KR20230016736A - Open phase fault protection device and method in grid-connected transformer for ess - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, 이하 ESS)을 계통에서 신속히 분리할 수 있는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a phase failure detection-protection device and method for an ESS-linked transformer, and more particularly, to an ESS-linked transformer that can quickly separate an energy storage system (ESS) from a system. It relates to an accident detection-protection device and its method.
일반적으로, 변압기의 구조는 크게 권선과 철심으로 구성되어 있으며, 권선의 결선방식과 철심 구조에 따라 전기적인 특성이 다르게 나타나고 있다. In general, the structure of a transformer is largely composed of a winding wire and an iron core, and electrical characteristics are different depending on the wiring method of the winding and the structure of the iron core.
변압기 권선의 결선방식은 Y-△ 결선방식을 주로 사용하고 있으며, 일부는 Y-Y 결선방식을 사용하는 경우도 있다. 변압기의 철심 구조는 크게 내철형과 외철형으로 구분하며, 내철형 변압기는 3각 철심과 5각 철심형태로 구분하고 있다. As for the wiring method of the transformer winding, the Y-Δ wiring method is mainly used, and in some cases, the Y-Y wiring method is used. The iron core structure of the transformer is largely divided into inner iron type and outer iron type, and inner iron type transformer is divided into triangular iron core and pentagonal iron core type.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System, 이하 ESS) 연계용변압기는 경제성 및 점유면적 측면에서 유리한 3각 철심형태를 많이 사용하고 있으며, 5각 철심형태는 154kV 이상 초고압 계통에 주로 사용하고 있다. 한편, 단상 변압기 3개를 1개의 뱅크(Bank)로 조합하여 3상으로 사용하는 방식이 있는데, 전기적 특성(전압유기, 전력조류 등)은 5각 철심과 동일하다. Transformers for energy storage system (hereinafter referred to as ESS) use a triangular iron core shape, which is advantageous in terms of economic feasibility and occupied area, and the pentagonal core type is mainly used for extra-high voltage systems of 154kV or higher. On the other hand, there is a method of combining three single-phase transformers into one bank and using them as three-phase, and the electrical characteristics (voltage induction, power flow, etc.) are the same as those of the pentagonal iron core.
도 1은 일반적인 계통 ESS 연계용변압기의 역 전력 흐름 현상을 설명하기 위한 구성이다. 1 is a configuration for explaining a reverse power flow phenomenon of a general system ESS-linked transformer.
도 1을 참조하면, ESS가 연계된 배전계통에서 배전선로의 1상이 단선되는 등의 결상사고가 발생하는 경우, ESS가 계통에서 분리되어야 한다. 하지만 결상사고를 감지하지 못하고 계속 발전하는 현상(단독운전)과 ESS 연계용변압기의 역조류 현상으로 인해 배전선로의 결상된 상으로 전력을 공급하여 계통에 악영향을 주는 현상이 발생할 수 있다. Referring to FIG. 1 , when a phase failure such as disconnection of one phase of a distribution line occurs in a distribution system to which an ESS is linked, the ESS must be separated from the system. However, due to the phenomenon of continuous power generation without detecting the phase loss accident (single operation) and the reverse flow phenomenon of the ESS-linked transformer, power may be supplied to the phase of the distribution line with phase loss and adversely affect the system.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 결상사고 발생 시 결상을 검출하여 ESS를 계통에서 신속하게 분리해야 한다. 하지만, 기존에 사용되고 있는 결상사고 보호방식은 측정된 전압이 정정치 이하가 되었을 때 동작하는 방식을 채용하고 있다. In order to solve this problem, it is necessary to quickly separate the ESS from the system by detecting the phase loss when a phase loss occurs. However, conventionally used phase loss protection methods adopt a method of operating when the measured voltage is below the set value.
따라서, 상기한 방식의 결상사고 보호계전기는 ESS 연계용변압기의 결선방식과 철심형태에 따라 결상된 상에 전압이 유지될 수 있으므로, 결상사고 검출이 어려워 새로운 결상사고 검출 알고리즘이 요구되고 있다. Therefore, since the phase loss protection relay of the above method can maintain the voltage of the phase loss according to the wiring method and the shape of the iron core of the ESS-linked transformer, it is difficult to detect the phase loss accident, and a new phase loss detection algorithm is required.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 전류비교방식의 개념을 이용하여, ESS 연계용변압기의 1, 2차측 각각의 전류 크기와 위상에 기초하여 결상사고를 검출하고 이를 바탕으로 ESS를 계통에서 신속히 분리할 수 있는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치를 제공하는 것이다. Therefore, the technical problem of the present invention is focused on this point, and the purpose of the present invention is to detect phase loss based on the current size and phase of the primary and secondary sides of the ESS-linked transformer using the concept of the current comparison method Based on this, it is to provide a phase failure detection and protection device for an ESS-linked transformer that can quickly separate the ESS from the system.
본 발명의 다른 목적은 전류비교방식의 개념을 이용하여, ESS 연계용변압기의 1, 2차측 각각의 전류 크기와 위상에 기초하여 결상사고를 검출하고 이를 바탕으로 ESS를 계통에서 신속히 분리할 수 있는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to use the concept of a current comparison method to detect a phase failure based on the current size and phase of the primary and secondary sides of the ESS-linked transformer, and to quickly separate the ESS from the system based on this It is to provide a phase failure detection and protection method for an ESS-linked transformer.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치는, ESS 연계용변압기의 1차측에 설치된 제1 변류기에 의해 센싱된 제1 전류를 수신하는 제1 수신부; 상기 ESS 연계용변압기의 2차측에 설치된 제2 변류기에 의해 센싱된 제2 전류를 수신하는 제2 수신부; 및 상기 제1 전류와 상기 제2 전류 각각의 크기 및 위상에 기초하여 동작 기울기와 전류 불평형률을 계산하고, 상기 동작 기울기 및 상기 전류 불평형률 모두가 정정치 이상인 경우 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시키는 검출 제어부를 포함한다. In order to realize the object of the present invention described above, the phase failure detection and protection device of the ESS-linked transformer according to an embodiment is configured to receive a first current sensed by a first current transformer installed on the primary side of the ESS-linked transformer. a first receiver; a second receiving unit receiving a second current sensed by a second current transformer installed on a secondary side of the ESS-linked transformer; And calculating an operation slope and a current unbalance rate based on the magnitude and phase of each of the first current and the second current, and when both the operation slope and the current unbalance rate are equal to or greater than a set value, it is determined that a phase failure occurs and the circuit breaker is operated. It includes a detection control unit that
일실시예에서, 상기 검출 제어부는, 상기 ESS 연계용변압기의 변압비, 변류비, 각 변위 및 용량을 상정하는 상정부; 결상사고 검출-보호장치의 정정치인 최소동작전류, 무릎점, 동작 기울기 및 전류 불평형률을 계산하여 상기 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작 곡선 상에서 동작 영역을 결정하는 동작 영역 결정부; 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 각각의 전류 크기 및 위상에 기초하여 각 상의 동작전류와 제한전류를 계산하는 계산부; 상기 각 상의 동작전류와 제한전류에 대하여 상기 동작범위에 포함되는가를 판단하는 동작범위 판단부; 상기 동작전류 및 상기 제한전류가 상기 동작범위에 포함되는 것으로 체크되면 전류 불평형률을 계산하고, 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인지를 판단하는 전류 불평형률 판단부; 및 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인 것으로 체크되면, 결상사고로 판단하여 보호장치를 동작시키는 동작 제어부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the detection control unit may include: an upper unit for assuming a transformer ratio, a transformer ratio, and each displacement and capacity of the ESS-linked transformer; Operation area determination unit for determining the operating area on the operating curve of the phase loss detection-protection device of the ESS linkage transformer by calculating the minimum operating current, knee point, operating slope, and current unbalance rate, which are the correct values of the phase loss detection-protection device ; a calculation unit that calculates an operating current and a limiting current of each phase based on the magnitude and phase of each of the first current and the second current; an operating range determination unit for determining whether the operating current and limit current of each phase are included in the operating range; a current imbalance rate judging unit calculating a current imbalance rate when it is checked that the operating current and the limit current are included in the operating range, and determining whether the current imbalance rate is greater than or equal to a set value; And when it is checked that the current imbalance rate is greater than or equal to a set value, it may include an operation control unit that determines a phase loss accident and operates a protection device.
일실시예에서, 상기 계산부는, 상기 측정된 전류 크기 및 위상을 및 (여기서, : 동작전류, : 제한전류, : 변압기 1차측의 전류, : 변압기 2차측의 전류)에 대입하여 각 상의 동작전류( )와 제한전류( )를 계산하고, 상기 전류 불평형률 판단부는, (여기서, : 변압기 1차측 전류 불평형률, : 변압기 1차측의 a상 전류, : 변압기 1차측의 b상 전류, : 변압기 1차측의 c상 전류)에 따라 전류 불평형률을 계산할 수 있다. In one embodiment, the calculation unit, the measured current magnitude and phase and (here, : operating current, : limiting current, : Current of the primary side of the transformer, : operating current of each phase by substituting the current of the secondary side of the transformer) ( ) and limiting current ( ), and the current unbalance rate determining unit, (here, : Transformer primary side current unbalance factor, : Phase a current of the primary side of the transformer, : Phase b current of the primary side of the transformer, : The current unbalance factor can be calculated according to the c-phase current of the primary side of the transformer).
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호방법은, (a) ESS 연계용변압기의 1차측에 설치된 제1 변류기에 의해 센싱된 제1 전류를 수신하는 단계; (b) 상기 ESS 연계용변압기의 2차측에 설치된 제2 변류기에 의해 센싱된 제2 전류를 수신하는 단계; 및 (c) 상기 제1 전류와 상기 제2 전류에 기초하여 동작 기울기와 전류 불평형률을 계산하고, 상기 동작 기울기 및 상기 전류 불평형률 모두가 정정치 이상인 경우 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시키는 단계를 포함한다. In order to realize the other object of the present invention described above, a phase failure detection-protection method of an ESS-linked transformer according to an embodiment is, (a) a first sensed by a first current transformer installed on the primary side of an ESS-linked transformer receiving current; (b) receiving a second current sensed by a second current transformer installed on a secondary side of the ESS-linked transformer; And (c) calculating an operating slope and a current unbalance rate based on the first current and the second current, and determining that a phase failure occurs when both the operating slope and the current unbalance rate are equal to or greater than a set value, and operating a circuit breaker. includes
일실시예에서, 상기 단계(c)는, (c-1) 상기 ESS 연계용변압기의 변압비, 변류비, 각 변위 및 용량을 상정하는 단계; (c-2) 결상사고 검출-보호장치의 정정치인 최소동작전류, 무릎점, 동작 기울기 및 전류 불평형률을 계산하여 상기 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작 곡선 상에서 동작 영역을 결정하는 단계; (c-3) 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 각각의 전류 크기 및 위상을 및 (여기서, : 동작전류, : 제한전류, : 변압기 1차측의 전류, : 변압기 2차측의 전류)에 대입하여 각 상의 동작전류()와 제한전류( )를 계산하는 단계; (c-4) 상기 각 상의 동작전류()와 제한전류( )에 대하여 상기 동작범위에 포함되는가를 판단하는 단계; (c-5) 상기 단계(c-4)에서 상기 동작전류 및 상기 제한전류가 상기 동작범위에 포함되지 않는 것으로 체크되면, 상기 단계(c-3)로 피드백하는 단계; (c-6) 상기 단계(c-4)에서 상기 동작전류 및 상기 제한전류가 상기 동작범위에 포함되는 것으로 체크되면, (여기서, : 변압기 1차측 전류 불평형률, : 변압기 1차측의 a상 전류, : 변압기 1차측의 b상 전류, : 변압기 1차측의 c상 전류)에 따라 전류 불평형률을 계산하고, 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인지를 판단하는 단계; 및 (c-7) 상기 단계(c-6)에서 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인 것으로 체크되면, 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step (c) may include (c-1) assuming a transformer ratio, a transformer ratio, each displacement and capacity of the ESS-linked transformer; (c-2) Calculate the minimum operating current, knee point, operating slope, and current unbalance rate, which are the fixed values of the phase loss detection-protection device, to determine the operating area on the operating curve of the phase loss detection-protection device of the ESS-linked transformer doing; (c-3) the current magnitude and phase of each of the first current and the second current and (here, : operating current, : limiting current, : Current of the primary side of the transformer, : operating current of each phase by substituting the current of the secondary side of the transformer) ( ) and limiting current ( ); (c-4) The operating current of each phase ( ) and limiting current ( ) determining whether it is included in the operating range; (c-5) feeding back to step (c-3) if it is checked in step (c-4) that the operating current and the limit current are not included in the operating range; (c-6) If it is checked in step (c-4) that the operating current and the limiting current are included in the operating range, (here, : Transformer primary side current unbalance factor, : Phase a current of the primary side of the transformer, : Phase b current of the primary side of the transformer, : Calculating a current unbalance rate according to the c-phase current of the primary side of the transformer), and determining whether the current unbalance rate is equal to or greater than a set value; and (c-7) if it is checked that the current unbalance ratio is greater than or equal to a set value in the step (c-6), determining a phase loss accident and operating a circuit breaker.
이러한 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치 및 그 방법에 의하면, 전류비교방식의 개념을 이용하여 ESS 연계용변압기의 1차측 및 2차측 각각의 전류 크기와 위상에 기초하여 동작 기울기와 전류 불평형률을 계산하고, 상기 동작 기울기 및 상기 전류 불평형률 모두가 정정치 이상인 경우 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시키므로써 ESS를 계통에서 신속히 분리할 수 있다. According to the phase failure detection-protection device and method of the ESS-linked transformer, the operating slope and current unbalance are based on the current size and phase of the primary and secondary sides of the ESS-linked transformer using the concept of a current comparison method. The ESS can be quickly separated from the system by calculating the operating slope and operating the circuit breaker by calculating the operating slope and determining that it is a phase failure when both the current unbalance rate is equal to or greater than the set value.
도 1은 일반적인 계통 ESS 연계용변압기의 역 전력 흐름 현상을 설명하기 위한 구성이다.
도 2는 ESS 연계용변압기의 1차측 전류 및 2차측 전류를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 결상사고 검출-보호장치의 설치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 결상사고 검출-보호장치의 동작 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 결상사고 검출-보호장치의 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 ESS용 전류 제어기의 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.
도 7a 및 도 7b는 ESS용 전류 컨트롤러 모델링을 설명하기 위한 결선도들이다.
도 8은 ESS용 PWM 컨트롤러 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.
도 9는 ESS용 PCS 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.
도 10은 결상사고 검출-보호장치의 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.
도 11은 전체 계통의 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.
도 12a는 Y-Y결선 변압기의 결상사고 검출-보호장치를 설명하기 위한 결선도이고, 도 12b는 Y-△결선 변압기의 결상사고 검출-보호장치를 설명하기 위한 결선도이다.
도 13a는 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 전압 특성을 설명하기 위한 파형도이고, 도 13b는 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 전류 특성을 설명하기 위한 파형도이다. 1 is a configuration for explaining a reverse power flow phenomenon of a general system ESS-linked transformer.
2 is a conceptual diagram for explaining primary-side current and secondary-side current of an ESS-linked transformer.
Figure 3 is a conceptual diagram for explaining the installation of the image failure detection-protection device according to the present invention.
Figure 4 is a graph for explaining the operation curve of the image failure detection-protection device.
5 is a flow chart for explaining a method of operating a phase failure detection-protection device.
6 is a wiring diagram for explaining modeling of a current controller for an ESS.
7A and 7B are connection diagrams for explaining modeling of a current controller for an ESS.
8 is a wiring diagram for explaining PWM controller modeling for ESS.
9 is a wiring diagram for explaining PCS modeling for ESS.
10 is a wiring diagram for explaining the modeling of the image failure detection-protection device.
11 is a wiring diagram for explaining modeling of the entire system.
12a is a connection diagram for explaining a phase loss detection and protection device for a YY connection transformer, and FIG. 12b is a connection diagram for explaining a phase loss detection and protection device for a Y-Δ connection transformer.
13a is a waveform diagram for explaining voltage characteristics of a YY-connected ESS-connected transformer, and FIG. 13b is a waveform diagram for explaining current characteristics of a YY-connected ESS-connected transformer.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in more detail. Since the present invention may have various changes and various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged than actual for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. In addition, unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
도 2는 ESS 연계용변압기의 1차측 전류 및 2차측 전류를 설명하기 위한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram for explaining primary-side current and secondary-side current of an ESS-linked transformer.
도 2를 참조하면, 정상상태에서 ESS 연계용변압기(TR)의 1차측 전류()와 2차측 전류()는 항상 동일한 값을 가진다. Referring to FIG. 2, in the normal state, the primary side current of the ESS-linked transformer (TR) ) and the secondary current ( ) always has the same value.
그러나, 결상사고 발생 시 ESS용 PCS의 단독운전과 ESS 연계용변압기(TR)의 역조류 현상으로 인해, ESS 연계용변압기(TR)의 1차측 전류(), 2차측 전류()는 그 값이 서로 달라지게 된다. 따라서, ESS 연계용변압기(TR)의 1차측 전류()와 2차측 전류()를 비교하는 전류비교방식을 이용하면 기존방식에서 검출하기 어려운 결상사고를 판단할 수 있다. However, due to the single operation of the PCS for ESS and the reverse current of the transformer (TR) for ESS connection in the event of a phase failure, the primary side current ( ), the secondary current ( ) will have different values. Therefore, the primary side current of the ESS-linked transformer (TR) ) and the secondary current ( ), it is possible to determine phase loss accidents that are difficult to detect in the existing method.
도 3은 본 발명에 따른 결상사고 검출-보호장치의 설치를 설명하기 위한 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram for explaining the installation of the image failure detection-protection device according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 결산사고 검출-보호장치(100)는 전류비교방식의 개념을 이용하는 것으로서, ESS 연계용변압기(TR)의 1차측에 배치된 제1 전류기(CT1)(10)와 ESS 연계용변압기(TR)의 2차측에 배치된 제2 전류기(CT2)(20)에 각각 연결되어 전류와 위상을 비교하여 결상사고를 검출한다. Referring to FIG. 3, the settlement accident detection-
구체적으로, 결산사고 검출-보호장치(100)는 제1 수신부(110), 제2 수신부(120) 및 검출 제어부(130)를 포함한다. Specifically, the settlement accident detection-
제1 수신부(110)는 ESS 연계용변압기(TR)의 1차측에 설치된 제1 변류기(10)에 의해 센싱된 1차측 전류(또는 제1 전류)()를 수신하여 검출 제어부(130)에 제공한다. The
제2 수신부(120)는 ESS 연계용변압기(TR)의 2차측에 설치된 제2 변류기(20)에 의해 센싱된 2차측 전류(또는 제2 전류)()를 수신하여 검출 제어부(130)에 제공한다. The
검출 제어부(130)는 제1 전류()와 제2 전류() 각각의 크기 및 위상에 기초하여 동작 기울기와 전류 불평형률을 계산하고, 상기 동작 기울기 및 상기 전류 불평형률 모두가 정정치 이상인 경우 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시킨다. 예를 들어, 검출 제어부(130)는 상정부(도면부호 미부여), 동작 영역 결정부(도면부호 미부여), 계산부(도면부호 미부여), 동작범위 판단부(도면부호 미부여), 전류 불평형률 판단부(도면부호 미부여) 및 동작 제어부(도면부호 미부여)를 포함할 수 있다. 여기서, 검출 제어부(130)는 상정부, 동작 영역 결정부, 계산부, 동작범위 판단부, 전류 불평형률 판단부 및 동작 제어부로 구성된 것으로 설명하였으나 이는 논리적으로 구분하였을 뿐 하드웨어적으로 구분한 것은 아니다. The
상기 상정부는 상기 ESS 연계용변압기의 변압비, 변류비, 각 변위 및 용량을 상정한다. 상기 동작 영역 결정부는 결상사고 검출-보호장치의 정정치인 최소동작전류, 무릎점, 동작 기울기 및 전류 불평형률을 계산하여 상기 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작 곡선 상에서 동작 영역을 결정한다. 상기 계산부는 상기 제1 전류() 및 상기 제2 전류() 각각의 전류 크기 및 위상에 기초하여 각 상의 동작전류와 제한전류를 계산한다. 상기 동작범위 판단부는 상기 각 상의 동작전류와 제한전류에 대하여 상기 동작범위에 포함되는가를 판단한다. 상기 전류 불평형률 판단부는 상기 동작전류 및 상기 제한전류가 상기 동작범위에 포함되는 것으로 체크되면 전류 불평형률을 계산하고, 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인지를 판단한다. 상기 동작 제어부는 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인 것으로 체크되면, 결상사고로 판단하여 보호장치를 동작시킨다. The assumption unit assumes a transformer ratio, transformer ratio, angular displacement, and capacity of the ESS-linked transformer. The operating area determination unit calculates the minimum operating current, knee point, operating slope, and current unbalance rate, which are the correct values of the phase loss detection and protection device, and determines the operation area on the operation curve of the phase failure detection and protection device of the ESS-linked transformer do. The calculation unit includes the first current ( ) And the second current ( ) Calculate the operating current and limiting current of each phase based on the size and phase of each current. The operating range determination unit determines whether the operating current and limit current of each phase are included in the operating range. The current imbalance rate determining unit calculates a current imbalance rate when it is checked that the operating current and the limit current are included in the operating range, and determines whether the current unbalance rate is greater than or equal to a set value. When the operation control unit checks that the current unbalance rate is greater than or equal to a set value, it determines that a phase loss accident occurs and operates a protection device.
결산사고 검출-보호장치(100)에 의한 결상사고 검출 알고리즘을 구체적으로 나타내면 다음과 같다. The settlement accident detection-
먼저, ESS 연계용변압기(TR)의 1차측 전류() 및 2차측 전류()를 측정하고, 수식 (1)과 수식 (2)를 이용하여 동작전류()와 제한전류()를 계산한 후, 수식 (3)을 이용하여 동작 기울기(Operating Slope)()를 구한다.First, the primary side current of the ESS-linked transformer (TR) ) and the secondary current ( ), and using Equation (1) and Equation (2), the operating current ( ) and limiting current ( ) After calculating the operating slope (Operating Slope) using Equation (3) ) is obtained.
(1) (One)
(2) (2)
(3) (3)
(여기서, : 동작전류, : 제한전류, : 변압기 1차측의 전류, : 변압기 2차측의 전류, : 동작 기울기)(here, : operating current, : limiting current, : Current of the primary side of the transformer, : current on the secondary side of the transformer, : motion tilt)
수식 (1) 내지 수식 (3)을 통해 계산된 동작전류(), 제한전류() 및 동작 기울기()를 바탕으로 결상사고 검출-보호장치(100)의 동작범위를 나타내면 도 4와 같다. The operating current calculated through Equations (1) to Equations (3) ( ), limiting current ( ) and motion gradient ( Based on ), the operating range of the phase failure detection-
도 4는 결상사고 검출-보호장치의 동작 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.Figure 4 is a graph for explaining the operation curve of the image failure detection-protection device.
도 4에서, ① 구간은 정상상태에서 측정 오차에 의한 오동작을 방지하기 위해 최소 동작전류()를 설정하는 영역을 나타내고, ② 구간은 결상사고 시, 역조류 현상으로 인해 발생하는 ESS 연계용변압기의 1차 및 2차측 전류의 차를 고려하여 결상을 검출하기 위한 기울기() 설정 영역을 나타낸다. 또한, ③ 구간은 계기용 변류기 포화특성을 고려하여 무릎점(knee point, )을 상정하여 포화 시 발생하는 변류기 측정 오차를 고려하여 보호장치가 오동작하지 않도록 기울기()를 보정하는 영역을 나타낸다. In FIG. 4,
따라서, ① 구간은 아래의 수식 (4)와 같이 제한전류가 0 이상이고, 동시에 미만에서 계산되고, ② 구간은 아래의 수식 (5)와 같이 제한전류가 이상이고, 동시에 무릎점() 미만에서 계산되며, ③ 구간은 아래의 수식 (6)과 같이 제한전류가 무릎점() 이상에서 결정된다. Therefore, in
() (4) ( ) (4)
() (5) ( ) (5)
() (6) ( ) (6)
(여기서, : 동작전류, : 제한전류, : 최소 동작전류의 설정값, : 기울기 설정값, : 무릎점)(here, : operating current, : limiting current, : set value of minimum operating current, : slope setting value, : knee point)
즉, 변압기 1차측 및 2차측 전류(, )를 바탕으로 결상사고 검출 알고리즘에 의하여 도 4에 도시된 동작 곡선에서 어느 한 좌표가 결정되고, 상기 결정된 좌표가 결상사고 검출-보호장치에서 정정한 동작영역에 위치하면, 결상사고로 판단하게 된다. That is, the transformer primary and secondary current ( , ) Based on the phase loss detection algorithm, a coordinate is determined in the operation curve shown in FIG. 4, and if the determined coordinate is located in the operation area corrected by the phase loss detection-protection device, it is determined as a phase loss accident. .
한편, 외부 지락사고에 의한 오동작을 방지하기 위해, 변압기 1차측 전류()의 불평형률을 아래의 수식 (7)과 같이 계산하고, 상기 계산된 변압기 1차측 전류()의 불평형률이 정정치 이상일 경우에만 결상사고로 판단하여, 결상사고 검출-보호장치를 동작시킨다. On the other hand, in order to prevent malfunction due to an external ground fault, the primary side current of the transformer ( ) is calculated as in Equation (7) below, and the calculated primary side current of the transformer ( ) is judged to be a phase loss accident only when the unbalance rate of the phase is greater than the set value, and the phase loss detection and protection device is operated.
(7) (7)
(여기서, : 변압기 1차측 전류 불평형률, : 변압기 1차측의 a상 전류, : 변압기 1차측의 b상 전류, : 변압기 1차측의 c상 전류)(here, : Transformer primary side current unbalance factor, : Phase a current of the primary side of the transformer, : Phase b current of the primary side of the transformer, : Phase c current of the primary side of the transformer)
한편, ESS 연계용변압기는 결선방식(예를 들어, Y-△, △-Y)에 따라 1차측과 2차측에 30° 위상차가 발생하므로 위상각을 보정해야 하며, 변압비에 따른 1, 2차 전류 크기도 고려해야 한다. 즉, ESS 연계용변압기의 각 변위가 YNd1이고 변압비가 380/220[V]인 경우, 위상각은 1차보다 2차측이 30°차이가 나므로 2차측에 +30°를 보정해서 1차측 위상과 동일하게 하고, 전류의 크기는 2차측 전류가 1차측 전류보다 √3배이므로 2차측 전류에 배를 곱하여 계산해야 한다.On the other hand, the ESS-linked transformer has a 30° phase difference between the primary side and the secondary side depending on the wiring method (e.g., Y-Δ, △-Y), so the phase angle must be corrected. The size of the differential current must also be considered. That is, if the angular displacement of the ESS-linked transformer is YNd1 and the transformation ratio is 380/220 [V], the phase angle is different from the primary by 30° on the secondary side, so +30° is corrected on the secondary side to In the same way, since the secondary current is √3 times greater than the primary current, the magnitude of the current is equal to the secondary current It must be multiplied by a factor of two.
상기한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고 검출-보호장치의 운용 방법은 다음과 같이 나타낼 수 있다. According to the above phase loss detection algorithm, the operation method of the phase loss detection-protection device can be expressed as follows.
도 5는 결상사고 검출-보호장치의 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 5 is a flow chart for explaining a method of operating a phase failure detection-protection device.
도 5를 참조하면, 결상사고 검출-보호장치에 입력값을 설정한다(단계 S102). 상기 입력값은 ESS 연계용변압기의 변압비, 변류비, 각 변위 및 용량을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, an input value is set to the phase loss detection and protection device (step S102). The input value may include a transformer ratio, transformer ratio, angular displacement, and capacity of the ESS-linked transformer.
이어, 결상사고 검출-보호장치의 동작 영역을 결정한다(단계 S104). Subsequently, an operation area of the image loss detection and protection device is determined (step S104).
이어, 전류 불평형률의 픽업값(또는 정정치)을 설정한다(단계 S106). Subsequently, a pick-up value (or correction value) of the current unbalance ratio is set (step S106).
이어, 시간(t)를 제로로 설정하여 초기화한다(단계 S108). Subsequently, initialization is performed by setting time t to zero (step S108).
이어, 변압기 1차측 및 2차측 전류를 측정한다(단계 S110). Next, the primary side and secondary side currents of the transformer are measured (step S110).
이어, 측정된 1차측 전류 및 2차측 전류를 근거로 동작전류()와 제한전류()를 계산한다(단계 S112). 예를 들어, 측정된 1차측 전류 및 2차측 전류를 수식 (1) 내지 수식 (2)에 대입하여, 각 상의 동작전류()와 제한전류()를 계산한다.Then, based on the measured primary current and secondary current, the operating current ( ) and limiting current ( ) is calculated (step S112). For example, by substituting the measured primary current and secondary current into Equations (1) to Equations (2), the operating current of each phase ( ) and limiting current ( ) is calculated.
이어, 단계 S112에서 계산된 동작전류()와 제한전류()가 픽업값보다 큰지의 여부를 체크한다(단계 S114). Then, the operating current calculated in step S112 ( ) and limiting current ( ) is greater than the pickup value (step S114).
단계 S114에서 동작전류()와 제한전류()가 픽업값보다 크지 않은 것으로 체크되면 시간을 설정된 크기(Δ)만큼 증가시킨 후(단계 S116), 단계 S108로 피드백한다. In step S114, the operating current ( ) and limiting current ( ) is not larger than the pick-up value, the time is increased by the set size (Δ) (step S116), and then fed back to step S108.
단계 S114에서 동작전류()와 제한전류()가 픽업값보다 큰 것으로 체크되면 전류 불평형률이 픽업값보다 큰지의 여부를 체크한다(단계 S118). In step S114, the operating current ( ) and limiting current ( ) is greater than the pickup value, it is checked whether the current unbalance rate is greater than the pickup value (step S118).
단계 S118에서 전류 불평형률이 픽업값보다 크지 않은 것으로 체크되면 현재 시각이 설정된 최대 시각인지의 여부를 체크한다(단계 S120). If it is checked in step S118 that the current unbalance rate is not greater than the pick-up value, it is checked whether the current time is the set maximum time (step S120).
단계 S120에서 현재 시각이 설정된 최대 시각인 것으로 체크되면 종료하고, 현재 시각이 설정된 최대 시각인 아닌 것으로 체크되면 단계 S116으로 피드백한다. In step S120, if it is checked that the current time is the set maximum time, the process ends, and if it is checked that the current time is not the set maximum time, the process is fed back to step S116.
한편, 전류 불평형률이 픽업값보다 큰 것으로 체크되면 보호장치를 동작시킨 다(단계 S122). On the other hand, if it is checked that the current unbalance rate is greater than the pick-up value, the protection device is operated (step S122).
이하에서, 전력계통해석 소프트웨어(PSCAD/EMTDC)에 의한 결상사고 검출-보호장치의 모델링을 설명한다. Hereinafter, modeling of the phase failure detection-protection device by the power system analysis software (PSCAD/EMTDC) will be described.
<ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 모델링><Detection of phase loss accident of ESS-linked transformer - Modeling of protection device>
ESS가 연계된 배전계통에서 ESS 연계용변압기의 결선 방법 및 철심 구조 별로 보호장치 동작특성을 분석하기 위하여, 배전계통 상용해석 프로그램인 전력계통해석 소프트웨어(PSCAD/EMTDC)를 이용하여 모델링하면 도 6과 같다. In order to analyze the operation characteristics of the protection device for each iron core structure and wiring method of the ESS-linked transformer in the distribution system linked to the ESS, modeling using power system analysis software (PSCAD/EMTDC), a distribution system commercial analysis program, is shown in FIG. 6 and same.
도 6은 ESS용 전류 제어기의 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.6 is a wiring diagram for explaining modeling of a current controller for an ESS.
도 6을 참조하면, 배전선로의 A상이 단선되는 결상상태를 차단기(CB, circuit breaker)로 모의하고, ESS 연계용변압기의 1차측 배전선로에는 3상부하가 연결된 것으로 나타낸다. 또한, ESS 연계용변압기는 전력계통해석 소프트웨어(PSCAD/EMTDC)의 라이브러리에서 제공하는 UMEC(unified magnetic equivalent circuit) 모델을 사용한다. 상기 모델에서는 3상 2권선 변압기로 결선 방법을 Y-Y 형태 또는 Y-△ 형태로 변경하여 해석할 수 있으며, 철심 구조를 3각 철심, 5각 철심, 단상 변압기의 형태로 변경하여 해석할 수 있다. Referring to FIG. 6, a phase loss state in which phase A of the distribution line is disconnected is simulated by a circuit breaker (CB, circuit breaker), and it is shown that three-phase loads are connected to the primary distribution line of the ESS-linked transformer. In addition, the ESS-linked transformer uses the UMEC (unified magnetic equivalent circuit) model provided by the library of power system analysis software (PSCAD/EMTDC). In the above model, it can be analyzed by changing the wiring method to Y-Y type or Y-Δ type with a three-phase two-winding transformer, and the iron core structure can be analyzed by changing the shape of a triangular core, a pentagonal core, and a single-phase transformer.
<ESS 모델링><ESS modeling>
ESS용 PCS에 대하여 목표로 하는 유효전력과 무효전력을 제어하기 위해, PI제어기를 이용한 세부적인 전류제어 알고리즘은 아래의 수식 (8) 및 수식 (9)와 같고, 상기 PI제어기를 모델링하면 도 7a 및 도 7b와 같다. 여기서 PCS의 전류 제어부는 유효전력과 디커플링 회로이기 때문에 무효전력을 서로 독립적으로 제어할 수 있다.In order to control the active power and reactive power targeted for the PCS for ESS, the detailed current control algorithm using the PI controller is as shown in Equations (8) and Equation (9) below, and modeling the PI controller is shown in FIG. 7a and as shown in FIG. 7B. Here, since the current controller of the PCS is a decoupling circuit and active power, it can control reactive power independently of each other.
(8) (8)
(9) (9)
(여기서, , : PCS의 출력을 위한 d-q축 전압, : PCS 출력의 기준전류, , : d-q동기좌표계에 의한 계통 전류(직류), : 계통의 순시전압)(here, , : dq axis voltage for output of PCS, : Reference current of PCS output, , : System current (direct current) by dq synchronous coordinate system, : instantaneous voltage of grid)
도 7a 및 도 7b는 ESS용 전류 컨트롤러 모델링을 설명하기 위한 결선도들이다.7A and 7B are connection diagrams for explaining modeling of a current controller for an ESS.
상기의 수식 (8), (9)에서 구한 와 는 d-q 좌표변환을 통해 3상의 전압으로 변환되며, IGBT를 구동시키기 위한 6개의 신호로 사용되는 PWM을 모델링하면, 도 8과 같이 나타낼 수 있다. obtained from the above formulas (8) and (9) and is converted into a three-phase voltage through dq coordinate conversion, and can be represented as shown in FIG. 8 when modeling PWM used as six signals for driving an IGBT.
도 8은 ESS용 PWM 컨트롤러 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.8 is a wiring diagram for explaining PWM controller modeling for ESS.
한편, 상기의 제어를 수행하는 ESS용 PCS를 모델링하면 도 9와 같다. Meanwhile, modeling of the PCS for ESS that performs the above control is as shown in FIG. 9 .
도 9는 ESS용 PCS 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.9 is a wiring diagram for explaining PCS modeling for ESS.
도 9를 참조하면, PWM으로부터 나온 6개의 스위칭 신호에 의하여 ESS에서 생성된 DC 출력을 120°의 위상차를 갖는 3상의 AC출력으로 변환시킨다.Referring to FIG. 9 , the DC output generated by the ESS is converted into a three-phase AC output having a phase difference of 120° by means of six switching signals from the PWM.
<결상사고 검출-보호장치 모델링><Separation Accident Detection-Protection Device Modeling>
결상사고 발생 시, 이를 감지할 수 있는 결상사고 검출-보호장치를 모델링하면 도 10과 같이 나타낼 수 있다. When a phase loss accident occurs, modeling a phase loss detection-protection device capable of detecting it can be represented as shown in FIG. 10 .
도 10은 결상사고 검출-보호장치의 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.10 is a wiring diagram for explaining the modeling of the image failure detection-protection device.
도 10을 참조하면, A 부분은 수식 (1) 내지 수식 (6)으로 계산되는 결상사고 검출 동작곡선을 나타내며, 동작전류와 제한전류를 계산하여 동작영역에 해당하는지 판단한다. 또한, B 부분은 외부 지락사고에 의한 보호장치의 오동작을 방지하기 위해, 수식 (7)에 따라 변압기 1차측 전류의 불평형률을 계산하고, 정정치를 초과하는지 판단한다. 한편, C 부분은 A와 B의 두 가지 조건을 모두 만족할 경우, 동작신호를 결상사고 검출-보호장치에 전달한다. Referring to FIG. 10, part A represents the phase failure detection operation curve calculated by Equations (1) to Equation (6), and it is determined whether it corresponds to the operation region by calculating the operating current and the limiting current. In addition, part B calculates the unbalance ratio of the current in the primary side of the transformer according to Equation (7) to prevent malfunction of the protection device due to external ground faults, and determines whether it exceeds the set value. On the other hand, when part C satisfies both conditions of A and B, it transfers an operation signal to the phase loss detection and protection device.
<전체계통 모델링><Full system modeling>
상기의 내용을 바탕으로 전체 계통을 모델링하면 도 11과 같다. Modeling the entire system based on the above information is shown in FIG. 11 .
도 11은 전체 계통의 모델링을 설명하기 위한 결선도이다.11 is a wiring diagram for explaining modeling of the entire system.
도 11에서, A 부분은 수배전반을 나타내고, B 부분은 저압배전선로 및 부하를 나타내고, C 부분은 ESS 연계용변압기를 나타내고, D 부분은 ESS와 결상사고 검출-보호장치를 나타낸다. In FIG. 11, part A represents a switchgear, part B represents a low voltage distribution line and load, part C represents a transformer for linking an ESS, and part D represents an ESS and a phase loss detection-protection device.
이하에서, ESS가 연계된 배전계통에서 하나의 상이 단선되는 결상사고의 경우, 본 발명에서 제안한 결상사고 검출 알고리즘이 ESS 연계용변압기의 결선 방법 및 철심 구조 별로 결상 보호에 유용함을 확인하기 위하여, 도 12와 같이 배터리, PCS, ESS 연계용변압기, 및 수용가 부하로 구성되어 있는 축약된 배전계통과 상기 배전계통에 연결된 결상사고 검출-보호장치를 구현한다. Hereinafter, in the case of a phase loss accident in which one phase is disconnected in the distribution system connected to the ESS, in order to confirm that the phase loss detection algorithm proposed in the present invention is useful for phase loss protection for each wiring method and iron core structure of the ESS-linked transformer, As shown in Fig. 12, an abbreviated distribution system composed of a battery, a PCS, a transformer connected to an ESS, and a customer load and a phase failure detection and protection device connected to the distribution system are implemented.
도 12a는 Y-Y결선 변압기의 결상사고 검출-보호장치를 설명하기 위한 결선도이고, 도 12b는 Y-△결선 변압기의 결상사고 검출-보호장치를 설명하기 위한 결선도이다.12A is a connection diagram for explaining a phase loss detection and protection device for a Y-Y connection transformer, and FIG. 12B is a connection diagram for explaining a phase loss detection and protection device for a Y-Δ connection transformer.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 축약된 배전계통은 3상4선식 380/220V 전원을 사용하며, ESS 연계용변압기, 결상시험용 CB, 및 저항부하로 구성된다. Referring to FIGS. 12A and 12B, the abbreviated distribution system uses a 3-phase 4-wire 380/220V power source, and is composed of a transformer for ESS connection, a CB for phase failure test, and a resistive load.
ESS 연계용변압기의 권수비는 1:1이고, 변압기 철심은 3상 3각 철심 3[kVA]와 단상 변압기 1[kVA] 3대로 구성한 5각 철심 변압기 형태로 구성한다. The turns ratio of the ESS-linked transformer is 1:1, and the transformer iron core is composed of a pentagonal iron core transformer consisting of three three-phase triangular iron cores of 3 [kVA] and three single-phase transformers of 1 [kVA].
또한, 결상 시 전력조류에 의한 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 확인하기 위하여, 변압기 1차측에 저항부하 2,400W(800W×3)를 연결한다. In addition, in order to check the operating characteristics of the phase failure detection-protection device due to power flow during phase loss, a resistive load of 2,400W (800W × 3) is connected to the primary side of the transformer.
또한, 변압기 양단의 계측지점 1, 2번 사이에 결상사고 검출-보호장치를 연결하여 전압과 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 결상 시험용 CB에서 결상사고를 발생시킨 후 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 확인한다.In addition, the phase loss detection-protection device is connected between
본 발명에서 제안한 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출 알고리즘을 평가하기 위하여, ESS 연계용변압기 및 각 구성요소의 시험 파라미터와 조건은 표 1, 표 2와 같이 상정한다. In order to evaluate the phase failure detection algorithm of the ESS-linked transformer proposed in the present invention, the test parameters and conditions of the ESS-linked transformer and each component are assumed as shown in Tables 1 and 2.
표 1은 부하 용량 및 변압기 매개 변수를 나타낸다. Table 1 shows the load capacities and transformer parameters.
[표 1][Table 1]
표 1은 ESS 연계용변압기 및 부하용량 파라미터이며, 3각 철심 및 5각 철심 구조의 변압기는 3상 3kVA를 사용하고, 단상 변압기는 1kVA 3대로 3상 결선하여 구성한다. Table 1 shows the ESS-linked transformer and load capacity parameters. Three-phase 3kVA transformers with triangular core and five-triangle core structure are used, and single-phase transformers are composed of three 1kVA three-phase connections.
표 2는 결상사고 검출-보호장치의 설정 조건을 나타낸다. Table 2 shows the setting conditions of the phase failure detection-protection device.
[표 2][Table 2]
표 2는 결상사고 검출-보호장치의 설정조건을 나타내며, 변압비는 Y-Y결선의 경우 380/380[V]이고, Y-△결선은 380/220[V]이며, 동작 기울기와 1차 전류 불평형률은 30[%]로 설정한다. 그리고, 결상사고는 A상이 단선된 경우로 상정하며, ESS 연계용변압기의 1차측의 각 상에 저항부하 2,400W(800W×3)를 연계한다.Table 2 shows the setting conditions of the phase failure detection-protection device, and the transformer ratio is 380/380[V] in the case of Y-Y connection and 380/220[V] in case of Y-Δ connection, and the operation slope and primary current unbalance The rate is set at 30[%]. In addition, the phase loss accident is assumed to be a case where phase A is disconnected, and a resistance load of 2,400W (800W × 3) is connected to each phase on the primary side of the ESS-linked transformer.
이하에서, 전력계통해석 소프트웨어(PSCAD/EMTDC)에 의한 결상사고 검출-보호장치 특성 분석을 설명한다. Hereinafter, phase failure detection-protection device characteristics analysis by power system analysis software (PSCAD/EMTDC) will be described.
<Y-Y 결선 변압기의 보호장치 특성 분석><Analysis of protection device characteristics of Y-Y connection transformer>
전력계통해석 소프트웨어(PSCAD/EMTDC)의 모델링에 의하여 ESS 연계용변압기가 Y-Y 결선인 경우, ESS 연계용변압기의 1차측 A상이 단선되는 상태의 결상사고 검출-보호장치의 특성을 나타내면 도 13a, 도 13b, 표 3 및 표 4와 같다. When the ESS-linked transformer is Y-Y-connected according to the modeling of the power system analysis software (PSCAD/EMTDC), the characteristics of the phase failure detection-protection device in a state in which the primary A-phase of the ESS-linked transformer is disconnected are shown in FIG. 13a and FIG. 13b, Table 3 and Table 4.
도 13a는 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 전압 특성을 설명하기 위한 파형도이고, 도 13b는 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 전류 특성을 설명하기 위한 파형도이다. Figure 13a is a waveform diagram for explaining the voltage characteristics of the Y-Y connection ESS connection transformer, Figure 13b is a waveform diagram for explaining the current characteristics of the Y-Y connection ESS connection transformer.
표 3은 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 전압 특성을 나타낸다. Table 3 shows the voltage characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Y connection ESS-linked transformer.
[표 3][Table 3]
여기서, 도 13a와 표 3은 결상사고 시의 전압 특성을 분석한 것으로, 변압기가 3각 철심인 경우에는 결상된 A상의 1차측 및 2차측 전압이 각각 219[V], 220[V]가 유기되며, 5각 철심과 단상 변압기의 경우, 1차측 및 2차측 전압이 모두 유기되지 않음을 알 수 있다. 따라서, Y-Y 결선의 5각 철심과 단상 변압기에서 단선된 경우, 결상된 상의 전압이 0[V]로 측정되므로 기존의 결상사고 보호방식으로 검출이 가능하지만, 3각 철심의 경우에는 전압이 유기되므로 검출이 불가능함을 알 수 있다.Here, FIG. 13a and Table 3 analyze the voltage characteristics in the event of a phase loss accident. When the transformer is a triangular iron core, the primary and secondary voltages of the phase A phase are 219 [V] and 220 [V], respectively. In the case of a pentagonal iron core and a single-phase transformer, it can be seen that both the primary and secondary voltages are not induced. Therefore, in the case of disconnection in the pentagonal core and single-phase transformer of the Y-Y connection, the voltage of the phase loss is measured as 0 [V], so it can be detected by the existing phase loss protection method. It can be seen that detection is impossible.
표 4는 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 나타낸다. Table 4 shows the operating characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Y connection ESS-linked transformer.
[표 4][Table 4]
한편, 도 13b와 표 4는 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 분석한 것으로, 3각 철심의 변압기인 경우에는 결상된 A상에 3.6∠-3°[A]의 전류가 공급되지만, 5각 철심 및 단상 변압기에서는 전류가 공급되지 않음을 알 수 있다. On the other hand, Figure 13b and Table 4 are the analysis of the operating characteristics of the phase loss detection-protection device, in the case of a triangular iron core transformer, a current of 3.6∠-3 ° [A] is supplied to the phase A phase loss, but 5 It can be seen that no current is supplied to each iron core and single-phase transformer.
즉, 결상된 상은 ESS용 PCS에서 공급하는 전류와 정상상태인 B, C상에서 A상으로 공급하는 역조류 형태의 전류가 더해져서 공급되고 있음을 알 수 있다. That is, it can be seen that the phase loss phase is supplied by adding the current supplied by the PCS for ESS and the current in the form of reverse current supplied from B and C phases in the normal state to A phase.
또한, 3각 철심의 경우, 동작 기울기는 A상 33.6[%], B상 50[%], C상 51[%]이며, 1차전류 불평형률은 87[%]이므로 두 가지 조건 모두 보호장치의 정정치(30[%])을 초과하여, 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 보호장치는 결상사고로 판단하여 동작함을 알 수 있다. In addition, in the case of triangular iron core, the operation slope is 33.6 [%] of A phase, 50 [%] of B phase, and 51 [%] of C phase, and the primary current unbalance rate is 87 [%], so both conditions are protective devices. Exceeding the correction value (30 [%]) of , it can be seen that according to the proposed phase loss accident detection algorithm, the protection device operates by determining a phase loss accident.
따라서, Y-Y 결선의 5각 철심과 단상 변압기 타입은 기존에 사용되는 결상사고 보호방식을 채용하고, 3각 철심 변압기는 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출해야 함을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the Y-Y connection pentagonal core and single-phase transformer type adopts the existing phase loss accident protection method, and the triangular iron core transformer must detect the phase loss accident according to the proposed phase loss detection algorithm.
또한, ESS 연계용변압기의 결선 방법 및 철심 구조에 따라 적절한 결상사고 검출-보호장치를 설치하지 않을 경우, 단선사고가 발생하면 결상을 감지하지 못하고 PCS의 단독운전에 의하여 계통에 악영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.In addition, if an appropriate phase loss detection and protection device is not installed according to the wiring method and iron core structure of the ESS-linked transformer, if a disconnection accident occurs, the phase loss cannot be detected and the PCS operates alone, which may adversely affect the system. can know
<Y-△ 결선 변압기의 보호장치 특성 분석><Analysis of protection device characteristics of Y-Δ connection transformer>
ESS 연계용변압기가 Y-△ 결선인 경우, ESS 연계용변압기의 1차측 A상이 단선되는 상태의 결상사고 검출-보호장치의 특성을 나타내면 표 5 및 표 6과 같다. When the ESS-linked transformer is Y-Δ connection, Tables 5 and 6 show the characteristics of the phase failure detection-protection device in a state where the primary side A phase of the ESS-linked transformer is disconnected.
표 5는 Y-△ 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 전압 특성을 나타낸다. Table 5 shows the voltage characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Δ connection ESS-linked transformer.
[표 5][Table 5]
표 5를 참조하면, 결상사고 시의 전압 특성을 분석한 것으로, ESS 연계용변압기의 철심 구조와 관계없이 모든 변압기에서 결상된 A상의 1차측 및 2차측 전압이 216[V] 내지 219[V]가 유기됨을 알 수 있다. Referring to Table 5, the voltage characteristics in the event of a phase loss accident are analyzed. Regardless of the iron core structure of the ESS-linked transformer, the primary and secondary voltages of phase A in all transformers are 216 [V] to 219 [V] It can be seen that is organic.
따라서, Y-△ 결선의 ESS 연계용변압기에서 단선된 경우, 철심 구조와 관계없이 결상된 상에 전압이 유기되므로 기존의 결상사고 보호방식으로 검출이 불가능함을 알 수 있다.Therefore, in the case of disconnection in the ESS-linked transformer of Y-Δ connection, it can be seen that it is impossible to detect with the existing phase loss accident protection method because the voltage is induced in the phase loss regardless of the iron core structure.
표 6은 Y-△ 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 나타낸다. Table 6 shows the operating characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Δ connection ESS-linked transformer.
[표 6][Table 6]
표 6을 참조하면, 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 분석한 것으로, 3각 철심의 변압기인 경우에는 결상된 A상에 3.63∠-3°[A]의 전류가 공급되며, 5각 철심 및 단상 변압기에서는 결상된 A상에 3.61∠-3°[A]의 전류가 공급됨을 알 수 있다. 또한, 모든 철심 구조에서 동작 기울기와 1차전류 불평형률은 보호장치의 정정치(30[%])을 초과하여, 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 보호장치는 결상사고로 판단하여 동작함을 알 수 있다. Referring to Table 6, the operation characteristics of the phase loss detection-protection device are analyzed. In the case of a triangular iron core transformer, a current of 3.63∠-3°[A] is supplied to the phase A phase with phase loss, and a pentagonal iron core And in the single-phase transformer, it can be seen that a current of 3.61 ∠ -3 ° [A] is supplied to the phase A phase. In addition, in all iron core structures, the operating slope and primary current unbalance rate exceed the correction value (30 [%]) of the protection device, so it can be seen that the protection device operates by judging it as a phase loss accident according to the proposed phase loss detection algorithm. there is.
따라서, Y-△ 결선은 철심 구조와 관계없이 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출해야 함을 알 수 있다. 또한, ESS 연계용변압기의 결선 방법 및 철심 구조에 따라 적절한 결상사고 검출-보호장치를 설치하지 않을 경우, 단선사고가 발생하면 결상을 감지하지 못하고 PCS의 단독운전에 의하여 계통에 악영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the Y-Δ connection should detect the image loss accident according to the proposed image loss detection algorithm regardless of the iron core structure. In addition, if an appropriate phase loss detection and protection device is not installed according to the wiring method and iron core structure of the ESS-linked transformer, if a disconnection accident occurs, the phase loss cannot be detected and the PCS operates alone, which may adversely affect the system. can know
<Y-Y 결선 변압기의 보호장치 특성 분석><Analysis of protection device characteristics of Y-Y connection transformer>
상술된 결상사고 검출-보호장치에 의하여 ESS 연계용변압기의 1차측 A상이 단선되는 경우, 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 나타내면 표 7 및 표 8과 같다. Tables 7 and 8 show the operating characteristics of the phase loss detection and protection device when the primary side A phase of the ESS linkage transformer is disconnected by the above-described phase loss detection and protection device.
표 7은 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 전압특성을 나타낸다. Table 7 shows the voltage characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Y connection ESS-linked transformer.
[표 7][Table 7]
표 7을 참조하면, 결상사고 시의 전압 특성을 분석한 것으로, 변압기가 3각 철심인 경우에는 결상된 A상의 1차측 및 2차측 전압이 각각 211[V], 216[V]가 유기되며, 5각 철심과 단상 변압기의 경우, 1차측 및 2차측 전압이 모두 유기되지 않아, 후술되는 시뮬레이션 결과와 거의 유사함을 알 수 있다.Referring to Table 7, the voltage characteristics in the event of a phase loss accident are analyzed. In the case of a pentagonal iron core and a single-phase transformer, both the primary and secondary side voltages are not induced, so it can be seen that the results are almost similar to the simulation results described later.
표 8은 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 나타낸다. Table 8 shows the operating characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Y connection ESS-linked transformer.
[표 8][Table 8]
표 8을 참조하면, 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 분석한 것으로, 3각 철심인 경우에는 결상된 A상에 3.17∠-2°[A]의 전류가 공급되지만, 5각 철심 및 단상 변압기에서는 전류가 공급되지 않음을 알 수 있다. 여기서, 3각 철심의 경우 동작 기울기는 A상 37.1[%], B상 54.5[%], C상 41.9[%]이며, 1차전류 불평형률은 92[%]이므로 두 가지 조건 모두 보호장치의 정정치(30[%])을 초과하여 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 보호장치는 결상사고로 판단하여 동작함을 알 수 있다. Referring to Table 8, the operation characteristics of the phase loss detection-protection device are analyzed. In the case of a triangular iron core, a current of 3.17∠-2°[A] is supplied to the phase A phase, but a pentagonal core and a single phase It can be seen that no current is supplied from the transformer. Here, in the case of triangular iron core, the operation slope is 37.1 [%] of A phase, 54.5 [%] of B phase, and 41.9 [%] of C phase, and the primary current unbalance rate is 92 [%], so both conditions are of protection device According to the phase loss detection algorithm proposed by exceeding the correction value (30 [%]), it can be seen that the protection device operates by determining a phase loss accident.
따라서, ESS 연계용변압기가 Y-Y 결선인 경우 시뮬레이션 결과와 유사한 특성을 확인하여, 본 발명에서 제안한 결상사고 검출-보호장치의 유효성을 확인하였다. Therefore, when the ESS-linked transformer is Y-Y connected, characteristics similar to the simulation results were confirmed, and the effectiveness of the phase failure detection and protection device proposed in the present invention was confirmed.
<Y-△ 결선 변압기의 보호장치 특성 분석><Analysis of protection device characteristics of Y-Δ connection transformer>
ESS 연계용변압기의 1차측 A상이 단선되는 경우, 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 나타내면 표 9 및 표 10과 같다. Tables 9 and 10 show the operating characteristics of the phase loss detection and protection device when the primary side A phase of the ESS-linked transformer is disconnected.
표 9는 Y-△ 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 전압 특성을 나타낸다. Table 9 shows the voltage characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Δ connection ESS-linked transformer.
[표 9][Table 9]
표 9를 참조하면, 결상사고 시의 전압 특성을 분석한 것으로, ESS 연계용변압기의 철심 구조와 관계없이 모든 변압기에서 결상된 A상의 1차측 및 2차측 전압이 206[V] 내지 216[V]가 유기되어 후술되는 시뮬레이션 결과와 거의 유사함을 알 수 있다.Referring to Table 9, the voltage characteristics in the event of a phase loss accident are analyzed. Regardless of the iron core structure of the ESS-linked transformer, the primary and secondary voltages of phase A in all transformers are 206 [V] to 216 [V] It can be seen that is induced and is almost similar to the simulation result described later.
표 10은 Y-△ 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작 특성을 나타낸다. Table 10 shows the operating characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Δ connection ESS-linked transformer.
[표 10][Table 10]
표 10을 참조하면, 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 분석한 것으로, 3각 철심인 경우에는 결상된 A상에 3.17∠1°[A]의 전류가 공급되며, 5각 철심 및 단상 변압기에서는 결상된 A상에 3.21∠1°[A]의 전류가 공급됨을 알 수 있다. 또한, 모든 철심 구조에서 동작 기울기와 1차전류 불평형률은 보호장치의 정정치(30[%])을 초과하여, 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 보호장치는 결상사고로 판단하여 동작함을 알 수 있다. 따라서, ESS 연계용변압기가 Y-△ 결선인 경우 시뮬레이션 결과와 유사한 특성을 확인하여, 본 발명에서 제안한 결상사고 검출-보호장치의 유효성을 확인하였다. Referring to Table 10, the operation characteristics of the phase failure detection-protection device are analyzed. In the case of a triangular iron core, a current of 3.17∠1°[A] is supplied to the phase A of phase loss, and a pentagonal iron core and a single-phase transformer , it can be seen that a current of 3.21∠1°[A] is supplied to the A phase that is phase disconnected. In addition, in all iron core structures, the operating slope and primary current unbalance rate exceed the correction value (30 [%]) of the protection device, so it can be seen that the protection device operates by judging it as a phase loss accident according to the proposed phase loss detection algorithm. there is. Therefore, when the ESS-linked transformer is Y-Δ connection, similar characteristics to the simulation results were confirmed, and the effectiveness of the phase failure detection and protection device proposed in the present invention was confirmed.
<Y-Y 결선 변압기의 보호장치 특성 분석><Analysis of protection device characteristics of Y-Y connection transformer>
ESS 연계용변압기의 1차측 A상이 단선되는 상태의 결상사고 검출-보호장치의 특성에 대하여, 전력계통해석 소프트웨어(PSCAD/EMTDC)의 시뮬레이션 값과 결상사고 검출-보호장치에 의한 결과를 비교하면, 표 11 및 표 12와 같이 거의 유사함을 알 수 있다. Comparing the simulation value of the power system analysis software (PSCAD/EMTDC) with the results of the phase loss detection-protection device, As shown in Tables 11 and 12, it can be seen that they are almost similar.
표 11은 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 전압특성을 나타낸다. Table 11 shows the voltage characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Y connection ESS-linked transformer.
[표 11][Table 11]
표 11과 같이 5각 철심과 단상 변압기의 경우, 결상된 상에 전압을 유기하지 않으므로 기존의 결상사고 보호방식으로 검출이 가능하지만, 3각 철심 변압기는 결상된 상에 전압이 유기되므로 기존의 결상사고 보호방식으로 결상검출이 어려워, 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출해야 함을 알 수 있다. As shown in Table 11, in the case of a pentagonal core and single-phase transformer, it is possible to detect it with the existing phase loss accident protection method because the voltage is not induced in the phase loss phase. It can be seen that it is difficult to detect phase loss with the accident protection method, so it is necessary to detect phase loss accidents according to the proposed phase loss detection algorithm.
표 12는 Y-Y 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 나타낸다. Table 12 shows the operating characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Y connection ESS-linked transformer.
[표 12][Table 12]
표 12와 같이 변압기가 3각 철심인 경우, 동작 기울기와 1차전류 불평형률은 보호장치의 정정치(30[%])을 초과하여, 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 보호장치는 결상사고로 판단하여 동작함을 알 수 있다. 따라서, Y-Y 결선의 5각 철심과 단상 변압기 타입은 기존에 사용되는 결상사고 보호방식을 채용하고, 3각 철심 변압기는 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출해야 함을 알 수 있다. 또한, ESS 연계용변압기의 결선 방법 및 철심 구조에 따라 적절한 결상사고 검출-보호장치를 설치하지 않을 경우, 단선사고가 발생하면 결상을 감지하지 못하고 ESS용 PCS의 단독운전에 의하여 계통에 악영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 12, when the transformer is a triangular iron core, the operation slope and primary current unbalance rate exceed the correction value (30 [%]) of the protection device, so the protection device is judged as a phase loss accident according to the proposed phase loss detection algorithm. You can see that it works. Therefore, it can be seen that the Y-Y connection pentagonal core and single-phase transformer type adopts the existing phase loss accident protection method, and the triangular iron core transformer must detect the phase loss accident according to the proposed phase loss detection algorithm. In addition, if an appropriate phase loss detection and protection device is not installed according to the wiring method and iron core structure of the ESS-linked transformer, if a disconnection accident occurs, the phase loss cannot be detected and the PCS for ESS may be operated alone, which may adversely affect the system. know that it can.
<Y-△ 결선 변압기의 보호장치 특성 분석><Analysis of protection device characteristics of Y-Δ connection transformer>
ESS 연계용변압기의 1차측 A상이 단선되는 상태의 결상사고 검출-보호장치의 동작특성에 대하여, PSCAD/EMTDC의 시뮬레이션 값과 결상사고 검출-보호장치에 의한 결과를 비교하면, 표 13 및 표 14와 같이 거의 유사함을 알 수 있다. Table 13 and Table 14 compare the simulation values of PSCAD/EMTDC and the results of the phase loss detection and protection device for the operating characteristics of the phase loss detection-protection device in the state where the primary A phase of the ESS-linked transformer is disconnected. It can be seen that it is almost similar to
표 13은 Y-△ 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 전압특성을 나타낸다. Table 13 shows the voltage characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Δ connection ESS-linked transformer.
[표 13][Table 13]
표 13과 같이 ESS 연계용변압기가 Y-△ 결선은 철심 구조와 관계없이 모든 변압기에서 결상된 상에 전압을 유기하므로 기존의 결상사고 보호방식으로 결상검출이 어려워 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출해야 함을 알 수 있다. As shown in Table 13, the Y-Δ connection of the ESS-linked transformer induces voltage in all phases of the transformer regardless of the iron core structure, so it is difficult to detect phase loss with the existing phase loss protection method. It can be seen that it is necessary to detect .
표 14는 Y-△ 결선 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작특성을 나타낸다. Table 14 shows the operating characteristics of the phase failure detection-protection device of the Y-Δ connection ESS-linked transformer.
[표 14][Table 14]
표 14와 같이 모든 철심 구조에서 동작 기울기와 1차전류 불평형률은 보호장치의 정정치(30[%])을 초과하여, 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 보호장치는 결상사고로 판단하여 동작함을 알 수 있다. As shown in Table 14, the operating slope and primary current unbalance rate in all iron core structures exceed the correction value (30 [%]) of the protection device, indicating that the protection device operates by judging it as a phase loss accident according to the proposed phase loss accident detection algorithm. Able to know.
따라서, Y-△ 결선은 철심 구조와 관계없이 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출해야 함을 알 수 있다. 또한, ESS 연계용변압기의 결선 방법 및 철심 구조에 따라 적절한 결상사고 검출-보호장치를 설치하지 않을 경우, 단선사고가 발생하면 결상을 감지하지 못하고 ESS용 PCS의 단독운전과 ESS 연계용변압기의 역조류 현상에 의하여 계통에 악영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the Y-Δ connection should detect the image loss accident according to the proposed image loss detection algorithm regardless of the iron core structure. In addition, if an appropriate phase loss detection and protection device is not installed according to the wiring method and iron core structure of the ESS-linked transformer, if a disconnection accident occurs, the phase loss cannot be detected and the independent operation of the PCS for ESS and the reverse of the transformer for ESS-linked ESS It can be seen that the algae phenomenon can adversely affect the system.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에서는 ESS가 연계된 배전선로의 단선 등으로 결상사고가 발생할 경우, 전류비교방식의 개념을 이용하는 새로운 방식의 결상사고 검출 알고리즘을 제안하였다. 즉, ESS 연계용변압기의 변압비, 변류비, 각 변위, 용량을 상정한 후, 결상사고 검출-보호장치의 정정치인 최소동작전류(), 무릎점(), 동작 기울기(), 전류 불평형률()을 계산한다. 상기한 정정치에 의한 보호장치의 동작 곡선은 도 4에 의하여 결정된다. As described above, in the present invention, when a phase loss occurs due to a disconnection of a distribution line connected to an ESS, a new type of phase loss detection algorithm using the concept of a current comparison method is proposed. That is, after assuming the transformer ratio, transformer ratio, angular displacement, and capacity of the ESS-linked transformer, the minimum operating current (the setting value of the phase failure detection-protection device) ), knee point ( ), motion slope ( ), current unbalance rate ( ) is calculated. The operating curve of the protection device according to the above-mentioned correction value is determined by FIG. 4 .
이어, ESS 연계용변압기의 1차측 및 2차측 전류 크기 및 위상을 측정하여, 수식 (1) 내지 수식 (2)에 대입하여, 각 상의 동작전류()와 제한전류()를 계산한다. Subsequently, by measuring the magnitude and phase of the primary and secondary side currents of the ESS-linked transformer and substituting them into Equations (1) to Equations (2), the operating current of each phase ( ) and limiting current ( ) is calculated.
이어, 각 상의 동작전류와 제한전류에 대하여, 동작범위에 포함되는가를 판단한다. 만약, 포함되지 않을 경우 각 상의 동작전류()와 제한전류()를 계산하는 단계로 이동한다. Subsequently, it is determined whether the operating current and limit current of each phase are included in the operating range. If not included, the operating current of each phase ( ) and limiting current ( ) to the step of calculating
이어, 수식 (7)에 따라 전류 불평형률을 계산하고 이 값이 정정치 이상인가를 판단한다. 만약, 정정치 이상이 될 경우, 결상사고로 판단하여 보호장치를 동작시킨다. Subsequently, the current unbalance rate is calculated according to Equation (7), and it is determined whether this value is greater than or equal to a set value. If it is more than the fixed value, it is judged as a phase loss accident and the protection device is operated.
이러한 본 발명에 따른 새로운 방식의 결상사고 검출 알고리즘에 의한 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.Summarizing the main results of the new type image loss detection algorithm according to the present invention are as follows.
ESS 연계용변압기가 Y-Y 결선인 경우, 현장에서 많이 채용되고 있는 3각 철심 구조에서는 결상된 상에 전압이 유기되어 본 발명에서 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출할 수 있음을 알 수 있었다. When the ESS-linked transformer has a Y-Y connection, it was found that the phase loss accident can be detected according to the phase loss detection algorithm proposed in the present invention because the phase loss voltage is induced in the triangular iron core structure, which is widely used in the field. .
또한 ESS 연계용변압기가 Y-△ 결선인 경우, 철심 구조와 관계없이 결상된 상에 전압을 유기하므로 기존에 사용되는 결상사고 보호방식으로 결상검출이 어려워, 제안한 결상사고 검출 알고리즘에 따라 결상사고를 검출해야 함을 알 수 있었다.In addition, when the ESS-linked transformer is Y-Δ connection, it induces voltage in the phase of phase loss regardless of the structure of the iron core, so it is difficult to detect phase loss with the existing phase loss accident protection method. I knew I had to detect it.
또한 단선사고로 인하여 계통에 악영향을 주는 문제점을 방지하기 위하여, ESS 연계용변압기의 결선방식 및 철심 구조에 따라 적절한 결상사고 검출-보호장치가 채용되어야 함을 알 수 있었고, 본 발명에서 제시한 결상사고 검출-보호장치의 검출 알고리즘이 유용함을 확인하였다.In addition, in order to prevent problems that adversely affect the system due to disconnection accidents, it was found that an appropriate phase loss detection and protection device should be employed according to the wiring method and iron core structure of the ESS-linked transformer, and the phase loss presented in the present invention It was confirmed that the detection algorithm of the accident detection-protection device is useful.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to examples, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand.
TR : ESS 연계용변압기
10 : 제1 전류기(CT1)
20 : 제2 전류기(CT2)
110 : 제1 수신부
120 : 제2 수신부
130 : 검출 제어부TR: Transformer for ESS connection 10: 1st current generator (CT1)
20: second current generator (CT2) 110: first receiver
120: second receiving unit 130: detection control unit
Claims (5)
상기 ESS 연계용변압기의 2차측에 설치된 제2 변류기에 의해 센싱된 제2 전류를 수신하는 제2 수신부; 및
상기 제1 전류와 상기 제2 전류 각각의 크기 및 위상에 기초하여 동작 기울기와 전류 불평형률을 계산하고, 상기 동작 기울기 및 상기 전류 불평형률 모두가 정정치 이상인 경우 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시키는 검출 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치. a first receiver configured to receive a first current sensed by a first current transformer installed on a primary side of an ESS-linked transformer;
a second receiving unit receiving a second current sensed by a second current transformer installed on a secondary side of the ESS-linked transformer; and
Calculate an operating slope and a current unbalance rate based on the magnitude and phase of each of the first current and the second current, and when both the operating slope and the current unbalance rate are equal to or greater than a set value, it is determined as a phase failure and the circuit breaker operates A phase failure detection-protection device for an ESS linkage transformer, characterized in that it comprises a detection control unit.
상기 ESS 연계용변압기의 변압비, 변류비, 각 변위 및 용량을 상정하는 상정부;
결상사고 검출-보호장치의 정정치인 최소동작전류, 무릎점, 동작 기울기 및 전류 불평형률을 계산하여 상기 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작 곡선 상에서 동작 영역을 결정하는 동작 영역 결정부;
상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 각각의 전류 크기 및 위상에 기초하여 각 상의 동작전류와 제한전류를 계산하는 계산부;
상기 각 상의 동작전류와 제한전류에 대하여 상기 동작범위에 포함되는가를 판단하는 동작범위 판단부;
상기 동작전류 및 상기 제한전류가 상기 동작범위에 포함되는 것으로 체크되면 전류 불평형률을 계산하고, 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인지를 판단하는 전류 불평형률 판단부; 및
상기 전류 불평형률이 정정치 이상인 것으로 체크되면, 결상사고로 판단하여 보호장치를 동작시키는 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치.The method of claim 1, wherein the detection control unit,
an upper unit for assuming a transformer ratio, a transformer ratio, and each displacement and capacity of the ESS-linked transformer;
Operation area determination unit for determining the operating area on the operating curve of the phase loss detection-protection device of the ESS linkage transformer by calculating the minimum operating current, knee point, operating slope, and current unbalance rate, which are the correct values of the phase loss detection-protection device ;
a calculation unit that calculates an operating current and a limiting current of each phase based on the magnitude and phase of each of the first current and the second current;
an operating range determination unit for determining whether the operating current and limit current of each phase are included in the operating range;
a current imbalance rate judging unit calculating a current imbalance rate when it is checked that the operating current and the limit current are included in the operating range, and determining whether the current imbalance rate is greater than or equal to a set value; and
When it is checked that the current unbalance rate is equal to or greater than the set value, the phase loss detection-protection device of the ESS-linked transformer, characterized in that it comprises an operation control unit for operating a protection device by determining that it is a phase loss accident.
상기 전류 불평형률 판단부는, (여기서, : 변압기 1차측 전류 불평형률, : 변압기 1차측의 a상 전류, : 변압기 1차측의 b상 전류, : 변압기 1차측의 c상 전류)에 따라 전류 불평형률을 계산하는 것을 특징으로 하는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치.The method of claim 2, wherein the calculator calculates the measured current magnitude and phase. and (here, : operating current, : limiting current, : Current of the primary side of the transformer, : operating current of each phase by substituting the current of the secondary side of the transformer) ( ) and limiting current ( ) is calculated,
The current unbalance rate determining unit, (here, : Transformer primary side current unbalance factor, : Phase a current of the primary side of the transformer, : Phase b current of the primary side of the transformer, : A phase failure detection-protection device for an ESS-linked transformer, characterized in that the current unbalance rate is calculated according to the c-phase current of the primary side of the transformer).
(b) 상기 ESS 연계용변압기의 2차측에 설치된 제2 변류기에 의해 센싱된 제2 전류를 수신하는 단계; 및
(c) 상기 제1 전류와 상기 제2 전류에 기초하여 동작 기울기와 전류 불평형률을 계산하고, 상기 동작 기울기 및 상기 전류 불평형률 모두가 정정치 이상인 경우 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호 방법.(a) receiving a first current sensed by a first current transformer installed on a primary side of an ESS-linked transformer;
(b) receiving a second current sensed by a second current transformer installed on a secondary side of the ESS-linked transformer; and
(c) calculating an operating slope and a current unbalance rate based on the first current and the second current, and operating a circuit breaker by determining a phase failure when both the operating slope and the current unbalance rate are equal to or greater than a set value; Phase failure detection-protection method of an ESS-linked transformer, characterized in that it comprises.
(c-1) 상기 ESS 연계용변압기의 변압비, 변류비, 각 변위 및 용량을 상정하는 단계;
(c-2) 결상사고 검출-보호장치의 정정치인 최소동작전류, 무릎점, 동작 기울기 및 전류 불평형률을 계산하여 상기 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호장치의 동작 곡선 상에서 동작 영역을 결정하는 단계;
(c-3) 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 각각의 전류 크기 및 위상을 및 (여기서, : 동작전류, : 제한전류, : 변압기 1차측의 전류, : 변압기 2차측의 전류)에 대입하여 각 상의 동작전류()와 제한전류( )를 계산하는 단계;
(c-4) 상기 각 상의 동작전류()와 제한전류( )에 대하여 상기 동작범위에 포함되는가를 판단하는 단계;
(c-5) 상기 단계(c-4)에서 상기 동작전류 및 상기 제한전류가 상기 동작범위에 포함되지 않는 것으로 체크되면, 상기 단계(c-3)로 피드백하는 단계;
(c-6) 상기 단계(c-4)에서 상기 동작전류 및 상기 제한전류가 상기 동작범위에 포함되는 것으로 체크되면, (여기서, : 변압기 1차측 전류 불평형률, : 변압기 1차측의 a상 전류, : 변압기 1차측의 b상 전류, : 변압기 1차측의 c상 전류)에 따라 전류 불평형률을 계산하고, 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인지를 판단하는 단계; 및
(c-7) 상기 단계(c-6)에서 상기 전류 불평형률이 정정치 이상인 것으로 체크되면, 결상사고로 판단하여 차단기를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 연계용변압기의 결상사고 검출-보호 방법.
The method of claim 4, wherein the step (c),
(c-1) assuming a transformer ratio, transformer ratio, angular displacement and capacity of the ESS-linked transformer;
(c-2) Calculate the minimum operating current, knee point, operating slope, and current unbalance rate, which are the fixed values of the phase loss detection-protection device, to determine the operating area on the operating curve of the phase loss detection-protection device of the ESS-linked transformer doing;
(c-3) the current magnitude and phase of each of the first current and the second current and (here, : operating current, : limiting current, : Current of the primary side of the transformer, : operating current of each phase by substituting the current of the secondary side of the transformer) ( ) and limiting current ( );
(c-4) The operating current of each phase ( ) and limiting current ( ) determining whether it is included in the operating range;
(c-5) feeding back to step (c-3) if it is checked in step (c-4) that the operating current and the limit current are not included in the operating range;
(c-6) If it is checked in step (c-4) that the operating current and the limiting current are included in the operating range, (here, : Transformer primary side current unbalance factor, : Phase a current of the primary side of the transformer, : Phase b current of the primary side of the transformer, : Calculating a current unbalance rate according to the c-phase current of the primary side of the transformer), and determining whether the current unbalance rate is equal to or greater than a set value; and
(c-7) If it is checked that the current imbalance rate is equal to or greater than the set value in the step (c-6), phase failure detection of the ESS-connected transformer comprising the step of determining a phase failure and operating a circuit breaker. - How to protect.
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