파별로 등가 전압원과 등가 저항 및 등가 리액턴스를 포함하는 테브닌 등가 회로로 모델링될 수 있다.
수용가 THD 연산부(300)에서, 수용가 전압 THD 연산부(310)는 수용가 테브닌 등가 모델 추정부(200)에서 모델링된 수용가의 테브닌 등가 회로에서의 각 고조파별 등가 전압원으로부터 다음 수학식 6을 이용하여 수용가의 전압 THD(THD CV )를 계산한다.
Figure 112011076125063-pat00022
Figure 112011076125063-pat00023
는 수용가의 추정된 테브닌 등가 i차 고조파 전압의 크기이고,
Figure 112011076125063-pat00024
이다.
수용가 전류 THD 연산부(330)는, 수용가가 2개 이상인 경우 특정 수용가의 전류 THD를 다음과 같은 과정으로 계산한다.
특정 수용가의 전류 THD의 계산은 중첩의 원리를 이용한 회로 해석 방법에 따르며, 도 6에 도시된 바와 같이, 이미 왜곡되어 제공되는 상위 전력계통의 고조파별 테브닌 등가 전압원을 단락하고, 추정된 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원만으로 각 고조파에 대한 주파수별 특정 수용가의 페이서 전류를 다음 수학식 7을 이용하여 계산한다.
Figure 112011076125063-pat00025
I i C 는 i차 고조파에 대한 특정 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 페이서 전류이다.
상기 수학식 7을 이용하여 계산된 i차 고조파에 대한 특정 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 페이서 전류(I i C )로부터 다음 수학식 8을 이용하여 특정 수용가의 전류 THD(THD CI )를 계산한다.
Figure 112011076125063-pat00026
Figure 112011076125063-pat00027
는 특정 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 i차 고조파 전류의 크기이고,
Figure 112011076125063-pat00028
이다.
한편, 공통 접속점에 연결된 2개 이상의 수용가가 상위 전력계통에 대하여 병렬로 존재하는 경우, 특정 수용가에 대한 전압 및 전류 THD를 연산하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 상위 전력계통에 대하여 2개의 수용가가 병렬로 존재하는 경우를 가정하도록 한다. 상위 전력계통에 대하여 3개 이상의 수용가가 병렬로 존재하는 경우에도 상위 전력계통에 대하여 2개의 수용가가 병렬로 존재하는 경우와 동일한 원리에 의해 특정 수용가에 대한 전압 및 전류 THD를 도출할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 상위 전력계통에 대하여 2개의 수용가가 병렬로 존재하는 경우, 모델링된 각 수용가의 테브닌 등가 회로에서의 각 고조파별 등가 전압원으로부터 다음 수학식 9 및 수학식 10을 이용하여 각 수용가의 전압 THD(THD CV1 , THD CV2 )를 계산할 수 있다.
Figure 112011076125063-pat00029
Figure 112011076125063-pat00030
THD CV1 는 제1 수용가의 전압 THD이고, THD CV2 는 제2 수용가의 전압 THD이고,
Figure 112011076125063-pat00031
는 제1 수용가의 추정된 테브닌 등가 i차 고조파 전압의 크기이고,
Figure 112011076125063-pat00032
는 제2 수용가의 추정된 테브닌 등가 i차 고조파 전압의 크기이고,
Figure 112011076125063-pat00033
이다.
제1 수용가의 전류 THD를 계산하기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 수용가의 추정된 고조파별 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 고조파별 테브닌 등가 전압원, 즉 이미 왜곡되어 제공되는 전압원을 단락하고, 각 고조파에 대한 주파수별 제1 수용가의 전류를 구한다.
한편, 제2 수용가의 전류 THD를 계산하기 위해서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 수용가의 추정된 고조파별 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 고조파별 테브닌 등가 전압원을 단락하고, 각 고조파에 대한 주파수별 제2 수용가의 전류를 구한다.
여기서, 다음 수학식 11을 이용하여 각 고조파에 대한 주파수별 제k 수용가의 페이서 전류를 계산할 수 있다.
Figure 112011076125063-pat00034
I i Ck 는 i차 고조파에 대한 제k 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 페이서 전류이고, V i k0 는 i차 고조파에 대한 제k 수용가의 테브닌 등가 페이서 전압이고, R Ck 는 i차 고조파에 대한 제k 수용가의 테브닌 등가 저항이고, X Ck 는 i차 고조파에 대한 제k 수용가의 테브닌 등가 리액턴스이고,
Figure 112011076125063-pat00035
이고,
Figure 112011076125063-pat00036
이다.
상기 수학식 11을 이용하여 계산된 i차 고조파에 대한 제1 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 페이서 전류(I i C1 )로부터 다음 수학식 12를 이용하여 제1 수용가의 전류 THD(THD CI1 )를 계산한다.
Figure 112011076125063-pat00037
Figure 112011076125063-pat00038
는 제1 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 i차 고조파 전류의 크기이고,
Figure 112011076125063-pat00039
이다.
또한, 상기 수학식 11을 이용하여 계산된 i차 고조파에 대한 제2 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 페이서 전류(I i C2 )로부터 다음 수학식 13을 이용하여 제2 수용가의 전류 THD(THD CI2 )를 계산한다.
Figure 112011076125063-pat00040
Figure 112011076125063-pat00041
는 제2 수용가의 추정된 테브닌 등가 전압원에 의한 i차 고조파 전류의 크기이고,
Figure 112011076125063-pat00042
이다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 전압?전류 측정부
110: 공통 접속점 페이서 전압 측정부 130: 수용가 페이서 전류 측정부
200: 수용가 테브닌 등가 모델 추정부
300: 수용가 THD 연산부
310: 수용가 전압 THD 연산부 330: 수용가 전류 THD 연산부
400: 수용가 THD 표시부

Claims (10)

  1. 전력계통 내 특정 수용가의 THD를 측정하기 위한 수용가의 THD 측정장치에 있어서,
    공통 접속점(PCC)에서의 전압 및 수용가의 전류를 기본주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 페이서(Phasor) 전압 및 전류로서 측정하는 전압?전류 측정부;
    상기 전압?전류 측정부로부터 측정된 상기 공통 접속점에서의 전압 및 수용가의 전류를 이용하여, 수용가에 대해 고조파별 테브닌 등가 전압원과 테브닌 등가 임피던스를 포함하는 테브닌 등가 모델을 추정하는 수용가 테브닌 등가 모델 추정부; 및
    상기 등가 모델 추정부에 의해 추정된 수용가에 대한 고조파별 테브닌 등가 모델을 이용하여 상기 특정 수용가의 THD를 계산하는 수용가 THD 연산부
    를 포함하고,
    상기 수용가 THD 연산부는, 복수의 수용가가 상위 전력계통에 대하여 병렬로 상기 공통 접속점에 연결된 경우, 상기 등가 모델 추정부에 의해 추정된 고조파별 테브닌 등가 모델에서 THD 측정 대상이 되는 특정 수용가의 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 모든 테브닌 등가 전압원을 제거하여 상기 THD 측정 대상이 되는 특정 수용가의 전류 THD를 계산하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용가 THD 연산부로부터 계산된 상기 특정 수용가의 THD를 출력하는 수용가 THD 표시부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용가 THD 연산부는 상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원으로부터 상기 특정 수용가의 전압 THD를 계산하는 수용가 전압 THD 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용가 THD 연산부는 상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원만으로 상기 특정 수용가의 고조파별 전류를 계산하고, 계산된 상기 고조파별 전류로부터 상기 특정 수용가의 전류 THD를 계산하는 수용가 전류 THD 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정장치.
  6. 전력계통 내 특정 수용가의 THD를 측정하기 위한 수용가의 THD 측정방법에 있어서,
    공통 접속점에서의 전압 및 수용가의 전류를 기본주파수의 정수배에 해당하는 주파수별 페이서 전압 및 전류로서 측정하는 단계;
    상기 공통 접속점에서의 전압 및 수용가의 전류를 이용하여, 수용가에 대해 고조파별 테브닌 등가 전압원과 테브닌 등가 임피던스를 포함하는 테브닌 등가 모델을 추정하는 단계; 및
    수용가에 대한 고조파별 테브닌 등가 모델을 이용하여 상기 특정 수용가의 THD를 계산하되, 복수의 수용가가 상위 전력계통에 대하여 병렬로 상기 공통 접속점에 연결된 경우, 추정된 고조파별 테브닌 등가 모델에서 THD 측정 대상이 되는 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원을 제외한 나머지 모든 고조파별 테브닌 등가 전압원을 제거하여 상기 THD 측정 대상이 되는 특정 수용가의 전류 THD를 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 수용가에 대한 고조파별 테브닌 등가 모델을 이용하여 계산된 상기 특정 수용가의 THD를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 특정 수용가의 THD를 계산하는 단계는,
    상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원으로부터 상기 특정 수용가의 전압 THD를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 특정 수용가의 THD를 계산하는 단계는,
    상기 특정 수용가의 고조파별 테브닌 등가 전압원만으로 상기 특정 수용가의 고조파별 전류를 계산하고, 계산된 상기 고조파별 전류로부터 상기 특정 수용가의 전류 THD를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수용가의 THD 측정방법.
KR1020110098832A 2011-09-29 2011-09-29 등가 모델을 이용한 수용가의 ｔｈｄ 측정장치 및 방법 KR101138480B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110098832A KR101138480B1 (ko) 2011-09-29 2011-09-29 등가 모델을 이용한 수용가의 ｔｈｄ 측정장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110098832A KR101138480B1 (ko) 2011-09-29 2011-09-29 등가 모델을 이용한 수용가의 ｔｈｄ 측정장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101138480B1 true KR101138480B1 (ko) 2012-04-25

Family

ID=46143986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110098832A KR101138480B1 (ko) 2011-09-29 2011-09-29 등가 모델을 이용한 수용가의 ｔｈｄ 측정장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101138480B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3460110B2 (ja) * 1996-01-27 2003-10-27 松下電器産業株式会社 高調波伝搬特性解析装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3460110B2 (ja) * 1996-01-27 2003-10-27 松下電器産業株式会社 高調波伝搬特性解析装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
http://www.ieee.org/(Methods for Estimating Customer Voltage Harmonic Emission Levels, 2008) *
http://www.ieee.org/(Methods for Estimating Customer Voltage Harmonic Emission Levels, 2008)*

Similar Documents

Publication Publication Date Title
McQueen et al. Monte Carlo simulation of residential electricity demand for forecasting maximum demand on distribution networks
Mortazavi et al. A searching based method for locating high impedance arcing fault in distribution networks
RU2430457C2 (ru) Оценка параметров тепловой модели линии электропитания
JP6209951B2 (ja) トランス接続相判定装置、方法、及びプログラム
US7720620B2 (en) System and method for determining harmonic contributions from non-linear loads without disconnecting any load
US9563722B2 (en) Sigma algebraic approximants as a diagnostic tool in power networks
CN105676069B (zh) 一种基于ap聚类数据筛选的谐波责任划分方法
Špelko et al. CIGRE/CIRED JWG C4. 42: Overview of common methods for assessment of harmonic contribution from customer installation
CN105588982A (zh) 一种电力系统谐波阻抗的测量计算方法
Cebrian et al. Hybrid method to assess sensitive process interruption costs due to faults in electric power distribution networks
CN105548809B (zh) 一种电力系统谐波责任的确定方法
JP6331465B2 (ja) トランス接続相判定装置、トランス接続相判定方法、およびトランス接続相判定プログラム
Unsar et al. Identification of harmonic current contributions of iron and steel plants based on time-synchronized field measurements—Part I: At PCC
CN110618314B (zh) 一种配电系统抗短路故障干扰的谐波责任划分方法
KR101322656B1 (ko) 고조파 기여도 평가 시스템, 방법 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 매체
Xu et al. Aggregate harmonic fingerprint models of PV inverters. part 1: Operation at different powers
Salmeron et al. New distortion and unbalance indices based on power quality analyzer measurements
KR101138480B1 (ko) 등가 모델을 이용한 수용가의 ｔｈｄ 측정장치 및 방법
Dickert et al. Energy loss estimation in distribution networks for planning purposes
CN106546943B (zh) 一种计量误差和变损自测的方法和装置
Elphick et al. Characteristics of power quality disturbance levels in Australia
Vega-Garcia et al. Evaluation of probability functions related to short circuit random variables using power quality meters
Pfajfar et al. Harmonic emission level estimation based on measurements at the point of evaluation
Van Casteren et al. A customer oriented approach to the classification of voltage dips
KR101043096B1 (ko) 전력 품질 측정 방법 및 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180329

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190327

Year of fee payment: 8