진행파의 에너지 감쇠 특성을 기반으로 한 케이블 하이브리드 전송선의 오류 위치

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 22448(2022) 이 기사 인용

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가공 케이블 하이브리드 전송선은 두 가지 유형의 회선으로 교대로 연결되어 구조가 더 복잡하고 결함 위치 파악이 더 어렵습니다. 본 논문에서는 진행파 에너지를 기반으로 가공 케이블 하이브리드 선로에 대한 정확한 결함 위치 파악 방법을 제시합니다. 먼저, 진행파에너지의 기본 개념을 정의한다. 진행파의 감쇠 특성을 바탕으로 진행파 에너지와 결함 위치 간의 매핑 관계를 분석합니다. 둘째, S-변환 오차가 진행파 에너지 전파 법칙에 미치는 영향을 고려하여 일반적인 A형 및 B형 하이브리드 선로의 진행파 에너지 감쇠 특성을 분석한다. 그리고 구조가 서로 다른 가공케이블 복합 선로에 대해 선로 양단의 진행파 에너지와 고장거리의 매핑 관계를 정량적으로 도출하고, 초기 진행파 에너지 비율을 기반으로 정확한 고장 위치 파악 방법을 도출하였다. 라인의 양쪽 끝에서 동일한 주파수가 제안됩니다. 마지막으로 PSCAD/EMTDC에 110kV 하이브리드 송전선 결함 시뮬레이션 모델이 구축되었으며, 다양한 조건에서의 결함이 다양한 라인 섹션에서 시뮬레이션되었습니다. 제안한 방법의 유효성과 견고성을 시뮬레이션을 통해 검증한다.

도시화 추세에 따라 송전선로 건설은 도시 발전과 필연적으로 모순된다. 송전선로는 단일 가공 송전선로에서 가공선과 케이블선1이 혼합된 송전선로로 점차 진화하고 있다. 통계에 따르면 단상 접지 결함은 가공선 결함의 80% 이상을 차지하고, 단상 코어 및 피복 결함은 케이블 선로 결함의 더 큰 부분을 차지합니다. 케이블 혼합선로에 장애 발생 후 신속하게 장애지점을 찾아 문제를 해결하고 제거하며, 조속히 선로의 정상운전을 복구하기 위해서는 배전계통의 신뢰성을 향상시키는 것이 중요합니다2. 따라서 빠르고 효율적인 결함 위치 파악 방법을 찾는 것이 매우 중요합니다.

이를 위해 일반적인 가공선-케이블 혼합선은 A형과 B3형의 두 가지 구조로 구분될 수 있습니다. 유형 A 라인은 라인의 두 부분으로 구성됩니다. 하나는 케이블 라인용이고 다른 하나는 가공선용입니다. B형 선로는 가공선용 2개, 케이블선용 1개 등 3개 부분으로 구성되며, 케이블선은 가공선 중앙에 위치한다. 구조적인 관점에서 가공케이블 하이브리드 라인과 동종라인 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 결함 위치에서는 다음 두 가지 문제를 고려해야 합니다. (1) 케이블 연결 지점의 파동 임피던스가 불연속적입니다. (2) 진행파가 결함 지점, 케이블 연결 지점 및 선로 끝점 사이에서 굴절 및 반사됩니다. 전파 과정은 복잡하기 때문에 진행하는 파동의 소스를 결정하는 것이 어렵습니다. 가공선과 케이블선의 매개변수가 다르며 두 유형의 선로에서 결함 진행파의 전파 속도도 다릅니다. 위의 문제로 인해 제안된 동종 전송선에 대한 오류 위치 확인 방법을 하이브리드 전송선에 직접 적용하기가 어렵습니다.

현재 주류 전송선 오류 위치 확인 방법에는 임피던스 방법과 진행파 방법이 포함됩니다4. 많은 학자들은 혼합 케이블 라인의 결함 위치를 파악하기 위해 임피던스 방법을 사용합니다. 문헌5은 주로 사고 후 선로 양단의 전력주파수 전기량과 가공선 및 케이블 선로의 매개변수를 이용하여 케이블 접속점의 전압을 계산하고, 진폭비교를 통해 사고 위치를 결정한다. 그러나 임피던스 방식을 기반으로 하는 케이블 하이브리드 선로의 고장 위치는 천이 저항, 부하 전류 및 반대측 시스템 임피던스에 의해 크게 영향을 받기 때문에 원칙적으로 고장 위치 정확도를 더 향상시키기가 어렵습니다6.