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디지털 변전소 테스트베드에 PONOVO 4-Q 전력 증폭기 적용 사례(ISPU)

1. 디지털 변전소 테스트베드 구축의 타당성

에너지 산업 디지털화의 과제 해결:
- 하드웨어 및 소프트웨어 개발
- 솔루션 검증
- 자격을 갖춘 인력 교육

과학 및 교육 문제:
- 디지털 변전소 장비의 실제 활용 조건을 시뮬레이션하기 위한 테스트베드가 부족함 (특히 디지털 변압기에 대한 장비 연결)
- 관련 주제에 대한 교육 센터 및 자료 부족

2. 4-Q 증폭기를 사용한 주요 연구 분야

- 디지털 계기용 변압기를 사용하는 기존 변전소와 디지털 변전소의 제어를 받는 전력 시설 과정
- 오류 위치 및 감지 기능, 단상 지락 감지 기능을 갖춘 상업용 자동화 계량 지점 개발
- 비접지 계통의 Ferroresonant 과정
- 비접지 계통, 계전기 보호, 자동화 개선 기능을 갖춘 네트워크 단상 지락

3. 디지털 변전소 테스트베드(Digital Substation Testbed)

고전압 시험부 서버룸 교육실

4. 사이버-물리적 테스트베드 3단계(Cyber-physical Testbed)

Proccess Level - RTDS 시뮬레이터, PONOVO 전압/전류 증폭기+DCT, DVT(Digital Current/Voltage Transformer)
Bay Level - RTDS, 증폭기 제어 > 산업용 스위치 > DCT, DVT
Station Level - 계전기 보호 및 자동화, 위상 측정 장치, 디지털 변전소 유지 보수 장치

5. Ferroresonant 과정

비접지 계통 단상 지락의 Ferroresonant 과정을 특징화할 수 있다

Voltage Transformer

Ferroresonant 결과

6. 디지털 변전소 테스트베드(Digital Substation Testbed)

RTDS simulator PONOVO 전압/전류 증폭기 PONOVO 4-Q 증폭기 DUT(Transformer : IOG 230/60)

7. Ferroresonant 과정

Ferroresonant 과정은 복잡한 수학적 이론으로 설명되며, 물리적 장비를 사용하여 복잡한 과정을 실험으로 시뮬레이션하는것이 연구 목표

Petersen Theory

Petersen, Slepian Theory

Belyakov Theory

실험 연구 다이어그램

- 직접 개발한 변압기(ISPU)를 통해 최대 10kV의 전압에서 연구 수행
- 최대 35kV의 전압, 비접지 계통의 모든 전압 레벨을 커버할 수 있는 변압기로 업그레이드 계획

PONOVO PAV5000, Capacitor

- 4-Q 증폭기(PAV5000)를 사용하여 Ferroresonant 과정 저항에 대한 전압 변압기 조사 시험 회로

- 시험 중 변압기와 4-Q 증폭기는 정격 전력 범위 내에서 부하로 사용
- 전력 증폭기의 정격 전력(단상 5kVA) 단위 역률 달성
- 시험 회로에 무효분이 나타나면 증폭기 최대 출력이 다소 감소함
> 캐패시턴스가 큰 모드를 시뮬레이션하는 경우 현재 시험 장비의 성능 부족으로 판단

8. 비접지 계통에서 전압 변압기의 기능(Hardware-In-the-Loop simulation)

전압 변압기를 시험하고 고전압 측 정격 전압에서 무부하 버스를 스위칭하는 동안 Ferroresonant 가능성 평가

a) 변압기 연결(phase by phase) b) 변압기 분리(phase by phase)