전력계통에 FACTS, HVDC등의 전력전자 설비들이 도입되면서 실효치기반의 모의중심이었던 계통해석에 순시치기반의 모의를 사용하고자 하는 노력이 계속되어 왔지만 짧은 적분간격과 소자단위 모델링, 초기화의 어려움 등으로 인해 전력계통해석 중심의 어플리케이션에 적용하기에는 상대적으로 제약이 많았다. 본 논문에서는 상용 전자기과도현상 모의프로그램을 이용해 전력전자설비를 포함하는 전력계통을 보다 상세히 모델링하여 모의할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 계통 전압 사고 상황에서 계통 연계형 풍력 발전 시스템이 만족시켜야 할 LVRT(Low Voltage Ride Through) 동작 모의 및 동특성을 분석하였다. 제작한 시뮬레이터는 유도전동기를 이용한 풍력터빈 모델과 영구자석 동기 발전기 그리고 컨버터와 인버터로 구성된 Back to Back Converter를 통해 계통과 연계되는 구조를 가지고 있다. 계통과 연계되는 부분에 슬라이닥스와 변압기 그리고 IGBT를 이용해 계통의 사고를 모의할 수 있는 계통 전압사고 모의 장치를 제작하여 연결하였으며, 이 계통 전압사고 모의 장치는 A, B, C 각 상을 독립적으로 제작해 다양한 계통사고를 모의할 수 있도록 구성하였다. 하드웨어 시뮬레이터와 제안된 계통 전압 사고 모의 장치 분석을 위해 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션을 실시하였고 하드웨어 실험을 통해 그 타당성을 검증하였다.
전력계통 실시간 시뮬레이터를 사용하여 대규모 계통을 모의한 사례를 제시하며 RTDS 26랙을 사용하여 중부-호남지역 축약 계통을 기반으로 160모선, 발전기 41기 규모의 계통을 모의하였다. PSS/E 입력 데이터를 RTDS용 계통 데이터로 변환하고 계통 초기치로서는 PSS/E의 조류계산 결과를 이용하여 정상상태, 부하모선에 대한 부하변동 계통에 사고 발생한 경우 전력계통의 과도현상 등과 같은 계통운전 특성을 시뮬레이터를 활용하여 모의할 수 있음을 확인하였다.
풍력발전은 신재생에너지 설비 개발에 대한 적극적인 정책지원 등으로 인하여 이의 확대 보급이 가속화 되고 있다. 반면에 풍력발전은 특성상 전력품질 적정 유지 및 전력공급 신뢰도 측면에서 기존의 발전시스템에 비하여 상대적으로 취약한 형태이다. 따라서 전력계통에서 풍력발전 비중이 증가됨에 따라 나타날 수 있는 계통안정도 변화와 같은 동특성 분석이 절실히 요구되고 있다. 본 논문은 풍력발전시스템을 전력계통에 연계하여 이의 동특성을 해석하기 위해 풍력발전시스템을 모의하고 이의 영향을 검토한 사례이다.
최근의 전력계통의 대형화와 고용량화로 인하여, 전력계통의 안정적으로 운용에 대한 기대가 절실히 요구되고 있다. 이처럼 계통은 안정적으로 운용하기 위하여 계퉁운용상에 발생하는 사고 및 과도상태를 신속, 정확하게 분석하고 판단함으로서 사고구간을 제거하고 피해구간을 최소화 할 수 있는 보호계전 협조와 실제 계통상에서 발생할 수 있는 다양한 사고를 분석하고 진단할 수 있는 향상된 보호계전 알고리즘 개발을 위한 연구가 필요하다. 따라서, 개발 혹은 개선된 보호계전 알고리즘의 평가를 위하여 다양한 사고 모의가 필요하며, 아울러 이를 기계장치 혹은 보호계전기 하드웨어를 시험할 수 있는 시뮬레이터 장치의 구성이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 전력계통 과도현상 모의 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 다양한 계통 사고 모의하며, 결과 사고 데이터를 활용하여 보호계전 알고리즘을 평가하고자 한다. 한괸, 모의한 사고 데이터를 실시간으로 재현하기 위하여 고성능 DAC 인터페이스 장치를 활용하여 구현하고 다양한 사고 데이터를 데이터베이스 형식의 자료 구조로 구성하여, 대상 계전기 장치의 성능과 알고리즘을 검증하기 위한 시뮬레이터를 제안하고자 한다.
본 논문에서는 분산전원 계통을 모의하기 위한 시뮬레이터의 설계와 시험에 대한 내용을 제시하고자 한다. 제시하고자 하는 시뮬레이터는 RTDS(Real Time Digital Simulator)와 전력 증폭기(power amplifier)로 구성된다. RTDS 부분은 분산전원이 적용되는 계통의 모의와 분산전원의 전원부 모의를 위해 사용되며 전력 증폭기는 RTDS에 의해 모의된 전력 계통의 모선 전압 출력과 분산전원 전원부의 전압 출력을 증폭하기 위하여 사용된다. 시뮬레이터 구성을 위해 사용되는 RTDS의 구성과 제작된 전력 증폭기의 사양과 동작시험에 대한 결과를 제시하고자 한다. 개발된 시뮬레이터는 분산전원의 동적 및 정적 성능 평가를 위한 시험 시스템 개발에 적용될 수 있다.
풍력 발전의 계통연계가 증가함에 따라 계통의 안정적인 운영을 위해 계통연계기준이 제정되고 있으며, 여기에는 계통 사고 시 풍력발전기의 연계운전을 요구하는 Fault Ride Through(FRT) 규정이 포함될 것으로 예상된다. FRT 규정에는 기존의 계통 사고 시 전압에 따른 계통연계 유지 기준과 함께 계통 회복 시 안정적인 주파수 회복과 빠른 전압회복을 위해 유효전력제어와 무효전력제어 규정이 포함되어야 한다. 이에 본 논문에서는 DSAT을 이용한 제주 계통의 안정도 모의를 바탕으로 FRT capability 규정을 제안하였다. 또한 풍력발전기의 유효 및 무효전력 제어가 사고 후 복구 시 계통의 안정도에 미치는 영향을 모의를 통하여 확인하고 이에 대한 추가적인 규정이 필요함을 확인하였다.
현대 사회에서의 배전은 단순히 전력 공급에서 그치는 것이 아니라, 우수한 전력 품질을 지닌 전기를 공급해 주는 것에 큰 의미를 두고 있다. 배전 선로에서 고장이 발생할 경우 서로 유기적인 연관성 및 부하의 밀집도가 큰 배전계통의 특성상 전력품질저하 및 고장파급효과가 매우 크다. 전력품질은 일정한 주파수 및 전류, 전압 등을 기반으로 하며 고장에 의해 이러한 요소들이 영향을 받아 전력품질 저하의 원인이 된다. 따라서 배전계통에서의 고장에 의한 영향을 자세히 분석하기 위해 EMTP(ElectroMagnetic Transients Program)를 이용하여 고장을 모의하고 결과를 분석하였다. 다양한 유형의 조건을 모의하기 위해 계통의 여러 위치에서 1선지락 고장을 모의하였고, 각 고장 지점에 따라 다양한 위치에서 전압과 전류를 측정하여 고장의 파급효과를 측정하여 고장 발생 시 전압과 전류의 관계 및 거리에 따른 고장파급효과를 분석하였다.
본 논문에서는 PSS/E(Power system simulator for engineering)를 이용하여 계통 내의 발전기 탈락을 모의하고, 모의 결과로 얻은 주파수의 변동을 이용하여 한국 전체 계통의 시스템 관성상수를 계산하고 특징을 분석하였다. 진동성분이 포함된 시간에 대한 주파수 파형에서 진동성분에 대한 영향을 억제하여 관성상수를 추정하기 위해 주파수 파형을 다항식의 형태로 근사화 하였다. 전체 전력계통은 총 11개의 지역으로 구분하였다. 각 구분된 지역에서의 시스템 관성상수를 추정하였다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.