전기철도용 실시각 급전시뮬레이터 제작

초록

속전철의 등장으로 열차의 동력원을 제공하는 급전시스템의 신뢰성 요구가 점점 높아지고 있고, 전철화 구간의 확장으로 급전시스템의 설계에도 정확한 예측계산이 필요하게 되었다. 계통의 운영 중 단락 사고 등의 신속한 해석 및 대처가 미비한 실정이고 전력기기의 개발과 그 제어방법의 발달로 최신 기기들의 적용이 급전시스템에서 이루어지고 있으나 이를 실계통에 적용하여 실증시험을 하기에는 열차 운영에 지장을 초래할 수 있어 어려운 실정이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 실제 급전시스템과 동일하게 모의할 수 있는 실시각 시뮬레이터의 구축이 필요하다. 시뮬레이터의 요구 사양은 국내 전형적인 전력공급시스템 구성과 실시각 시뮬레이션 응용시 최대한 빠른 응답을 요구하는 보호계전시스템 특성을 고려하여 32 node 시스템에서 1 ms의 실시각 시뮬레이션이 가능한 사양을 최소요구사양으로 구성하였다. 전기철도 시스템의 급전계통을 실시각으로 시뮬레이션 하여, 계전기의 성능을 측정하기 위한 것으로 LabVIEW real time OS을 이용하여 analog input 8채널, analog output 40채널, digital I/O 48채널을 제어·계측할 수 있도록 제작하였다. 급전시뮬레이터의 패널의 하드웨어는 전체 랙크기는 19＂으로 제작하였으며, 실시각 시뮬레이션을 하기위해서 PXI 샤시에 real time OS가 내장되어 있는 하드웨어를 장착하였다. 각 종 신호입출력용 I/O 보드가 사용되었으며, 신호입출력은 BNC 컨넥터를 통하여 이루어진다. 제작한 급전시뮬레이터의 성능을 확인하기 위해서, 아날로그신호 입력 및 출력신호를 확인하여 입출력 값이 1 %의 오차범위 이내인 것을 확인하였다. 또한, MATLAB SIMULINK를 이용하여 구성한 교류급전시스템에 대해서, 시뮬레이션 조건을 1 ms로 설정하여 시뮬레이션 출력결과와 실시각 급전시뮬레이터의 아날로그 출력결과를 비교하였다.