FACTS 기술은 송전계통에 전압원 인버터를 설치하여 모선 전압과 전력조류를 제어하므로 송전용량 증대 및 계통 안정도 향상을 가능케하는 신기술이다. 국내에서는 2003년 최초의 FACTS Pilot Plant인 80MVA UPFC가 154kV 강진 변전소에 설치되었다. UPFC는 STATCOM과 SSSC가 DC 커패시터를 통하여 결합된 구조로 되어 모선전압과 유효/무효전력 조류의 독립적인 제어가 가능하며 계통 운전 상황에 따라 STATCOM과 SSSC의 단독운전 또한 가능하다. 따라서 STATCOM 및 SSSC 단독운전시의 계통영향에 대한 분석이 필요하다. 본 논문은 EMTDC 모델을 이용하여 현재 운전중인 강진 변전소 UPFC의 직렬 운전모드인 40MVA SSSC의 제어특성과 운전효과 분석에 대하여 기술하였다.
근대산업 및 일상생활에 있어서 에너지원으로서 전력사업이 기여하여 온 역활은 크며, 그 수요는 그나라 산업 level의 지료로 되고 있다. 그러므로 전력수요는 증가일로에 놓여 있으며 이웃나라 일본에서는 1975년읠 총 소비전력량은 4300억Kwh에 달하고 있다. 이에 수반하여 전력소비의 내용도 다양화하고, 특히 보다 안정한 전력의 공급을 포함하는 질적 고도화가 요망되고 왔다. 여기 또한 도시과밀화에 수반하는 환경조건의 제약을 발전지점의 원격화를 조장하고, 보다 확대된 광역운영을 하게 된다. 여기에 대처해야할 전력계에서는 전원개발, 송배전계통의 유통설비 및 계통안정화방법등 많은 방향으로부터 여러가지 개량이 되어가고 있으나, 특히 안정한 초대용량 전력계통의 확립이 급선무이다. 이들중에서 전력계통에 대하여는 직류승전망의 병용을 포함한 높은 전압 level의 채용이 주목되며, 그림에 표시한 바와 같이 각국 모두 계통의 초고전압화가 급속히 진행되고 있다. 이하 이들의 새로운 전력전송기술중에서, 전기 절연기술 특히 재료면에 있어서, 현황과 제문제에 대하여 전망하여 보고자 한다.
This paper presents a power transfer capability calculation algorithm considering the closest saddle node bifurcation for voltage stability margin. In this method, voltage stability margin constraints considering the closest saddle node bifurcation are incorporated into a power transfer capability formulation to guarantee adequate voltage security levels in an interconnected power system. The proposed method is applied to IEEE-24 reliability test system and the results show the effectiveness of the method.
PV Simulator는 태양광발전용 Power Conditioning System (PCS)을 개발하거나 제품 출하 시 성능을 시험하기 위하여 필요한 장비이다. 본 논문에서는 3상 PWM 컨버터로 안정된 직류전압원을 확보하고, 3대의 DC-DC 컨버터에 의하여 각각의 PV array에 대한 I-V 특성을 독립적으로 모사할 수 있는 구조의 PV Simulator를 제안한다. 제안된 PV Simulator의 동적 성능을 확보하기 위하여는 DC-DC 컨버터에서 요구하는 순간적인 전류 외란에 대하여 강인하고 안정적인 DC전압을 공급해주는 3상 PWM 컨버터의 성능이 요구된다. 본 논문에서는 부하전류의 외란에 대한 3상 PWM 컨버터의 전압응답 특성을 분석하고, 외란에 강인한 제어기를 설계하고 제어게인을 선정한다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 제안된 제어기의 성능이 우수함을 검증한다.
2중층 압전변압기를 공진주파수로 동작시키면 부하저항이 클수록 전압비가 커지고 부하저항의 변동에 대하여도 안정되며, 특히 무부하시의 전압비는 전기기계결합계수의 제곱과 기계적 품질계수의 곱에 비례하고, 또 그 크기나 형상에는 관계없으므로 설계시 제약이 적은 장점이 있다. 한편 이 변압기의 공진주파수는 압전진동자의 직력공지주파수에 크게 의존하고, 진동자의 고정용량, 전기기계결합계수, 절연판의 정전용량 등에 의해서도 영향을 받으며, 부하저항이 큰 경우의 공진주파수는 부하저항의 변동에 대하여 안정됨을 알 수 있다. 따라서 이러한 2중층 압전변압기를 이용하여 높은 전압비를 얻으려면, 변압기를 전기기계 결합계수와 기계적 품질계수가 큰 압접진동자로 제작하고, 또 그 변압기를 저항이 큰 부하에서 공진주파수로 동작시키는 것이 바람직하다.
슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯의 각도를 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 기준이 되는 수직 슬롯, 각도를 달리한 6개의 case를 선정하여 하여 충격파 뒤에서 전압손실 및 경계층 안정성을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 공력성능이 뛰어난 그룹과 그렇지 않은 그룹을 구분하여 슬롯과 공동 유동 구조를 분석하면서 경계층 불안정성을 야기하고 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 경계층과 충격파가 상호작용하는 영역에서 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지 여부임을 알 수 있었고, 이러한 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지에 따라 공력 성능이 결정됨을 파악할 수 있었다.
본 논문에서는 DC배전 전기추진 선박에서 전력품질 향상 및 전력 공급 안정성을 위한 리튬-이온 배터리 에너지 저장장치(BESS)를 적용하고 이에 대하여 기술한다. MATLAB/Simulink를 이용하여 DC배전 전기추진 선박 및 리튬-이온 배터리 에너지 저장장치의 시뮬레이션 모델을 구현하였으며, 구현된 시뮬레이션 모델에 발전 전력과 소비 전력 간의 전력 수급 차로 DC 계통의 전압 변동이 발생되는 추진전동기의 급격한 가, 감속 운전 시나리오를 적용하였다. 적용 시나리오에 의해 발생된 전압 맥동 현상은 리튬-이온 배터리 에너지 저장장치를 이용하여 IEEE STD. 1709 - 2010에서 제시하는 전압 허용 범위를 만족함으로써 DC배전을 갖는 전기추진 선박의 전력품질 향상 및 전력 공급의 안정성 여부를 검토한다.
최근 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서 계통 연계시 안정성 유지에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 계통의 안정성을 유지하기 위해 각국에서는 계통 연계 규정들을 통해 규제하고 있다. 본 논문은 계통연계형 신재생 에너지 발전 시스템에서 계통 사고 상황시 만족해야하는 LVRT (Low Voltage Ride Through) 규정과 이에 따른 제어 방안에 대한 논문이다. LVRT 규정은 계통 전압 사고시 전압 감소율에 따라서 발전시스템이 계통에 연계되어 있어야하는 조건, trip시킬 조건 및 계통 회복시간등에 대해 규정해 놓았다. 이러한 규정에 따라서 전압 감소율 및 회복 시간에 따라서 무효전류를 공급해주어야 한다. 본 논문에서는 각국의 grid code에 대해 살펴보고 계통사고 상황시 계통연계형 신재생 에너지 발전시스템의 LVRT 제어 방안을 개발하였다. 이 제어 방안은 시뮬레이션을 통해 그 유효성을 검증하였다.
미국 서부지역의 정전 경험을 통해 전압불안정 방지를 위한 무효전력 보상설비에 관한 연구가 진행되었고 STATCOM, SVC 둥과 같은 FACTS를 이용한 무효전력 보상설비의 설치 사례가 최근 보고되었다. 국내에서는 수도권 지역의 전력계통 운영 상환을 고려하여 전압안정도 향상을 위한 순동무효전력 설비 설치에관한 연구가 진행 중에 있으며, 본 논문에서는 최적의무효전력설비를 선정하기 위하여 해당분야의 국외사례를 조사, 비교, 분석하였다.
FACTS 기술은 송전계통에 전압원 인버터를 설치하여 모선 전압과 전력조류를 제어하므로 송전용량 증대 및 계통 안정도 향상을 가능케하는 신기술이다. 국내에서는 2003년 최초의 FACTS Pilot Plant인 80MVA UPFC가 154kV 강진 변전소에 설치되었다. UPFC는 STATCOM과 SSSC가 DC 커패시터를 통하여 결합된 구조로 되어 모선전압과 유효/무효전력 조류의 독립적인 제어가 가능하며 계통 운전 상황에 따라 STATCOM과 SSSC의 단독운전 또한 가능하다. 따라서 STATCOM 및 SSSC 단독운전시의 계통영향에 대한 분석이 필요하다 본 논문은 EMTDC 모델을 이용하여 현재 운전중인 강진 변전소 UPFC의 직렬 운전모드인 40MVA SSSC의 제어특성과 운전효과 분석에 대하여 기술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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