조류해석은 전력계통의 운영 및 계획을 위해 사용되는 해석 방법이다. 이러한 조류해석 방법 중 Newton-Raphson Method는 강력하고 신뢰할 수 있는 방법이다. 고전력 단상 부하로 인해 전력계통의 불평형이 심화되고 있는 요즘 계통의 운영 및 계획 단계에서 불평형을 고려하여 전력계통을 해석할 필요가 있다. 본 논문에서는 불평형 3상 전력계통의 해석을 위해 Newton-Raphson Method와 계통을 구성하는 설비의 모델링을 제안한다. 이전의 단상 조류해석으로는 3상 불평형 전력계통을 해석하기에 역부족이다. 또한 단상 조류해석은 실제 3상 전력계통을 실증할 수 없다. 따라서 3상 조류해석의 구현과 3상 전력계통을 구성하는 설비의 모델링을 통해 조류해석의 신뢰성을 향상시키고자 한다.
본 논문에서 제안하는 Newton-Raphson Method와 계통을 구성하는 설비의 모델링은 기본이론인 Graph Theory, Nodal Analysis 및 Mesh Analysis부터 시작된다. 이는 전력계통이 복잡한 설비들로 구성되어 있지만 실제 기본적인 이론으로부터 시작하기 때문이다. 이러한 기본적인 이론을 기반으로 선로, 부하 및 변압기가 핵심 모델링이 된다. 선로에서는 극 구성이 비대칭인 선로에 대한 모델링을 제시하여 어떤 경우의 선로라도 실증이 될 수 있도록 하였다. 부하에서는 수학적 다항식 모델이 적용되어 Constant Power, Constant Current 및 Constant Impedance 부하의 종합 모델링을 제안한다. 변압기에서는 Nodal Admittance Matrix를 통한 모델링으로 기본이론에 근거하여 현재 계통에서 사용되는 모든 변압기의 결선 형태를 모델링하였고, 변압기에 적용되는 기능을 실증하여 오차를 줄였다.
이를 MATLAB으로 구현하여 IEEE Test Feeder와 전력계통 해석 툴인 OpenDSS 및 DIgSILENT를 통해 비교하여 검증하였다.