전기공학전력계통 분석 분야에서 단위계통은 시스템량을 정의된 기준단위수량의 분수로서 표현하는 것이다. 변압기의 한 쪽에서 다른 쪽으로 참조할 때 단위당 표현된 수량이 변하지 않기 때문에 계산이 단순화된다. 이는 많은 수의 변압기가 발생할 수 있는 전력 시스템 분석에서 분명한 장점이 될 수 있다. 또한 유사한 유형의 기기는 장치 크기가 매우 다양하더라도 장치 정격의 단위 비율로 표현될 때 좁은 숫자 범위 내에 장애물이 놓여 있을 것이다. 단위당 수량을 볼트, 옴 또는 암페어로 변환하려면 단위 수량이 참조된 베이스에 대한 지식이 필요하다. 단위당 시스템은 동력 흐름, 단락 평가, 모터 시동 연구 등에 사용된다.
단위계 당 주요 개념은 절대값의 큰 차이를 기본관계로 흡수하는 것이다. 따라서 단위당 값을 갖는 시스템 내 요소의 표현은 더 균일해진다.
단위당 시스템은 전력, 전압, 전류, 임피던스 및 출입을 위한 단위를 제공한다. 임피던스와 입장권을 제외하고, 어떤 두 단위는 독립적이며 기본 값으로 선택할 수 있다; 전력과 전압은 일반적으로 선택된다. 모든 수량은 선택된 기준값의 배수로 지정된다. 예를 들어, 기본 전력은 변압기의 정격 전력일 수도 있고, 시스템의 전력량을 보다 편리하게 해주는 임의로 선택한 전력일 수도 있다. 기본 전압은 버스의 공칭 전압일 수 있다. 다른 유형의 수량은 동일한 기호(pu)로 라벨을 표시한다. 수량이 전압, 전류 또는 기타 측정 단위인지 분명해야 한다.
유사한 장치(제너레이터, 변압기, 라인)는 절대 크기에 관계없이 장치당 임피던스와 손실량이 유사할 것이다. 이 때문에 단위당 데이터는 총오차를 신속하게 확인할 수 있다. 정상 범위를 벗어난 단위당 값은 잠재적 오류를 조사할 가치가 있다.
제조업체는 보통 단위 값당 기기의 임피던스를 지정한다.
상수 의 사용은 3상 계산에서 감소한다.
단위당 수량은 전압 레벨에 관계 없이 변압기의 양쪽에서 동일하다.
공통 베이스로 수량을 정상화함으로써 손과 자동 계산이 모두 단순화된다.
자동 계산 방식의 수치 안정성을 향상시킨다.
단위당 데이터 표현은 상대적 크기에 대한 중요한 정보를 산출한다.
단위당 시스템은 전력 시스템의 수동 분석을 용이하게 하기 위해 개발되었다. 지금은 전력 시스템 분석이 컴퓨터로 이루어지지만, 결과는 편리한 시스템 차원의 기반 위에서 단위당 값으로 표현되는 경우가 많다.
기준수량
일반적으로 전력과 전압의 기본값을 선택한다. 기본 전력은 모터나 발전기와 같은 단일 장치의 정격일 수 있다. 시스템이 연구되고 있는 경우, 보통 10 MVA 또는 100 MVA와 같은 편리한 라운드 번호로 베이스 파워를 선택한다. 기본 전압은 시스템의 공칭 정격 전압으로 선택된다. 다른 모든 기본 수량은 이 두 기본 수량에서 도출된다. 기본 전력과 기본 전압을 선택한 후에는 전기 회로의 자연 법칙에 의해 기본 전류와 기본 임피던스가 결정된다. 단위당 값이 페이저인 반면, 기준 값은 크기만 되어야 한다. 복잡한 전력, 전압, 전류, 임피던스 등의 위상각은 단위당 값으로의 변환에 영향을 받지 않는다.
단위당 시스템을 사용하는 목적은 서로 다른 변압기 간의 변환을 단순화하는 것이다. 따라서 전압과 임피던스에 대한 단위당 값을 찾기 위한 단계를 설명하는 것이 적절하다. 첫째, 변압기 양쪽 끝의 기본 전력(Sbase)을 동일하게 한다. 모든 S가 동일한 베이스에 설정되면 모든 변압기에 대한 베이스 전압과 베이스 임피던스를 쉽게 얻을 수 있다. 그런 다음, 실제 임피던스와 전압 수를 단위당 계산 정의로 대체하여 단위당 시스템에 대한 답을 얻을 수 있다. 단위당 값이 알려진 경우, 실제 값은 기준 값에 곱하여 얻을 수 있다.
관례에 따라 기본 양에 대해 다음과 같은 두 가지 규칙이 채택된다.
기본 전력 값은 관련된 전력 시스템 전체에 대해 동일하다.
변압기 양쪽의 전압 베이스 비율은 변압기 전압 정격 비율과 동일하게 선택된다.
이 두 규칙으로, 변압기의 한 쪽에서 다른 쪽으로 참조할 때 단위당 임피던스는 변경되지 않는다. 이를 통해 변압기 모델에서 이상적인 변압기를 제거할 수 있다.
또는, 전력에 대한 기본값은 반응력 또는 겉보기 전력의 관점에서 제공될 수 있으며, 이 경우 우리는 각각 다음과 같이 한다.
또는
나머지 단위는 = V 방정식을 사용하여 전력과 전압에서 도출할 수 있다., , and (Ohm's law), being represented by 다음 사항을 참조하십시오.
삼상
전력과 전압은 단상 시스템과 동일한 방식으로 지정된다. 그러나 이러한 용어들이 3상 시스템에서 일반적으로 나타내는 것의 차이 때문에 파생된 단위에 대한 관계는 다르다. 구체적으로는 위상당 전력량이 아닌 총 전력으로 전력이 주어지며, 전압은 라인 대 라인 전압이다. 3상 시스템에서는 방정식 = S ( ) 과= (도 또한 유지된다. 겉보기 전력 은(는) S = 와 같다.
단위당 예
단위당 사용 방법의 예로서, 500 MW의 주문 전력을 처리하고 전송에 138 kV의 공칭 전압을 사용하는 3상 송전 시스템을 고려한다. 로 S = M {을(를) 선택하고 공칭 전압 138 kV를 기본 전압 로 사용하며 다음,
예를 들어, 버스 중 하나의 실제 전압이 136 kV로 측정되는 경우, 다음을 수행하십시오.
단위당 시스템 공식
장치별 시스템 공식의 다음 표는 Beeman의 산업용 전력 시스템 핸드북에서 채택되었다.
방정식
변압기에서
단위계통 내 전압, 전류 및 임피던스는 변압기의 1차 또는 2차 값을 가리킨다.[1]: 85
예를 들어 전압의 경우 변압기 양면인 측 1과 측 2의 단위 전압이 동일하다는 것을 증명할 수 있다. 여기서 양면의 단위 전압은 각각 E와1puE이다2pu.
(출처: Alexandra von Meier Power System 강의, UC Berkeley)
E와1E는2 면 1과 2의 전압(볼트 단위)이다. N은1 측면 1의 코일이 가지고 있는 회전 수입니다. N은2 측면 2의 코일이 가지고 있는 회전 수입니다. V와base1V는base2 측면 1과 2의 기본 전압이다.
전류에 대해서는, 쌍방의 단위 전류가 이하와 동일함을 증명할 수 있다.
(출처: Alexandra von Meier Power System 강의, UC Berkeley)
여기서 I와1,pu나는2,pu 각각 면 1과 2의 단위 전류다. 이 점에서 나와base1 기류는 V와base2base1base2 V가 관계된 것과는 정반대의 방식으로 연관되어 있다.
따라서 전체 부하 구리 손실을 나타내기도 하므로 단위당 저항을 표현하는 것이 더 유용할 수 있다.[1]: 86
위에서 설명한 대로, 단위 시스템당 엔지니어가 단위 시스템당 임의의 자유도를 지정할 수 있는 자유도가 2개 있다. 자유도는 기준 전압(Vbase)과 기준 전력(Sbase)의 선택이다. 관례에 따라 변압기의 양쪽에 대해 단일 기본 전원(Sbase)을 선택하고 그 값은 변압기의 정격 전력과 동일하다. 관례에 따라, 실제로 선택된 두 개의 다른 기본 전압, 즉base1 V와 V는base2 변압기 양쪽의 정격 전압과 같다. 이러한 방법으로 염기 수량을 선택하면 위에서 설명한 대로 변압기를 회로로부터 효과적으로 제거할 수 있다. 예를 들면 다음과 같다.
정격 10 kVA 및 240/100 V의 변압기를 취한다. 2차측 임피던스는 1㎛0°Ω과 같다. 2차측 기본 임피던스는 다음과 같다.
즉, 2차측에서 단위임피던스당 1 Ω / 1 Ω = 1 Ω = 1 ∠0° pu 이 임피던스를 다른측으로 참조하면 임피던스는 다음과 같이 된다.
1차측 기본 임피던스는 2차측과 동일한 방법으로 계산된다.
이는 단위당 임피던스가 5.76㎛0°Ω / 5.76Ω = 1㎛0° pu로 예상대로 변압기의 다른 쪽에서 계산했을 때와 동일하다는 것을 의미한다.
변압기 분석을 위한 또 다른 유용한 도구는 기본 전압과 기본 전력의 한 세트의 기본 임피던스에서 다른 세트의 기본 전압과 기본 전력에 대한 다른 기본 임피던스로 엔지니어가 이동할 수 있는 기본 변경 공식을 갖는 것이다. 이것은 특히 2차측 전압이 1.2kV인 변압기를 정격 전압이 1kV인 또 다른 변압기의 1차측에 연결할 수 있는 실생활에 유용하게 사용된다. 공식은 아래와 같다.
Yuen, Moon H. (Mar–Apr 1974). "Short Circuit ABC--Learn It in an Hour, Use It Anywhere, Memorize No Formula". IEEE Transactions on Industry Applications. IA-10 (2): 261–272. doi:10.1109/TIA.1974.349143.
William D. Jr., Stevenson (1975). Elements of power system analysis (3rd ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN0-07-061285-4.