Transcript 지능형 배전기기 개발
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