전류 고조파의 왜곡 'THD'와 'TDD'

'Total Harmonic Distortion (THD)'와 'Total Demand Distortion (TDD)'는 모두 전력 시스템에서 고조파 왜곡을 측정, 평가하는 지표입니다.

전력 품질을 분석할 때 매우 중요하게 사용되며, 그러나 각 지표의 개념과 의미는 조금씩 다릅니다.

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1. Total Harmonic Distortion (THD)

• 정의: THD는 신호에 포함된 고조파의 크기를 기본파(1차 고조파)에 대한 비율로 나타낸 값입니다.
• 계산 방법: 기본파 전류의 RMS(root mean square) 값을 기준으로 고조파 RMS 값을 비교해 고조파 왜곡의 비율을 계산합니다.
• 기본적인 식은 다음과 같습니다.

여기서 I1​은 기본파 전류, I2,I3,…,In​는 각각 2차, 3차 등의 고조파 전류 RMS 값입니다.

• 특징: THD는 일반적으로 낮을수록 전력 품질이 좋은 것으로 평가됩니다. 고조파 왜곡이 낮으면 전자기기나 전력설비의 수명이 길어지고, 전력 손실이 줄어들어 효율이 개선됩니다.
• 평가: 주로 단일 장치나 부하의 고조파 왜곡을 평가할 때 사용됩니다.

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2. Total Demand Distortion (TDD)

• 정의: TDD는 고조파 전류의 크기를 전체 부하에 대한 비율로 측정한 값입니다. 즉, 시스템의 피크 전류와의 비율로 고조파 왜곡을 평가합니다.
• 계산 방법: 부하의 최대 전류(peak demand current) IL​를 기준으로 고조파 RMS 값을 비교하여 고조파 왜곡 비율을 나타냅니다.
• 계산식은 다음과 같습니다.

여기서 IL​은 부하의 최대 RMS 전류입니다.

• 특징: TDD는 부하의 전류 수요가 변화할 때, 특히 최대 수요에 대비한 고조파 전류 비율을 측정할 수 있어 실제 부하 조건을 반영하는 데 유리합니다.
• 평가: 대규모 전력 시스템, 특히 변전소와 같은 곳에서 전체 시스템의 고조파 왜곡을 평가할 때 유용합니다. 이는 THD보다 더욱 현실적인 고조파의 영향을 평가하는 지표로 활용됩니다.
• 하여 IEEE Std 519 - 2014에선(519-1992 개정판) 전류고조파에 대한 규제를 TDD로 하고 있습니다.

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3. 'THD'와 'TDD'의 차이점 요약

• THD는 부하의 기본파에 대한 고조파 비율로 특정 부하나 단일 장치에 초점을 맞추는 반면, TDD는 최대 전류 수요 대비 고조파 비율을 측정하여 시스템의 고조파 영향을 보다 광범위하게 평가할 수 있습니다.
• THD는 부하의 고조파 발생 자체를 분석하기 위한 반면, TDD는 전력 시스템 내 고조파가 피크 부하에 미치는 영향을 분석하기에 적합합니다.

따라서TDD는 부하의 전류가 다양하게 변하는 환경에서 THD보다 실용적인 분석을 제공합니다.

-이 상-

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