표제지
목차
국문요약 10
1. 서론 12
1.1. 연구배경 12
1.2. 연구개요 15
1.3. 논문구성 16
2. Teager Energy Operator 17
2.1. 연속시간 영역에서의 TEO 정의 17
2.2. 이산시간 영역에서의 TEO 정의 18
2.3. TEO의 외란 영향 19
(1) 외란 영향에 대한 분석 19
(2) 외란에 대한 영향 제거 21
3. TEO 기반의 동기화 파라미터 측정 알고리즘 23
3.1. 동기화 문제 23
3.2. 신호의 크기 및 주파수 추정 26
(1) DESA(A) 26
(2) DESA(F) 26
(3) DESA-1(A) 28
(4) DESA-1(F) 28
3.3. 두 신호의 위상차 추정 29
3.4. 두 신호의 위상차 부호 추정 31
(1) Zero-Crossing method 기반의 위상차 부호 결정 방법 31
(2) 삼각함수 수치미분 기반의 위상차 부호 결정 방법 33
3.5. Adaptive bandpass Filter 36
3.6. TEO 통합 측정 알고리즘 검증 37
3.6.1. 전압 및 주파수 추정 정확도 개선 및 검증 37
3.6.2. 수치미분 기반 개선 방법 검증 44
3.6.3. 개선된 TEO 측정 알고리즘 성능 검증 45
3.6.4. 기존 알고리즘과의 정확도 비교 48
4. TEO 기반 순간 전압변동 이벤트 분류기 50
4.1. 전력품질 문제 51
4.2. Combined TEO/DESA & STFT 55
4.3. Butterworth Filter Design 61
4.4. Principle Component Analysis(PCA) 63
4.5. Support Vector Machine(SVM) 65
4.6. 분류기 구성 69
4.7. 분류기 개발과정 71
4.7.1. 전력품질 이벤트 데이터 생성 71
4.7.2. 차원축소 72
4.7.3. Kernel-SVM 분류기의 하이퍼 파라미터 결정 74
5. 결론 78
참고문헌 80
ABSTRACT 86
표 1. 연도별 전원구성 전망 13
표 2. 분산형 전원 용량에 따른 전압의 크기, 주파수, 위상차 동기화 기준 25
표 3. 분산에너지원 전압에 대한 RMS 및 주파수 측정 정확도 기준(정상상태) 25
표 4. 60Hz 파형의 샘플링 주파수에 따른 연속 샘플 간의 각도 간격 32
표 5. 신호의 실효값에 따른 TEO&DESA(dₙ=5)의 실효값, 주파수 추정 성능 42
표 6. 신호의 주파수에 따른 TEO&DESA(dₙ=5)의 실효값, 주파수 추정 성능 43
표 7. THD 5%의 신호에 대한 위상차 추정 결과(개선된 TEO&DESA 알고리즘) 47
표 8. THD 5%의 신호에 대한 위상차 추정 결과(DFT, HT, LSM) 49
표 9. IEEE 1159-2009에서 분류하는 전력품질 이벤트 52
표 10. Z 변환의 종류 및 특징 62
표 11. Kernel 함수의 종류 69
표 12. 데이터 생성을 위한 매개변수 방정식 72
표 13. 분류기 1에서의 각 커널함수에 대한 GridSearch 결과 74
표 14. Kernel에 따른 학습데이터에 대한 분류모델 1의 f1-score 75
그림 1. 연도별 전력품질 이상 현상의 탐지 및 분류와 관련된 출판물 발행 수 14
그림 2. 샘플링된 정현파 신호에 대한 TEO 알고리즘 19
그림 3. 저역 통과 필터를 통한 고조파 성분 제거 22
그림 4. 주파수 차이에 의한 주기적 전류 변화 24
그림 5. y[n]의 TEO, Ψ[y[n]] 도식화 27
그림 6. 보조 알고리즘을 통해 개선된 위상차 추정 프로세스 35
그림 7. 2차 대역 통과 필터 주파수응답 36
그림 8. 3600Hz로 샘플링된 신호에 대한 파라미터 추정 결과 (상단: 60Hz 순수 정현파, 중간 : DESA-1(A)의 RMS 추정, 하단 :... 38
그림 9. 3600Hz로 샘플링된 신호에 대한 파라미터 추정 결과 (상단: 고조파에 의해 왜곡된 60Hz 신호, 중간 : DESA-1(A)의 RMS 추... 38
그림 10. 다운 샘플링(dₙ=3)된 신호에 대한 파라미터 추정 결과 (상단 : 고조파에 의해 왜곡된 60Hz 신호, 중간 : DESA-1(A)의 RMS... 40
그림 11. 다운 샘플링(dₙ=4)된 신호에 대한 파라미터 추정 결과 (상단 : 고조파에 의해 왜곡된 60Hz 신호, 중간 : DESA-1(A)의 RMS... 40
그림 12. 다운 샘플링(dₙ=5)된 신호에 대한 파라미터 추정 결과 (위 상단 : 고조파에 의해 왜곡된 60Hz 신호, 중간 : DESA-1(A)의... 41
그림 13. Zero-crossing 기반의 Method 1과 제안된 수치미분 기반의 Method 2의 위상차 추정 결과 비교 : (a) around 0°, (b) around 180° 44
그림 14. Case 1(△V=3 %, △f=0.1 Hz)에 대한 시뮬레이션 결과(상단: 기본파 주파수, 중간: 차분 신호, 하단: 위상차 추정결과) 46
그림 15. Case 2(△V=5 %, △f=0.2 Hz)에 대한 시뮬레이션 결과(상단: 기본파 주파수, 중간: 차분 신호, 하단: 위상차 추정결과) 46
그림 16. Case 3(△V=10 %, △f=0.3 Hz)에 대한 시뮬레이션 결과(상단: 기본파 주파수, 중간: 차분 신호, 하단: 위상차 추정결과) 47
그림 17. 분류 알고리즘 프로세스 50
그림 18. Simple impedance Model 53
그림 19. X/R Ratio에 따른 전압변동 54
그림 20. 시간-주파수 영역 분석 55
그림 21. 정현파에 대한 TEO/DESA & STFT : (a) 정현파 파형 및 DESA-1(A), (b) DESA-1(A)에 대한 STFT 결과 56
그림 22. 순간전압강하 파형에 대한 TEO/DESA & STFT : (a) 크기 20%, 지속시간 3 cycle의 순간전압상승 파형 및 DESA-1(A), (b)... 57
그림 23. 순간전압상승 파형에 대한 TEO/DESA & STFT : (a) 크기 20%, 지속시간 3 cycle의 순간전압강하 파형 및 DESA-1(A), (b)... 58
그림 24. 순간정전 파형에 대한 TEO/DESA & STFT : (a) 지속시간 3 cycle의 순간정전 파형 및 DESA-1(A), (b) DESA-1(A)에 대한... 59
그림 25. 윈도우 크기에 따른 진폭변조 신호의 Combined TEO/DESA-1(A) & STFT 적용 결과 비교 60
그림 26. 버터워스 저역통과필터 설계과정 62
그림 27. 차원 증가에 따른 공간 확장 64
그림 28. 피팅 수준에 따른 분류모델의 경계 64
그림 29. PCA 알고리즘 절차 65
그림 30. 2차원 공간에서의 SVM 모델 66
그림 31. 실시간 분류 알고리즘의 의사코드 70
그림 32. 각 주성분의 분산 및 누적 합 73
그림 33. 학습 데이터셋에 대한 혼동행렬 76
그림 34. 테스트 데이터셋에 대한 혼동행렬 76