HVDC 해저케이블은 고장발생시 육안으로 관측이 어려우며 고장점 탐지시간이 장기화 될 경우 막대한 고장 복구와 발전 제약 비용이 발생하므로 고장점 탐지의 정확도를 개선하여 탐지기간을 단축시킬 수 있는 기술이 필요하다.
개발성과은...
전력연구원은 케이블 주파수별 반사특성을 이용한 고정밀 HVDC 케이블 고장점탐지 시스템을 연세대학교와 공동으로 개발해 ±180kV 제주-해남간 HVDC 해저케이블, ±250kV 제주-진도간 HVDC 해저케이블 실계통 실증시험을 통해 신뢰성을 검증했다.
이 기술은 케이블 주파수별 반사특성을 이용한 고정밀 고장점 탐지기법으로 TFDR(Time-Frequency Domain Reflectometry - 시간-주파수 영역 반사파 처리 기법)을 이용해 특정 주파수 영역 진행파의 시간차를 분석해 케이블 고장점 위치를 표정하게 되며 정확도를 99% 이상으로 개선했다.
TFDR 기법을 이용한 고장점탐지 기술은 고창전력시험센터 해저케이블 실증시험장, ±180kV 제주-해남간 HVDC 해저케이블, ±250kV 제주-진도간 HVDC 해저케이블 실계통에서 충분한 신뢰성 검증 과정을 거쳤으며 기존 TDR(Time Domain Reflectometry - 시간영역 반사파 처리 기법) 방식에 비해 반사파 신호 구분이 명확하여 판정이 용이하고 측정 오차율이 개선됐다.
필요성은...
국내 해저케이블 고장점 탐지 사례에서는 2000년 해저케이블 고장시 고장점 탐지에 약 180일이 소요 되었으며, 2012년 해저케이블 고장에서도 고장점 탐지에 30일이 소요되어 고장 복구에 어려움을 겪었다.
최근 해외 해저케이블 고장점 탐지 사례에서는 2015년 12월에 발생한 ±400kV Bass Link 해저케이블 고장에서 고장점 탐지에 약 3개월이 소요되어 고장 복구가 장기화된 사례가 보고됐다.
특히 국내·외에서 HVDC 케이블 수요가 급증하고 있는 추세를 볼 때 고장점 탐지 기술 개선 및 자체 기술 확보는 더욱 필요하다.
개발방법은...
전력연구원은 연세대학교와 공동으로 케이블 주파수별 반사특성을 고려한 고정밀 고장점 탐지기법을 개발했으며, 시간-주파수 영역 반사파 처리 기법을 이용해 특정 주파수 영역에서 진행파의 시간차를 분석하여 고장점 위치를 탐지하게 된다.
이 기술은 시간-주파수 영역에서의 최고의 분해능을 가지는 가우시안 포락선 선형 첩 신호를 이용해 케이블 특성에 따른 최적 기준신호를 설계하고 위그너-빌 분포를 통해 상관함수를 계산하여 정규화 함으로써 판정이 용이하도록 했다.
기대효과는...
HVDC 케이블 고장점탐지 기술을 국산화하여 고장점탐지 정확도를 개선하였으며 기술 적용시 복구기간 단축 및 막대한 복구 비용 절감이 기대된다.
이 기술은 2016 DistribuTECH(미국, 플로리다) 기술전시에 소개되어 미국 Con-Edison사(미국 뉴욕 소재)등 여러 전력회사에서 관심을 가졌으며 Con-Edison사와는 현재 기술이전 협상이 협의 중이다.
또한 2016 CIGRE(세계대전력망회의)(프랑스, 파리) Working Group 회의에 소개되어 향후 Technical Brochure에 지중케이블 고장점 탐지분야 Innovation & Future Development 기술로 수록될 예정이다.