정호성
(Hosung Jung)
†iD
신승권
(Seungkwon Shin)
1
김형철
(Hyungchul Kim)
1
김길동
(Gildong Kim)
1
민명환
(Myung-Hwan Min)
2iD
안태풍
(Tae-Pung An)
2iD
-
(Smart Electrical & Signaling Division, Korea Railroad Research Institute, Korea)
-
(Power Electric & Electronic System R&D Institute, ENTEC Elctric & Elctronic Co., LTD.,
Korea.)
Copyright © The Korean Institute of Electrical Engineers(KIEE)
Key words
AC railway branch line, AT absorbing current distribution ratio, fault location estimation, fault zone discrimination
1. 서 론
국내 교류 전기철도에는 선로에서 발생하는 고장의 위치를 보다 정확하게 찾아내기 위해 고장점 표정장치를 설치 운영하고 있다. 국내 교류 급전계통의 표준으로
적용되고 있는 AT(autotransformer) 교류 급전계통에서는 고장점까지의 리액턴스 크기를 이용하여 고장 위치를 산출하는 리액턴스 방식(주로
고속선)과 급전구간 양쪽 편에 설치된 AT 중성점에 흡상되는 전류의 비를 이용하는 AT 흡상전류비 방식(주로 일반선)이 적용되고 있다. 일반적으로
단일 노선으로 구성된 노선에서는 두 방식 모두 대체적으로 표정의 정확도가 높으나, 복복선 선로, 분기선로 등 급전계통이 복잡해지는 경우에는 고장점
표정에 오차가 크게 발생한다. 특히 분기선로가 있는 노선의 경우 리액턴스 방식은 변전소로부터 산출된 리액턴스 크기로는 고장 위치를 찾아내는 데 한계가
있어 적용하기 어려우며, AT 흡상전류비 방식의 경우에도 기존 표정 알고리즘으로는 표정오차가 크게 발생하고 있다(1-4).
따라서 본 논문에서는 분기선로가 있는 교류 급전계통에 대해 분기선로가 연결된 구간 내에 설치된 모든 AT 흡상전류를 실시간으로 측정하고 동기화된 각
AT의 흡상전류 분배비를 이용하여 고장이 발생한 구간을 판별하는 기법을 제시하였다. 또한, 판별된 고장 구간에 따라 보다 정확한 고장점을 표정할 수
있는 분배기법을 제안하였다. 제안한 기법의 성능을 검증하기 위해 실제 운영되고 있는 분기노선에서의 현장시험을 통해 AT 흡상전류를 계측하고, 동기화된
AT 흡상전류 분배비를 통해 고장 구간을 판별하였다. 또한, 전력해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 분기선로가 있는 교류 급전계통을 모델링하고
다양한 고장 시뮬레이션을 통해 동기화된 AT 흡상전류 분배비 방식의 고장점 표정기법의 고장 구간 판별 및 고장 위치 추정에 대한 성능을 평가하였다.
2. 본 론
2.1 분기선로 구간이 있는 교류 급전계통
그림 1은 분기선로 구간이 있는 교류 급전계통을 나타낸 것이다. 전철변전소 방면에서 A지점을 지나 B지점까지의 구간이 본선 구간이며, A지점과 B지점 사이의
분기점인 O지점부터 C지점까지가 분기선로 구간이다. 이와 같은 분기선로를 가진 급전계통에서 분기점이 있는 구간 내에서는 크게 3가지 구간에서 고장이
발생할 수 있다.
첫 번째(Case 1)는 본선인 A지점에서 분기점인 O지점까지 Zone 1구간에서 고장이 발생하는 경우이며, 두 번째(Case 2)는 분기점인 O지점에서
본선 말단인 B지점까지 Zone 2 구간에서 고장이 발생한 경우이며, 마지막으로 세 번째(Case 3) 경우에는 분기점인 O지점에서 분기선로 말단인
C지점까지 Zone 3 구간에서 고장이 발생한 경우이다. 여기서 전류 ${Ia}_{{AT}}$, ${Ib}_{{AT}}$ 및 ${Ic}_{{AT}}$는
분기선로 구간인 A, B 그리고 C지점에 설치된 AT 중성점에 흡상되는 AT 흡상전류의 크기를 나타낸 것이다.
그림. 1. 분기선로를 가진 급전계통
Fig. 1. Traction network with branch line
2.2 흡상전류 분배비를 이용한 분기선로에서의 고장구간 판별
AT 급전계통의 전차선로에서 고장이 발생한 경우에는 고장전류가 고장이 발생한 지점을 기준으로 양쪽 AT로 흡상되는 현상이 나타난다. 이와 같이 양쪽
AT로 흡상되는 전류의 크기는 고장 발생지점에서 바라본 해당 방면에 선로 임피던스 크기에 반비례하여 배분된다. 하지만 분기선로의 경우 고장 발생지점에서
흐르는 전류가 분기선로를 포함하여 3곳에 설치된 AT에 분배되어 흡상되기 때문에 기존의 양쪽 편에 AT의 흡상전류비가 선형적으로 배분되지 않는다.
따라서 고장이 발생한 위치를 정확히 표정하기 위해서는 먼저 고장이 발생한 구간을 정확히 판별해야 하며, 고장 구간에 따라 AT 흡상전류비를 적용하는
식을 다르게 해야 한다. 따라서 본 논문에서는 고장이 발생한 경우 분기선로가 있는 3곳에 설치된 AT 흡상전류의 상대적 크기 비를 이용하여 고장구간을
판별하고자 한다(5,6).
(1) Case 1 : Zone 1(AO구간) 고장
고장이 발생한 구간이 Zone 1 구간인 경우 고장전류의 분배는 A지점으로 흐르는 전류와 그리고 B지점과 C지점으로 흐르는 전류의 합으로 분류된다.
따라서 고장점 표정시에는 ${Ia}_{{AT}}$와 ${Ib}_{{AT}}$+${Ic}_{{AT}}$의 분배비를 이용해야만 정확한 위치를 표정할 수
있다. 그리고 고장전류 중 ${Ib}_{{AT}}$와 ${Ic}_{{AT}}$는 분기점에서 각 개소의 AT지점까지의 선로 임피던스(거리) 크기에 반비례하여
분배되므로 ${Ib}_{{AT}}$와 ${Ic}_{{AT}}$의 흡상전류 크기의 비는 고장전류의 크기에 무관하게 항상 일정하게 된다. 따라서 ${Ib}_{{AT}}$와
${Ic}_{{AT}}$의 비가 선로 임피던스에 따라 특정한 값으로 일정하게 나타나는 경우 Zone 1 구간에서 고장이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
▪ Case 1
(2) Case 2 : Zone 2(BO구간) 고장
고장이 발생한 구간이 Zone 2 구간인 경우 고장전류의 분배는 B지점으로 흐르는 전류와 그리고 A지점과 C지점으로 흐르는 전류의 합으로 분류된다.
따라서 고장점 표정시에는 ${Ib}_{{AT}}$와 ${Ia}_{{AT}}$+${Ic}_{{AT}}$의 분배비를 이용해야만 정확한 위치를 표정할 수
있다. 그리고 고장전류 중 ${Ia}_{{AT}}$와 ${Ic}_{{AT}}$는 분기점에서 각 개소의 AT지점까지의 선로 임피던스(거리) 크기에 반비례하여
분배되므로 ${Ia}_{{AT}}$와 ${Ic}_{{AT}}$의 흡상전류 크기의 비는 고장전류의 크기에 무관하게 항상 일정하게 된다. 따라서, ${Ia}_{{AT}}$와
${Ic}_{{AT}}$의 비가 선로 임피던스에 따라 특정한 값으로 일정하게 나타나는 경우 Zone 2 구간에서 고장이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
▪ Case 2
(3) Case 3 : Zone 3(CO구간) 고장
고장이 발생한 구간이 Zone 3 구간인 경우 고장전류의 분배는 C지점으로 흐르는 전류와 그리고 A지점과 B지점으로 흐르는 전류의 합으로 분류된다.
따라서 고장점 표정시에는 ${Ic}_{{AT}}$와 ${Ia}_{{AT}}$+${Ib}_{{AT}}$의 분배비를 이용해야만 정확한 위치를 표정할 수
있다. 그리고 고장전류 중 ${Ia}_{{AT}}$와 ${Ib}_{{AT}}$는 분기점에서 각 개소의 AT지점까지의 선로 임피던스(거리) 크기에 반비례하여
분배되므로 ${Ia}_{{AT}}$와 ${Ib}_{{AT}}$의 흡상전류 크기의 비는 고장전류의 크기에 무관하게 항상 일정하게 된다. 따라서, ${Ia}_{{AT}}$와
${Ib}_{{AT}}$의 비가 선로 임피던스에 따라 특정한 값으로 일정하게 나타나는 경우 Zone 3 구간에서 고장이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
▪ Case 3
위와 같이 분기선로 구간에서 고장이 발생한 경우 분기점에 관련된 A, B 및 C지점의 실시간 동기화된 AT 중성점 전류인 ${Ia}_{{AT}}$,
${Ib}_{{AT}}$ 그리고 ${Ic}_{{AT}}$을 통해 흡상전류비간의 분배비를 산출하고 해당 분배비가 특정한 값으로 나타난 경우 고장구간을
판별할 수 있다. 그리고 고장구간이 판별된 후에는 기존의 고장지점의 양쪽에 설치된 AT 흡상전류가 아닌 분기점과 연계된 3곳에 설치된 AT 흡상전류비를
이용하여 고장점을 표정할 수 있다. 그림 2는 분기선로 구간에 대한 고장구간 판별과 이에 따른 고장점 표정을 수행하는 절차를 나타낸 것이다.
그림. 2. 제안한 고장점 표정기법 절차도
Fig. 2. Flowchart of the proposed fault estimation technique
다만 국내 적용 중인 AT 급전계통의 경우 공통접지방식으로 고장전류가 해당 방면의 AT 중성점에 모두 흡상되지 않고 접지선 또는 보호선을 따라 해당
선로가 아닌 고장이 발생하지 않은 타 선로의 AT 중성점으로도 일부 흡상된다. 따라서 고장 발생지점을 더욱 정확히 추정하기 위해서는 해당 구간의 설치된
AT 중성점 전류뿐만 아니라 고장 발생지점에서 고장 전류가 흐를 수 있는 모든 개소의 AT 중성점에 흡상되는 전류를 이용해야 하며, 이를 위해 식 (7)~(8)과 같이 고장지점을 기준으로 양쪽 변에 설치된 모든 AT 중성점 전류의 합을 이용하여 흡상전류비를 산출하여 고장점 위치를 표정하였다(7-9).
$$
\begin{aligned}
여기서, \enspace & \text{X : 기점에서 고장점까지의 거리}\\
& D : AT_{n}과 AT_{n+1} \text{ 간의 거리}\\
& L_{n} \text{ : 기점에서 n 번째의 AT의 거리}\\
& \text{x : $AT_{n}$에서 고장점까지의 거리}\\
& \sum_{SS}^{n}I_{i} \text{ : SS(변전소)부터 $AT_{n}$까지의 모든 중성점 전류의 합}\\
& \sum_{n+1}^{ATP}I_{i} : AT_{n+1} \text{ 부터 ATP(단말보조급전구분소) AT까지의 모든 중성점 전류의 합}
\end{aligned}
$$
2.3 현장시험을 통한 흡상전류 분배비 분석
2.3.1 현장시험 설비구성
분기선로에서의 흡상전류 분배비의 특성을 확인하기 위해 그림 1과 같이 분기선로가 있는 운영노선에서의 저압 인공지락시험을 수행하였다. 그림 1에서 본선 AB 구간의 거리가 10.81km이며 이 중 9.18km 지점에서 분기되어 5.09km의 분기선로가 있는 계통이다. 즉, A지점에서 분기점까지는
9.18km이며, 분기점부터 본선 말단인 B지점까지의 거리는 1.63km이며, 분기점부터 분기선로 말단인 C지점까지는 5.09km로 구성된 선로이다.
급전계통에 저압을 공급하기 위해 그림 3에서 같이 분전반에서 3상, 380V(50A)를 인출하여 이를 단상 750V(50A) 전원으로 변환하여 주변압기 2차측에 연결하여 전원을 공급하는
계통을 구성하였다.
그림. 3. 변전소 내 시험설비
Fig. 3. Test facilities in substation
인공지락시험을 수행하기 위해 그림 4과 같이 전차선로의 전차선, 급전선 그리고 레일간의 인위적인 단락을 시킨 후에 인공 지락/단락시험장치를 통해 원하는 부분을 접속하여 고장을 발생시켰다.
분기선로에서 고장이 발생한 구간에 따른 AT 흡상전류 분배비의 특성을 확인하기 위해 Zone 1(AO구간)과 Zone 3(CO구간)에서 전차선과 레일을
접속하여 고장 시험을 수행하였다.
그림. 4. 전차선로 내 시험설비
Fig. 4. Test facilities in catenary system
2.3.2 현장시험 결과분석
그림 5는 분기선로가 있는 구간에 대해 저압 지락고장이 발생한 경우 분기선로 구간의 AT 중성점 흡상전류를 측정한 후 각 개소의 AT 흡상전류비를 나타낸
것이다. 다만, 현장시험 여건상 본선인 Zone 1(Case 1) 구간과 분기선로 구간인 Zone 3(Case 3) 구간에서만 현장시험을 수행하여
AT 흡상전류 분배비 지수 중에서 Z1과 Z3만 표시하였다.
그림. 5. 고장구간에 따른 AT 흡상전류 분배지수
Fig. 5. AT absorbing current distribution ratio index to the fault zone
Zone 1에서 전차선 레일간의 고장이 발생한 경우에는 고장 위치에 무관하게 지수 Z1은 대략 2.28~2.72 사이의 범위의 값으로 나타난 데 반해
지수 Z3의 값은 고장 위치에 따라 달라짐을 확인하였다. 반면, Zone 3에서 고장이 발생한 경우에는 고장 위치에 무관하게 지수 Z3는 0.2~0.4의
범위에서 일정하게 나타난 데 반해 지수 Z1은 고장 위치에 따라 크게 변하는 것을 확인할 수 있다.
표 1은 전차선로의 조건이 동일하다는 조건에서 계산된 AT 흡상전류비와 현장시험을 통한 산출된 값의 크기를 비교한 것이다. 지수 Z1은 계산값과 현장 시험값과
0.13(5.5%)의 차이가 있으며, 지수 Z3는 0.01(4.0%) 차이가 발생하였다. 계산값과의 오차는 운영 노선의 전차선로 구성 및 선종의 차이가
있을 뿐만 아니라 저압 지락고장 시험으로 인한 계측 전류의 오차로 기인한다고 할 수 있으나 이러한 오차를 고려하더라도 분기선로 구간에서의 고장 구간에
따른 AT 흡상전류 분배비의 지수가 일정하게 나타났다. 따라서, 이러한 현장시험을 통해 산출된 흡상전류 분배비 지수를 이용하면 분기선로 구간에서 고장
발생 구간을 정확히 판별할 수 있음을 확인하였다.
표 1. 현장시험값과 계산값의 결과 비교
Table 1. Comparison of field test result and calculation output
|
Fault zone
|
Zone 1
|
Zone 2
|
Zone 3
|
|
Index
|
Z1
|
Z2
|
Z3
|
|
Calculation
|
2.36
|
1.71
|
0.25
|
|
Field test
(range)
|
2.49
(2.28~2.72)
|
-
|
0.24
(0.18~0.31)
|
|
Error ratio
|
△0.13
(5.5%)
|
-
|
△0.01
(4.0%)
|
2.4 급전계통 고장 시뮬레이션을 통한 성능평가
2.4.1 모델계통
현장시험의 경우 운영노선에서의 정확한 고장전류와 AT 흡상전류의 측정이 가능하며, 이를 통해 AT 흡상전류 분배비를 정확하게 산출할 수 있다. 하지만
다양한 조건의 고장 모의 및 고장에 따른 흡상전류 분배비를 이용한 고장점 표정의 성능을 확인할 수 없어 전력해석 프로그램을 이용하여 현장시험 계통을
모델링하였다(10-11). 모델계통은 현장 시험결과를 비교하기 위해 운영노선에 적용된 대표적인 급전방식 및 선로조건을 동일하게 모의하였다. 본선 구간의 AB선로는 전체거리가
10.81km이며 A지점에서 9.18km 지점에서 선로가 분기되며, 분기점부터 C지점까지의 거리는 5.09km이다. 각 구간별 전체거리를 5등분하여
전차선과 레일간의 단락 고장을 모의하여, AT 흡상전류 분배비와 고장 구간별 고장점 표정 성능을 평가하였다.
2.4.2 성능평가
(1) 흡상전류비 분배비를 이용한 고장구간 판별
그림 6은 분기선로 모델계통을 시뮬레이션하여 고장 발생 구간별 AT 흡상전류 분배비 지수를 나타낸 것이다. 그림 6(a)은 Zone 1에서 고장이 발생한 경우로 분배지수 Z1은 2.28로 일정한 값으로 나타나는 데 반해 Z2, Z3의 경우에는 고장 발생 위치에 따라
크게 달라짐을 확인할 수 있다. 그림 6(b)은 Zone 2에서 고장이 발생한 경우로 분배지수 Z2는 1.78로 일정한 값으로 나타나는 데 반해 Z1, Z3의 경우에는 고장 발생 위치에 따라
지수 값이 변화하며, 그림 6(c)은 Zone 3에서 고장이 발생한 경우로 분배지수 Z3는 0.24로 일정한 값으로 나타나는 데 반해 Z1, Z2의 경우에는 고장 발생 위치에 따라
지수 값이 변화한다. 따라서 고장 발생 구간에 따라 각각의 AT 흡상전류 분배비 지수의 값이 특정한 값으로 나타나는 특성을 활용하면 고장구간을 판별할
수 있음을 확인하였다.
그림. 6. 고장구간별 AT 흡상전류비
Fig. 6. AT absorbing current distribution ratio index to each fault zone
표 2는 표 1에서 제시한 계산값과 시뮬레이션 결과를 비교한 것이다. 지수 Z1은 계산값과 시뮬레이션 값과 0.08(3.3%)의 차이가 있으며, 지수 Z2는 0.07(4.1%)
그리고 지수 Z3는 0.01(4.0%) 차이가 발생하였다. 계산값과 시뮬레이션 결과 사이에 5% 이내의 오차가 발생하고 있으며, 전류 분배비 지수
간의 크기 차이가 상당히 크기 때문에 이러한 전류 분배비 지수를 이용하면 분기선로 구간에서 고장 발생 구간을 정확히 판별할 수 있음을 확인하였다.
표 2. 시뮬레이션값과 계산값의 결과 비교
Table 2. Comparison of simulation result and calculation output
|
Fault zone
|
Zone 1
|
Zone 2
|
Zone 3
|
|
Index
|
Z1
|
Z2
|
Z3
|
|
Calculation
|
2.36
|
1.71
|
0.25
|
|
Simulation
|
2.28
|
1.78
|
0.24
|
|
Error ratio
|
△0.08 (3.3%)
|
△0.07 (4.1%)
|
△0.01 (4.0%)
|
(2) 분기선로 구간에서의 고장점 표정 비교
그림 7과 표 3은 본선 AB구간에서 고장이 발생한 경우, A지점과 B지점만의 AT 흡상전류비를 이용한 기존의 방식(Conventional_FL)과 본 논문에서 제시한
고장전류 분배비를 이용하여 고장구간을 판별하고 분기선로를 포함한 모든 AT의 실시간 동기화된 흡상전류를 이용한 방식(Proposed_FL)과의 표정오차를
비교한 것이다. 고장 발생 개소는 분기점을 기준으로 각각의 구간 거리를 5등분하여 전차선과 레일간의 단락고장을 모의하였다.
시뮬레이션 결과 기존 표정방식의 경우 일부 구간에서 최대 0.475km(4.39%) 오차가 발생한 데 반해, 본 논문에서 제안한 기법은 모두 1%
이내의 표정오차가 발생하였다. 기존 기법의 경우에도 일부 구간을 제외하고는 대체적으로 2% 이내의 표정오차가 발생하였으나 이는 본선 구간의 분기점(O)부터
B지점까지의 거리가 분기선로의 거리에 비해 상대적으로 짧아 고장 발생 시 C지점으로 흐르는 흡상전류에 비해 B지점으로 흡상전류가 커서 상대적으로 오차가
작아진 것으로 판단할 수 있다.
그림. 7. AB구간에서의 고장점 표정 시뮬레이션 결과
Fig. 7. simulation result of fault location estimation in zone AB(main line)
표 3. AB구간에서의 고장점 표정기법의 성능평가
Table 3. evaluation of fault location estimation techniques in the main line(AB zone)
|
Fault zone
|
Fault location
[km]
|
Conventional FL
[km]
|
Proposed FL
[km]
|
C_FL error
|
P_FL error
|
|
Zone 1
(AO)
|
0.01
|
-0.012
|
-0.014
|
0.20%
|
0.22%
|
|
1.84
|
1.558
|
1.849
|
2.61%
|
0.08%
|
|
3.68
|
3.232
|
3.686
|
4.15%
|
0.05%
|
|
5.52
|
5.045
|
5.519
|
4.39%
|
0.01%
|
|
7.36
|
7.010
|
7.346
|
3.24%
|
0.13%
|
|
O
|
9.2
|
9.183
|
9.188
|
0.15%
|
0.11%
|
|
Zone 2
(BO)
|
9.52
|
9.557
|
9.509
|
0.34%
|
0.11%
|
|
9.84
|
9.909
|
9.835
|
0.64%
|
0.05%
|
|
10.16
|
10.234
|
10.161
|
0.69%
|
0.01%
|
|
10.48
|
10.534
|
10.487
|
0.50%
|
0.07%
|
|
10.8
|
10.812
|
10.814
|
0.11%
|
0.13%
|
그림 8과 표 4는 본선 A지점에서 분기점을 지나 분기선로인 C지점까지의 구간에서 고장이 발생한 경우, A지점과 C지점만의 AT 흡상전류비를 이용한 기존의 방식(Conventional_FL)과
본 논문에서 제시한 고장전류 분배비를 이용하여 고장구간을 판별하고 분기선로를 포함한 모든 AT의 실시간 동기화된 흡상전류를 이용한 방식(Proposed_FL)과의
표정오차를 비교한 것이다. 고장 발생 개소는 본선 시뮬레이션과 동일하게 분기점을 기준으로 각각의 구간 거리를 5등분하여 전차선과 레일간의 단락고장을
모의하였다.
그림. 8. AC구간에서의 고장점 표정 시뮬레이션 결과
Fig. 8. simulation result of fault location estimation in zone AC(branch line)
시뮬레이션 결과 기존 표정방식의 경우 최대 1.727km(12.10%) 오차가 발생하였으며, 전체적으로도 표정오차가 상당히 크다는 것을 확인할 수
있다. 이에 반해 본 논문에서 제안한 기법은 모두 1% 이내의 표정오차가 발생하였다. 본선과 비교하면 분기선 구간에서 표정 오차가 커지는 이유는 분기점부터
분기선의 거리가 본선 말단의 거리에 비해 상대적으로 길어 고장 발생시 분기선보다는 본선 쪽으로 흡상되는 전류가 증가하기 때문이다. 따라서 본선 거리보다
길 분기선의 경우 기존의 방식으로는 고장점 표정의 오차가 크게 발생하여 적용하기에는 어려움이 있음을 확인하였다.
표 4. AC구간에서의 고장점 표정기법의 성능평가
Table 4. evaluation of fault location estimation techniques in the branch line(AC
zone)
|
Fault zone
|
Fault location
[km]
|
Conventional FL
[km]
|
Proposed FL
[km]
|
C_FL error
|
P_FL error
|
|
Zone 1
(AO)
|
0.01
|
-0.008
|
-0.014
|
0.13%
|
0.17%
|
|
1.84
|
0.960
|
1.849
|
6.16%
|
0.06%
|
|
3.68
|
2.182
|
3.686
|
10.49%
|
0.04%
|
|
5.52
|
3.793
|
5.519
|
12.10%
|
0.00%
|
|
7.36
|
6.008
|
7.346
|
9.47%
|
0.10%
|
|
O
|
9.2
|
9.297
|
9.188
|
0.68%
|
0.09%
|
|
Zone 3
(CO)
|
10.215
|
11.078
|
10.203
|
6.04%
|
0.08%
|
|
11.23
|
12.274
|
11.221
|
7.32%
|
0.06%
|
|
12.245
|
13.129
|
12.240
|
6.20%
|
0.04%
|
|
13.26
|
13.771
|
13.258
|
3.58%
|
0.01%
|
|
14.27
|
14.272
|
14.278
|
0.01%
|
0.06%
|
기존 방식과 본 논문에서 제안한 고장점 표정방식의 시뮬레이션 결과 기존 방식으로 경우 선로 길이에 따라 상당히 큰 표정오차가 발생하여 이러한 분기선에
적용하기에는 어려움이 있음을 확인하였다. 이에 반해 본 논문에서 제시한 AT 흡상전류 분배비 지수를 활용하여 고장 발생 구간을 판별하고 이에 따라
고장점 표정을 수행하는 경우 전체적으로 1% 이내의 표정오차가 발생하였으며, 이러한 제안한 방식은 모든 분기선로를 가진 개소에서도 정확하게 고장점으로
표정할 수 있음을 확인하였다.
3. 결 론
본 논문에서는 분기선로가 있는 교류 급전계통에 대해 고장이 발생한 구간 판별과 함께 고장점을 보다 정확하게 표정할 수 있는 기법을 제안하였다. 본
논문에서 제안한 방식은 분기선로에서 고장 발생시 분기점과 연결된 모든 AT로 고장전류가 흡상되기 때문에 고장 발생 개소에 따른 각 개소의 AT 흡상전류
분배비를 이용하여 고장구간을 판별하였으며, 고장 구간이 판별된 후 고장전류 분배비를 이용하여 고장점을 표정하는 방식이다. 분기선로에서 고장 AT 흡상전류
분배비에 따른 고장구간 판별의 성능을 검증하기 위해 실제 운영노선을 대상으로 저압 인공단락시험을 통해 AT 흡상전류 분배비가 고장구간에 따라 일정하게
나타남을 확인하였다. 또한, 분기선로 구간에서의 제안한 고장점 표정기법의 성능을 평가하기 위해 실제 운영노선과 동일한 조건의 분기선로를 모델링하여
분기 구간별 일정 간격으로 고장 시뮬레이션을 수행하였다. 고장 시뮬레이션 데이터를 이용하여 고장점 표정을 수행한 결과 기존 기법의 경우 본선 구간에서는
최대 0.475km(4.39%), 분기선로 구간에서는 최대 1.727km(12.10%) 표정오차가 발생하였다. 이는 국내 규격에서 제시한 고장점 표정
오차를 만족하지 못하는 결과이다. 하지만 본 논문에서 제안한 기법의 경우에는 본선 구간과 분기선로 구간에 무관하게 1% 이내의 표정오차가 나타났다.
따라서 본 논문에서 제안한 AT 흡상전류 분배비를 통한 고장 판별과 고장구간 판별을 통한 해당 구간의 AT 흡상전류비 방식의 고장점 표정기법을 적용함으로써
국내 규격을 만족할만한 성능을 확인하였다. 이러한 기법은 향후 현장시험을 통한 성능 검증 후에 실제 국내 분기선로의 보호 성능 향상에 기여할 것으로
판단된다.
Acknowledgements
본 연구는 한국철도기술연구원의 주요사업 연구비지원으로 수행되었습니다.
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저자소개
1995년 8월 성균관대학교 전기공학과 졸업(학사)
1998년 2월 성균관대학교 전기공학과(석사)
2002년 2월 성균관대학교 전기전자 및 컴퓨터공학부(공학박사)
2002년~현재 한국철도기술연구원 스마트전기신호 본부 수석연구원.
1995년 8월 성균관대학교 전기공학과 졸업(학사)
1998년 2월 성균관대학교 전기공학과 졸업(석사)
2001년 8월 성균관대학교 전기전자 및 컴퓨터공학부 졸업(공학박사)
2003년~현재 한국철도기술연구원 책임연구원
1991년 고려대학교 전기공학과 졸업(학사)
1993년 고려대학교 전기공학과 졸업(석사)
2003년 Texas A&M 졸업(공학박사)
2004년~현재 한국철도기술연구원 스마트전기신호 본부 전철전력연구팀장(책임연구원)
1986년 02월 명지대학교 전기공학과 졸업 (학사)
1991년 동대학원 전기공학과(석사)
2003년 2월 명지대학교 전기공학과졸업(공학박사)
1995~현재 한국철도기술연구원 스마트 전기신호 본부장
2010년 숭실대학교 전기공학과 졸업(학사)
2012년 성균관대학교 전기전자 및 컴퓨터공학부 졸업 (공학석사)
2013년~현재 인텍전기전자(주) 전력전자시스템 연구소 선임연구원
1992년 2월 성균관대학교 전자공학과 졸업(공학사)
1992년 2월~1996년 5월 일진전기공업(주) 기술연구소
1996년 6월~현재 인텍전기전자(주) 부사장