KR101132107B1 - System for controlling voltage and reactive power in electric power system connected with distributed generation and method for the same - Google Patents

System for controlling voltage and reactive power in electric power system connected with distributed generation and method for the same Download PDF

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KR101132107B1 KR1020100094267A KR20100094267A KR101132107B1 KR 101132107 B1 KR101132107 B1 KR 101132107B1 KR 1020100094267 A KR1020100094267 A KR 1020100094267A KR 20100094267 A KR20100094267 A KR 20100094267A KR 101132107 B1 KR101132107 B1 KR 101132107B1
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하복남
서인용
장문종
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이정철
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Abstract

PURPOSE: A voltage/reactive power control system of an electric power system and a method for the same are provided to enhance accuracy of voltage control by accurately producing voltage size. CONSTITUTION: A voltage output part(710) produces the voltage of a node by using at least one among voltage, current, and power factor of an adjacent node. A control variable output part(720) produces a value of a control variable by using an objective function including one or more control variables in order to control the produced voltage. A controller(730) controls distributed power according to the value of the control variable with the other control device. The distributed power is composed of at least one among wind power generation, solar power generation, and a fuel battery.

Description

분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템 및 이를 위한 방법 {System for controlling voltage and reactive power in electric power system connected with distributed generation and method for the same}System for controlling voltage and reactive power in electric power system connected with distributed generation and method for the same}

본 발명은 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 전력망이 스마트그리드로 축약되면서 전력계통에 분산전원이 연계된 경우에도 전력계통에 포함된 각 노드에서의 전압 크기가 해당 노드에서의 정격 전압범위에 속하도록 분산전원 및 전력계통에서의 전력을 통합 제어하는 전력계통의 전압/무효전력 제어 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage / reactive power control system and method for a power system in which a distributed power supply is linked. Even when the power grid is shortened to a smart grid, even when the distributed power supply is linked to the power system, The present invention relates to a voltage / reactive power control technology of a power system that integrates and controls power in a distributed power source and a power system such that a voltage magnitude falls within a rated voltage range at a corresponding node.

전압/무효전력 제어는 전압제어와 무효전력 제어 기능을 통합적으로 운영함으로써 전력계통의 조상설비의 투입이나 개방 명령, 전압조절장치의 탭 조절을 미리 예측하고 원격으로 제어를 시행하여 지속적으로 부하가 변화하는 경우에도 허용 전압 변동 범위를 유지하고 손실을 최소화하기 위한 것이다.Voltage / reactive power control integrates voltage control and reactive power control function to predict the input or open command of power system ancestor equipment and tap control of voltage regulator in advance, and control the load continuously to continuously change the load. This is to maintain the allowable voltage fluctuation range and to minimize losses.

전압제어는 전력선로의 전압을 올리거나 낮추기 위해서 변전소의 주변압기 탭 절환 장치(OLTC; On-Load Tap Changer)와 전력선로의 전압 조절장치(SVR; Step Voltage Regulator)를 조절하는 것을 의미하며, 무효전력제어는 분로 컨덴서(SC; Shunt Capacitor) 등의 조상설비에 대한 투입이나 개방 명령을 통해 무효전력을 제어하는 것을 의미한다.Voltage control means adjusting the on-load tap changer (OLTC) and step voltage regulator (SVR) of the power line to raise or lower the voltage of the power line. Power control refers to controlling reactive power through an input or an open command to an ancestor facility such as a shunt capacitor (SC).

전력계통에서의 전압 제어는, 전력 시스템을 설계하는데 있어서 수요자에게 적절한 크기의 전압을 왜곡 없이 지속적으로 제공하여 무효전력 손실을 최소화할 수 있도록 하기 위한 주요 요소이다. 특히, 전력 수요는 수시로 변화하며 이에 따라 전력선로에 공급되는 전압도 변화하게 되는데, 이러한 전압의 크기가 전력 수요에 연결되는 부하 단 전압의 허용 가능한 레벨을 초과하는 경우가 발생할 수 있다.Voltage control in the power system is a key factor in minimizing reactive power losses by continually providing the consumer with the appropriate size voltage without distortion in the design of the power system. In particular, the power demand changes from time to time, and accordingly, the voltage supplied to the power line also changes, which may occur when the magnitude of the voltage exceeds an allowable level of the load terminal voltage connected to the power demand.

따라서, 스마트그리드에 연결된 각 부하 단에서의 전압이 적정 제한범위 내에 속하도록 유지하고 전력과 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 전압 제어기기에서의 제어설정이 적절히 수행되어야 한다.Therefore, in order to keep the voltage at each load stage connected to the smart grid within an appropriate limit and to minimize power and energy loss, control setting at the voltage controller must be properly performed.

한편, 전 세계적으로 환경문제의 대두로 인해 신재생에너지를 포함하는 분산전원의 사용이 증가하고 있고, 신재생에너지와 관련된 기술 개발도 활발히 이루어지고 있다.Meanwhile, due to the rise of environmental problems around the world, the use of distributed power sources including renewable energy is increasing, and technologies related to renewable energy are being actively developed.

향후, 전력계통에 분산전원이 연계되어 함께 운용되는 경우 전력계통에서의 전압/무효전력 제어시스템에 대한 연구가 요구된다.In the future, when a distributed power source is connected to the power system and operated together, a study on a voltage / reactive power control system in the power system is required.

도 1은 일반적인 분산전원이 연계된 자동화 시스템의 구성이 도시된 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an automated system in which a general distributed power supply is linked.

도 1을 참조하면, 분산전원이 연계된 자동화 시스템은 일반적인 전력계통의 전압을 제어하는 자동화 시스템과, 분산전원을 위한 별도의 시스템이 자동화 시스템과 함께 데이터를 송수신하면서 전압제어장치 또는 분산전원을 제어하게 된다.Referring to FIG. 1, an automation system in which distributed power supplies are linked is an automation system for controlling voltage of a general power system, and a separate system for distributed power supplies controls a voltage controller or distributed power supply while transmitting and receiving data with the automation system. Done.

도 1에 도시된 FRTU(Feeder remote terminal unit)는 계통의 데이터를 취합하고 전송하기 위한 것이고, 분산전원용 RTU(RTU for DG)는 분산전원 설비의 데이터 취합 및 전송을 위한 것이다. 또한, 도 1에 도시된 FEP는 프론트 엔드 프로세서(Front End Processor) 서버이고 분산전원용 FEP(FEP for DG)는 분산전원을 위한 프론트 엔드 인터페이스이며, MM은 맨-머신 인터페이스(Man Machine interface)이다.The feder remote terminal unit (FRTU) shown in FIG. 1 is for collecting and transmitting data of a system, and the RTU for DG (RTU) for distributed power supply is for collecting and transmitting data of a distributed power supply facility. In addition, the FEP shown in FIG. 1 is a front end processor server, the FEP for DG is a front end interface for distributed power, and the MM is a man machine interface.

다수의 분산전원을 전력계통에 연계하게 되면 공급된 분산전원의 전력량에 따라 각 노드에서의 전압 크기가 변화하게 되는데, 변화한 각 노드에서의 전압 크기가 부하에 의해 정격 전압을 넘는 경우도 발생하게 된다.When multiple distributed power sources are linked to the power system, the voltage level at each node changes according to the amount of distributed power supply. The voltage level at each changed node may exceed the rated voltage by the load. do.

정격 전압을 넘게 되면 사고 발생 가능성이 높기 때문에 각 조상설비를 제어하여 정격 전압을 넘지 않도록 재설정하여야 한다. 그러나, 일반적인 분산전원이 연계된 자동화 시스템에서는 분산전원을 위한 운용 시스템과 자동화 시스템이 별도로 운용되므로 두 시스템 모두에서 각각 제어변수를 산출하고 산출된 변수를 적용한 후 적정한지 확인하는 일련의 방법이 필요하다. 따라서, 과도 전압 발생시부터 복구되기까지 걸리는 시간이 길고, 두 시스템에서 산출된 변수를 통합하는 것이 어려워서 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.Since exceeding the rated voltage is likely to cause an accident, each ancestor equipment must be controlled and reset so as not to exceed the rated voltage. However, in general automation systems in which distributed power supplies are linked, the operation system and automation system for distributed power supplies are operated separately. Therefore, a series of methods are required to calculate control variables, apply calculated variables, and then check whether they are appropriate. . Therefore, it takes a long time from the occurrence of the transient voltage to recovery, it is difficult to integrate the variables calculated in the two systems, there is a problem that the stability is inferior.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분산전원이 전력 계통에 연계되더라도 분산전원과 전력 계통의 전압을 통합 제어함으로써 수요자에게 안정적이며 효율적으로 전력을 공급할 수 있도록 하는 새로운 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력제어 시스템 및 그 방법을 제안하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is, even if the distributed power supply is connected to the power system is connected to a new distributed power supply that can supply power to the consumer stably and efficiently by controlling the voltage of the distributed power supply and the power system integrated The present invention proposes a voltage / reactive power control system of a power system and a method thereof.

또한, 본 발명은 분산전원과 전력계통의 전압을 제어함에 있어, 분산전원을 일종의 전압제어장치로 간주하고 각 부하단에 4단자망의 개념을 적용하여 전압 크기를 정확하게 추정 산출하여 전압 제어의 정확성을 높이고 안정성을 더욱 향상시키는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention, in controlling the voltage of the distributed power supply and the power system, regards the distributed power supply as a kind of voltage control device and applies the concept of the 4-terminal network to each load terminal to accurately estimate and calculate the magnitude of the voltage, thereby providing accurate voltage control. To improve the stability and to further improve the stability.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템은, 인접 노드의 전압, 전류 및 역률 중 적어도 하나 이상을 이용하여 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 전압 산출부; 상기 산출된 전압을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어변수를 포함하는 목적 함수를 이용하여 상기 목적 함수가 최소값이 되도록 하는 상기 제어변수의 값을 산출하는 제어변수 산출부; 및 상기 제어변수의 값에 따라 상기 분산전원을 상기 제어변수로써 다른 제어장치와 함께 제어하여 상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함한다.In the voltage / reactive power control system of a power system to which a distributed power supply is connected according to the present invention for achieving the above object, the distributed power supply is connected to a power system using at least one of voltage, current, and power factor of an adjacent node. A voltage calculator configured to calculate a voltage of a node corresponding to the point; A control variable calculator configured to calculate a value of the control variable such that the objective function is a minimum value by using an objective function including at least one control variable for controlling the calculated voltage; And a control unit controlling at least one of a voltage and a reactive power of the power system by controlling the distributed power supply with the other control device as the control variable according to the value of the control variable.

이 때, 상기 분산전원은 풍력발전, 태양광 발전 및 연료전지 중 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다.At this time, the distributed power source may be composed of at least one of wind power, photovoltaic power generation and fuel cells.

이 때, 상기 전압 산출부는 4단자 정수법(constants of four terminals)을 적용하여 산출된 수식을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출할 수 있다.In this case, the voltage calculator may calculate the voltage of the node corresponding to the point where the distributed power supply is connected by using a formula calculated by applying constants of four terminals.

이 때, 상기 전압 산출부는 뉴튼-랩손 법(Newton-Raphson method)을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출할 수 있다.At this time, the voltage calculator may calculate the voltage of the node corresponding to the point where the distributed power supply is connected by using the Newton-Raphson method.

이 때, 상기 제어변수 산출부는 그래디언트 방법(Gradient method)을 이용하여 상기 제어변수의 값을 산출할 수 있다.In this case, the control variable calculator may calculate a value of the control variable by using a gradient method.

이 때, 상기 제어장치는 온-로드 탭 체인저(OLTC; On-Load Tap Changer), 에스브이알(SVR; Step Voltage Regulator) 및 션트 컨덴서(SC; Shunt Condenser) 중 어느 하나 이상일 수 있다.In this case, the control device may be at least one of an on-load tap changer (OLTC), a step voltage regulator (SVR), and a shunt condenser (SC).

이 때, 상기 제어부는 상기 무효전력을 먼저 제어한 후 상기 전압을 제어할 수 있다.In this case, the controller may control the reactive power first and then control the voltage.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 방법은, 인접 노드의 전압, 전류 및 역률 중 적어도 하나 이상을 이용하여 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 단계; 상기 산출된 전압을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어변수를 포함하는 목적 함수를 이용하여 상기 목적 함수가 최소값이 되도록 하는 상기 제어변수의 값을 산출하는 단계; 및 상기 제어변수의 값에 따라 상기 분산전원을 상기 제어변수로써 다른 제어장치와 함께 제어하여 상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함한다.In addition, the voltage / reactive power control method of the power system to which the distributed power supply is connected according to another embodiment of the present invention, the point where the distributed power supply is connected to the power system using at least one of the voltage, current and power factor of the adjacent node. Calculating a voltage of a node corresponding to the node; Calculating a value of the control variable such that the objective function is a minimum value using an objective function including at least one control variable for controlling the calculated voltage; And controlling at least one of the voltage and the reactive power of the power system by controlling the distributed power supply with the other control device as the control variable according to the value of the control variable.

이 때, 상기 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 단계는 상기 전압/무효전력 제어 시스템의 전압 산출부에 의하여 수행되는 단계일 수 있다.At this time, the step of calculating the voltage of the node corresponding to the point where the distributed power supply is connected to the power system may be a step performed by the voltage calculator of the voltage / reactive power control system.

이 때, 상기 제어변수의 값을 산출하는 단계는 상기 전압/무효전력 제어 시스템의 제어변수 산출부에 의하여 수행되는 단계일 수 있다.In this case, the calculating of the value of the control variable may be a step performed by the control variable calculating unit of the voltage / reactive power control system.

이 때, 상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어하는 단계는 상기 전압/무효전력 제어 시스템의 제어부에 의하여 수행되는 단계일 수 있다.In this case, controlling at least one of the voltage and the reactive power of the power system may be performed by a controller of the voltage / reactive power control system.

본 발명에 따르면, 분산전원이 연계된 전력계통의 전압을 통합 제어함으로써 전압 제어의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to greatly improve the efficiency of voltage control by integrated control of the voltage of the power system to which the distributed power supply is linked.

또한, 본 발명은 분산전원을 일종의 전압제어장치로 간주하고 각 부하단에 4단자망의 개념을 적용하여 전압 크기를 정확하게 추정 산출할 수 있으므로 전압 제어의 정확성을 향상시킬 수 있고 나아가 수요자에게 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.In addition, the present invention can consider the distributed power supply as a kind of voltage control device and apply the concept of four-terminal network to each load stage to accurately estimate and calculate the voltage level, thereby improving the accuracy of voltage control and further stably Can supply power

도 1은 일반적인 분산전원이 연계된 자동화 시스템의 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원의 계통 연계 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원의 계통 연계 모델링을 위한 노드간 연결을 나타낸 도면이다.
도 4는 분산전원이 연계된 전력 계통의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 분산 전원이 연계된 전력 계통의 전압/무효전력 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 도 4에 도시된 전력 계통에 본 발명에 따른 전압/무효전력 제어 방법이 적용된 후의 전압분산 효과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
1 is a diagram illustrating a configuration of an automated system in which a general distributed power supply is linked.
2 is a diagram illustrating a system linkage configuration of a distributed power supply according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing inter-node connections for system linkage modeling of distributed power supplies according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a power system in which distributed power supplies are linked.
5 is an operation flowchart illustrating a voltage / reactive power control method of a power system to which a distributed power supply is connected according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage dispersion effect after the voltage / reactive power control method according to the present invention is applied to the power system shown in FIG. 4.
7 is a block diagram illustrating a voltage / reactive power control system of a power system to which a distributed power source is connected according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the repeated description, well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

전력 자동화 시스템은 원거리에 산재하는 전력선로용 개폐기들이 통신망을 통해 서로 연결되어 전압이나 전류 등의 계통 운전 정보를 전력 자동화 서버로 전송하고 전력 자동화 서버에서는 수신된 데이터를 통해 전력계통의 상태를 감시하고 제어하여 운영되는 시스템이다. 각 배전선로용 개폐기에는 배전 자동화 단말(FRTU; Feeder Remote Terminal Unit)이 구비되며, 배전 자동화 서버에서는 각 RFTU 또는 전압제어장치의 동작을 제어하는데 필요한 여러 데이터를 측정하여 전송하는데, 이러한 데이터로는 FRTU가 연결된 노드의 전압과 전류의 크기 및 위상각 등이 있다.In the power automation system, switchboards for long distances are connected to each other through a communication network to transmit system operation information such as voltage and current to the power automation server, and the power automation server monitors the state of the power system through the received data. It is a system operated by control. Each distribution line switch is equipped with a feeder remote terminal unit (FRTU), and the distribution automation server measures and transmits various data necessary for controlling the operation of each RFTU or voltage control device. The magnitude and phase angle of the voltage and current of the connected node.

또한, 전력계통에는 전압과 무효전력을 제어하는 여러 기기가 포함될 수 있는데, 예를 들어 자동 전압 조정기(Automatic Voltage Regulator; AVR)는 OLTC(On Load Tap Changer) 변압기의 동작에 따라 변전소에 있는 주 변압기의 2차 측 모선의 전압을 제어하기 위해 구비될 수 있으며, 션트 커패시터(Shunt Capacitor)는 주 변압기의 2차 측 모선의 역률을 제어하기 위해 모선 연결되어 설치될 수 있다. 이 때, AVR의 한 종류인 SVR(Step Voltage Regulator)은 배전선로 중간에 설치될 수 있으며, 해외의 경우에 선로 컨덴서(Line Condenser)가 전력선로 중간에 설치될 수 있다.
In addition, the power system may include a number of devices for controlling voltage and reactive power. For example, an automatic voltage regulator (AVR) is a main transformer in a substation according to the operation of an On Load Tap Changer (OLTC) transformer. It may be provided to control the voltage of the secondary side bus of the shunt capacitor (Shunt Capacitor) may be installed to be connected to the bus line to control the power factor of the secondary side bus of the main transformer. At this time, one type of AVR, Step Voltage Regulator (SVR), may be installed in the middle of a distribution line, and in overseas cases, a line condenser may be installed in the middle of a power line.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원의 계통 연계 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a system linkage configuration of a distributed power supply according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전력계통에 분산 전원(210)이 연계되어 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the distributed power supply 210 is connected to the power system.

전력계통에 연계될 수 있는 분산전원(210)은 회전기 타입(Rotating-type Generator)의 AC 전력을 발전하는 동기기와 유도기 등을 사용하는 풍력발전(Wind-Turbine)이나, 정적인 타입(Static-type Generator)의 분산전원 전력을 발전하는 태양광 발전(Photovoltaic array) 또는 연료전지(Fuel Cell) 등이 있다.The distributed power source 210 that can be linked to the power system is a wind-turbine using a synchronous generator and an inductor for generating AC power of a rotating type generator, or a static type. There is a photovoltaic array or a fuel cell that generates distributed power of a generator.

이러한 분산전원들(210)은 인버터(220) 및 컨버터(230)를 통해 계통에 연계되어 전력을 공급하게 되며, 분산전원들(210)을 전력 제어 설비로 간주하여 각 노드에 구비된 FRTU에서 분산전원의 출력 전압, 전류, 역률 등의 데이터를 계측하고 이에 따라 분산전원을 포함한 계통 전압을 통합 조정할 필요가 있다.The distributed power supplies 210 are connected to the grid through the inverter 220 and the converter 230 to supply power. The distributed power supplies 210 are distributed in the FRTU provided in each node by considering the distributed power supplies 210 as a power control facility. It is necessary to measure data such as the output voltage, current and power factor of the power supply and adjust the grid voltages including the distributed power supply accordingly.

이하, 이와 같이 분산전원들이 연계된 후의 계통 모델링 및 최적 전압제어 방식에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the system modeling and the optimum voltage control scheme after the distributed power supplies are linked will be described in detail.

본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력 자동화 시스템에 있어서, 전압 제어장치에 대한 제어시스템은 전력계통에 연결된 각 FRTU로부터 수신된 데이터를 기초로 동작을 수행할 수 있다.In a power automation system in which distributed power supplies are linked according to an embodiment of the present invention, the control system for the voltage controller may perform an operation based on data received from each FRTU connected to the power system.

FRTU에서 계측되는 전압의 위상각이나 전류의 크기 및 위상각은 실제 값과 거의 동일한 값이 계측되는데, 계측되는 전압의 경우 부하 변동 등의 여러가지 요인으로 인해 실제 해당 노드에서의 전압 크기와 FRTU에서 계측된 전압값에 상당한 오차가 발생할 수 있다.The phase angle of the voltage measured in the FRTU, the magnitude of the current, and the phase angle are measured almost identical to the actual values.In the case of the measured voltage, the magnitude of the voltage at the corresponding node and the FRTU are measured due to various factors such as load variation. Significant errors may occur in the applied voltage values.

따라서, 본 발명에서는 수학적 알고리즘을 적용하여 제어 서버가 각 노드에서의 전압 크기를 정확하게 추정하고, 추정 산출된 전압 크기를 이용하여 분산전원을 포함한 계통 내 전압 제어장치의 제어 설정치를 다르게 설정하게 된다.Accordingly, in the present invention, the control server accurately estimates the magnitude of the voltage at each node by applying a mathematical algorithm, and differently sets the control setting value of the voltage control device in the grid including the distributed power supply using the estimated calculated magnitude.

우선, 본 발명의 일실시예에 따른 전력 자동화 시스템에서는 분산전원이 연계된 전력계통에서 부하가 배전선로를 따라 균일하게 분배되는 것을 가정한다.First, in the power automation system according to an embodiment of the present invention, it is assumed that a load is uniformly distributed along a distribution line in a power system in which distributed power supplies are linked.

부하정보는 계통 해석을 위한 조류 계산을 위해 요구되는 주요 정보로 특히 서로 다른 배전선로에서 다른 부하가 분배되는 등의 복잡한 전력 시스템에서는 더욱 그러하다. 부하에서 소비되는 전력은 전압 레벨에 의해 변동하며, 부하가 전압의 크기에 영향을 주는데, 실제 전력계통은 부하가 각 구간에서 불규칙하게 분포되어 있을 뿐만 아니라 계통 구성 역시 복잡하므로 알고리즘 적용을 위한 부하 모델링이 필요하다.Load information is the key information required for tidal calculations for grid analysis, especially in complex power systems, where different loads are distributed across different distribution lines. The power consumed by the load varies according to the voltage level, and the load affects the magnitude of the voltage. In the real power system, the load is not only distributed irregularly in each section, but also the system configuration is complicated. This is necessary.

각 구간에서 불규칙한 부하를 선로에 균일하게 분포되어 있다고 가정하는 분산 부하로 계통을 모델링하면, 계통의 특성상 각 구간에서 송전단과 수전단으로 나눌 수 있게 되고 이를 이용하여 선로정수는 양단의 어느 쪽에서 보더라도 대칭이다. 또한, 회로 내에 기전력을 갖지 않기 때문에 4단자 회로로 취급할 수 있으며 이로부터 구해진 4단자 정수는 종래보다 더 선로 해석을 편리하게 해여 계통의 운영이나 계통에 필요한 알고리즘들의 계산도 편리해진다.
When the system is modeled with distributed load that assumes that the irregular load is distributed evenly on the line in each section, the system can be divided into power transmission and reception stages in each section due to the characteristics of the system. to be. In addition, since there is no electromotive force in the circuit, it can be treated as a four-terminal circuit, and the four-terminal constant obtained therefrom makes the line analysis more convenient than in the prior art, which also facilitates calculation of algorithms required for the operation of the system or the system.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원의 계통 연계 모델링을 위한 노드간 연결을 나타낸 도면이다.3 is a view showing inter-node connections for system linkage modeling of distributed power supplies according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 분산전원이 연계된 전력 계통에 있어서 분산전원이 연계된 구간이 도 3과 같이 모델링된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, in the power system to which the distributed power supply is connected, it can be seen that the section to which the distributed power supply is connected is modeled as shown in FIG. 3.

보다 상세히 설명하면, 노드 p와 노드 r로 이루어진 하나의 구간에 대해 분산전원이 연계되면, 분산전원이 연계된 지점을 기점으로 구간이 추가된 것으로 간주하여 노드 q에서 분산전원이 연계되는 것으로 가정할 수 있다.In more detail, when distributed power is linked to one section consisting of node p and node r, it is assumed that the distributed power is linked at node q by considering that the section is added based on the point where the distributed power is linked. Can be.

따라서, 노드 p와 노드 q로 이루어진 제1 구간에서 4단자 정수 및 노드 q와 노드 r로 이루어진 제2 구간에서의 4단자 정수를 구하면, 노드 p와 노드 q로 이루어진 한 구간에서 분산전원이 연계됨에 따라 2개의 4단자 정수를 얻을 수 있게 된다.Therefore, if a four-terminal integer in the first section consisting of node p and node q and a four-terminal integer in the second section consisting of node q and node r are obtained, distributed power is connected in one section consisting of node p and node q. Thus, two 4-terminal integers can be obtained.

4단자 정수는 계통 해석을 위한 조류(flow) 계산 과정을 단순화하는데 사용되는 방법으로, 분산부하로 모델링한 선로에서의 4단자 정수를 구하는 방법은 다음과 같다.
The 4-terminal integer is a method used to simplify the flow calculation process for the system analysis. The method of obtaining the 4-terminal integer on a line modeled as a distributed load is as follows.

Figure 112010062757697-pat00001
Figure 112010062757697-pat00001

이 때, zdx는 단위 길이당 선로 임피던스이며, ydx는 단위길이당 부하 어드미턴스이다.Where zdx is the line impedance per unit length and ydx is the load admittance per unit length.

상기 수학식 1의 미분식을 계산하면 수학식 2와 같이 해가 도출된다.
Computation of the differential expression of Equation 1 yields a solution as shown in Equation 2.

Figure 112010062757697-pat00002
Figure 112010062757697-pat00002

이 때,

Figure 112010062757697-pat00003
는 전력 선로의 특성 상수이다.
At this time,
Figure 112010062757697-pat00003
Is the characteristic constant of the power line.

또한, 부하단 모선의 전류 크기는 FRTU에서 측정한 전류 크기와 같다는 점과 부하단 모선의 전압과 전류의 위상각 차는 FRTU로부터 취득되는 역률각과 같다는 점을 고려하여 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method)를 전압/전류 방정식에 적용하면 부하 어드미턴스를 구할 수 있으며 이로부터 부하단 모선의 전압과 전류를 구할 수 있다.Also, the Newton-Raphson method takes into account that the current magnitude of the load bus is the same as the current measured in the FRTU, and that the phase angle difference between the voltage and the current of the load bus is equal to the power factor angle obtained from the FRTU. ) Can be applied to the voltage / current equation to determine the load admittance and from this the voltage and current of the load bus.

부하 상태의 정보는 등가부하 어드미턴스로 나타낼 수 있으므로 위 식으로부터 4단자 정수로 구간의 정보를 나타내면 하기 수학식 3과 같다.
Since the information of the load state can be represented by the equivalent load admittance, the information of the section is represented by the following Equation 3 by the 4-terminal integer from the above equation.

Figure 112010062757697-pat00004
Figure 112010062757697-pat00004

한편, 도 3에서 분산전원의 전압을 Vg, 전류를 Ig라 하면, 노드 q 이후에서 전류는 Iq+Ig이며 전압은 Vg가 된다. 여기서 노드 q와 노드 r에서의 전압 전류 방정식을 구하게 되면 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
On the other hand, in FIG. 3, when the voltage of the distributed power supply is Vg and the current is Ig, after the node q, the current is Iq + Ig and the voltage is Vg. When the voltage and current equations at the node q and the node r are obtained, they can be expressed as Equation 4 below.

Figure 112010062757697-pat00005
Figure 112010062757697-pat00005

이 때, zk는 선로 임피던스, y는 부하 어드미턴스(admittance)이다.At this time, z k is the line impedance and y is the load admittance.

즉, 상기 수학식 4에서 미지수는 부하 어드미턴스인 y, 노드 q에서의 전류(Iq) 및 노드 r에서의 전압(Vr)이 되며, 이 미지수를 구하여 분산전원이 연계된 전력 계통에서의 전압 및 전류 흐름을 구할 수 있게 된다.That is, in Equation 4, the unknowns are y, the load admittance y, the current Iq at node q, and the voltage Vr at node r. You can get the flow.

수학식 4에 나타난 4개의 식에 소거법, 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method) 등을 적용하여 상기 3개의 미지수를 구할 수 있으며 이렇게 구해진 식을 통해 분산전원이 연계된 지점 이후로의 계통 구간에 대해 전압 및 전류 값을 산출할 수 있으며, 이에 따른 4단자 정수에 관한 연산식을 얻을 수 있다.The three unknowns can be obtained by applying the elimination method, Newton-Raphson method, etc. to the four equations shown in Equation 4. It is possible to calculate the voltage and current values with respect to this, and thus a calculation formula for the four-terminal constant can be obtained.

한편, 전력 계통에 있어서 분산전원을 포함한 전압/무효전력 설비들의 적절한 크기 및 용량을 설정하고자 하는 해를 구하기 위한 방법으로 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통에서는 그래디언트 방법(Gradient method)을 적용한다.Meanwhile, a gradient method is applied to a power system according to an embodiment of the present invention to obtain a solution for setting an appropriate size and capacity of voltage / reactive power facilities including a distributed power source in a power system. .

그래디언트 방법(Gradient Method)은 수학적 기울기의 개념을 활용하여 목적 함수 값이 최소가 되는 변수 값을 찾는 방법으로, 본 발명에서는 변전소 인출단과 계통에 연계된 분산 전원, 전력계통 내의 전압/무효전력 제어 설비인 OLTC, SC, SVR, Line Condenser 등의 탭과 용량을 변동시켜가며 목적함수가 최소가 되는 설정치를 찾기 위한 방법으로 적용하며, 전압/무효전력의 최적 제어를 위한 목적함수는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Gradient method (Gradient Method) is a method of finding a variable value that the objective function value is the minimum by utilizing the concept of the mathematical slope, in the present invention, distributed power supply and substation power supply connected to the substation drawer and the grid, voltage / reactive power control equipment in the power system OLTC, SC, SVR, Line Condenser, etc., with varying taps and capacities and applied as a method to find the set point that the objective function is minimum.The objective function for optimal control of voltage / reactive power is shown in Equation 5. Can be represented.

Figure 112010062757697-pat00006
Figure 112010062757697-pat00006

여기서, A는 제어변수, V는 노드의 전압, Vni는 각 노드의 정격전압, Vi는 각 노드의 측정전압, wi는 각 선로의 가중치, n은 전체 노드의 수 및 T는 이터레이션(iteration) 횟수이다.
Where A is the control variable, V is the voltage of the node, Vni is the rated voltage of each node, Vi is the measured voltage of each node, w i is the weight of each line, n is the total number of nodes, and T is iteration ) Number of times.

목적 함수에 나타난 가중치 wi는 선로의 중요 부하의 가중치이다. 만약 n번째 노드에 가중치가 크다면 전압율과 측정 전압의 편차가 동일하다고 하여도 목적함수는 커지게 되므로 가중치에 따라 그 노드의 전압 편차의 영향을 받는다. 즉, 가중치가 큰 노드의 중요도가 커지게 된다. 또한, 분산전원도 하나의 제어 변수로 나타내어 목적함수를 그래디언트 방법(Gradient Method)을 통해 충족시키도록 하여 분산전원에서의 공급량을 제어할 수 있다.The weight w i shown in the objective function is the weight of the critical load on the track. If the n-th node has a large weight, the objective function becomes large even if the difference between the voltage rate and the measured voltage is the same, and thus the voltage deviation of the node is affected by the weight. In other words, the importance of the node having a large weight increases. In addition, the distributed power supply can also be represented as a control variable to satisfy the objective function through a gradient method, thereby controlling the amount of supply from the distributed power supply.

한편, 상기 수학식 5와 같은 목적함수에 대해, 상기 목적함수가 최소값을 갖도록 식을 세울 수 있으며, 그래디언트 방법(Gradient Method)을 적용하여 상기 목적 함수가 최소가 되는 부분을 구할 수 있다. 이는 제어변수의 최적 값을 구할 수 있는 것으로, 다시 말하면 제어 변수인 OLTC, DG, SVR, Shunt Capacitor(SC), Line Condenser(LC) 들이 계통 운영을 위해 조절할 수 있는 최적의 설정 값을 나타낸다. 따라서, 이러한 알고리즘으로부터 산출된 제어변수 설정 값을 통해 최적화된 계통을 얻을 수 있다.
On the other hand, with respect to the objective function as shown in Equation 5, the equation can be set so that the objective function has a minimum value, and the portion of the objective function becomes the minimum by applying a gradient method. This is to find the optimal value of the control variable, that is, the control variables OLTC, DG, SVR, Shunt Capacitor (SC), and Line Condenser (LC) represent the optimal setting values that can be adjusted for the system operation. Therefore, an optimized system can be obtained through control variable setting values calculated from such an algorithm.

도 4는 분산전원이 연계된 전력 계통의 일 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a power system in which distributed power supplies are linked.

도 4를 참조하면, 전력 계통은 9개의 노드로 구성된 8개의 선로가 6분할 3연계로 연결되어 있는 방사형 구조인 것을 알 수 있다. 노드 1은 OLTC가 설치되어 있는 변전소 인출단 모선 부분이며 Shunt Capacitor 또한 인출단 모선에 연결되어 무효전력을 보상하게 된다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the power system has a radial structure in which eight lines consisting of nine nodes are connected in three divisions of six divisions. Node 1 is the substation lead-out bus bar where OLTC is installed, and the shunt capacitor is also connected to the lead-out bus bar to compensate for reactive power.

또한, 노드 2와 노드 3, 노드 13과 노드 14, 노드 35와 노드 36, 노드 53과 노드 54 사이에는 무효전력 보상을 위한 라인 컨덴서(Line Condenser; LC)가 연결된다. 노드 5와 노드 6, 노드 19와 노드 20, 노드 44와 노드45, 노드 50과 노드 51 사이에는 SVR이 연결되며, 분산 전원 발전 설비(DG1~DG3)는 제2 선로의 노드 11과 노드 12 사이, 제4 선로의 노드 26과 노드 27 사이 및 제8 선로의 노드 59와 노드 60 사이에 연결된다.In addition, a line condenser (LC) for reactive power compensation is connected between the nodes 2 and 3, the nodes 13 and 14, the nodes 35 and 36, and the nodes 53 and 54. SVR is connected between node 5 and node 6, node 19 and node 20, node 44 and node 45, node 50 and node 51, and distributed power generation facilities (DG1 to DG3) are connected between node 11 and node 12 of the second line. And between node 26 and node 27 of the fourth line and between node 59 and node 60 of the eighth line.

선로 임피던스는 실제 전력 계통 선로에서 가장 많이 쓰이고 있는 값으로, 도 4에 도시된 예에서 R 및 X 성분은 1km당 0.0939, 0.1492로 설정되었고, 선로의 길이는 전력자동화시스템을 기반으로 0.5km로 설정되었다. 또한, 각 구간의 부하는 1MW로 설정되었다.The line impedance is the most used value in actual power system lines. In the example shown in FIG. 4, the R and X components are set to 0.0939 and 0.1492 per km, and the length of the line is set to 0.5 km based on the power automation system. It became. In addition, the load of each section was set to 1 MW.

전력계통 구성 특성에 따라 전류유출구간, 분기선로구간, 전압/무효전력 제어 설비구간과 분산전원이 연계된 각 구간의 전압을 도 4에 함께 도시된 전류와 역률각을 기반으로 분포부하 모델링을 적용하여 구하면 하기 표 1과 같이 산출될 수 있다.
According to the power system configuration, distributed load modeling is applied based on the current and power factor angle shown in FIG. 4 for the voltages of the current outlet section, the branch line section, the voltage / reactive power control section and the distributed power supply. To obtain it can be calculated as shown in Table 1.

Figure 112010062757697-pat00007
Figure 112010062757697-pat00007

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템의 동작을 설명한다.
Hereinafter, an operation of a voltage / reactive power control system of a power system to which a distributed power source is connected according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 분산 전원이 연계된 전력 계통의 전압/무효전력 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.5 is an operation flowchart illustrating a voltage / reactive power control method of a power system to which a distributed power supply is connected according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전압/무효전력 제어 방법은 변전소 인출단 모선인 노드 1에서 전압(V), 전류(I), 유효전력(P) 및 무효전력(Q)을 측정한다(S10).Referring to FIG. 5, the voltage / reactive power control method measures voltage (V), current (I), active power (P), and reactive power (Q) at node 1 that is a substation lead-out bus (S10).

또한, 전압/무효전력 제어 방법은 모델링을 적용하여 각 노드에서의 전압, 전류, 유효전력 및 무효전력 값을 산출한다(S20).In addition, the voltage / reactive power control method calculates voltage, current, active power, and reactive power values at each node by applying modeling (S20).

이 때, 상기 모델링은 4단자망을 이용한 모델링일 수 있다.In this case, the modeling may be modeling using a four-terminal network.

또한, 전압/무효전력 제어 방법은 주변압기 2차측 션트 커패시터(Shunt Capacitor)의 설치 여부 및/또는 위치에 따라 목표 역률값을 기준으로 투입될 무효전력량을 제어하며, 조류 계산 후 선로 컨덴서의 설치 위치에 따라서도 목표 역률값을 기준으로 무효전력의 투입 용량을 제어한다(S30, S40).In addition, the voltage / reactive power control method controls the amount of reactive power to be input based on the target power factor value according to whether or not the secondary voltage shunt capacitor is installed and the position of the line capacitor after the flow calculation. Also according to the target power factor value, the input capacity of the reactive power is controlled (S30, S40).

또한, 조류계산을 통해 각 노드의 초기 전압을 재측정한 다음, OLTC의 탭 변동에 따른 목적함수를 계산한 후 최적의 제어변수 값을 도출한다. 이 때, 상기 탭 변동은 현재 OLTC 탭에서 기준 전압 범위를 벗어나지 않는 모든 탭을 하나씩 변경함으로써 최적의 전압값을 도출할 수 있는데, 최적화 후 산출된 제어변수 값에 따라 OLTC의 계산전압을 산출하고 그로부터 최적 전압에 해당하는 탭을 설정할 수 있다(S50, S60).In addition, after the initial voltage of each node is re-measured through algae calculation, the target function according to the tap change of the OLTC is calculated, and the optimum control variable value is derived. In this case, the tap change may derive an optimal voltage value by changing all taps one by one not exceeding the reference voltage range in the current OLTC tap. Taps corresponding to optimal voltages may be set (S50 and S60).

SVR의 경우도 마찬가지로, 탭 변동에 따른 목적함수를 계산한 후 최적의 탭값을 도출하여 설정할 수 있다(S70).Similarly, in the case of the SVR, after calculating the objective function according to the tap change, the optimum tap value may be derived and set (S70).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통에서의 전압/무효전력 제어 방법은 도출된 탭값에 기초하여 전압/무효전력 통합 제어를 수행한다(S80).In addition, the voltage / reactive power control method in the power system linked to the distributed power source according to an embodiment of the present invention performs the integrated voltage / reactive power control based on the derived tap value (S80).

이 때, 분산전원이 연계된 전력계통에 대해 원격제어를 수행하는 경우에는 SC 및 LC를 우선 제어한 후 OLTC 및 SVR을 제어하는 것이 바람직할 수 있다.In this case, when remote control is performed on the power system to which the distributed power supply is connected, it may be preferable to control the OLTC and the SVR after controlling the SC and the LC first.

한편, 표 1에 나타난 바와 같은 전압을 이용하여 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력계통에 상술한 바와 같은 전압제어 알고리즘을 적용한 경우, OLTC, SVR, LC 및 분산전원을 제어했을 때의 각 노드에서의 구간 전압은 도 6에 도시된 바와 같이 나타난다. 특히, 도 6에서는 종래의 부하 중심점 운영 방식을 통해 제어변수를 설정했을 경우와 본 발명에 따른 전압/무효전력 통합 제어가 적용된 경우를 비교하여 도시하였다.On the other hand, when the voltage control algorithm as described above is applied to the power system connected to the distributed power source according to the present invention using the voltage as shown in Table 1, each node when controlling the OLTC, SVR, LC and distributed power supply The interval voltage at is shown in FIG. In particular, FIG. 6 illustrates a case where a control variable is set through a conventional load center operating method and a case where voltage / reactive power integrated control according to the present invention is applied.

하기 표 2는 제어변수 설정 값을 나타내는데, 부하 중심점에 의한 운영방식으로부터 설정되는 값과 본 발명에 따른 전압제어 알고리즘으로부터 설정되는 값을 함께 나타내어 비교함으로써 각각의 운영 방식에 대한 전력계통에서의 구간 전압을 확인할 수 있다. Table 2 below shows the control variable setting values, and the interval voltages in the power system for each operating method are compared by comparing the values set from the operation method by the load center point with the values set from the voltage control algorithm according to the present invention. can confirm.

특히, 표 2 및 도 6을 참조하면 1P.U.를 기준으로 부하중심점에 의한 방법보다 본 발명에 따른 알고리즘이 1P.U.를 기준으로 분산이 덜 되는 것을 확인할 수 있다.
In particular, referring to Table 2 and Figure 6 it can be seen that the algorithm according to the present invention is less variance based on 1P.U. than the method based on the load center point based on 1P.U.

Figure 112010062757697-pat00008
Figure 112010062757697-pat00008

또한, 부하중심점에 의한 운영방법과 본 발명에 따른 전력제어 알고리즘을 통한 운영방법으로부터 얻은 데이터들로부터 기준전압인 1P.U.를 기준으로 전력계통 전체 구간의 전압분산을 계산하여 각각의 운영 방식이 얼마만큼의 효율적인 운영을 보이는지 산출해보면, 도 6에 도시된 바와 같이 부하중심점에 의한 운영방식은 운영을 통해 56%의 향상을 보였고 본 발명에 따른 전력제어 알고리즘을 통한 운영 방법은 78.4%의 향상을 보였다. 이것을 비교해 볼 때 부하중심점을 통한 운영방식보다 제안한 알고리즘이 약 22% 정도 더 향상된 효과를 가지는 것을 알 수 있다.
Also, from the data obtained from the operation method by the load center point and the operation method through the power control algorithm according to the present invention, the voltage distribution of the entire section of the power system is calculated based on the reference voltage of 1 P.U. As shown in Fig. 6, the operation by the load-centered point showed an improvement of 56% through the operation, and the operation method through the power control algorithm according to the present invention showed an improvement of 78.4%. Seemed. Comparing this, we can see that the proposed algorithm has about 22% improvement over the load center operation method.

도 6은 도 4에 도시된 전력 계통에 본 발명에 따른 전압/무효전력 제어 방법이 적용된 후의 전압분산 효과를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage dispersion effect after the voltage / reactive power control method according to the present invention is applied to the power system shown in FIG. 4.

도 6을 참조하면, 제어 변수들의 초기 설정치에서의 전압 분산(Estimation of Voltage at Initial Setting of Control Variables)이 부하중심점을 통한 운영 방식의 경우(Estimation of Voltage with Resetting of Control Variables using Load center Point Control Algorithm) 56% 줄어드는데 그치는 반면, 본 발명의 전력제어 알고리즘이 적용된 경우(Estimation of Voltage with Resetting of Control Variables using Voltage Control Algorithm) 78.4%나 줄어드는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 6, when the Estimation of Voltage at Initial Setting of Control Variables is an operation method through a load center point (Estimation of Voltage with Resetting of Control Variables using Load center Point Control Algorithm) While only 56% is reduced, it can be seen that 78.4% is reduced when the power control algorithm of the present invention is applied (Estimation of Voltage with Resetting of Control Variables using Voltage Control Algorithm).

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a voltage / reactive power control system of a power system to which a distributed power source is connected according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템은 전압 산출부(710), 제어변수 산출부(720) 및 제어부(730)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the voltage / reactive power control system of a power system to which a distributed power source is connected according to an embodiment of the present invention includes a voltage calculator 710, a control variable calculator 720, and a controller 730. do.

전압 산출부(710)는 인접 노드의 전압, 전류 및 역률 중 적어도 하나 이상을 이용하여 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출한다.The voltage calculator 710 calculates the voltage of the node corresponding to the point where the distributed power source is connected to the power system by using at least one of voltage, current, and power factor of the adjacent node.

이 때, 분산전원은 풍력발전, 태양광 발전 및 연료전지 중 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다.At this time, the distributed power source may be composed of at least one of wind power, photovoltaic power generation and fuel cells.

이 때, 전압 산출부(710)는 4단자 정수법(constants of four terminals)을 적용하여 산출된 수식을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출할 수 있다.In this case, the voltage calculator 710 may calculate the voltage of the node corresponding to the point to which the distributed power supply is connected by using a formula calculated by applying constants of four terminals.

4단자 정수법에 대해서는 이미 수학식 1 내지 수학식 4를 통해 상세히 설명한 바 있다.The four-terminal integer method has already been described in detail through Equations 1 to 4.

나아가, 전압 산출부(710)는 뉴튼-랩손 법(Newton-Raphson method)을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출할 수 있다.Furthermore, the voltage calculator 710 may calculate the voltage of the node corresponding to the point where the distributed power supply is connected by using the Newton-Raphson method.

제어변수 산출부(720)는 상기 산출된 전압을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어변수를 포함하는 목적 함수를 이용하여 상기 목적 함수가 최소값이 되도록 하는 상기 제어변수의 값을 산출한다.The control variable calculator 720 calculates a value of the control variable such that the objective function is a minimum value by using an objective function including at least one control variable for controlling the calculated voltage.

목적 함수의 예는 수학식 5를 통해 이미 설명한 바 있다.An example of the objective function has already been described through Equation 5.

이 때, 제어변수 산출부(720)는 그래디언트 방법(Gradient method)을 이용하여 상기 제어변수의 값을 산출할 수 있다. 그래디언트 방법은 수학적 기울기의 개념을 활용하여 목적 함수 값이 최소가 되는 점의 변수 값을 찾는 방법으로, 본 발명에서는 변전소 인출단과 계통에 연계된 분산 전원, 전력계통 내의 전압/무효전력 제어 설비인 OLTC, SC, SVR, Line Condenser 등의 탭과 용량을 변동시켜가며 목적함수가 최소가 되는 설정치를 찾기 위한 방법으로서 적용한다.In this case, the control variable calculator 720 may calculate a value of the control variable using a gradient method. The gradient method is a method of finding the variable value of the point where the objective function value is minimized by using the concept of the mathematical gradient. It is applied as a method to find the set value that the objective function is minimum while varying the tap and capacity of the SC, SVR, Line Condenser, etc.

제어부(730)는 상기 제어변수의 값에 따라 상기 분산전원을 상기 제어변수로써 다른 제어장치와 함께 제어하여 상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어한다.The controller 730 controls at least one of the voltage and the reactive power of the power system by controlling the distributed power supply with the other control device as the control variable according to the value of the control variable.

이 때, 제어장치는 온-로드 탭 체인저(OLTC; On-Load Tap Changer), 에스브이알(SVR; Step Voltage Regulator) 및 션트 컨덴서(SC; Shunt Condenser) 중 어느 하나 이상일 수 있다.In this case, the control device may be at least one of an on-load tap changer (OLTC), a step voltage regulator (SVR), and a shunt condenser (SC).

이 때, 제어부(730)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 무효전력을 먼저 제어한 후 상기 전압을 제어할 수 있다.
In this case, the controller 730 may control the reactive power first and then the voltage as shown in FIG. 5.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템 및 그 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the voltage / reactive power control system and method of the power system to which the distributed power source is connected according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiment These may be configured by selectively combining all or part of the embodiments so that various modifications can be made.

DG1, DG2, DG3: 분산전원
710: 전압 산출부
720: 제어변수 산출부
730: 제어부
DG1, DG2, DG3: Distributed Power
710: voltage calculation unit
720: control variable calculation unit
730: control unit

Claims (14)

인접 노드의 전압, 전류 및 역률 중 적어도 하나 이상을 이용하여 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 전압 산출부;
상기 산출된 전압을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어변수를 포함하는 목적 함수를 이용하여 상기 목적 함수가 최소값이 되도록 하는 상기 제어변수의 값을 산출하는 제어변수 산출부; 및
상기 제어변수의 값에 따라 상기 분산전원을 상기 제어변수로써 다른 제어장치와 함께 제어하여 상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어하는 제어부
를 포함하고,
상기 전압 산출부는
4단자 정수법(constants of four terminals)을 적용하여 산출된 수식을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템.
A voltage calculator configured to calculate a voltage of a node corresponding to a point where the distributed power source is connected to the power system using at least one of voltage, current, and power factor of the adjacent node;
A control variable calculator configured to calculate a value of the control variable such that the objective function is a minimum value by using an objective function including at least one control variable for controlling the calculated voltage; And
A control unit controlling at least one of a voltage and a reactive power of the power system by controlling the distributed power supply with the other control device as the control variable according to the value of the control variable.
Including,
The voltage calculator
Voltage / invalidation of a distributed power supply-linked power system, comprising calculating a voltage of a node corresponding to a point to which the distributed power supply is connected by using a formula calculated by applying constants of four terminals. Power control system.
청구항 1에 있어서,
상기 분산전원은
풍력발전, 태양광 발전 및 연료전지 중 적어도 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The distributed power supply
Voltage / reactive power control system of a power system linked to a distributed power source, characterized in that composed of at least one of wind power, solar power and fuel cells.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 전압 산출부는
뉴튼-랩손 법(Newton-Raphson method)을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The voltage calculator
A voltage / reactive power control system of a distributed power supply-linked power system, comprising calculating a voltage of a node corresponding to a point to which the distributed power supply is connected by using a Newton-Raphson method.
청구항 1에 있어서,
상기 제어변수 산출부는
그래디언트 방법(Gradient method)을 이용하여 상기 제어변수의 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The control variable calculation unit
Voltage / reactive power control system of a distributed power supply-linked power system, characterized in that for calculating the value of the control variable using a gradient method.
청구항 1에 있어서,
상기 제어장치는 온-로드 탭 체인저(OLTC; On-Load Tap Changer), 에스브이알(SVR; Step Voltage Regulator) 및 션트 컨덴서(SC; Shunt Condenser) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The control device may be any one or more of an on-load tap changer (OLTC), a step voltage regulator (SVR), and a shunt condenser (SC). / Reactive power control system in a conventional power system.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는
상기 무효전력을 먼저 제어한 후 상기 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit
And controlling the voltage after controlling the reactive power first.
인접 노드의 전압, 전류 및 역률 중 적어도 하나 이상을 이용하여 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 단계;
상기 산출된 전압을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어변수를 포함하는 목적 함수를 이용하여 상기 목적 함수가 최소값이 되도록 하는 상기 제어변수의 값을 산출하는 단계; 및
상기 제어변수의 값에 따라 상기 분산전원을 상기 제어변수로써 다른 제어장치와 함께 제어하여 상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 단계는
4단자 정수법(constants of four terminals)을 적용하여 산출된 수식을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 방법.
Calculating a voltage of a node corresponding to a point where the distributed power source is connected to the power system using at least one of voltage, current, and power factor of the adjacent node;
Calculating a value of the control variable such that the objective function is a minimum value using an objective function including at least one control variable for controlling the calculated voltage; And
Controlling at least one of the voltage and the reactive power of the power system by controlling the distributed power supply with the other control device as the control variable according to the value of the control variable.
Including,
Computing the voltage of the node corresponding to the point where the distributed power supply is connected to the power system
Voltage / invalidation of a distributed power supply-linked power system, comprising calculating a voltage of a node corresponding to a point to which the distributed power supply is connected by using a formula calculated by applying constants of four terminals. Power control method.
청구항 8에 있어서,
상기 분산전원은
풍력발전, 태양광 발전 및 연료전지 중 적어도 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 방법.
The method according to claim 8,
The distributed power supply
A method of controlling voltage / reactive power of a distributed power supply-linked power system comprising at least one of wind power generation, solar power generation, and fuel cells.
삭제delete 청구항 8에 있어서,
상기 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 단계는
뉴튼-랩손 법(Newton-Raphson method)을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 방법.
The method according to claim 8,
Computing the voltage of the node corresponding to the point where the distributed power supply is connected to the power system
A method of controlling voltage / reactive power of a distributed power supply-linked power system, comprising calculating a voltage of a node corresponding to a point to which the distributed power supply is connected by using a Newton-Raphson method.
청구항 8에 있어서,
상기 제어변수의 값을 산출하는 단계는
그래디언트 방법(Gradient method)을 이용하여 상기 제어변수의 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 방법.
The method according to claim 8,
Calculating the value of the control variable
A method for controlling voltage / reactive power of a distributed power supply-linked power system, comprising calculating a value of the control variable by using a gradient method.
청구항 8에 있어서,
상기 제어장치는 온-로드 탭 체인저(OLTC; On-Load Tap Changer), 에스브이알(SVR; Step Voltage Regulator) 및 션트 컨덴서(SC; Shunt Condenser) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 방법.
The method according to claim 8,
The control device may be any one or more of an on-load tap changer (OLTC), a step voltage regulator (SVR), and a shunt condenser (SC). For controlling voltage / reactive power of a conventional power system.
청구항 8에 있어서,
상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어하는 단계는
상기 무효전력을 먼저 제어한 후 상기 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 방법.
The method according to claim 8,
Controlling at least one of a voltage and a reactive power of the power system;
And controlling the voltage after controlling the reactive power first.
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