766kV 송전선로 특성 감지용 볼센서 내장 플랫폼 구조 설계 연구

Abstract

최근 몇 년간 불어진 미국, 유럽 등에서 발생한 대규모의 정전 사례에서 볼 수 있듯이, 국가기반 산업인 전력 설비의 사고는 그 파급효과가 매우 크며 복구하는데 드는 시간과 비용이 상당히 많이 소요됨을 알 수가 있다. 따라서 전력 설비는 사후조치보다는 사고를 예방하는 것이 훨씬 효율적임을 알 가있다. 이를 위하여 미국에서는 현재 전력기기와 센서 및 센서 네트워크가 통합된 smart grid의 개발에 대한 연구가 미국에서 가속화된 상황이다. 그 결과물로 나온 Power donut2는 자료수집, 자료 logging, alarm monitoring application이 가능하며 전원공급은 내장된 CT를 통해 이루어지며 전류, 전압, MW, MVars, MWh, conductor의 온도 등의 정보를 수집할 수 있으며 이러한 정보를 GSM 무선 cell phone technology를 이용하여 전송하는 방식이다. 하지만 이러한 Power donut2의 한국도입에는 문제점이 있다. 그 첫 번째는 전원공급이 CT로 이루어 지기 때문에 송전선로가 휴전일 때는 동작이 불가능 하다는 점이며 둘째는 Power donut2는 500kV까지만 사용이 가능하다는 점이다. 셋째는 GSM 무선 방식의 자료 전송은 전력소비가 매우 크다. 이러한 문제점들을 개선시켜 한국 실정에 맞는 통합센서를 개발하기 위하여 한국전력에서는 800kV에 적용가능하며 송전선로의 상태와 환경감시를 할 수 있는 통합 센서 시스템(power ball sensor)을 개발 중에 있다. Power ball sensor는 solar cell을 사용하여 송전선이 휴전일 경우에서도 정상작동을 할 수 있으며, 여러 표준화 방식(Zigbee, DTRS, wireless)을 이용하여 효율적인 자료 전송을 가능하게 한다. 하지만 Power ball sensor에 센서 시스템은 미소전력으로 구동이 되며 그 설치된 위치가 송전선 부근이기 때문에 항상 높은 전자계와 아크방전, 유도뢰 에 노출되어 있는 위험이 있다. 따라서 이런 높은 전자계에서 정상적으로 동작을 하기 위하여 상용주파수에서 높은 투자율을 갖는 mu-metal을 이용하여 차폐를 하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 송전선에 설치되는 Power ball sensor에서의 최적의 차폐효율 찾기 위하여 multi-layer의 차폐 겹 수 와 차폐재의 형상의 최적화를 연구 하였다. 또한 국소 자계측정을 위하여 자체 제작한 magnetic probe를 이용하여 보다 정확한 자계분포의 측정을 가능하게 하였다.