KCL 기반의 모선 보호 알고리즘_Double Busbar
이중모선 시스템은 변전소에서 전력 공급의 연속성과 안정성을 보장하기 위한 중요한 구조입니다. 모선 보호는 각 모선의 운전 상태에 따라 적절하게 연산을 수행해야 하며, 이를 위해 키리히호프 법칙(KCL)을 적용한 87 전류차동 보호 방식을 사용합니다. 이번 글에서는 이중모선 알고리즘 연산의 기본 개념과 그 적용 방식을 전문가적 관점에서 설명드리겠습니다.
1. 이중모선 운전의 기본 구조
이중모선 시스템은 두 개의 모선(No.1 Bus, No.2 Bus)에 Disconnector가 연결되어, 해당 Disconnector의 상태에 따라 어느 모선이 운전될지를 결정합니다. 모선 보호 역시 이 운전 상태와 연계하여 연산을 수행하며, 예기치 않은 오류에 대응할 수 있도록 알고리즘적으로 구성됩니다. 이를 통해 전력 시스템의 안정성을 높이고, 고장 발생 시 빠르고 정확한 대처가 가능합니다.
이중모선 보호 알고리즘의 기본 원리는 키리히호프 법칙(KCL)을 기반으로 한 87 전류차동 방식을 적용하는 것입니다. KCL은 각 모선에서 들어오는 전류와 나가는 전류가 일치해야 한다는 법칙으로, 이를 통해 모선에서의 이상 여부를 감지합니다.
2. KCL 법칙과 이중모선 보호의 연계
이중모선 보호 알고리즘에서 KCL 법칙은 각각의 모선에서 다음과 같이 적용됩니다.
2.1. No.1 Bus 운전 시: No.1 Bus에 연결된 F/D만 KCL 연산이 수행되며, 이를
Bus Zone 1(or 87B1)이라 합니다. Bus Section은 DS와 무관하게 No.1 Bus에 포함하여
연산해야 합니다.
2.2. No.2 Bus 운전 시: No.2 Bus에 연결된 F/D만 KCL 연산이 수행되며, 이를
Bus Zone 2(or 87B2)라 합니다. Bus Section은 DS와 무관하게 No.2 Bus에 포함
하여 연산해야 합니다.
2.3. No.1, No.2 bus 운전과 상관없이 전체에 대해 들어오고/나가는 전류를 가지고 KCL
연산이 적용되며,이것을 Check Zone(or 87B)이라 합니다.
아래 그림은 한전을 기준으로 한 No.1 Bus(60Bus)와 No.2 Bus(65Bus)에 대한 Feeder(F/D), BusTie, Bus Section을 예로 적용한것입니다.
87연산은 위에서 설명한 내용과 같이 BusZone1, BusZone2, Check Zone으로 구분됨을 아래 그림을 보면 한층 더 명확하게 이해할수 있습니다.
3. Check Zone의 역할
Check Zone은 이중모선 시스템에서 중요한 백업 보호 역할을 담당합니다. 모든 F/D(Feeder)의 들어오는 전류와 나가는 전류의 합을 연산하며, 이를 통해 모선에서 발생하는 고장을 신속하게 탐지할 수 있습니다. Check Zone은 Bus Tie 전류는 고려하지 않으며, 이 점을 유념해야 합니다.
Check Zone은 Bus Zone의 보호가 제대로 이루어지지 않을 경우를 대비한 백업 Zone으로, 모선 보호시스템의 신뢰성을 더욱 높입니다.
4. 87 연산을 통한 차단기 트립 로직
차단기 트립은 모선 보호에서 매우 중요한 단계입니다. 이중모선 시스템에서는 DS(Disconnector) 운전 상태에 따라 No.1 Bus 또는 No.2 Bus를 결정한 후, 다음과 같은 87 연산을 수행하여 차단기 트립을 결정합니다:
– No.1 Bus 트립: Bus Zone 1과 Check Zone 연산의 “AND” 조건
– No.2 Bus 트립: Bus Zone 2와 Check Zone 연산의 “AND” 조건
5. 결론 및 향후 논의
이상으로 이중모선 알고리즘 연산의 기본적인 동작 원리와 KCL 법칙을 기반으로 한 87 보호 연산의 흐름을 설명드렸습니다. 향후 논의에서는 차단기 트립을 위한 87 연산과 고장 검출(Fault Detection) 요소에 대해 더 깊이 있게 다루겠습니다. 지속적인 관심 부탁드립니다.
보다 안정적인 전력 시스템 운영을 위해 이러한 알고리즘의 이해는 필수적입니다.
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