마이크로컴퓨터 기반 보호 솔루션: 버스바 보호 릴레이
- 개요
버스바 보호는 전력 시스템 보호의 중요한 구성 요소로, 버스바 고장의 신속한 격리와 고장 확산 방지를 위한 필수적인 임무를 수행합니다. 스마트 그리드 구축의 발전에 따라 버스바 보호는 전류 변환기(CT) 포화 간섭 및 분산 아키텍처에서의 통신 지연이라는 이중 과제에 직면해 있습니다. 보호 시스템의 신뢰성과 속도를 보장하기 위해서는 혁신적인 기술적 해결책이 필요합니다.
- 핵심 도전 과제 분석
2.1 CT 포화로 인한 오작동 위험
전류 변환기는 근접 버스바 고장 시 포화되기 쉽고, 이로 인해 2차 전류가 심각하게 왜곡됩니다. 전통적인 보호 알고리즘은 샘플링 왜곡으로 인해 고장을 잘못 판단할 수 있습니다. 특히 외부 고장이 내부 고장으로 발전하는 복잡한 상황에서는 반포화 능력이 보호 시스템의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.
2.2 분산 아키텍처에서의 통신 지연
현대 변전소는 중앙 장치와 베이 장치 간의 데이터 전송 지연이 보호 작동 속도에 직접적인 영향을 미치는 분산 보호 아키텍처를 채택하고 있습니다. 초고압 시스템(750kV 이상)에서는 밀리초 단위의 지연이 시스템 안정성에 크게 영향을 미칠 수 있습니다.
- 해결책
3.1 가중치 반포화 알고리즘
실시간 CT 2차 전류 품질 평가를 위한 동적 가중치 기법이 사용됩니다:
- 포화 감지: 실시간으로 전류 파형 왜곡률을 모니터링하여 포화 발생을 식별합니다.
- 동적 가중치: 초기 고장 단계에서는 포화되지 않은 구간에 더 높은 가중치를 부여하고, 포화된 구간에서는 자동으로 가중치를 줄입니다.
- 데이터 복원: 포화되지 않은 데이터를 기반으로 보간을 사용하여 정확한 고장 전류를 복원합니다.
응용 결과: 220kV 변전소에서의 실제 적용 결과, 알고리즘이 정확한 고장 구역 식별률을 99.8%로 개선했습니다. 버스바 고장 제거 시간은 일관되게 8-12ms로 유지되어 CT 포화로 인한 보호 오작동을 효과적으로 방지했습니다.
3.2 분산 광섬유 통신 시스템
고성능 포인트투포인트 광섬유 통신 아키텍처가 채택되었습니다:
- 결정적 지연: 전용 광섬유 링크가 안정적인 전송 지연을 보장합니다.
- 시계 동기화: 정밀 타이밍 메커니즘이 샘플링 값 동기화 정확도를 ±1μs로 달성합니다.
- 중복 구성: 이중 네트워크 중복 설계가 통신 신뢰성을 강화합니다.
검증: 750kV 스마트 변전소의 운영 데이터에 따르면, 중앙 장치와 베이 장치 간의 통신 지연이 1ms 미만으로, 100%의 정확한 작동률을 달성하여 초고압 시스템의 보호 속도 요구 사항을 충족했습니다.
3.3 가상 버스바 기술
소프트웨어 정의 버스바 토폴로지는 유연한 구성이 가능합니다:
- 그래픽 모델링: 시각적 도구를 사용하여 일차 장비의 연결 관계를 정의합니다.
- 템플릿 라이브러리 지원: 이중 버스바 분할, 3/2 차단기 구성, 고리 버스바 등 표준 토폴로지 템플릿을 포함합니다.
- 온라인 재구성: 전력 중단 없이 보호 논리를 적응적으로 조정할 수 있습니다.
효율성 향상: 변환소에서의 실제 적용 결과, 보호 구성 시간이 전통적인 방법(48시간)에서 2시간으로 줄어들어, 수동 구성 오류를 효과적으로 방지하고 프로젝트 구현 효율성을 크게 향상시켰습니다.
