母線別 高週波電壓 制約을 고려한 仁川國際空港 여객터미널의 高週波 解析 = Harmonic Analysis Considering Bus Harmonic Voltage Constraints at IIA Passenger Terminal

국문 초록 (Abstract)

최근 국내외적으로 전력계통에 발생되는 고조파장해에 대한 연구와 대책이 활발히 이루어지고 있으며, 다량의 고조파를 발생시키는 전력전자설비 등의 급격한 증가와 함께 고조파와 관련한 문제가 사회적으로 대두되고 있다.
이와 같이 발생된 고조파는 수용가내 기기에 장해를 발생시킬 뿐만 아니라, 전력을 공급하는 전원측에 유출되어 동일계통에 접속된 다른 수용가에도 악영향을 끼치게 된다. 고조파의 발생은 단순히 내재하는 수준을 넘어 계통에 명확한 영향을 미치는 수준까지 증대 되고 있다.
고조파발생에 대한 저감대책은 경제성 및 전력계통의 안정성을 상호 고려하여 전력공급특성과 기기의 영향을 만족시키면서도 가장 효율적인 저감대책을 수립하는 것이 중요한 관점이라 할 수 있다.
따라서 본 연구에서는 동북아 허브공항인 인천국제공항 여객터미널을 대상으로 실 계통의 고조파발생량을 현장에서 직접 측정하여 부하별 고조파를 분석하였다.
개항이후 전력사용량의 증가와 더불어 고조파발생에 대한 장기적인 관리기준 마련 및 고조파의 효율적인 저감을 통해 경제적이면서도 안정적인 고조파 억제 대책을 수립할 필요가 있다고 보여 진다.
또한 고조파를 전력품질에 있어서 하나의 오염요소로 보고 부의 가치를 적용하여 비용해석을 하였으며, 여객터미널의 각 모선별 측정된 자료를 종합적으로 분석하고, 고조파가 전력계통에 미치는 영향, 고조파 규제기준 검토 몇 고조파 억제 대책 등 전력계통의 안정성 및 신뢰성 확보에 중점을 두었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Lately the Research for the Harmonic Affect to the Electric Power System Has Been Actively Carried out in Native and Foreign. As the Use of Electric Power System Radiating the Harmonic Has Been Increased, the Relating Problems Become a Social Issue.
The Harmonic Doesn't only Make Trouble in the Customer's Machinery but also It Affects the Other Customers' on the Same System through the Supplier Server. Thus the Occurrence of Harmonic Definitely Affects to the Electric Power System.
In order to Lower the Harmonic, the Economical Efficiency and the Systematic Stability Should Be Harmonized to Satisfy with the Electric Power Supply System and Its Machinery.
I Took a Measure of the Harmonic Level in the Passenger Terminal of Incheon International Airport and Tried to Analyze It.
Incheon International Airport Has Been Getting More Need for Electric Power Use Since Airport Opening, It also Needs to Decrease the Harmonic Level with an Efficient Plan such as Long-term Management Standard.
The Harmonic Considered to Deteriorate the Electric Quality has an Effect on Increasing the Cost. I Applied it to the Cost Analysis. On the Basis of All Data from the Electric Power System in the Passenger Terminal, My Study Focused on the Harmonic Affect to the Electric Power System, the Harmonic Related Regulations and Possible Tools to Lower the Harmonic in order to Get the Stability and Credibility of the System.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 국문요약
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 고조파 해석 = 4
• 2.1 고조파의 정의 및 영향 = 4
• 2.1.1 고조파 정의 = 4
• 2.1.2 고조파 장해 = 8
• 2.2 고조파의 모델링 = 11
• 2.2.1 Fourier Series = 11
• 2.2.2 Fourier Transform = 15
• 2.2.3 고조파 해석 원리 = 16
• 2.2.4 고조파 조류계산 = 18
• 2.3 EDSA에 의한 고조파 해석 = 19
• 1) New Project의 생성 및 저장 = 20
• 2) 계통구성 및 파라미터 입력 = 21
• 3) 고조파원의 생성 및 입력 = 23
• 4) Harmonic Scan의 실행 및 결과출력 = 26
• 5) Harmonic Load Flow = 28
• 6) THDT/IT 계산의 실행 및 결과출력 = 28
• 2.4 고조파 지수 및 규제 기준 = 32
• 2.4.1 고조파 지수 = 33
• 1) THD (Total Harmonic Distortion) = 33
• 2) TDD (Total Demand Distortion) = 34
• 3) 등가 방해전류 (EDC : Equivalent Disturbing Current) = 34
• 4) IT(Interference Telephone)와 TIF(Telephone Interference Factor) = 35
• 5) TIHD, TSHD = 36
• 2.2.2 규제기준 = 37
• 1) 국내기준 = 37
• 2) 국외기준 = 38
• (1) IEEE 519 규격 = 38
• (2) IEC 규격 = 41
• (3) 일본의 고조파 규격 = 44
• (4) 오스트레일리아 = 46
• (5) 영국 = 47
• 2.5 고조파 저감장치 = 49
• 2.5.1 공진이론 = 49
• 1) 공진(Resonance)의 정의 = 49
• 2) 직렬공진 = 50
• (1) 양호도 (Quality Factor) Q = 55
• (2) 첨예도 (Sharpness) S = 56
• 3) 병렬공진 = 59
• 4) 다수 공진점이 발생하는 경우 = 63
• 2.5.2 계통과 무효전력보상용 ·커패시터와의 병렬공진과 고조파의 문제 = 65
• 1) 문제점 = 65
• 2) 해결방안 = 65
• (1) Frequency Scan = 65
• (2) Detune = 69
• (3) 수동펄터(Passive Filter)의 설계 = 70
• Ⅲ. 모선별 전압제약을 고려한 최적필터 위치 및 용량산정 = 73
• 3.1 정식화 = 73
• 3.1.1 목적함수 = 73
• 1) 고조파의 가치 = 73
• 2) 고조파 저감비용 = 74
• 3) 목적함수 = 75
• 3.1.2 제약조건 = 76
• 1) 등호제약조건 = 76
• (1) 고조파 전력방정식 = 76
• 2) 부등호제약조건 = 77
• (1) 각 모선에서의 고조파전압제약 = 77
• (2) PCC에서의 고조파전압제약 = 78
• (3) 고조파 저감장치 제약 = 79
• 3.2 최적화문제의 구성 및 해법 = 79
• 3.2.1 확대목적함수의 구성 = 80
• 3.2.2 잠재가격의 계산 = 80
• 1) 발생된 고조파전압에 의한 각 모선의 μ_(h) = 81
• 2) 고조파저감전류에 의한 각 모선의 μ_(h) = 83
• 3.2.3 고조파저감장치의 결정 = 84
• Ⅳ. 인천국제공항 여객터미널의 고조파 측정 = 88
• 4.1 ACE 4000 전력품질측정기 = 88
• 4.1.1 개요 = 88
• 4.1.2 회로 결선 (Circuit Connection) = 89
• 4.1.3. 계측 설정 (Survey Setup) = 91
• 1) 빠른 시작 마법사 이용 (Using the Quick Start Wizard) = 91
• 2) 맞춤 계측 설정 (Customized Survey Setup) = 96
• 3) 일반적인 계측 설정 = 99
• 4) 트리거, 비율 그리고 측정 = 103
• 5) 최대치 측정 추가하기 (Adding a peak measurement) = 106
• 6) 파형 외란 측정 추가하기 (Adding a Wave Disturbance Measurement) = 108
• 7) CBEMA 측정 추가하기 (Adding a CBEMA measurement) = 111
• 8) 맞춤 트리거 추가하기 (Adding Custom Triggers) = 114
• 9) 디지털 입력 그리고 출력 추가하기 (Adding Digital Inputs and Outputs) = 121
• 10) 맞춤 저장 비율 추가하기 (Adding Custom Recording) = 125
• 4.1.4 계측제어 (Survey Control) = 128
• 4.1.5 계측 데이터 분석 점검사항 (Survey Data Analysis Checklist) = 129
• 1) 계측 데이터 파일 작업 (Working with Survey Data Files) = 130
• (1) 계측 데이터 파일 열기 = 130
• (2) 분석을 위한 이벤트 선택 = 132
• 4.2 여객터미널 고조파 측정 = 133
• 4.2.1 측정위치 및 방법 = 133
• 4.2.2 측정결과 및 분석 = 135
• 4.3 확률론적 Spectrum의 도출 = 146
• Ⅴ. 사례연구 = 149
• 5.1 인천국제공항 전력계통 구성 및 특징 = 149
• 5.1.1 공항 전력계통 운용형황 = 149
• 5.1.2 여객터미널 전력계통 구성 = 155
• 5.1.3 모선별 부하데이터 적용 및 부하특성 = 156
• 5.2 적용결과 = 160
• 5.2.1 고조파전압 제한치 및 승수 = 160
• 5.2.2 모선별 고조파전압의 계산 = 161
• 5.2.3 종래의 방법과의 비교 = 164
• (1) 종래 방법에 의한 결과 = 167
• (2) 제안한 방법에 의한 결과 = 167
• Ⅶ. 결론 = 169
• Ⅷ. 참고문헌 = 171
• Abstract = 173