계통연계형 마을단위 마이크로그리드의 보호협조 운용방안에 관한 연구

이나경; 김지명; 김경화; 김윤호; 이일무; 노대석

doi:10.5762/KAIS.2024.25.1.804

주제분류

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저널정보

한국산학기술학회
한국산학기술학회 논문지 학술저널
한국산학기술학회논문지 제25권 제1호
2024.01 804 - 814 (11page)
DOI : 10.5762/KAIS.2024.25.1.804

저자정보

이나경 (한국기술교육대학교)
김지명 (한국기술교육대학교)
김경화 (한국기술교육대학교)
김윤호 (한국기술교육대학교)
이일무 (한국전기기술인협회)

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최근, 전 세계적으로 신재생에너지 전원 및 ESS의 도입이 확대됨에 따라, 이산화탄소 배출의 저감을 위해 마이크로그리드에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 전라남도에서는 지역단위의 에너지 자립율 확보를 위한 마을단위 마이크로그리드의 실증 연구가 수행되고 있다. 여기서, 에너지 자립율이 50%인 경우 계통연계형 마이크로그리드의 형태로 운용할 수 있는데, 이때 사고 발생 위치와 유형에 따라 사고전류의 크기와 방향이 상이하기 때문에, 이를 고려한 적정한 보호기기의 운용방안이 필요한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 계통연계형 마이크로그리드의 배전계통 측 보호기기와 마이크로그리드 측 보호기기 간의 원활한 보호협조 수행을 위하여, 사고 위치 및 유형을 고려한 보호협조 운용알고리즘을 제시한다. 한편, 마이크로그리드에서 3상 단락 및 1선 지락사고가 발생한 경우의 사고전류 특성을 분석하기 위하여, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 태양광전원, 지열발전기, 수요관리용 ESS 등으로 구성된 계통연계형 마이크로그리드의 모델링을 수행한다. 상기의 모델링과 보호협조 해석 프로그램인 Off-DAS를 바탕으로 보호기기 동작특성을 분석한 결과, 모든 시나리오에서 필요한 최소 협조 시간차 이상을 유지할 수 있어, 본 논문에서 제시한 보호협조 운용방안에 의하여 계통연계형 마이크로그리드를 안정적으로 운용할 수 있음을 알 수 있다.

Micro-grid research is being performed due to installation of renewable energy sources and ESSs, and demonstration projects on a community micro-grid for the self-energy supply rate are being carried out in Jeollanam-do province in South Korea. A community micro-grid may be operated as a type of grid-connected micro-grid when the self-energy supply rate is 50%. An operation method for protection devices is required because the magnitude and direction of the fault current may be changed depending on the location and type of the fault. Therefore, this paper proposes an operation algorithm for protection devices that considers the location and type of the fault in order to properly perform protection coordination in grid-connected micro-grid. We modeled a grid-connected micro-grid, which was composed of an ESS, PV system, and geothermal plant, and we used PSCAD/EMTDC S/W in order to analyze the fault current characteristics in the case of a short circuit and single-line ground faults. The simulation results confirmed that the proposed algorithm is useful to operate protection devices in a grid-connected micro-grid because the coordination time intervals were properly obtained.

#Grid-connected Micro-grid #Contingency Fault Analysis #PSCAD/EMTDC #Operation Algorithm #Protection Devices #Off-DAS #Protection Coordination