지능형 배전기기 개발

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지능형 배전기기 개발
2009. 07. 15(수)/대한전기학회
한국전력공사
전력연구원 이병성 ([email protected])
연구개발 배경
배전시스템 운영 방식의 고도화
• 배전선로 운영정보 고급화
; 계통운영 정보, V, I 계측 정밀도 향상과 전기품질감시 등
• 배전기자재 감시 및 신속 복구
; 배전기기 내부 센서 내장, 변압기 & 낙뢰 감시장치
배전기술의 국제 경쟁력 확보
• 비접지 계통의 고장검출 기술 확보
• 일체형 제어함 개발로 해외 경쟁력 확보
• 현장에서 유용한 지능형 기기개발 기술로 해외시장 기술 선도
지능형 배전기기
• 배전기기의 이상에 대한 자기 진단, 원격 제어,
운전상태 실시간 감시 기능을 갖는 센서 내장형
배전기기
- 자기진단 센서 내장  실시간 데이터 취득
- 배전계통 상태 감시
- 원격 제어 기능
• 배전지능화 시스템과 연계 운전이 가능하고 진
단, 제어부 및 통신 단말부를 일체화한 배전기
기용 제어함
지능화 대상 기기
개발 대상 기기명
기공개폐기, 지상개폐기
다회 로개폐기 , 다회로 차단 기 ,
RMU, 리클로져 등
원격 무효전력 제어기기
개발내용
- 일체화(진단, 제어, 통신기능) 제어함 개발
- 0.5급 EVT, ECT 개발 적용
- 예방진단 센서 적용(PD, 가스압력, Speed)
- 적용 개폐기류 정격; 25.8kV, 630A, 12.5kA/1s, 125BIL
- 15㎸, 27㎸, 36㎸ 배전급 Capacitive Switch 개발
- 300 ~ 3600kVac 무효전력보상장치 제작
- 단말장치 일체형 제어부 개발, 무효전력 계산 및 관리 모듈
- 기본 감시항목 : 온도, 부하전류, 전기품질
원격감시용 배전용 변압기
- 열화감시 : 절연유 열화상태 상시 감시
- 원격감시용 제어함
원격전압 제어기기
- 원격제어가 가능한 Voltage Regulator 제어장치 개발
- 단말장치 일체형(진단, 감시, 제어) 제어부 개발
- 낙뢰카운팅, 열화감지(누설전류 감지) 기능
낙뢰 및 피뢰기 성능 감시 장치 - 이벤트 기록 및 원격감시 기능
- 감시 및 통신기능 부가형 제어함 개발
지능형
Compact-substation
- 소규모 변전소용 다기능 스위칭 스테이션
- Compact-substation용 원격 감시, 계측, 진단 시스템
- Compact형 스위칭스테이션 개발
지능형 배전기기 개발 체계
배전지능화 주장치
EGPT
MiddleWare
PD
CCU
ECT
•내부이상 감시
•전기품질 감시
•축전지 상태감
시
•가스 압력/밀도
•차단수명 예측
일체형 제어통신장치 개발
EVT
Gas
Density
Compact 모듈 설계/제작
다양한 기능정보 추가구현
Displacement
적용센서 개발/선정
배전기기 본체 재설계 /센서적용
감시 알고리즘 개발
배전기기용 센서 개발
-EVT, ECT, EZCT, EGPT 개발
-주회로 동작시간, 속도감지 센서 개발
-UHF PD센서 개발
-절연유 도전성 감시 센서 개발
전자식 변성기, EVT 개발
정밀도 향상 : 3% → 0.5%
에폭시 몰드형, 전압분압 방식
사이즈 : Φ63mmⅹ90mm
성능 검증 (IEC 60044-7)
•
•
•
•
•
상용주파 내전압 : 60 kV, 1분
충격파 내전압 : 165 kV, 정/부 각 15회
부분방전 소멸전압 : 30 kV
오차시험 : 비오차 0.16 %, 위상오차 17.5분
온도에 따른 정밀도
80℃ (0.39%), -25℃ (-0.30%)
전자식 변류기, ECT 개발
전류
전류
기존 철심형 CT + 보상용IED
Digital 신호
ZCT IED
 철심특성을 고려한 보상알고리즘 개발
LP
A/D
DSP
자동화
배전기기
 0.5급 ECT
전류
120%In
구분
100%In
20%In
5%In
비오차 위상각 비오차 위상각 비오차 위상각 비오차 위상각
(%)
(min)
(%)
(min)
(%)
(min)
(%)
(min)
시험전류 시험
및 주파수 기준
±0.5
±30
±0.5
±30
±0.75
±45
±1.5
±90
630A/4V 시험
(60㎐) 결과
-0.06
-2
+0.07
-1.1
-0.04
-8
+0.14
-8.7
정격부담 0.5Ω, 64 샘플
 ECT : 630A/4V(150mV)
• 입력 DC 24V, RS232C
 검증시험 (IEC 60044-8)
• 정밀도(비오차, 위상오차)
• EMC 시험
• 대전류시험(한국표준과학연구원)
전자식 영상변류기, EZCT 개발
 비접지 선로의 기기의 고장검출용





방법1 : 기존 철심형 CT + 보상용IED  100 mA 검출
방법2 : 100 mA 계측용 ZCT 설계/제작
정격 : 정밀급 ZCT 100mA/150mA
하드웨어 구성 : ECT와 동일
120%In
100%In
20%In
5%In
EZCT시제품
구분
비오차 위상각 비오차 위상각 비오차 위상각 비오차 위상각
성능검증 시험 : 양호
시험전류 시험
및 주파수 기준
가공용
5A/4V
(60㎐)
시험
결과
(%)
(min)
(%)
(min)
(%)
(min)
(%)
(min)
±1.0
±60
±1.0
±60 ±1.5
지중용
±90
±3.0
±180
0
+0.61
-71
100
ZCT-0.29
+0.18 mA
+24 검출용
-0.01 +25
주회로 동작시간 및 속도감지 센서
 구동축 회전량 측정
•
•
•
•
•
•
센서의 종류 : 회전형(Rotary) 센서
설치위치 : 구동축
판정 : 출력을 변위량으로 환산
센서의 저항값 : 수십 kΩ, ±150ppm/℃
실험값 :
투입속도평균(2.3 m/s), 개방속도 평균(2.0m/s)
판정기준 : +1.0m/s, -0.5m/s 적용
<투입특성>
<개방특성>
가스압력/밀도 센서
•
•
•
본체의 가스압력과 온도 동시 측정 (온도보정)
압력변화 : 본체 내부 이상 판단 가능
가스밀도센서 : 외장형
항목
Gas density sensor
사용압력범위
1, 2, 4 bar(abs)
출력정격
0~20 mA, 0.5~4.5 V
온도보상범위
-40~80(125)℃
Accuracy
1 %(at 20 ℃)
Over pressure
rated pressure x 3배
부분방전(UHF PD) 감지 센서
•
•
•
•
•
센서의 설계 및 제작
센서설치 위치 선정
주파수 대역에 따른 감도비교
감도 : < 5pC
통신방식 : RS485