KR100827571B1

KR100827571B1 - Ｓｃａｄａ 온라인 ｆａｃｔｓ 시뮬레이터 시스템

Info

Publication number: KR100827571B1
Application number: KR1020060106508A
Authority: KR
Inventors: 윤종수; 장병훈; 김수열; 최영철; 김창곤; 문승필; 이원교; 추진부
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-07
Also published as: US20080103737A1; US8249836B2

Abstract

본 발명은 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템에 관한 것으로, 특히 전력계통망을 운용하는데 사용되는 원방감시제어시스템(SCADA, Supervisory control and data acqusition)과의 온라인 데이터 연계를 통하여 유연송전시스템(FACTS, Flexible AC transmission)을 운전하는 시뮬레이터 시스템에 관한 것이다.

본 발명인 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템을 이루는 구성수단은, 계통의 선로 데이터를 주기적으로 취득하는 SCADA와, 상기 SCADA로부터 계통의 선로 데이터를 입력받아 전력계통의 조류계산을 수행하기 위하여, 상기 SCADA로부터 계통의 선로 데이터를 입력받아 저장하는 데이터베이스서버와, 운전자에 의하여 FACTS 제어 설정치를 제공하는 MMI와, 상기 데이터베이스서버의 계통의 선로 데이터와 상기 MMI에서 제공하는 제어 설정치를 기반으로 전력계통의 조류계산을 수행하는 조류계산해석부와, 상기 조류계산해석부에 의하여 해석된 결과를 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 FACTS 시뮬레이터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

ＳＣＡＤＡ, ＦＡＣＴＳ

Description

ＳＣＡＤＡ 온라인 ＦＡＣＴＳ 시뮬레이터 시스템{ＦＡＣＴＳ simulator system connected ＳＣＡＤＡ in online}

도 1은 본 발명에 따른 ＳＣＡＤＡ 온라인 ＦＡＣＴＳ 시뮬레이터 시스템의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : SCADA 11 : 데이터베이스서버

12 : MMI 13 : 조류계산해석부

14 : 표시부 20 : FACTS 시뮬레이터

STATCOM(Static compensator), SSSC(static synchronous series compensator), UPFC(unified power flow controller) 등의 FACTS 설비는 전력전자 인버터를 기반으로 하기 때문에 계통의 전력조류와 모선전압을 신속하고도 능동적으로 제어하고, 이를 통해 계통의 안정도 및 효율성을 향상할 수 있다.

그러나, FACTS 설비의 운전 제어는 변전소 및 SCADA 지역 급전소 운전자들이 주변계통 상황을 바탕으로 경험과 직관에 의한 수동 설정치 운전(Set-point control)으로 이루어지고 있어 최적운전과 다양한 운영제어에 한계가 있다.

특히, FACTS 설비의 제어 효과가 실계통에 그대로 파급된다는 점을 고려할 때 운전 설정치 선택은 매우 중요하며 신중히 이루어져야 한다. 그러나, 시뮬레이터를 통해 FACTS 설비 운전자가 경험과 직관으로 선택하거나 또는 계통에 필요하다고 가정하는 제어 설정치에 따른 FACTS의 운전 제어효과 및 계통 파급효과를 미리 확인할 수 있다면 FACTS 운전 효율은 크게 향상될 것이다.

일반적인 FACTS 기술은 전력시스템 분야의 최신기술이며, FACTS 설비의 설치 초기단계(국내외 20 ~ 30기 정도)라 할 수 있어 이에 따른 운전자용 시뮬레이터가 개발된 사례는 매우 드물다.

종래의 FACTS 시뮬레이터 기술의 경우 외부 시스템과의 데이터 연계와는 무관한 오프라인 시뮬레이터로서 내부에 탑재된 데이터를 바탕으로 한 시뮬레이터이므로 제한된 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 운전자 지원용 보다는 교육용으로 활용되고 있는 실정이다.

또한, 기존의 FACTS 설비의 제어는 SCADA 지역급전소 운전자가 SCADA 상의 계통 상태를 보고 경험에 의해 수동으로 FACTS 설비의 제어 설정 입력치를 조정하고 있다. 이러한 경우 전력계통의 상태가 변하거나 임의로 특수한 계통 운용상의 요구조건을 만족시키도록 계통을 제어할 경우 직관과 경험만으로는 FACTS 설비의 적정 운용에 한계가 있을 수 있으며 시행착오를 할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, SCADA 데이터를 실시간으로 받아 계산함으로써, FACTS 운전 설정치에 따른 FACTS 계통 제어 효과를 즉시 분석할 수 있고, 이를 통하여 최적의 운전 제어 설정치를 도출할 수 있는 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템을 이루는 구성수단은, 계통의 선로 데이터를 주기적으로 취득하는 SCADA와, 상기 SCADA로부터 계통의 선로 데이터를 입력받아 전력계통의 조류계산을 수행하기 위하여, 상기 SCADA로부터 계통의 선로 데이터를 입력받아 저장하는 데이터베이스서버와, 운전자에 의하여 FACTS 제어 설정치를 제공하는 MMI와, 상기 데이터베이스서버의 계통의 선로 데이터와 상기 MMI에서 제공하는 제어 설정치를 기반으로 전력계통의 조류계산을 수행하는 조류계산해석부와, 상기 조류 계산해석부에 의하여 해석된 결과를 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 FACTS 시뮬레이터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 계통의 선로 데이터는 시각, 모선 전압, 유효전력 및 무효전력 조류, 차단기 및 계전기 동작정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 데이터베이스서버는 상기 SCADA와 온라인으로 연결되어 상기 계통의 선로 데이터를 실시간으로 입력받는 것을 특징으로 하고, 상기 데이터베이스서버와 상기 SCADA는 TCP/IP 프로토콜 통신에 의하여 온라인 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 MMI는 상기 FACTS가 UPFC인 경우 모선전압, 유효전력조류 및 무효전력조류의 제어설정치를 상기 조류계산해석부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 표시부에는 각 모선의 전압, 위상 및 각 송전선로에 흐르는 전력조류 값이 표시되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템의 전체 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템은 SCADA(10)와, 상기 SCADA(10)로부터 계통의 선로 데이터를 입력받아 전력 계통의 조류계산을 수행하는 FACTS 시뮬레이터(20)으로 구성된다. 그리고, 상기 FACTS 시뮬레이터(20)는 데이터베이스서버(11), MMI(Man machine interface)(12), 조류계산해석부(13) 및 표시부(14)를 포함하여 이루어진다.

상기 SCADA(10)는 계통의 선로 데이터를 주기적으로 취득한다. 상기 SCADA(10)가 취득하는 계통의 선로 데이터는 FACTS 시뮬레이터에 필요한 데이터들이다. 예를 들면, 시각데이터, 모선 전압 데이터, 유효전력조류 데이터, 무효전력조류 데이터와 같은 아날로그 데이터와 차단기 및 계전기 동작정보에 관련된 디지털 데이터들이다.

상기 SCADA(10)에서 취득된 계통의 선로 데이터들은 상기 FACTS 시뮬레이터(20)의 데이터베이스서버(11)가 입력받아 저장한다. 상기 데이터베이스서버(11)는 상기 SCADA(10)와 온라인으로 연결되어 상기 계통의 선로 데이터를 실시간으로 입력받아 저장한다.

상기 데이터베이스서버(11)에 의하여 저장된 계통의 선로 데이터들은 상기 조류계산해석부(13)로 전달된다. 상기 데이터베이스서버(11)가 상기 계통의 선로 데이터를 상기 조류계산해석부(13)로 전달할 때는 상기 조류계산해석부(13)에 탑재된 전력조류 계산 알고리즘의 입력 데이터 형태로 전환하여 전달한다.

상기 조류계산해석부(13)는 일반적인 전력조류 계산 알고리즘에 실제 전력계통에서 FACTS 설비가 설치된 모선과 선로를 대상으로, 설치된 FACTS 설비의 종류(STATCOM(Static compensator), SSSC(static synchronous series compensator), UPFC(unified power flow controller))에 적합한 FACTS 기기 조류계산 모델을 미리 포함하고 있다.

상기 조류계산해석부(13)는 상기 데이터베이스서버(11) 뿐만 아니라, MMI(12)로부터 운전자의 조작에 따라 FACTS 제어 설정치를 제공받는다. 상기 FACTS가 UPFC인 경우, 상기 MMI(12)는 모선전압, 유효전력조류 및 무효전력조류에 관한 제어 설정치를 상기 조류계산해석부(13)로 전달한다.

상기 운전자가 상기 MMI(12)를 통해 FACTS 기기에 필요한 제어 설정치를 임으로 입력하면, 입력된 제어 설정치는 상기 조류계산해석부(13)에 포함된 FACTS 조류계산 모델의 제어 입력값으로 변환되어 상기 조류계산해석부(13)로 전달된다.

상기 조류계산해석부(13)는 상기 데이터베이스서버(11)로부터 전달된 계통의 선로 데이터와 상기 MMI(12)로부터 제공되는 제어 설정치를 기반으로 일반적인 조류계산을 수행한다,.

상기 조류계산해석부(13)에 의하여 해석된 결과는 표시부(14)에 디스플레이된다. 이때, 상기 표시부(14)에 표시되는 조류계산 정보는 각 모선의 전압, 위상 및 각 송전선로에 흐르는 전력조류 값 등이다. 이러한 조류계산 정보는 FACTS 설정치 운전에 따른 계통의 정상상태(Steady state)에서 FACTS 설비의 적용효과를 나타낸다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 운전자가 선택한 FACTS 제어 설정치에 따른 계통의 제어파급효과를 분석할 수 있는 시뮬레이터 시스템으로서, 실시간 SCADA 계통 데이터를 바탕으로 제어 설정치가 입력되는 FACTS 모델이 적용된 전력계통 조류계산을 수행하여 FACTS 계통제어 효과를 즉시 파악할 수 있다. 따라서, FACTS 설비의 운전 효과의 극대화와 운전 신뢰성 확보가 가능하다.

상기와 같은 구성 및 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템에 의하면, FACTS 설비 운전자가 제어 설정치에 대한 계통 파급효과의 사전 분석이 가능하여 FACTS 설비의 최적운전을 통한 운전 효과의 극대화와 FACTS 설비 운전 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 전력회사의 FACTS 운전자를 위한 운전 보조 시스템의 역할을 담당할 수 있고, 시뮬레이터 기능을 통해 FACTS 운전자의 운전 능력을 향상시킬 수 있는 교육용 시뮬레이터의 기능으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims

SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템에 있어서,

계통의 선로 데이터를 주기적으로 취득하는 SCADA와;

상기 SCADA로부터 계통의 선로 데이터를 입력받아 전력계통의 조류계산을 수행하기 위하여, 상기 SCADA로부터 계통의 선로 데이터를 입력받아 저장하는 데이터베이스서버와, 운전자에 의하여 FACTS 제어 설정치를 제공하는 MMI와, 상기 데이터베이스서버의 계통의 선로 데이터와 상기 MMI에서 제공하는 제어 설정치를 기반으로 전력계통의 조류계산을 수행하는 조류계산해석부와, 상기 조류계산해석부에 의하여 해석된 결과를 표시하는 표시부를 포함하여 구성된 FACTS 시뮬레이터로 구성되고,

상기 조류계산해석부는 전력조류 계산 알고리즘에 실제 전력계통에서 FACTS 설비가 설치된 모선과 선로를 대상으로 설치된 FACTS 설비의 종류(STATCOM, SSSC, UPFC)에 적합한 FACTS 기기 조류계산 모델을 미리 포함하여 구비하고 있고, 상기 데이터베이스서버의 계통의 선로 데이터를 탑재된 전력조류 계산 알고리즘의 입력 데이터 형태로 전환하여 전달받고, 상기 MMI에서 제공하는 제어 설정치를 미리 포함된 FACTS 조류계산 모델의 제어 입력값으로 변환하여 전달받아 전력계통의 조류계산을 수행하고,

상기 표시부는 해석된 결과를 표시할 때 FACTS 설정치 운전에 따른 계통의 정상상태에서 FACTS 설비의 적용효과를 나타내는 조류계산 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 계통의 선로 데이터는 시각, 모선 전압, 유효전력 및 무효전력 조류, 차단기 및 계전기 동작정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 데이터베이스서버는 상기 SCADA와 온라인으로 연결되어 상기 계통의 선로 데이터를 실시간으로 입력받는 것을 특징으로 하는 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 데이터베이스서버와 상기 SCADA는 TCP/IP 프로토콜 통신에 의하여 온라인 연결되는 것을 특징으로 하는 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 MMI는 상기 FACTS가 UPFC인 경우 모선전압, 유효전력조류 및 무효전력조류의 제어설정치를 상기 조류계산해석부에 전달하는 것을 특징으로 하는 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 표시부에는 각 모선의 전압, 위상 및 각 송전선로에 흐르는 전력조류 값이 표시되는 것을 특징으로 하는 SCADA 온라인 FACTS 시뮬레이터 시스템.