보호 계전기 시뮬레이터
* 저자 : 이현진 과장 * 소속 : LS산전 * 산업 : 에너지/전력
* 사용한 NI 제품명: LabVIEW 2009, DAQmx 9.0, CompactDAQ-9174, NI 9263, NI 9474
해결과제
* 전시회, 제품 설명회, 장비 시연회 등에서 LS산전의 보호 계전기에 대한 직관적 홍보
* 기업체 연수, 고객 교육, 공업계 교사 및 학생 등을 대상으로 계통보호 시스템 교육에 대한 이해도 증진이 가능한 시뮬레이션 장비의 개발
솔루션
NI 솔루션을 이용한 시뮬레이터의 개발로 보호 계전기의 기본 이론이나 다양한 기능 및 특징에 대하여 이론적인 설명에 의존했었던 과거의 홍보 및 교육 활동을 보다 편리하고 이해하기 쉽게 향상시킬 수 있었다. 고정밀도의 파라미터 입력이 가능하여 계전기 동작에 대한 신뢰성을 검증할 수 있었고, 시뮬레이터 내부 부속장치의 간소화로 경량화가 가능하게 되었다. 고조파 및 PQ 이상파형의 구현과 입력 파형에 대한 위상 조절로 다양한 보호 계전기의 모의 시험이 가능하게 되었다.
어플리케이션 요약
국내 계전기기 시장 점유율 1위인 LS산전 GIPAM 시리즈의 차세대 모델인 X-GIPAM과 NI DAQ 장비를 활용한 시뮬레이션 장비로서 LS 산전에서 개발한 보호 계전기(X-GIPAM)의 여러 가지 기능(계통보호, 계측, PQ, PLC 등)에 대한 시뮬레이션을 지원하는 어플리케이션이다. NI DAQ 장비를 이용하여 고정밀도의 파라미터 입력 설정과 현장에서 발생할 수 있는 고조파 및 전력품질 관련 이상파형(sag, swell, Interruption) 등의 생성이 가능하여 디지털 복합 계전기의 다양한 기능에 대한 모의 시험 및 시뮬레이션 구현이 가능하다.
본론
NI cDAQ로 구성된 하드웨어와 LabVIEW 프로그램을 이용하여 전력 계통의 고장 파형 및 이상 파형 등 사용자가 원하는 출력 신호를 만들어 보호 계전기에 입력하여 각종 계전 요소의 동작과 다양한 계측 및 모니터링 기능을 구현 및 확인 할 수 있다.
NI 9747을 이용해 현재 모의 전력계통의 차단기 및 DS에 대한 상태 표시가 가능하다.
NI 9263을 이용해 사용자가 원하는 전압, 전류 신호를(크기/위상 조정가능) 보호 계전기로 입력하여 고장상태의 모의시험이 가능하며 현재 입력되는 파형을 직관적으로 표시 할 수 있다.
분산전원 계통의 전압 및 주파수 조절을 통해 Sync. 계전요소(25)에 대한 시뮬레이션이 가능하고, 동기 시 계전기 출력신호를 Digital Input으로 입력 받아 상태 확인이 가능하다.
전력계통에서 발생할 수 있는 이상파형(고조파, Sag/Swell/Interruption 파형 등)을 구현하여 보호 계전기에 입력하고 계측이 가능하다.
계전기에 입력되는 전압/전류간 위상 조정을 통하여 Vector 및 역률 변화를 구현하여 APFC(Auto Power Factor Control) 및 위상 변화에 따른 32P/Q요소의 모의 시험이 가능하다.
결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점
* 국내 계전기 시장 점유율 1위인 GIPAM 시리즈의 새로운 모델인 X-GIPIM 출시와 함께 제품 홍보를 위해 LS 산전의 영업 및 마케팅 행사에 사용할 시뮬레이터를 NI CompactDAQ와 LabVIEW 프로그램을 통해 적용, 개발하여 시뮬레이션 고정밀, 콤팩트한 장비를 제작할 수 있었다.
* 보호 계전기에 입력되는 전압/전류의 입력 파형을 위상값과 함께 조절하여 다양한 계전 요소의 모의 동작 시험이 가능한 시뮬레이터를 개발함으로써 사용자들에게 다기능의 복잡한 계전기의 사용 방법에 대해 보다 쉽게 설명할 수 있었다.
* 각 영업 대리점에서 이동이 쉽고, 경량화된 계전기 시뮬레이터를 활용해 보다 원활한 영업 활동을 하는데 많은 도움이 되었다.
* LS 산전 연수원(고객 교육 센터) 및 각 기업체 연수원에서 교육생들을 대상으로 이론적인 강의에서 벗어나 실습을 통해 실제 계통 보호에 관련한 계전기의 동작 상태 등을 확인함으로써 교육 효과가 증대 되었다.
NI 솔루션을 선택한 이유
* 소프트웨어 개발 편의성
* 계전기 Spec. 변경에 맞춰 하드웨어 스펙의 확장 및 변경의 편의성
* 원활한 기술 지원