Optimal Operation Method and Capacity of Energy Storage System(ESS) in Primary Feeders with Step Voltage Regulator(SVR)

When a large-scale photovoltaic (PV) system is introduced into a distribution system, the customer's voltage may exceed the allowable limit ($220V{\pm}6%$) due to voltage variations and reverse power flow in the PV system. In order to solve this problem, we propose a method for adjusting the customer voltage using the existing step voltage regulator (SVR) installed in the primary feeder. However, due to the characteristics of a mechanically operating SVR, the customer voltage during the tap changing time of the SVR is likely to deviate from the allowable limit. In this paper, an energy storage system (ESS) with optimal operation strategies, and an appropriate capacity calculation algorithm are proposed, and the parallel driving scheme between the SVR and the ESS is also proposed to solve the customer voltage problem that may occur during the tap changing time of the SVR. The simulation results show that the allowable limit of the customer voltage is verified by the proposed methods during the tap changing time of the SVR when the large-scale PV system is connected to the distribution system.

선로전압조정장치(SVR)가 설치된 고압배전선로에서 전기저장장치(ESS)의 최적운용 및 적정용량 산정방안

최근 국가의 3020정책에 따라 신재생에너지전원의 도입이 활발히 이루어지고 있는 상황이다. 하지만 신재생에너지전원중의 하나인 태양광전원이 대규모로 배전계통에 도입되어 운용될 경우, 태양광전원의 간헐적 특성에 의한 출력변동과 역조류에 의하여 수용가 전압은 규정범위($220V{\pm}6%$)를 벗어날 수 있는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위한 방안 중 하나로, 배전선로에 기설된 선로전압조정장치를 이용한 수용가 전압조정 방안이 제안되고 있으나, 기계적으로 동작하는 선로 전압조정장치의 특성으로 인하여, 탭 변경 시간동안 수용가의 전압이 규정범위를 벗어날 가능성을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 선로전압조정장치 탭 변경시, 기계적인 특성에 의하여 탭 동작이 지연되는 시간동안 전기저장장치를 도입하여 전압 문제를 해결할 수 있는 전기저장장치의 최적운용전략을 제시하고, 파라메타 분석법을 이용하여 선로전압조정장치와 협조하여 운용되는 전기저장장치의 적정위치 및 적정용량 산정방안을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 선로전압장치와 전기저장장치의 상호동작에 대한 최적운용 전략과 전기저장장치의 산정 알고리즘을 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 선로전압조정 장치의 탭 변경 시간동안 수용가의 규정전압($220V{\pm}6%$) 여부를 검증함으로써, 본 논문에서 제안한 수법이 계통의 전압안정화에 기여할 수 있는 방안임을 확인하였다.