KR101200675B1 - Method for evaluating risk level of power system - Google Patents

Method for evaluating risk level of power system Download PDF

Info

Publication number
KR101200675B1
KR101200675B1 KR1020100140097A KR20100140097A KR101200675B1 KR 101200675 B1 KR101200675 B1 KR 101200675B1 KR 1020100140097 A KR1020100140097 A KR 1020100140097A KR 20100140097 A KR20100140097 A KR 20100140097A KR 101200675 B1 KR101200675 B1 KR 101200675B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
current
risk
level
voltage
Prior art date
Application number
KR1020100140097A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120087300A (en
Inventor
김진오
김성열
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020100140097A priority Critical patent/KR101200675B1/en
Publication of KR20120087300A publication Critical patent/KR20120087300A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101200675B1 publication Critical patent/KR101200675B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/003Environmental or reliability tests
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06QDATA PROCESSING SYSTEMS OR METHODS, SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL, SUPERVISORY OR FORECASTING PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL, SUPERVISORY OR FORECASTING PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Electricity, gas or water supply
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin

Abstract

계통 부하량 및 발전량의 변화, 그리고 외부 에너지원과의 연계에 따른 계통의 위험도 평가가 가능한 전력 계통의 위험도 평가 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법은 발전기에 의해 전력을 공급받는 적어도 하나의 전력기기를 포함하는 전력 계통의 위험도를 평가하는 방법이고, 상기 전력 계통의 상태에 따라 상기 전력기기에 전류를 전달하는 선로의 전기적 특성을 구하는 단계, 상기 선로에 흐르는 전류를 계산하는 단계, 상기 선로의 전기적 특성 및 전류에 종속되는 전류 위험 레벨을 계산하는 단계, 상기 전류 위험 레벨을 수치적인 값으로 지표화 하는 단계, 그리고 상기 지표화된 전류 위험 레벨을 이용하여 상기 전력 계통의 위험도를 평가하는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 정량화된 기준값 및 가식적인 지표를 제공하여 계통의 위험도를 보다 정확하고 쉽게 알 수 있다.A risk assessment method of a power system is disclosed that can assess the system's risk due to changes in system load, generation, and linkage with external energy sources. A risk assessment method of a power system according to an embodiment of the present invention is a method for evaluating a risk of a power system including at least one power device powered by a generator, and the power device according to the state of the power system. Obtaining electrical characteristics of a line that delivers current to the circuit; calculating current flowing through the line; calculating current hazard levels dependent on the electrical characteristics and currents of the line; Indexing, and assessing the risk of the power system using the indexed current risk level. According to this configuration, it is possible to know the risk of the system more accurately and easily by providing a quantified reference value and a fictitious indicator.

Description

전력 계통의 위험도 평가 방법{METHOD FOR EVALUATING RISK LEVEL OF POWER SYSTEM}Risk assessment method of power system {METHOD FOR EVALUATING RISK LEVEL OF POWER SYSTEM}
전력 계통의 위험도 평가 방법이 개시된다. 보다 자세하게는 계통 부하량 및 발전량의 변화, 그리고 외부 에너지원과의 연계에 따른 계통의 위험도 평가가 가능한 전력 계통의 위험도 평가 방법이 개시된다.Disclosed is a risk assessment method of a power system. In more detail, a method for evaluating the risk of a power system is disclosed, which can evaluate the risk of the system according to changes in system load and power generation and linkage with an external energy source.
최근 신재생에너지 의무 할당제(RPS)와 같은 환경 규제에 발 맞추어 배전계통에 분산전원 형태로 연계되던 신재생에너지가 송전계통에 대규모로 연계되기 시작했다. 여기서 신재생에너지 의무 할당제란 정부가 산출량을 직접 규제하는 방식을 말한다. 즉, 에너지의 공급 및 판매 사업자에게 공급하는 에너지의 일정 비율을 신재생에너지로 공급 및 판매하도록 의무화 하는 제도를 말한다.Recently, in line with environmental regulations such as the Renewable Energy Mandatory Allocation System (RPS), new and renewable energy, which was linked to the distribution system in the form of distributed power supply, has begun to be linked to the transmission system on a large scale. Here, the mandatory renewable energy quota system refers to the way government regulates output directly. In other words, it refers to a system that obliges the supply and sale of energy as renewable energy to a certain proportion of energy supplied to the supply and sale of energy.
하지만, 이러한 대규모 신재생에너지가 계통에 유입될 경우, 송전계통 내 신재생에너지 도입이 기존의 송전 시스템에 미치는 영향과 기존 계통에 연계할 신재생에너지의 부정적 영향을 완화하기 위한 시스템 강화 요소 분석이 선행되어야 한다.However, when such a large amount of renewable energy flows into the system, system reinforcement factors analysis to mitigate the effects of the introduction of renewable energy in the transmission system on the existing transmission system and the negative effect of the renewable energy to be linked to the existing system. It must be preceded.
그러나, 현재 특히 국내에서는 신재생에너지의 송전계통 기준 조차 모호한 상태이다. 그리고, 신규 대규모 신재생에너지가 기존 송전계통에 연계될 경우 계통의 업그레이드 문제 등 여러 가지 문제들이 발생할 수 있다.However, even now, even in Korea, the transmission system standard of renewable energy is ambiguous. In addition, when new large-scale renewable energy is linked to the existing transmission system, various problems may occur such as upgrade of the system.
이와 같은 이유로, 대규모 신재생에너지의 송전계통 연계 시 전력 조류, 동적 안정도, 계통 보호 필요조건, 변전소, 송전 선로 등 다양한 각도에서 기존 계통에 미치는 영향을 분석할 필요가 있다.For this reason, it is necessary to analyze the impact on existing systems from various angles such as power flow, dynamic stability, grid protection requirements, substations, and transmission lines when linking large-scale renewable energy transmission systems.
뿐만 아니라, 신재생에너지의 출력 특성이 기존의 연료(coal-based) 발전과 비교해 간헐적인 출력 특성을 지니고 있으므로 정상 계통 상태 및 상정사고에 의한 계통 고장 분석 또한 기존과는 다른 방식으로 고려되어야 한다.In addition, since the output characteristics of renewable energy have intermittent output characteristics compared to the existing coal-based power generation, the system failure analysis due to normal system status and assumed accident should also be considered in a different manner.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 계통 상태에 따른 위험도 여부를 평가하는데 있어서, 설비의 허용범위를 기준으로 평가된 수치가 얼마나 근접했는지를 지수 함수의 형태로 표현하는 전력 계통의 위험도 평가 방법이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, in evaluating the risk according to the system state, a risk evaluation method of the power system expressing how close the numerical value evaluated based on the allowable range of the facility in the form of an exponential function is provided. do.
또한, 정량화된 기준값 및 가식적인 지표를 제공하여 계통의 위험도를 보다 정확하고 쉽게 알 수 있는 전력 계통의 위험도 평가 방법이 제공된다.In addition, a risk assessment method for power systems is provided that provides quantified reference values and prescriptive indicators to more accurately and easily identify the risk of the system.
또한, 평가 항목에 대하여 ‘1’ 이라는 기준값을 제공하여 기준값에 근접하거나 기준값을 초과하는 경우 계통이 위험 상태에 있음을 표현할 수 있는 전력 계통의 위험도 평가 방법이 제공된다.In addition, by providing a reference value of '1' for the evaluation items, there is provided a method for evaluating the risk of the power system that can represent that the system is in a dangerous state when approaching or exceeding the reference value.
또한, 내/외부의 요인이 계통 설비의 상태에 미치는 영향을 위험도 레벨을 통하여 지표화할 수 있는 전력 계통의 위험도 평가 방법이 제공된다.In addition, there is provided a risk assessment method for a power system that can index the impact of internal and external factors on the status of a grid facility through a risk level.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법은 발전기에 의해 전력을 공급받는 적어도 하나의 전력기기를 포함하는 전력 계통의 위험도를 평가하는 방법이고, 상기 전력 계통의 상태에 따라 상기 전력기기에 전류를 전달하는 선로의 전기적 특성을 구하는 단계, 상기 선로에 흐르는 전류를 계산하는 단계, 상기 선로의 전기적 특성 및 전류에 종속되는 전류 위험 레벨을 계산하는 단계, 상기 전류 위험 레벨을 수치적인 값으로 지표화 하는 단계, 그리고 상기 지표화된 전류 위험 레벨을 이용하여 상기 전력 계통의 위험도를 평가하는 단계를 포함한다.A risk assessment method of a power system according to an embodiment of the present invention is a method for evaluating a risk of a power system including at least one power device powered by a generator, and the power device according to the state of the power system. Obtaining electrical characteristics of a line that delivers current to the circuit; calculating current flowing through the line; calculating current hazard levels dependent on the electrical characteristics and currents of the line; Indexing, and assessing the risk of the power system using the indexed current risk level.
일측에 따르면, 상기 전류 위험 레벨은 상기 전류의 변화에 따른 지수 함수의 형태로 표현될 수 있다.According to one side, the current danger level may be expressed in the form of an exponential function according to the change of the current.
일측에 따르면, 상기 선로의 전기적 특성을 구하는 단계는, 상기 전력 계통이 정상 상태인 경우에는 상기 전기적 특성으로 상기 선로의 정격 전류를 사용하고, 상기 전력 계통이 고장 상태인 경우에는 상기 전기적 특성으로 상기 선로의 단락 회로 허용전류를 사용할 수 있다.According to one side, the step of obtaining the electrical characteristics of the line, using the rated current of the line as the electrical characteristics when the power system is in a normal state, the electrical characteristics when the power system is in a fault state The short circuit allowable current of the line can be used.
일측에 따르면, 상기 전류를 계산하는 단계는, 상기 전력 계통의 상태 또는 고장원인 중 적어도 하나를 고려하여 계산을 수행할 수 있다.According to one side, the step of calculating the current may be performed in consideration of at least one of the state of the power system or the cause of failure.
일측에 따르면, 상기 전력 계통의 위험도를 평가하는 단계는 상기 전류 위험 레벨을 기준값인 1과 비교하여 계통의 위험도를 평가할 수 있다.According to one side, evaluating the risk of the power system can evaluate the risk of the system by comparing the current risk level with a reference value of 1.
일측에 따르면, 상기 전류 위험 레벨을 유발한 선로의 정보를 지표화 하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one side, it may further comprise the step of indicating the information of the line that caused the current risk level.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법은 상기 전력 계통의 상태를 판단하는 단계, 상기 전력기기에 전류를 전달하는 선로의 전기적 특성 및 상기 선로를 흐르는 전류에 종속되는 전류 위험 레벨을 계산하는 단계, 상기 전력기기의 전압 변동 허용 범위를 고려하여 전압 위험 레벨을 계산하는 단계, 상기 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨을 수치적인 값으로 지표화 하는 단계, 그리고 상기 지표화된 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨을 이용하여 상기 전력 계통의 위험도를 평가하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method for evaluating a risk of a power system includes determining a state of the power system, electrical characteristics of a line for delivering a current to the power device, and a current risk level dependent on a current flowing through the line. Calculating a voltage risk level in consideration of a voltage variation tolerance range of the power device, indicating the current risk level and the voltage risk level as numerical values, and the indicated current risk level and voltage. Assessing the risk of the power system using the risk level.
일측에 따르면, 상기 전압 위험 레벨을 계산하는 단계는, 상기 전력기기의 전압유지범위를 구하는 단계, 상기 전력기기에 인가된 인가전압과 상기 전력기기의 허용 가능한 기준전압과의 차이를 구하는 단계, 그리고 상기 전압유지범위 및 상기 인가전압과 기준전압의 차이를 통해 상기 전력기기의 전압 위험 레벨을 구하는 단계를 포함할 수 있다.According to one side, the step of calculating the voltage risk level, the step of obtaining the voltage maintenance range of the power device, the step of obtaining the difference between the applied voltage applied to the power device and the allowable reference voltage of the power device, and And calculating a voltage danger level of the power device based on the voltage holding range and the difference between the applied voltage and the reference voltage.
일측에 따르면 상기 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨은 각각 상기 전류의 변화 및 상기 인가전압과 기준전압의 차이의 변화에 따른 지수 함수의 형태로 표현될 수 있다.According to one side, the current hazard level and the voltage hazard level may be expressed in the form of an exponential function according to the change of the current and the change of the difference between the applied voltage and the reference voltage, respectively.
일측에 따르면, 상기 전류 위험 레벨과 전압 위험 레벨은 x-y 좌표상에서 y축 대칭인 형태를 갖도록 지수 함수화 될 수 있다.According to one side, the current hazard level and the voltage hazard level may be exponentially functionalized to have a y-axis symmetric shape on x-y coordinates.
일측에 따르면, 상기 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨을 계산하는 단계는 기 설정된 발전량을 갖는 외부 에너지원이 상기 전력 계통에 미치는 영향을 고려하여 계산을 수행할 수 있다.According to one side, the step of calculating the current hazard level and the voltage hazard level may be performed in consideration of the influence of an external energy source having a predetermined generation amount on the power system.
일측에 따르면, 상기 전류 위험 레벨 또는 전압 위험 레벨을 이용하여 시간의 변화에 따른 각 설비별 전류 변화율 또는 전압 변화율을 구하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one side, using the current risk level or the voltage risk level may further comprise the step of obtaining the current change rate or voltage change rate for each facility according to the change of time.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 계통 상태에 따른 위험도 여부를 평가하는데 있어서, 설비의 허용범위를 기준으로 평가된 수치가 얼마나 근접했는지를 지수 함수의 형태로 표현할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in evaluating the risk according to the system state, how close the numerical value evaluated based on the allowable range of the facility can be expressed in the form of an exponential function.
또한, 정량화된 기준값 및 가식적인 지표를 제공하여 계통의 위험도를 보다 정확하고 쉽게 알 수 있다.In addition, quantified reference values and prescriptive indicators can be provided to more accurately and easily determine the risk of the system.
또한, 평가 항목에 대하여 ‘1’ 이라는 기준값을 제공하여 기준값에 근접하거나 기준값을 초과하는 경우 계통이 위험 상태에 있음을 표현할 수 있다.In addition, a reference value of '1' may be provided for the evaluation item to express that the system is in a dangerous state when it approaches or exceeds the reference value.
또한, 내/외부의 요인이 계통 설비의 상태에 미치는 영향을 위험도 레벨을 통하여 지표화 할 수 있다.In addition, the effect of internal and external factors on the state of the grid can be indexed through the risk level.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법의 흐름을 개략적으로 도시한 흐름도,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법의 흐름을 개략적으로 도시한 흐름도,
도 3은 전류 위험 레벨의 그래프를 도시한 도면,
도 4는 버스를 예로 든 전력기기의 송전 계통을 계략적으로 도시한 도면,
도 5는 기준 연도를 시작으로 6년간 정상 상태인 전력 계통의 선로별 전류 위험 레벨을 나타낸 도면,
도 6은 기준 연도를 시작으로 6년간 고장 상태인 전력 계통의 선로별 전류 위험 레벨을 나타낸 도면,
도 7은 기준 연도를 시작으로 6년간 정상 상태인 전력 계통에서 전력기기별 전압 위험 레벨을 나타낸 도면,
도 8은 기준 연도 대비 6년 후부터 6년간 신재생 에너지가 연계된 정상 상태인 전력 계통의 선로별 전류 위험 레벨을 나타낸 도면,
도 9는 기준 연도 대비 6년 후부터 6년간 신재생 에너지가 연계된 정상 상태인 전력 계통의 전력기기별 전압 위험 레벨을 나타낸 도면,
도 10은 정상 상태인 전력 계통에 신재생 에너지가 연계되기 전과 후의 전압 위험 레벨을 비교한 도면,
도 11은 기준 연도 대비 6년 후부터 6년간 신재생 에너지가 연계된 고장 상태인 전력 계통의 설비별 전류 및 전압 위험 레벨을 나타낸 도면,
도 12는 고장 상태인 전력 계통에 신재생 에너지가 연계되기 전과 후의 설비별 위험 레벨을 비교한 도면, 그리고,
도 13은 본 실시예에서 상정한 모든 조사 시점에 대해 계통 고장 발생 시 설비별 위험 레벨을 나타낸 도면이다.
1 is a flow chart schematically showing the flow of the risk assessment method of the power system according to an embodiment of the present invention;
2 is a flow chart schematically showing the flow of the risk assessment method of the power system according to another embodiment of the present invention;
3 shows a graph of the current hazard level,
4 is a diagram schematically illustrating a power transmission system of a power device using a bus as an example;
5 is a diagram showing current risk levels for each line of a power system in a steady state for 6 years starting from the base year;
6 is a diagram showing the current risk level of each line of the power system which has failed for 6 years, starting from the reference year.
7 is a view showing the voltage risk level of each power device in a power system in a steady state for 6 years starting from the base year;
FIG. 8 is a diagram showing current risk levels for each line of a power system in a steady state in which renewable energy is linked for six years from six years after the reference year;
9 is a diagram showing the voltage risk level of each power device of a power system in a steady state in which renewable energy is linked for six years from six years after the reference year;
10 is a view comparing voltage risk levels before and after renewable energy is connected to a power system in a steady state;
FIG. 11 is a diagram showing current and voltage risk levels for each facility of a power system in which a renewable state is linked to renewable energy for 6 years from 6 years after the reference year;
12 is a diagram comparing the risk level of each facility before and after the renewable energy is connected to the power system in the fault state, and,
FIG. 13 is a diagram illustrating a risk level for each facility when a system failure occurs for all the investigation time points assumed in the present embodiment.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법은 정량화된 기준값 및 가식적인 지표를 통해 전력 계통의 위험도를 보다 효과적으로 알 수 있게 한 방법이다. 이러한 평가 방법은 본래의 계통 설비 상태의 위험도뿐만 아니라, 내/외부 적으로 새로운 에너지원 또는 전력원 등이 기존 계통 설비에 미치는 영향을 가식적으로 지표화 할 수 있다.The risk assessment method of the power system according to an embodiment of the present invention is a method for more effectively knowing the risk of the power system through a quantified reference value and a prescriptive indicator. Such an assessment methodology can visually indicate not only the risks of the original system installation, but also the impact of new energy sources or power sources on existing systems, both internally and externally.
보다 자세한 설명을 위해 도 1 및 도 2를 제시한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법의 흐름을 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법의 흐름을 개략적으로 도시한 흐름도이다.1 and 2 are shown for more detailed description. 1 is a flow chart schematically showing the flow of the risk assessment method of the power system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic flow diagram of the risk assessment method of the power system according to another embodiment of the present invention. It is a flowchart shown.
본 발명의 일 실시예에 따라, 전력 계통의 위험도를 평가하기 위해서는 먼저 전력 계통의 상태를 분석하는 것이 바람직하다. 이러한 전력 계통의 상태는 정상상태 및 고장(상정사고)상태로 구분할 수 있다.According to one embodiment of the invention, in order to evaluate the risk of the power system, it is preferable to first analyze the state of the power system. The state of such a power system can be classified into a normal state and a fault state.
이러한 전력 계통의 상태를 판단하는데 있어서, 정상과 고장을 구분하는 결정론적 방법과 PRA(Probabilistic Risk Assessment)와 같은 확률론적 방법이 사용될 수 있다. 이하 실시예 에서는 정상과 고장을 구분하는 결정론적 방법을 사용하기로 한다. 이에 따른 수학식을 아래에 제시한다.In determining the state of such a power system, deterministic methods of distinguishing between normal and failure and probabilistic methods such as Probabilistic Risk Assessment (PRA) can be used. In the following example, a deterministic method of distinguishing between normal and failure will be used. The following equation is presented below.
Figure 112010087990840-pat00001
Figure 112010087990840-pat00001
수학식 1은 계통 상태별 분석을 위해 선정한 각 상태별 고장 원인을 나타낸다. 즉, n=0 일때는 전력 계통이 정상인 것을 나타내며, n=1 또는 n=2 일 경우에는 전력 계통이 고장(상정사고)인 것을 나타낸다. 즉, 계통이 고장상태인 경우에는 f번째 고장(상정사고)의 내용을 나타낸다.Equation 1 shows the failure cause of each state selected for analysis by system state. That is, when n = 0, it indicates that the power system is normal, and when n = 1 or n = 2, it indicates that the power system is faulty. That is, when the system is in a fault state, the content of the f-th fault (presumed accident) is displayed.
이하 실시예 에서는 계통 설비의 상태를 고려하여 외부의 에너지원(예를 들어 신재생에너지)의 유입 전 후의 계통의 위험도 평가 방법이 예시된다.In the following embodiments, the risk assessment method of the system before and after the introduction of an external energy source (for example, renewable energy) is illustrated in consideration of the state of the system equipment.
적어도 하나의 설비 또는 전력기기를 포함하는 전력계통의 위험도를 평가하는 방법에는 전류를 이용하는 평가 및 전압을 이용하는 평가로 구분될 수 있다.The method of evaluating the risk of a power system including at least one facility or a power device may be divided into an evaluation using a current and an evaluation using a voltage.
먼저, 전력계통의 전류 위험 레벨을 계산하는 방법을 설명한다. 전류 위험 레벨을 계산하기 위해서, 먼저 선로ij의 전기적 특성을 측정한다(S11). 이때 선로 ij라 하면, 전력기기i와 전력기기j 사이의 선로를 의미한다. 이러한 선로의 전기적 특성은 계통이 정상 상태의 경우에는 선로의 정격 전류를 나타내고, 계통이 고장 상태인 경우에는 단위 시간 동안 선로가 견뎌야 하는 단락 회로 허용전류를 나타낸다.First, a method of calculating the current danger level of the power system will be described. In order to calculate the current danger level, first, the electrical characteristics of the line ij are measured (S11). In this case, the line ij means a line between the power device i and the power device j. The electrical characteristics of these lines represent the rated current of the line when the system is in a steady state and the short circuit allowable current that the line must withstand for a unit of time when the system is in a fault condition.
그리고, 선로의 전류를 계산한다(S12). 이때, 전류는 계통이 정상 상태에서의 선로에 흐르는 전류 및 계통이 고장 상태에서의 선로에 흐르는 전류 모두를 포함한다.Then, the current of the line is calculated (S12). At this time, the current includes both the current flowing in the line in the normal state and the current flowing in the line in the fault state of the system.
선로의 전기적 특성과 전류가 얻어지면, 이들을 이용하여 계통의 전류 위험 레벨을 계산한다(S13). 여기서, 선로의 전기적 특성의 측정, 전류의 계산, 전류 위험 레벨 계산(S11, S12, S13)은 순서에 상관 없이 동시적으로 이루어질 수 있다. 계통 상태별 f 번째 고장원인에 대한 설비의 전류 위험 레벨은 아래와 같이 나타낼 수 있다.Once the electrical characteristics and current of the line are obtained, they are used to calculate the current hazard level of the system (S13). Here, the measurement of the electrical characteristics of the line, the calculation of the current, the current risk level calculation (S11, S12, S13) can be made simultaneously in any order. The current hazard level of the installation for the f-th cause of failure by grid condition can be expressed as
Figure 112010087990840-pat00002
Figure 112010087990840-pat00002
여기서,
Figure 112010087990840-pat00003
는 시간 t에서 계통 상태 n일 때 f번째 고장원인에 의한 선로ij의 전류 위험 레벨을 나타낸다.
Figure 112010087990840-pat00004
는 시간 t에서 계통 상태 n일 때 f번째 고장원인에 의한 선로ij의 (고장)전류를 나타낸다.
Figure 112010087990840-pat00005
는 n=0인 정상상태에서는 선로의 정격 전류를, n=1, 2인 고장상태에서는 단위 시간 동안 선로가 견뎌야 하는 단락 회로 허용전류를 나타낸다.
here,
Figure 112010087990840-pat00003
Denotes the current danger level of the line ij due to the f-th failure cause in the grid state n at time t.
Figure 112010087990840-pat00004
Denotes the (fault) current of line ij due to the f-th failure cause at grid state n at time t.
Figure 112010087990840-pat00005
Denotes the rated current of the line in steady state with n = 0, and the short-circuit allowable current that the line must withstand for a unit of time in the fault state with n = 1 and 2.
수학식 2를 참고하면, 전류 위험 레벨은 선로ij의 전류의 변화에 따른 지수함수의 형태를 갖는다. 이러한 전류 위험 레벨의 그래프는 도 3에 도시된다. 따라서, 선로ij의 전류의 변화에 따라 변화하는 전류 위험 레벨 값이 1을 넘지 않는다면, 전력 계통은 위험하지 않고, 1을 초과하면 전력 계통은 위험하다는 것을 나타낸다. y축인 전류 위험 레벨이 1보다 작은 경우에는 그 변화가 크지 않으나, 1에 다가갈수록 그 변화율이 커진다. 결과적으로, 1 이라는 기준값과 전류 위험 레벨을 비교하여 계통의 위험도를 평가할 수 있는 것이다.Referring to Equation 2, the current danger level is in the form of an exponential function according to the change of the current of the line ij. A graph of this current hazard level is shown in FIG. 3. Therefore, if the current danger level value that changes with the change of the current of the line ij does not exceed 1, the power system is not dangerous, and if it exceeds 1, the power system is dangerous. If the current danger level on the y-axis is less than 1, the change is not large, but as the value approaches 1, the rate of change increases. As a result, the system's risk can be assessed by comparing the current hazard level with a reference value of 1.
도 3의 도시와 같이 전류 위험 레벨이 1과 얼마나 가까운지가 정확한 수치 값으로 나오므로 계통의 상태를 정량화, 가시화 할 수 있는 것이다.As shown in FIG. 3, since the current risk level is close to 1, the system can quantify and visualize the state of the system.
한편, 도 2를 참고하여, 전력계통의 전압 위험 레벨을 계산하는 방법을 설명한다. 이 경우, 전압 위험 레벨만을 통하여 전력 계통의 위험도를 평가할 수도 있고, 전류 위험 레벨의 계산을 함께 수행하여 전압 위험 레벨과 전류 위험 레벨을 모두 고려하여 전력 계통의 위험도를 평가할 수도 있다. 이때, 전류 위험 레벨을 구하기 위하여 선로의 전기적 특성을 측정하는 단계(S21), 선로의 전류를 계산하는 단계(S22), 전류 위험 레벨을 계산하는 단계(S23)는 앞에서 설명한 것과 동일하다.Meanwhile, referring to FIG. 2, a method of calculating the voltage danger level of the power system will be described. In this case, the risk of the power system may be evaluated using only the voltage risk level, or the risk of the power system may be evaluated by considering both the voltage risk level and the current risk level by performing calculation of the current risk level together. At this time, the step of measuring the electrical characteristics of the line (S21), the step of calculating the current of the line (S22), the step of calculating the current danger level (S23) to obtain the current danger level is the same as described above.
전압 위험 레벨을 계산하는 과정에서는 전력기기의 전압 변동 허용 범위를 고려한다. 보다 자세하게는, 전력기기의 전압유지범위를 측정한다(S24). 그리고, 전력기기에 인가되는 인가전압과 전력기기의 허용 가능한 기준전압의 차이를 계산한다(S25). 이러한 계산은 순서에 구속되지 않고, 동시적으로 진행될 수 있다.In calculating the voltage hazard level, the voltage fluctuations of the power equipment are taken into account. More specifically, the voltage maintenance range of the power device is measured (S24). In operation S25, the difference between the applied voltage applied to the power device and the allowable reference voltage of the power device is calculated. This calculation is not constrained in order, but can be performed simultaneously.
전압유지범위는 기준전압을 기준으로 상하한 범위값을 갖는다. 보다 자세한 설명을 위한 수학식을 아래에 제시한다.The voltage holding range has an upper and lower range value based on the reference voltage. Equations for a more detailed explanation are given below.
Figure 112010087990840-pat00006
Figure 112010087990840-pat00006
Figure 112010087990840-pat00007
Figure 112010087990840-pat00007
여기서,
Figure 112010087990840-pat00008
는 계통 상태에 따라 전력기기i에 허용 가능한 기준 전압값을 나타낸다.
Figure 112010087990840-pat00009
는 시간 t에서 계통 상태가 n일 경우, 고장 f에 의해 전력기기i에 인가되는 전압을 나타낸다. 따라서, 수학식 4는 인가전압과 기준전압의 차이를 나타낸다. 그리고,
Figure 112010087990840-pat00010
는 시간 t에서 전력기기i의 전압유지범위를 나타내고, 이는 기준 전압값을 기준으로 상하한 범위값을 가지며 이를 각각
Figure 112010087990840-pat00011
Figure 112010087990840-pat00012
로 표현한다.
here,
Figure 112010087990840-pat00008
Denotes the allowable reference voltage value for the power equipment i depending on the system condition.
Figure 112010087990840-pat00009
Denotes the voltage applied to power device i by fault f when the system state is n at time t. Therefore, Equation 4 shows the difference between the applied voltage and the reference voltage. And,
Figure 112010087990840-pat00010
Denotes the voltage holding range of the power device i at time t, which has an upper and lower range based on the reference voltage value, respectively.
Figure 112010087990840-pat00011
And
Figure 112010087990840-pat00012
.
위의 내용을 바탕으로 계통 상태별 f번째 고장원인에 따른 각 전력기기의 전압 위험 레벨은 아래와 같이 표현될 수 있다.Based on the above, the voltage risk level of each power device according to the f-th failure cause of each system state can be expressed as follows.
Figure 112010087990840-pat00013
Figure 112010087990840-pat00013
이때,
Figure 112010087990840-pat00014
는 전압 위험 레벨을 나타낸다. 수학식 5와 수학식 2를 비교하면, 전압 위험 레벨은 전류 위험 레벨과 y축 대칭인 형태를 갖는다.
At this time,
Figure 112010087990840-pat00014
Indicates the voltage hazard level. Comparing Equation 5 and Equation 2, the voltage hazard level has a form of y-axis symmetry with the current hazard level.
이렇게, 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨이 계산되면, 수치적으로 계산된 이러한 위험 레벨을 지표화 한다. 즉, 전류 위험 레벨만을 사용하는 경우에는 각각의 경우에 의해 계산된 전류 위험 레벨 값을 지표화하고(S14), 전류 위험 레벨과 전압 위험 레벨이 같이 사용된 경우에는 이들의 값을 같이 지표화(S27)한다.Thus, when the current hazard level and the voltage hazard level are calculated, this hazard level is numerically calculated. That is, when only the current danger level is used, the value of the current danger level calculated by each case is indexed (S14), and when the current danger level and the voltage danger level are used together, the values of these are indexed together (S27). do.
이러한 지표화 과정을 통해, 계통의 전류 및 전압의 변화를 측정하여 각 시점에 따른 계통 설비의 위험도 및 그 변화를 판별할 수 있다. 이러한 전류 및 전압의 변화는 외부의 에너지 유입에 의해 달라질 수 있고, 따라서, 신재생에너지로 예시하는 외부 에너지 유입량의 변화가 설비에 미치는 영향 또한 평가할 수 있다.Through this indexing process, the change in the current and voltage of the system can be measured to determine the risk and the change of the system equipment at each time point. Such a change in current and voltage may be changed by external energy inflow, and therefore, the influence of the change in external energy inflow exemplified as renewable energy on the installation can also be evaluated.
각 설비별 전류, 전압 등에 대한 위험 레벨 값은 상정한 모든 고정원인 중 설비에 미치는 영향이 가장 큰 경우의 위험 레벨 값으로 나타낸다. 따라서, 각각의 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨은 다음과 같이 표현이 가능하다.The risk level value for current, voltage, etc. for each facility is expressed as the risk level value when the impact on the facility is the greatest among all the assumed causes. Therefore, each current danger level and voltage danger level can be expressed as follows.
Figure 112010087990840-pat00015
Figure 112010087990840-pat00015
이때 수학식 6은 각각 선로ij의 전류 위험 레벨과 전력기기i의 전압 위험 레벨을 나타낸다. 또한, 앞에서 언급한 것처럼, 각각의 위험 레벨이 기준치 1을 넘어서는 설비는 위험한 상태에 있는 설비로 정의할 수 있다.Equation 6 represents the current risk level of the line ij and the voltage risk level of the power device i, respectively. In addition, as mentioned earlier, a facility whose respective hazard level exceeds the threshold 1 can be defined as a facility in danger.
한편, 각각의 위험 레벨별로 가장 취약한 상태를 유발하는 상정사고의 원인은 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.On the other hand, the cause of the assumed accident causing the most vulnerable state for each risk level can be expressed as follows.
Figure 112010087990840-pat00016
Figure 112010087990840-pat00016
따라서, 수학식 7을 통해 설비별 위험 레벨 및 그 때의 고장원인을 산정할 수 있다. 즉, 일측에 따르면, 전류 위험 레벨 또는 전압 위험 레벨을 유발한 설비(선로 또는 전력기기)의 정보를 지표화 하는 단계를 더 포함할 수 있다.Therefore, it is possible to calculate the risk level of each facility and the cause of failure at that time through the equation (7). That is, according to one side may further include the step of indicating the information of the equipment (line or power equipment) that caused the current hazard level or voltage hazard level.
한편, 계통의 상태 변화는 여러 가지 방법이 사용될 수 있으나 아래 식과 같이 GDP에 의한 미래의 수요량을 산출하는 방식을 적용하는 것으로 예시한다.On the other hand, a variety of methods can be used to change the state of the system, but it is exemplified by applying a method of calculating future demand by GDP as shown below.
Figure 112010087990840-pat00017
Figure 112010087990840-pat00017
여기서 L(t)는 t 시점에서 부하 예측량이고, r은 연간 수요증가율을 나타낸다.Where L (t) is the load forecast at time t, and r is the annual demand growth rate.
각 시점에서의 부하량 변화에 따른 발전기(g)의 출력은 다음과 같은 2차 발전 비용 함수를 통해 산출하는 것으로 예시한다.The output of the generator g according to the load change at each time point is exemplified by calculating the second generation cost function as follows.
Figure 112010087990840-pat00018
Figure 112010087990840-pat00018
이때,
Figure 112010087990840-pat00019
는 발전기(g)의 발전비용함수 계수이다. 이러한 발전 비용 함수를 이용하여 정해진 발전기별 발전량에 따라 전력 조류 계산을 수행한다. 이때, 전력 조류를 계산하는 방법으로 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 시간적 제약 없이 정확한 결과를 획득할 수 있는 Newton-Raphson 기법을 사용하는 것으로 예시한다.
At this time,
Figure 112010087990840-pat00019
Is the power generation cost function coefficient of the generator (g). Using this generation cost function, power flow calculation is performed according to the amount of power generated for each generator. At this time, a variety of methods can be used as a method for calculating the power current, but it is exemplified by using the Newton-Raphson technique that can obtain accurate results without time constraints.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 및 전압 위험 레벨을 사용할 경우, 각 시점에서 부하량 및 발전기별 발전량의 변화, 그리고 신재생 에너지 연계에 따른 전류 및 전압의 변화율을 파악하는 것은 계통 상태 변화에 따른 설비의 위험도를 평가하는데 중요한 요소이다. 이때, 정상상태 또는 각 고장원인에 따라 설비의 위험 레벨의 변화는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다.On the other hand, when using the current and voltage risk level according to an embodiment of the present invention, grasping the change in load and generator power generation at each time point, and the rate of change of the current and voltage according to the renewable energy linkage to the system state change This is an important factor in assessing the risk of the installation. At this time, the change in the danger level of the facility according to the steady state or each failure cause can be expressed as follows.
Figure 112010087990840-pat00020
Figure 112010087990840-pat00020
수학식 10은 t시점과 t 이전 시점(
Figure 112010087990840-pat00021
)에서 f번째 고장원인에 의한 선로ij의 전류 변화율과 전력기기i의 전압 변화율을 나타낸다. 이러한 결과를 시점의 변화에 따른 각 설비별 전류와 전압 변화율에 대해서 나타내면 아래와 같다.
Equation 10 is a time t and a time before t (
Figure 112010087990840-pat00021
) Shows the current change rate of the line ij and the voltage change rate of the power device i due to the f-th failure cause. These results are shown below for the rate of change of current and voltage for each facility according to the change of time.
Figure 112010087990840-pat00022
Figure 112010087990840-pat00022
결국, 전류 위험 레벨 또는 전압 위험 레벨을 이용하여 시간의 변화에 따른 각 설비별 전류 변화율 또는 전압 변화율을 구할 수 있는 것이다.As a result, the current change rate or the voltage change rate of each facility according to the change of time can be obtained using the current danger level or the voltage danger level.
위에서 설명한 전류 위험 레벨, 전압 위험 레벨, 계통의 상태변화 등을 고려하여 전력 계통의 위험도를 평가한다(S15, S28). 이하에서는 버스로 예시되는 전력기기를 포함하는 전력 계통의 위험도를 평가하는 일 실시예를 설명한다.The risk of the power system is evaluated in consideration of the current danger level, the voltage danger level, and the state change of the system described above (S15 and S28). Hereinafter, an embodiment of evaluating a risk of a power system including a power device illustrated as a bus will be described.
도 4는 버스를 예로 든 전력기기의 송전 계통을 계략적으로 도시한 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a power transmission system of a power device using a bus as an example.
도 4를 참고하면, 전력기기의 송전 계통은 총 5대의 버스와 5개의 선로의 설비로 구성된다. 제 1 버스(6)는 외부 송전 계통(6a)과 연계되어 있다. 제 2 버스(7)는 제 1 버스(6)와 제 1 선로(1) 및 제 2 선로(2)로 연결된다. 제 2 버스(7)는 제 3 버스(8), 제 4 버스(9), 그리고 제 5 버스(10)와 각각 제 3 선로(3), 제 4 선로(4), 그리고 제 5 선로(5)로 연결된다. 제 3 버스(8)는 제 1 발전기(8a)와 연계되고, 제 4 버스(9)는 제 2 발전기(9a)와 연계된다. 그리고 제 3 버스에는 선택적으로 신재생 에너지(8b)와 연계된다. 제 5 버스(10)에는 부하(10a)가 연계된다.Referring to Figure 4, the power transmission system of the power equipment is composed of a total of five buses and five lines of equipment. The first bus 6 is linked with an external power transmission system 6a. The second bus 7 is connected to the first bus 6 by the first line 1 and the second line 2. The second bus 7 is the third bus 8, the fourth bus 9, and the fifth bus 10, and the third line 3, the fourth line 4, and the fifth line 5, respectively. ). The third bus 8 is associated with the first generator 8a and the fourth bus 9 is associated with the second generator 9a. The third bus is optionally associated with renewable energy 8b. The load 10a is associated with the fifth bus 10.
각 발전기별 데이터와 버스별 계통 기준값은 아래 표와 같다.The data for each generator and the system reference values for each bus are shown in the table below.
Figure 112010087990840-pat00023
Figure 112010087990840-pat00023
Figure 112010087990840-pat00024
Figure 112010087990840-pat00024
한편, 제 1 선로 내지 제 5 선로(1, 2, 3, 4, 5)는 정상 상태(n=0)에서 3012A, 고장 상태(n=1)에서 70000A의
Figure 112010087990840-pat00025
를 갖는 것으로 예시한다. 그리고, 부하의 예측에 있어서, 앞에서 언급한 것처럼 GDP를 고려한 추정법을 사용하고, 이에 따라 부하량은 매년 2.9%씩 증가한다고 가정한다. 이를 반영한 시점별 부하량은 아래 표와 같다.
On the other hand, the first to fifth lines (1, 2, 3, 4, 5) are 3012A in the normal state (n = 0) and 70000A in the fault state (n = 1).
Figure 112010087990840-pat00025
Illustrated as having a. In the forecasting of loads, as mentioned above, we use the estimation method considering GDP, and accordingly, loads are assumed to increase by 2.9% per year. The load by time point reflecting this is shown in the table below.
Figure 112010087990840-pat00026
Figure 112010087990840-pat00026
한편, 고장(상정사고)은 선로의 3상 단락 고장으로 가정한다.On the other hand, the failure (assuming accident) is assumed to be a three-phase short circuit failure of the line.
먼저 신재생 에너지(8b)가 제 3 버스(8)에 연계되기 이전 시점의 계통 상태의 위험도를 평가한다. 이 경우 기준 연도(
Figure 112010087990840-pat00027
)를 시작으로
Figure 112010087990840-pat00028
,
Figure 112010087990840-pat00029
에 대한 각각의 위험도를 평가한다. 이 경우 표 3과 같이 기준연도에 제 5 버스(10)에 연계된 부하량은 220MW, 55MVar로 상정한다.
First, the risk of the system state before the renewable energy 8b is connected to the 3rd bus 8 is evaluated. In this case, the base year (
Figure 112010087990840-pat00027
Starting with
Figure 112010087990840-pat00028
,
Figure 112010087990840-pat00029
Evaluate each risk for In this case, as shown in Table 3, the load associated with the fifth bus 10 in the reference year is assumed to be 220MW and 55MVar.
도 5는 기준 연도를 시작으로 6년간 정상 상태인 전력 계통의 선로별 전류 위험 레벨을 나타낸 도면이다. 도 6은 기준 연도를 시작으로 6년간 고장 상태인 전력 계통의 선로별 전류 위험 레벨을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing current risk levels for each line of a power system in a steady state for 6 years, starting from the base year. FIG. 6 is a diagram illustrating current danger levels for each line of a power system in a fault state for 6 years, starting from the base year.
도 5를 참고하면, 설비(제 1 선로 내지 제 5 선로)의 전류 위험 레벨은 대체로 0.001보다 작은 안정된 상태를 보인다. 그리고, 도 6을 참고하면, 계통에 고장이 발생한 경우, 제 1 선로 및 제 2 선로(1, 2)의 전류 위험 레벨은 0.45보다 작은 값을 가지면서 비교적 안정된 범위에서 계통이 운영되고 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, the current hazard level of the facility (first to fifth lines) shows a steady state of less than 0.001. In addition, referring to FIG. 6, when a failure occurs in the system, the current danger levels of the first and second lines 1 and 2 have a value smaller than 0.45 and the system is operated in a relatively stable range. Can be.
한편, 계통이 고장인 경우에, 제 3 선로 내지 제 5 선로(3, 4, 5) 설비의 전류 위험 레벨은 계통의 고장에 따라 설비에 흐르는 고장 전류가 단락 회로 허용전류에 비하여 상대적으로 미비함으로 인해 매우 작은 값을 나타내는 것을 볼 수 있다.On the other hand, in the case of a fault in the system, the current danger level of the third to fifth lines 3, 4, and 5 equipment is relatively low compared to the short-circuit allowable current. You can see that it represents a very small value.
도 7은 기준 연도를 시작으로 6년간 정상 상태인 전력 계통에서 전력기기별 전압 위험 레벨을 나타낸 도면이다.7 is a view showing the voltage risk level of each power device in a power system in a steady state for 6 years, starting from the reference year.
도 7을 참고하면, 설비(제 1 버스 내지 제 5 버스)의 전압 위험 레벨은 대체로 0.6보다 작은 값을 가지면서 안정된 상태를 보인다. 다만, 이 경우 제 1 버스(6)가 가장 높은 전압 위험 레벨을 갖는다. 제 1 버스(6)에 대한 PSS/E(Power System Simulator for Engineering)를 시행한 결과, 인가 전압값은 358.904kV를 갖는다. 따라서, 제 1 버스(6)의 경우 기준전압은 345kV이고
Figure 112010087990840-pat00030
는 17kV이므로 전압 위험 레벨을 산정하면 0.597의 값이 계산된다. 이는 비교적 높은 수치이지만, 1보다 작은 값에 해당하여 계통은 안정하다는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 7, the voltage hazard level of the equipment (first bus to fifth bus) is generally stable while having a value smaller than 0.6. In this case, however, the first bus 6 has the highest voltage danger level. As a result of performing Power System Simulator for Engineering (PSS / E) on the first bus 6, the applied voltage value was 358.904 kV. Therefore, for the first bus 6, the reference voltage is 345 kV
Figure 112010087990840-pat00030
Is 17 kV, so calculating the voltage hazard level yields a value of 0.597. This is a relatively high value, but it can be seen that the system is stable corresponding to a value less than 1.
그러나 계통이 고장 상태인 경우에는 전압 위험 레벨이 위험 수치만큼 올라간다. 전력 계통이 고장 상태인 경우의 시간별 전력기기의 인가전압, 전압 위험 레벨, 사고의 원인이 되는 선로를 표로 정리하면 아래와 같다.However, if the system is in a fault state, the voltage hazard level rises by the dangerous value. The table below shows the applied voltage of the power equipment, the voltage dangerous level, and the lines causing the accident when the power system is in a broken state.
Figure 112010087990840-pat00031
Figure 112010087990840-pat00031
표 4를 참고하면, 제 1 버스(6) 및 제 2 버스(7)의 경우에는 전압 위험 레벨이 0.7을 넘는 비교적 높은 수치를 유지한다. 또한, 제 3 버스(8) 및 제 4 버스(9)의 경우에는 전압 위험 레벨이 기준 수치인 1을 상회하는 값을 갖는다. 즉, 계통이 안정하지 않다는 것을 보여준다.Referring to Table 4, for the first bus 6 and the second bus 7, the voltage hazard level is maintained at a relatively high value of more than 0.7. In addition, in the case of the 3rd bus 8 and the 4th bus 9, it has a value which voltage danger level exceeds 1 which is a reference value. In other words, the system is not stable.
위에서 살펴본 바와 같이 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨을 수치화 하여 지표화 하는 방법을 통하여, 가시적으로 계통의 위험 여부를 쉽게 알 수 있다. 그리고 기준값인 1과의 비교를 통하여 계통이 얼마나 안정한지 또는 얼마나 위험한지의 여부 또한 쉽게 알 수 있다.As described above, it is easy to visually determine whether the system is dangerous by quantifying and indicating the current danger level and the voltage danger level. It is also easy to see how stable or how dangerous the system is by comparing it with the reference value of 1.
다음으로 신재생 에너지(8b)가 제 3 버스(8)에 연계되었을 경우의 계통의 위험도를 평가한다. 이 경우 기준 연도 대비 6년 후인
Figure 112010087990840-pat00032
를 시작으로
Figure 112010087990840-pat00033
,
Figure 112010087990840-pat00034
에 대해서 각각의 위험도를 평가한다.
Next, the risk of the system when the renewable energy 8b is connected to the third bus 8 is evaluated. In this case, six years after the base year
Figure 112010087990840-pat00032
To start
Figure 112010087990840-pat00033
,
Figure 112010087990840-pat00034
Evaluate each risk for.
한편, 신재생 에너지(8b)의 경우 발전량이 날씨 등의 외부 요인에 영향을 받아 간헐적인 출력 특성을 보인다. 하지만, 새롭게 연계된 신재생 에너지(8b)를 제외한 기존 발전기 및 외부 계통의 발전량이 현재 계통 부하에 대한 적정성을 유지하고 있다고 가정할 경우, 계통 계획 측면에서 신규 신재생 에너지(8b)의 영향을 파악하기 위해서는 최대 출력을 기준으로 상정하는 것이 바람직하다. 따라서, 연계된 신재생 에너지(8b)의 각 시점에서의 발전량은 10MW로 고정되게 설정한다.On the other hand, in the case of the renewable energy 8b, the amount of power generated is influenced by external factors such as weather, thereby showing intermittent output characteristics. However, assuming that the amount of electricity generated from the existing generator and the external system, except for the newly linked renewable energy (8b), is maintained to the current system load, grasp the impact of the new renewable energy (8b) in terms of system planning. In order to achieve this, it is preferable to assume the maximum output as a reference. Therefore, the amount of power generation at each time point of the associated renewable energy 8b is set to be fixed at 10 MW.
도 8은 기준 연도 대비 6년 후부터 6년간 신재생 에너지가 연계된 정상 상태인 전력 계통의 선로별 전류 위험 레벨을 나타낸 도면이다. 그리고 도 9는 기준 연도 대비 6년 후부터 6년간 신재생 에너지가 연계된 정상 상태인 전력 계통의 전력기기별 전압 위험 레벨을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating current risk levels for each line of a power system in a steady state in which renewable energy is linked for six years from six years after the reference year. 9 is a view showing the voltage risk level of each power device of a power system in a steady state in which renewable energy is connected for six years from six years after the reference year.
도 8을 참고하면, 신재생 에너지(8b)에 의해 부하량이 단계적으로 증가하면서 선로에 유입되는 전류의 양도 점차 증가하지만, 정상 계통 상태에서의 전류 위험 레벨은 신재생 에너지(8b)가 연계되기 전과 마찬가지로 안정된 값을 갖는다.Referring to FIG. 8, while the load is gradually increased by the renewable energy 8b, the amount of current flowing into the track is gradually increased, but the current risk level in the normal grid state is before the renewable energy 8b is connected. Similarly it has a stable value.
그러나, 도 9를 참고하면, 신재생 에너지(8b)가 연계되기 시작한 시점부터 정상 계통 상태에서도 제 1 버스(6)의 전압 위험 레벨은 위험한 상태임을 확인할 수 있다. 신재생 에너지(8b)가 전압 위험 레벨에 미치는 영향을 좀더 구체적으로 알아보기 위하여 기준 시점으로부터 6년이 지난 시점에서 신재생 에너지(8b)의 연계 전/후의 정상 계통 상태의 전압 위험 레벨을 도 10에 도시한다. However, referring to FIG. 9, it can be seen that the voltage dangerous level of the first bus 6 is a dangerous state even in a normal system state from the time when the renewable energy 8b starts to be linked. In order to examine the effect of the renewable energy 8b on the voltage risk level in more detail, the voltage risk level of the normal grid state before and after the linkage of the renewable energy 8b at 6 years from the reference point is shown in FIG. To show.
도 10을 참고하면, 계통의 부하량이 시점에 따라 지속적으로 증가하더라도 신재생 에너지(8b)가 제 3 버스(8)에 연계되기 이전에는 전압 위험 레벨이 0.6을 밑도는 비교적 안정적인 상태에 있음을 알 수 있다. 그러나 신재생 에너지(8b)가 계통에 연계되어 첨두부하시 10MW의 출력을 낸다고 가정할 경우, 전압 위험 레벨은 모든 조사 설비에서 높아진다. 특히 제 1 버스(6)의 경우 전압 위험 레벨이 1보다 큰 바, 위험한 수준에 놓이게 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that even if the load of the system continues to increase with time, the voltage risk level is less than 0.6 before the renewable energy 8b is connected to the third bus 8. have. However, assuming that renewable energy (8b) is linked to the grid, producing a maximum output of 10 MW at peak loads, the voltage hazard level is high at all survey facilities. In particular, in the case of the first bus 6, it can be seen that the voltage danger level is greater than 1, which puts it at a dangerous level.
수학식 11을 참고하여 신재생 에너지(8b)가 연계된 시점에서의 제 1 버스(6)의 전압 변화율은 0.1928 임을 알 수 있다. 이러한 결과를 통하여 제 1 버스(6)가 상대적으로 다른 설비 보다 신재생 에너지(8b)의 연계에 의한 영향이 크다는 것을 알 수 있다.Referring to Equation 11, it can be seen that the voltage change rate of the first bus 6 at the time when the renewable energy 8b is linked is 0.1928. From these results, it can be seen that the first bus 6 has a greater influence due to the linkage of renewable energy 8b than the other facilities.
도 11은 기준 연도 대비 6년 후부터 6년간 신재생 에너지가 연계된 고장 상태인 전력 계통의 설비별 전류 및 전압 위험 레벨을 나타낸 도면이다. 이 경우, 제 1 선로 내지 제 5 선로(1, 2, 3, 4, 5)의 경우 전류 위험 레벨을, 제 1 버스 내지 제 5 버스(6, 7, 8, 9, 10)의 경우 전압 위험 레벨을 나타낸다. 그리고, 도 11의 색칠된 부분은 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨이 기준값 1보다 작은 영역이다.FIG. 11 is a diagram illustrating current and voltage risk levels of each facility of a power system in which a renewable state is linked to renewable energy for six years from six years after the reference year. In this case, the current hazard level is used for the first to fifth lines 1, 2, 3, 4, and 5, and the voltage hazard is for the first to fifth buses 6, 7, 8, 9, and 10. Represents a level. 11 is a region where the current danger level and the voltage danger level are smaller than the reference value 1.
고장 전류 위험 레벨의 경우, 신재생 에너지(8b)가 연계된 시점에서는 0.5 이하의 안정된 값을 유지한다. 그러나 시간이 흐르면서, 특히 제 1 선로(1) 및 제 2 선로(2)의 경우에는 급격히 위험 상태로 돌입하는 것을 알 수 있다.In the case of the fault current danger level, a stable value of 0.5 or less is maintained at the time when the renewable energy 8b is linked. However, as time goes by, it can be seen that the first line 1 and the second line 2 suddenly enter a dangerous state.
전압 위험 레벨의 경우, 신재생 에너지(8b)의 연계 시점부터 제 5 버스(10)를 제외한 모든 설비가 위험한 상태에 노출되는 것을 확인할 수 있다.In the case of the voltage danger level, it can be confirmed that all the facilities except the fifth bus 10 are exposed to a dangerous state from the time of linking the renewable energy 8b.
도 12는 신재생 에너지(8b)가 고장 계통의 위험 레벨에 미치는 영향을 좀더 구체적으로 알아보기 위하여 기준 시점으로부터 6년이 지난 시점에서 신재생 에너지(8b)의 연계 전/후의 고장 계통 상태의 설비별 위험 레벨을 나타낸 도면이다. 도 12의 색칠된 부분 또한 도 11과 마찬가지로 전류 위험 레벨 및 전압 위험 레벨이 기준값 1보다 작은 영역이다.FIG. 12 shows the installation of the failure system state before and after the linkage of the renewable energy 8b at a time point six years from the reference time point in order to examine the effect of the renewable energy 8b on the risk level of the failure system in more detail. It is a figure which shows the danger level by a star. The colored portion of FIG. 12 is also a region in which the current hazard level and the voltage hazard level are smaller than the reference value 1 as in FIG. 11.
제 1 선로 내지 제 5 선로(1, 2, 3, 4, 5)의 경우 신재생 에너지(8b)의 연계에 따른 고장 전류 위험 레벨의 변화가 크지 않다. 그리고 그 값 또한 안정된 상태에 있음을 알 수 있다. 그러나 제 1 버스 내지 제 5 버스(6, 7, 8, 9, 10)의 경우, 신재생 에너지(8b)의 연계는 전압 위험 레벨에 큰 변화를 초래한다. 이로 인해 제 1 버스(6) 및 제 2 버스(7)는 신재생 에너지(8b) 연계 전에 비하여 계통 전압 관점에서 위험한 상태에 돌입하는 것을 알 수 있다.In the case of the first to fifth lines 1, 2, 3, 4, and 5, the change in the fault current risk level due to the linkage of the renewable energy 8b is not large. And it can be seen that the value is also in a stable state. However, in the case of the first to fifth buses 6, 7, 8, 9, 10, the linkage of the renewable energy 8b causes a large change in the voltage hazard level. As a result, it can be seen that the first bus 6 and the second bus 7 enter a dangerous state in terms of grid voltage as compared to before the renewable energy 8b is coupled.
도 13은 본 실시예에서 상정한 모든 조사 시점에 대해 계통 고장 발생 시 설비별 위험 레벨을 나타낸 도면이다. 이 경우, 전력 계통이 고장인 경우 각각의 설비별 위험 레벨을 지표화 하여 그래프로 표현한 것이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a risk level for each facility when a system failure occurs for all the investigation time points assumed in the present embodiment. In this case, when the power system is broken, the risk level of each facility is indexed and represented as a graph.
제 1 선로 내지 제 5 선로(1, 2, 3, 4, 5)를 통해 고장 전류 위험 레벨을 알 수 있다. 제 1 발전기(8a)와 제 2 발전기(9a)의 최대 유효전력 발전량의 합은 274MW이고, 무효전력 발전량의 합은 106.12MVar이다. 그러나 표3을 참고하면, 기준 시점으로부터 6년이 지난 시점에서의 총 수요량이 261.165MW, 65.291MVar 이므로 두 발전기는 한계 발전에 가까운 운영을 하고 있다고 할 수 있다. 따라서, 기준 시점으로부터 9년, 12년이 지난 시점에서는 제 1 버스(6)를 통해 외부 송전 계통(6a)에서 유입되는 조류량이 증가함으로써 계통 고장 발생시 제 1 선로(1) 및 제 2 선로(2)의 고장 전류 위험 레벨이 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다.The fault current danger level can be known from the first to fifth lines 1, 2, 3, 4, and 5. The sum of the maximum active power generation amounts of the first generator 8a and the second generator 9a is 274 MW, and the sum of the reactive power generation amounts is 106.12 MVar. However, referring to Table 3, two generators are operating near the marginal power generation because the total demand at 6 years from the baseline is 261.165 MW and 65.291 MVar. Therefore, at the time of 9 years or 12 years from the reference time point, the amount of tidal flow flowing in from the external power transmission system 6a through the first bus 6 increases, so that in case of system failure, the first line 1 and the second line 2 It can be seen that the fault current risk level of N) increases rapidly.
반면에, 제 3 내지 제 5 선로(3, 4, 5)의 경우 모든 시점에서 고장 전류 위험 레벨이 안정된 상태를 보이는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of the third to fifth lines (3, 4, 5) it can be seen that the fault current danger level is stable at all times.
한편, 제 1 버스 내지 제 5 버스(6, 7, 8, 9, 10)를 통해 설비의 전압 위험 레벨을 확인할 수 있다. 이 경우 모든 설비에 대해서 신재생 에너지(8b)가 연계되는 기준 시점으로부터 6년이 되는 시점에서 전압 위험 레벨은 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 제 3 버스(8)를 통해 기존 발전기를 통한 발전량 이외에 10MW 만큼의 계통 내 전력 유입량이 증가하기 때문이다.On the other hand, it is possible to check the voltage hazard level of the equipment through the first to fifth buses (6, 7, 8, 9, 10). In this case, it can be seen that the voltage risk level rapidly increases at the time point six years from the reference time point when the renewable energy 8b is linked to all the facilities. This is because, in addition to the amount of power generated by the existing generator through the third bus (8), the amount of power in the system increases by 10 MW.
위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 계통의 위험도 평가 방법은 전력 계통의 위험도를 계통의 정상상태 또는 고장상태에 따라 설비별로 전류 및 전압 위험 레벨로 나타낼 수 있다. 이러한 위험 레벨은 일정 수치로 수치화되고, 여러 상황에 따른 수치들의 지표화를 통하여 계통의 위험 정도를 쉽게 알 수 있다. 또한, 지표화하는 경우에 1 이라는 기준값을 두어 계통의 위험 정도를 쉽게 판단할 수 있다. 뿐만 아니라, 위험 레벨의 관점에서 각 시점별 부하량에 따른 각 발전기별 발전량 및 계통 전력 유입량의 변화가 설비에 미치는 영향을 평가할 수 있다. 그리고 신재생 에너지로 예시되는 외부 에너지원이 계통에 미치는 영향 또한 쉽게 알 수 있다.In the risk assessment method of the power system according to the embodiment of the present invention described above, the risk of the power system may be represented as a current and voltage risk level for each facility according to a normal state or a fault state of the system. These risk levels are quantified by a certain number, and the degree of risk of the system can be easily identified by indexing the values according to various situations. In addition, in the case of indexing, a reference value of 1 may be provided to easily determine the degree of danger of the system. In addition, it is possible to evaluate the effect of the change of power generation and system power inflow for each generator according to the load at each time point from the risk level point of view. And the impact of external energy sources, exemplified by renewable energy, on the grid is also readily apparent.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
1: 제 1 선로 2: 제 2 선로
3: 제 3 선로 4: 제 4 선로
5: 제 5 선로 6: 제 1 버스
7: 제 2 버스 8: 제 3 버스
8a: 제 1 발전기 8b: 신재생 에너지
9: 제 4 버스 9a: 제 2 발전기
10: 제 5 버스
1: first track 2: second track
3: third track 4: fourth track
5: fifth track 6: first bus
7: second bus 8: third bus
8a: first generator 8b: renewable energy
9: 4th bus 9a: 2nd generator
10: 5th bus

Claims (14)

  1. 발전기에 의해 전력을 공급받는 적어도 하나의 전력기기를 포함하는 전력 계통의 위험도를 평가하는 방법에 있어서,
    상기 전력 계통의 상태에 따라 상기 전력기기에 전류를 전달하는 선로의 전기적 특성을 구하는 단계
    상기 선로에 흐르는 전류를 계산하는 단계;
    상기 선로의 전기적 특성 및 전류에 종속되는 전류 위험 레벨을 계산하는 단계;
    상기 전류 위험 레벨을 수치적인 값으로 지표화 하는 단계; 및
    상기 지표화된 전류 위험 레벨을 이용하여 상기 전력 계통의 위험도를 평가하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 전류를 계산하는 단계는, 상기 전력 계통의 상태 또는 고장원인 중 적어도 하나를 고려하여 계산을 수행하는 전력 계통의 위험도 평가 방법.
    A method for assessing the risk of a power system comprising at least one power device powered by a generator,
    Obtaining electrical characteristics of a line for transmitting a current to the power device according to the state of the power system;
    Calculating a current flowing in the line;
    Calculating a current hazard level dependent on the electrical characteristics and the current of the line;
    Indexing the current hazard level to a numerical value; And
    Evaluating a risk of the power system using the indexed current hazard level;
    Including;
    The calculating of the current may include performing a calculation in consideration of at least one of a state of the power system and a cause of failure.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 위험 레벨은 상기 전류의 변화에 따른 지수 함수의 형태로 표현되는 전력 계통의 위험도 평가 방법.
    The method of claim 1,
    And the current risk level is expressed in the form of an exponential function according to the change of the current.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선로의 전기적 특성을 구하는 단계는, 상기 전력 계통이 정상 상태인 경우에는 상기 전기적 특성으로 상기 선로의 정격 전류를 사용하고, 상기 전력 계통이 고장 상태인 경우에는 상기 전기적 특성으로 상기 선로의 단락 회로 허용전류를 사용하는 전력 계통의 위험도 평가 방법.
    The method of claim 1,
    The step of obtaining electrical characteristics of the line may include using the rated current of the line as the electrical characteristic when the power system is in a normal state, and short circuit of the line with the electrical characteristic when the power system is in a fault state. How to assess the risk of a power system using allowable current.
  4. 삭제delete
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력 계통의 위험도를 평가하는 단계는 상기 전류 위험 레벨을 기준값인 1과 비교하여 계통의 위험도를 평가하는 전력 계통의 위험도 평가 방법.
    The method of claim 1,
    Evaluating the risk of the power system is a risk evaluation method of the power system to evaluate the risk of the system by comparing the current risk level with a reference value of 1.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류 위험 레벨을 유발한 선로의 정보를 지표화 하는 단계를 더 포함하는 전력 계통의 위험도 평가 방법.
    The method of claim 1,
    And indexing information on the line that caused the current hazard level.
  7. 삭제delete
  8. 삭제delete
  9. 삭제delete
  10. 삭제delete
  11. 삭제delete
  12. 삭제delete
  13. 삭제delete
  14. 삭제delete
KR1020100140097A 2010-12-31 2010-12-31 Method for evaluating risk level of power system KR101200675B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100140097A KR101200675B1 (en) 2010-12-31 2010-12-31 Method for evaluating risk level of power system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100140097A KR101200675B1 (en) 2010-12-31 2010-12-31 Method for evaluating risk level of power system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120087300A KR20120087300A (en) 2012-08-07
KR101200675B1 true KR101200675B1 (en) 2012-11-12

Family

ID=46872857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100140097A KR101200675B1 (en) 2010-12-31 2010-12-31 Method for evaluating risk level of power system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101200675B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104682381B (en) * 2015-01-26 2017-05-10 南方电网科学研究院有限责任公司 Method for calculating reliability of flexible direct-current (DC) transmission system of large wind farm
CN109697574A (en) * 2018-12-31 2019-04-30 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 Small customer electricity Risk Identification Method in a kind of electric power

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101064509B1 (en) * 2009-05-14 2011-09-14 한전케이디엔주식회사 A System And A Method For Analyzing Electric Power System Data Based On Geographical Information

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101064509B1 (en) * 2009-05-14 2011-09-14 한전케이디엔주식회사 A System And A Method For Analyzing Electric Power System Data Based On Geographical Information

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120087300A (en) 2012-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102063651B (en) Urban power grid risk evaluation system based on on-line data acquisition
Aminifar et al. Optimal PMU placement based on probabilistic cost/benefit analysis
Denegri et al. A security oriented approach to PMU positioning for advanced monitoring of a transmission grid
CN104112239B (en) A kind of Transformer condition evaluation and device of the analysis of utilization benchmark state
CN103150633B (en) Power equipment state real-time evaluation and auxiliary decision-making system
CN104599189A (en) Power grid planning scheme risk evaluation method considering power system operation mode
CN103150635B (en) Power equipment O&M method
de Oliveira et al. Voltage sags: Validating short-term monitoring by using long-term stochastic simulation
CN102930408B (en) A kind of 750kV electric grid secondary equipment state appraisal procedure based on information fusion
Awadallah et al. Reliability based framework for cost-effective replacement of power transmission equipment
KR101200675B1 (en) Method for evaluating risk level of power system
CN105303454A (en) Vulnerability based power grid early-warning method
CN106033888A (en) Online evaluation method for safety control amount of AC line fault based on speed-down DC sensitivity
Bordalo et al. A new methodology for probabilistic short-circuit evaluation with applications in power quality analysis
CN106093613A (en) Pump-storage generator equipment dependability analysis platform and method thereof
JP6818658B2 (en) Power system monitoring system, power system monitoring method, and program
Liu et al. Risk assessment of power system security based on component importance and operation state
CN105279706A (en) Method for determining operation security state of power network
CN106329515A (en) Power grid reliability level determination method based on static-state reliability probability index
KR101338125B1 (en) Intelligent and Adaptive Protection System for Varying Power System Conditions to Prevent Transient Instability
Aamir et al. Impact analysis of renewable energy in national grids for energy deficit countries
CN104700318A (en) Method for identifying weak link of power distribution network based on equipment power flow topology
CN109559019A (en) A kind of Electrical Power System Dynamic safety evaluation method based on risk index
Verayiah et al. Under voltage load shedding (UVLS) study for 746 test bus system
Zhang et al. Sequential Monte Carlo Reliability Prediction Method of low Voltage Distribution Network Based on Failure Effect Analysis

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151012

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161004

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee