KR101499790B1 - System for simulating scada and cotroller of wind power plant and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 것으로서, 특히, 풍력발전단지 출력제어시스템을 검증 또는 모의하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator output control system, and more particularly, to a system and method for verifying or simulating a wind power generator output control system.
풍력발전단지의 대규모화에 따라 계통에서 풍력발전이 차지하는 비중 또한 점차 증대되고 있다. 풍력발전의 출력은 바람에 의해 결정되기 때문에 기상변화에 따라 발전량이 변동하는 특성이 있다. 이러한 특성은 기존의 화력, 수력, 원자력 발전과 같이 발전량의 제어가 가능한 전원과 달리 확률적인 분포를 갖는다. 풍력발전의 간헐적이고 확률분포적인 출력 특성은 예측이 불가능하고 실시간으로 계속 변화하므로 계통의 효율적이고 안정적인 운영을 방해하는 요소가 된다.As the wind power generation complex becomes larger, the proportion of wind power generation in the grid is also increasing. Since the output of wind power generation is determined by the wind, there is a characteristic that the power generation amount fluctuates according to the change in the weather. These characteristics have a stochastic distribution, unlike power sources that can control power generation such as thermal, hydro, and nuclear power. Intermittent and probabilistic output characteristics of wind power generation are unpredictable and continuously change in real time, which impedes the efficient and stable operation of the system.
이 때문에 우리나라 및 해외 풍력선진국에서는 풍력발전단지의 도입 증대와 안정적이고 효율적인 계통운영을 위해서 계통연계기준(Grid Code)을 제정하고 있다. 여기서 계통연계기준은 계통에 접속하고자 하는 전원이 계통의 신뢰도와 안정도를 저해하지 않기 위해 갖추어야 할 기술적인 요구조건을 의미한다. 이러한 계통연계기준은 풍력발전단지를 기존의 수화력 발전기와 같이 운영할 수 있는 기술요건을 나타낸 것으로 예측 불가능한 출력특성을 가지는 풍력발전단지의 출력을 기존의 수화력 발전기와 같이 계통 운영자에 의해 출력을 제어할 수 있도록 하는데 목적이 있으며 풍력발전단지가 계통에 연계하여 전력을 생산하기 위해서는 계통연계기준을 만족하여야 한다. For this reason, in Korea and overseas wind power developed countries, Grid Code has been enacted to increase the introduction of wind power generation complex and to operate stable and efficient system. Here, the grid linkage criterion is a technical requirement that the power source to be connected to the grid should be equipped in order not to hinder the reliability and stability of the grid. This grid-based criterion represents the technical requirements to operate the wind turbine as an existing hydropower generator. The output of the wind turbine with unpredictable output characteristics is controlled by the grid operator like the existing hydropower generator. In order for the wind farm to produce electricity in conjunction with the grid, it must meet grid linkage standards.
풍력발전단지 출력제어시스템은 실시간으로 변동하는 풍력발전단지의 유무효 전력을 계통운영자의 요구에 대응하거나 계통보조서비스 제공이 가능하도록 통합 제어, 운영하는 시스템을 의미하며 급격한 풍속 변화조건에서도 안정적으로 고품질의 유무효 전력을 제어하여 기존의 화력발전원에 가까운 발전 특성을 제공할 수 있어야 한다.The wind power generation output control system is a system that controls and operates the reactive power of the wind turbine that fluctuates in real time to meet the demand of the system operator or to provide the system auxiliary service. And to provide power generation characteristics close to the existing thermal power generation source by controlling the reactive power of the fuel.
도 1은 일반적인 육상 및 해상 풍력발전단지의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of a general onshore and offshore wind power generation complex.
도 1에 도시한 바와 같이, 풍력발전단지는 풍력발전단지(100)를 구성하는 다수의 풍력발전시스템(풍력발전기)(101)와 이를 전력계통에 연계하는 연계설비(110)로 구성된다. 풍력발전단지(100)의 풍력발전시스템(101)은 위치와 용량에 따라 효과적인 구성과 운영을 위한 발전단지 내부망(102)을 이용하여 연결하며 연결된 풍력발전시스템(101)은 발전단지 변전소(111)를 통해 승압한 후 풍력단지 제어시스템(112) 및 외부망 및 연계 변전소(113)을 통해 기존 송전망 또는 배전망에 연결된다. 해상 풍력발전단지의 경우 풍력발전단지를 운영하고 제어하는 풍력발전단지 출력제어시스템(112)은 발전단지 인근 육상에 위치한다.As shown in FIG. 1, a wind power generation complex comprises a plurality of wind power generation systems (wind power generators) 101 constituting a wind power generation complex 100 and a linking facility 110 for linking them to a power system. The wind
도 2는 풍력발전단지의 출력제어시스템의 일반적인 구조를 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a general structure of an output control system of a wind power generation complex.
도 2에 도시한 바와 같이, 풍력발전단지 출력제어시스템(Wind Power Plant SCADA & Controller)(112)은 다수의 풍력발전시스템과 유무효 보상설비, 연계설비로 구성되는 풍력발전단지(Wind Power Plant, Wind Farm)의 관리와 제어에 사용되는 장치이다. 풍력발전단지 출력제어시스템은 풍력발전단지의 구성 요소(풍력발전시스템, 유무효 보상설비, 연계 설비 등)들을 계통운영자의 요구에 대응하거나 계통보조서비스 제공이 가능하도록 통합 제어하고 이를 운영하는 데 목적이 있다. 이를 위하여 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)와 WFC(Wind Farm Controller) 등의 모듈로 구성한다.As shown in FIG. 2, the wind power plant SCADA & Controller 112 includes a plurality of wind power generation systems, a wind power generation plant, a wind power plant, Wind Farm) is a device used for management and control. The wind turbine output control system is used to control the components of the wind turbine (wind turbine generator, turbine, and compensation system) to meet the needs of the system operator or to provide system auxiliary services . For this purpose, it consists of modules such as SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) and WFC (Wind Farm Controller).
풍력발전단지 출력제어시스템은 풍력발전단지를 제어하기 위한 제어 알고리즘과 이를 실행하기 위한 하드웨어의 두 부분으로 구성된다. 따라서, 풍력발전단지 출력제어시스템 개발을 위해서 제어 알고리즘의 개발은 해석 소프트웨어에 의한 Off-Line 모의 환경에서 이루어지며 이를 구현한 전체 시스템은 실제 풍력발전단지에 설치하여 최종적인 개발이 이루어진다.The wind turbine output control system consists of two parts: a control algorithm for controlling the wind farm and hardware for executing it. Therefore, the development of the control algorithm for the wind power generation output control system is done in the off-line simulation environment by the analysis software, and the whole system implementing the control algorithm is installed in the actual wind farm to be finally developed.
이와 같은 풍력발전단지 출력제어시스템 시작품 개발을 위해서는 시스템의 동작과 기본 운전 알고리즘의 검증이 필요하다. 기본 운전알고리즘의 동작 검증을 위해서 일반적으로 Matlab이나 PSCAD/EMTDC와 같은 소프트웨어를 이용한 Off-line 모의가 많이 사용되어 왔다. 그러나 풍력발전단지와 같은 경우, 플랜트의 특성상 모의시간이 길며 많은 요소기기로 구현되기 때문에 소프트웨어를 이용한 Off-Line 모의는 구현상 제약조건 등 문제가 많다. 또한, Off-Line 모의는 알고리즘의 검증은 가능하지만 통신과 같은 시작품의 성능 및 기본 기능검증은 불가능하다는 문제점이 있다.
In order to develop a prototype of the wind power generation output control system, it is necessary to verify the operation of the system and the basic operation algorithm. Off-line simulations using software such as Matlab or PSCAD / EMTDC have been widely used to verify the operation of basic driving algorithms. However, in the case of a wind turbine, the simulation time is long due to the characteristics of the plant and it is realized by many elements. In addition, the off-line simulation has the problem that it is impossible to verify the performance and basic functions of the prototype such as communication although the algorithm can be verified.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 풍력발전단지 출력제어 시스템을 이용하여 풍력발전 단지 내부망, 연계된 변전소 및 외부망, 및 풍력발전시스템의 운전 상태 등의 상태 정보를 이용하여 풍력발전 단지의 운전 상황을 감시하도록 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its object is to provide a wind turbine power output control system, which is capable of controlling the wind turbine power plant internal network, the associated substation and the external network, The present invention provides a system and method for simulating a wind power generation output control system that monitors the operation status of a wind power generation plant using state information of a wind power generation system.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템은 풍력발전 단지 내 풍력발전기의 시스템 특성을 모의하는 적어도 하나의 풍력발전시스템 모의장치; 상기 풍력발전 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 내부 선로를 모의하는 발전단지 내부망 모의장치; 상기 풍력발전 단지의 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 외부 선로를 모의하는 변전소/외부망 모의장치; 및 상기 풍력발전시스템 모의장치, 상기 발전단지 내부망 모의장치, 상기 변전소/외부망 모의장치의 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하는 발전단지 출력 제어기를 포함할 수 있다.In order to achieve the above objects, a system for simulating a wind power generation output control system according to an aspect of the present invention includes at least one wind power system simulation apparatus simulating the system characteristics of a wind power generator in a wind power plant; An internal network simulator for simulating an internal line connecting a substation and a grid-connected substation in the wind farm; A substation / external network simulator for simulating an external line connecting a substation in the complex of the wind farm and a grid-connected substation; And a power generation complex output controller for managing or controlling the output of the wind power generation complex based on the state information of the wind power generation system simulation device, the power generation complex internal network simulation device, and the substation / external network simulation device.
바람직하게, 상기 발전단지 내부망 모의장치는 풍속 정보를 기반으로 풍력발전 단지 내 풍력발전기의 시스템 특성을 모의하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power plant interior network simulation apparatus simulates the system characteristics of a wind power generator in a wind power generation facility based on wind speed information.
바람직하게, 상기 발전단지 내부망 모의장치는 상기 풍력발전 단지를 구성하는 내부 케이블망을 모의하기 위한 내부선로 모의모듈들로 구성되되, 상기 내부선로 모의모듈은 상기 풍력발전단지 내부 케이블을 모의하기 위한 등가회로, 풍력발전 시스템을 연결하기 위한 접속장치, 선로의 보호를 위한 차단기로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power generation unit internal network simulation apparatus is composed of internal line simulation modules for simulating an internal cable network constituting the wind power generation complex, and the internal line simulation module is for simulating an internal cable of the wind power generation complex An equivalent circuit, a connection device for connecting the wind power generation system, and a circuit breaker for protecting the line.
바람직하게, 상기 변전소/외부망 모의장치는 시스템 특성을 고려하여 복수의 변압기 모델, 풍력발전단지 외부망을 구성하는 고압케이블의 특성을 모의하는 외부케이블 등가회로, 선로의 보호를 위한 차단기로 구성되되, 상기 변압기 모델은 승압변압기의 결선과 임피던스 특성을 모의할 수 있는 모델을 사용하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the substation / external network simulation apparatus includes a plurality of transformer models in consideration of system characteristics, an external cable equivalent circuit simulating the characteristics of a high-voltage cable constituting an external network of a wind power generation complex, and a circuit breaker for protecting a line , And the transformer model uses a model that can simulate the wiring and impedance characteristics of the step-up transformer.
바람직하게, 상기 발전단지 출력 제어기는 상기 풍력발전시스템 모의장치, 상기 발전단지 내부망 모의장치, 상기 변전소/외부망 모의장치로부터 상태 정보를 제공 받고, 제공 받은 상기 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하기 위한 제어 명령을 생성하여 그 생성된 제어 명령을 상기 풍력발전시스템 모의장치에 제공하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power generation complex output controller receives status information from the wind power generation system simulation apparatus, the power generation complex internal network simulation apparatus, the substation / external network simulation apparatus, and the status information of the wind power generation complex Generating a control command for managing or controlling the output of the wind power generation system, and providing the generated control command to the wind power generation system simulation apparatus.
또한, 본 발명에 따른 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템은 상기 풍력발전 단지를 구성하고 있는 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하는 발전단지 바람장 모의장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the system for simulating the wind power generation system output control system according to the present invention may further include a power generation field wind field simulation apparatus simulating winds applied to each wind power generation system constituting the wind power generation complex.
바람직하게, 상기 발전단지 바람장 모의장치는 상기 발전단지 출력 제어기로부터 상태 정보를 제공 받아 제공 받은 상기 상태 정보를 기반으로 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하고, 그 모의한 결과로 산출된 풍속 정보를 상기 풍력발전 시스템에 각각 제공하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the power generation complex wind field simulation apparatus simulates winds applied to each wind power generation system on the basis of the state information received from the power generation complex controller and receives the wind speed, And providing information to the wind power generation system, respectively.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 방법은 적어도 하나의 풍력발전시스템 모의장치가 풍력발전 단지 내 풍력발전기의 시스템 특성을 모의하는 단계; 발전단지 내부망 모의장치가 상기 풍력발전 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 내부 선로를 모의하는 단계; 변전소/외부망 모의장치가 상기 풍력발전 단지의 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 외부 선로를 모의하는 단계; 및 발전단지 출력 제어기가 상기 풍력발전시스템 모의장치, 상기 발전단지 내부망 모의장치, 상기 변전소/외부망 모의장치의 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하는 단계를 포함할 수 있다.A method for simulating a wind power generator output control system according to another aspect of the present invention includes the steps of simulating system characteristics of a wind power generator in a wind power plant with at least one wind power system simulator; Simulating an internal line connecting the substation and the grid-connected substation in the wind power generation complex; Simulating an external line connecting a substation / external network simulator between a substation in the complex of the wind farm and a grid-connected substation; And the power generation complex output controller may manage or control the output of the wind farm based on the status information of the wind power generation system simulation apparatus, the power generation complex internal network simulation apparatus, and the substation / external network simulation apparatus .
바람직하게, 상기 내부 선로를 모의하는 단계는 기 제공된 풍속 정보를 기반으로 풍력발전 단지 내 풍력발전기의 시스템 특성을 모의하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of simulating the internal line simulates the system characteristics of the wind turbine generator in the wind turbine based on the provided wind speed information.
또한, 본 발명에 따른 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 방법은 발전단지 바람장 모의장치가 상기 풍력발전 단지를 구성하고 있는 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for simulating the wind power generation output control system according to the present invention may further include the step of simulating winds to be applied to each wind power generation system constituting the wind power generation complex by the power generation complex wind field simulation apparatus have.
바람직하게, 상기 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하는 단계는 상기 발전단지 출력 제어기로부터 상태 정보를 제공 받아 제공 받은 상기 상태 정보를 기반으로 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하고, 상기 바람을 모의한 결과로 산출된 풍속 정보를 상기 풍력발전 시스템에 각각 제공하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the step of managing or controlling the output of the wind power generation complex simulates winds applied to each wind power generation system based on the state information received from the power generation complex output controller, And provides the wind speed information calculated as a result of the simulation to the wind power generation system, respectively.
이를 통해, 본 발명은 풍력발전단지 출력제어 시스템을 이용하여 풍력발전 단지 내부망, 연계된 변전소 및 외부망, 및 풍력발전시스템의 운전 상태 등의 상태 정보를 이용하여 풍력발전 단지의 운전 상황을 감시하도록 함으로써, 실제 풍력발전단지의 바람 상황과 연계 계통의 변화를 모의하여 실제 풍력발전단지와 동일한 운영환경을 제공하며 설비의 구축과 시험에 필요한 비용과 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention can monitor the operation status of the wind power generation plant by using state information such as the operating state of the wind power generation system internal network, the connected substation and the external network, and the wind power generation system using the wind power generation output control system It is possible to dramatically reduce the cost and time required for constructing and testing equipment by providing the same operating environment as a real wind farm by simulating changes in the wind situation and the linkage system of the actual wind farm.
또한, 본 발명은 임의의 풍력발전단지를 임의의 시스템 운전조건에서 실시간으로 모의하기는 것이 가능하기 때문에 실제 운전상황과 동일한 효과를 실시간으로 신뢰성을 가지고 재현할 수 있으므로 풍력발전단지 제어시스템의 정적, 동적 특성 파악 및 풍력발전단지의 운전 시 발생할 수 있는 문제점을 검토하는데 유용한 수단이 될 수 있다.In addition, since the present invention can simulate an arbitrary wind turbine complex in real time under arbitrary system operation conditions, it is possible to reliably reproduce the same effect in real time in real time. Therefore, This can be a useful tool for understanding the dynamic characteristics and problems that may arise during the operation of wind farms.
또한, 본 발명은 단일 내외부망 및 변전소 모의장치를 이용하여 발전단지의 구성을 임의로 변경할 수 있기 때문에 시스템의 변경이 용이하여 사용의 편리성을 제고할 수 있다.In addition, since the present invention can arbitrarily change the configuration of a power generation complex using a single internal and external network and a substation simulation apparatus, it is possible to easily change the system, thereby improving the ease of use.
또한, 본 발명은 실제 풍력발전단지에 출력제어시스템이 설치되기 이전에 임의의 가혹한 상정 조건에서 제어 및 통신 기능을 시험하는 것이 가능하기 때문에 실제 풍력발전단지에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제점을 사전에 검증하고 개선하는 것이 가능하여 시스템 개발 및 시험에 투입되는 비용과 시간을 감소시킬 수 있다.
In addition, since the present invention can test control and communication functions in arbitrary harsh conditions before an output control system is installed in a real wind farm, various problems that may occur in a wind farm can be verified in advance It is possible to reduce the cost and time required for system development and testing.
도 1은 일반적인 육상 및 해상 풍력발전단지의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 풍력발전단지와 출력제어시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전시스템을 모의하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 발전단지 내부망 모의장치의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 변전소/외부망 모의장치(340)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전시스템을 모의하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of a general onshore and offshore wind power generation complex.
2 is a diagram showing a structure of a wind power generation complex and an output control system.
3 is a diagram illustrating a system for simulating a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a detailed configuration of the power generation unit internal network simulation apparatus shown in FIG.
5 is a diagram showing a detailed configuration of the substation / external
6 is a diagram illustrating a method for simulating a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 장치 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for simulating a wind power generation output control system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will be described in detail with reference to the portions necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.In describing the constituent elements of the present invention, the same reference numerals may be given to constituent elements having the same name, and the same reference numerals may be given thereto even though they are different from each other. However, even in such a case, it does not mean that the corresponding component has different functions according to the embodiment, or does not mean that the different components have the same function. It should be judged based on the description of each component in the example.
특히, 본 발명에서는 풍력발전단지 출력제어 시스템을 이용하여 풍력발전 단지 내부망, 연계된 변전소 및 외부망, 및 풍력발전시스템의 운전 상태 등의 상태 정보를 이용하여 풍력발전 단지의 운전 상황을 감시하도록 새로운 모의 방안을 제안한다.
In particular, in the present invention, the operation status of the wind power generation complex is monitored using state information such as the operation state of the wind power generation system internal network, the connected substation and the external network, and the wind power generation system using the wind power generation complex output control system We propose a new simulation method.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전시스템을 모의하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a system for simulating a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전시스템을 모의하기 위한 시스템은 발전단지 바람장 모의장치(310), 풍력발전시스템 모의장치(320), 발전단지 내부망 모의장치(330), 변전소/외부망 모의장치(340), 전력계통 모의 장치(350), 발전단지 출력 제어기(360) 등을 포함하여 구성될 수 있다.3, the system for simulating the wind power generation system according to the present invention includes a power generation complex wind
이때, 풍력발전 단지는 다수의 풍력발전 시스템 또는 풍력 발전기와 이를 전력계통에 연계하는 연계설비 예컨대, 내부망, 변전소, 및 외부망 등으로 구성될 수 있으며, 그 위치와 용량에 따라 효과적인 구성과 운영을 위한 내부망을 이용하여 연결하며 연결된 풍력발전 시스템은 발전단지 변전소를 통해 승압한 후 외부망을 통해 송전망 또는 배전망에 연결되게 된다.At this time, the wind power generation complex may be constituted of a plurality of wind power generation systems or wind power generators and a linkage facility linking them to the power system, for example, an internal network, a substation, and an external network. And the connected wind power system is connected to the grid or distribution network through the external network after it is boosted through the power generation complex substation.
발전단지 바람장 모의장치(310)는 풍력발전 단지를 구성하고 있는 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의할 수 있다.The power generation complex wind
풍력발전단지를 구성하고 있는 각 풍력발전시스템에 인가되는 바람은 풍향과 인접 풍력발전시스템의 운전상태에 따라 많은 영향을 받는다. 이러한 영향을 후류 효과(Wake Effect)라고 하며 실제 풍력발전단지는 후류 효과의 영향으로 다양한 동특성이 나타나게 된다. 이러한 후류 효과를 모의하기 위해서는 풍향과 풍속, 각 발전시스템의 위치, 운전상태 정보 등이 필요하다.The wind that is applied to each wind power generation system constituting the wind power plant is greatly influenced by the wind direction and the operation state of the adjacent wind power generation system. This effect is called the Wake Effect, and the actual wind turbine has various dynamic characteristics due to the effect of the wake effect. In order to simulate such a wake effect, the wind direction and wind speed, the position of each power generation system, and the operating state information are required.
상기 발전단지 바람장 모의장치(310)는 이러한 후류 효과를 모의하여 풍력발전단지를 구성하는 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람의 조건을 실시간으로 모의하게 된다.The power generation field wind
풍력발전시스템 모의장치(320)는 풍력발전기의 시스템 특성을 모의할 수 있는데, 풍력발전 시스템의 제어 시스템, 터빈 및 발전 시스템, 전력변환 장치 등으로 구성된다.The wind power generation system simulation apparatus 320 can simulate the system characteristics of a wind power generator, which is composed of a control system of a wind power generation system, a turbine and a power generation system, and a power conversion apparatus.
발전단지 내부망 모의장치(330)는 풍력발전단지의 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 내부 선로를 모의할 수 있는데, 변전소의 변압기 특성과 연계 선로의 특성을 반영할 수 있는 등가 회로로 구현되는 것이 바람직하다.
The
도 4는 도 3에 도시된 발전단지 내부망 모의장치의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a detailed configuration of the power generation unit internal network simulation apparatus shown in FIG.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력 발전단지 내부망은 풍력발전 단지를 구성하는 내부 케이블망을 모의하기 위한 내부 선로 모의모듈(332)들로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the internal network of the wind power generation complex according to the present invention may include internal
내부선로 모의모듈(332)은 풍력발전단지 내부 케이블을 모의하기 위한 등가회로와 풍력발전 시스템을 연결하기 위한 접속장치, 선로의 보호를 위한 차단기로 구성될 수 있다. 각 내부선로 모의모듈(332)은 스위치를 이용하여 병렬로 구성하는 것이 가능하다.The internal
내부선로 모의모듈(332)은 변전소/외부망 모의장치(340)의 변압기 모의모듈에 연결되는데, 이러한 구성은 일반적인 풍력발전단지의 내부망 및 변전소의 구성과 동일하다.
The internal
도 3의 변전소/외부망 모의장치(340)는 실제 풍력발전 단지의 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 외부 선로를 모의할 수 있는데, 변전소의 변압기 특성과 연계 선로의 특성을 반영할 수 있는 등가 회로로 구현되는 것이 바람직하다.The substation /
도 5는 도 3에 도시된 변전소/외부망 모의장치(340)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a detailed configuration of the substation / external
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전단지 내부 변전소는 내부망의 구성과 용량, 시스템의 신뢰도 등을 고려하여 복수의 변압기 뱅크로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, the internal substation of the wind power plant according to the present invention may be constituted by a plurality of transformer banks in consideration of the configuration and capacity of the internal network, the reliability of the system, and the like.
풍력발전단지 외부망은 풍력발전단지 변전소와 기존 계통의 송전망 또는 배전망을 연결하기 위한 케이블로 송전의 효율성을 고려하여 고압으로 송전할 수 있다.The external network of the wind power generation complex can transmit electricity at high pressure considering the efficiency of transmission by connecting the wind power generation substation with the existing grid transmission network or distribution network.
변전소/외부망 모의장치(340)는 이러한 시스템 특성을 고려하여 복수의 변압기 모델과 외부케이블 등가회로, 차단기로 구성될 수 있다. 변압기 모델은 실제 승압변압기의 결선과 임피던스 특성을 모의할 수 있는 모델을 사용한다. 변압기 모의모델 입력은 내부선로 모의모듈의 내부선로 모의모듈과 연결한다. 외부케이블 등가회로는 풍력발전단지 외부망을 구성하는 고압케이블의 특성을 모의한다.
The substation / external
도 3의 전력계통 모의장치(350)는 풍력발전단지가 연계되어 있는 배전망 및 송전망을 모의할 수 있다. 이러한 전력계통 모의장치(350)는 가변전압가변주파수의 전력변환 장치나 전력계통 특성을 모의할 수 있는 장치로 구현되는 것이 바람직하다.The power
또한 발전단지 출력 제어기(360)는 풍력발전시스템 모의장치(320), 발전단지 내부망 모의장치(330), 변전소/외부망 모의장치(340)로부터 상태 정보를 제공 받고, 이렇게 제공 받은 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하기 위한 제어 명령을 적어도 하나의 풍력발전시스템 모의장치(320)에 제공할 수 있다.
Also, the power generation
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전시스템을 모의하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a method for simulating a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전시스템 모의장치(320), 발전단지 내부망 모의장치(330), 변전소/외부망 모의장치(340) 각각은 모의를 수행하여 그 수행한 결과로 상태 정보를 발전단지 출력 제어기(360)에 제공할 수 있다(S610).6, each of the wind power generation system simulation apparatus 320, the power generation system internal
다음으로, 발전단지 출력 제어기(360)는 풍력발전시스템 모의장치(320), 발전단지 내부망 모의장치(330), 변전소/외부망 모의장치(340)로부터 상태 정보를 수집할 수 있다(S620).Next, the power generation
다음으로, 발전단지 출력 제어기(360)는 수집된 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하기 위한 제어 명령을 생성할 수 있다(S630).Next, the power generation
다음으로, 발전단지 출력 제어기(360)는 생성된 제어 명령을 적어도 하나의 풍력발전시스템 모의장치(320)에 제공하여(S640) 풍력발전 단지의 출력을 제어할 수 있다(S650).
Next, the power generation
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.It is to be understood that the present invention is not limited to these embodiments, and all of the elements constituting the embodiments of the present invention described above may be combined or operated in one operation. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. In addition, such a computer program may be stored in a computer-readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
310: 발전단지 바람장 모의장치
320: 풍력발전시스템 모의장치
330: 발전단지 내부망 모의장치
340: 변전소/외부망 모의장치
350: 전력계통 모의장치
360: 발전단지 출력 제어기310: Generator complex wind field simulator
320: Wind power system simulator
330: Power generation complex internal network simulation device
340: substation / external network simulation device
350: Power system simulator
360: Power generator output controller
Claims (11)
상기 풍력발전 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 내부 선로를 모의하는 발전단지 내부망 모의장치;
상기 풍력발전 단지의 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 외부 선로를 모의하는 변전소/외부망 모의장치; 및
상기 풍력발전시스템 모의장치, 상기 발전단지 내부망 모의장치, 상기 변전소/외부망 모의장치의 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하는 발전단지 출력 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템.At least one wind turbine simulator simulating system characteristics of a wind turbine in a wind turbine;
An internal network simulator for simulating an internal line connecting a substation and a grid-connected substation in the wind farm;
A substation / external network simulator for simulating an external line connecting a substation in the complex of the wind farm and a grid-connected substation; And
A power generation complex output controller for managing or controlling the output of the wind power generation complex based on the state information of the wind power generation system simulation device, the power generation complex internal network simulation device, and the substation / external network simulation device;
And a control system for controlling the wind power generation system.
상기 발전단지 내부망 모의장치는,
풍속 정보를 기반으로 풍력발전 단지 내 풍력발전기의 시스템 특성을 모의하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
In the power generation complex internal network simulation apparatus,
A system for simulating a wind power generator output control system characterized by simulating system characteristics of a wind power generator in a wind power generation complex based on wind speed information.
상기 발전단지 내부망 모의장치는,
상기 풍력발전 단지를 구성하는 내부 케이블망을 모의하기 위한 내부선로 모의모듈들로 구성되되,
상기 내부선로 모의모듈은 상기 풍력발전단지 내부 케이블을 모의하기 위한 등가회로, 풍력발전 시스템을 연결하기 위한 접속장치, 선로의 보호를 위한 차단기로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
In the power generation complex internal network simulation apparatus,
And internal line simulation modules for simulating an internal cable network constituting the wind power generation complex,
Wherein the internal line simulation module comprises an equivalent circuit for simulating the cable in the wind power generation plant, a connection device for connecting the wind power generation system, and a circuit breaker for protecting the line. ≪ / RTI >
상기 변전소/외부망 모의장치는,
시스템 특성을 고려하여 복수의 변압기 모델, 풍력발전단지 외부망을 구성하는 고압케이블의 특성을 모의하는 외부케이블 등가회로, 선로의 보호를 위한 차단기로 구성되되,
상기 변압기 모델은 승압변압기의 결선과 임피던스 특성을 모의할 수 있는 모델을 사용하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
The substation / external network simulation apparatus includes:
An external cable equivalent circuit simulating the characteristics of a high voltage cable constituting an external network of a wind power generation complex, and a circuit breaker for protecting the line,
Wherein the transformer model uses a model that can simulate the wiring and impedance characteristics of the step-up transformer.
상기 발전단지 출력 제어기는,
상기 풍력발전시스템 모의장치, 상기 발전단지 내부망 모의장치, 상기 변전소/외부망 모의장치로부터 상태 정보를 제공 받고,
제공 받은 상기 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하기 위한 제어 명령을 생성하여 그 생성된 제어 명령을 상기 풍력발전시스템 모의장치에 제공하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the power generation complex output controller comprises:
The state information is received from the wind power generation system simulation apparatus, the power generation system internal network simulation apparatus, the substation / external network simulation apparatus,
And generates a control command for managing or controlling the output of the wind power generation complex based on the provided state information and provides the generated control command to the wind power generation system simulation apparatus. System for simulating.
상기 풍력발전 단지를 구성하고 있는 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하는 발전단지 바람장 모의장치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
A wind farm simulation apparatus for simulating winds to be applied to each wind power generation system constituting the wind farm;
Further comprising a wind turbine output control system.
상기 발전단지 바람장 모의장치는,
상기 발전단지 출력 제어기로부터 상태 정보를 제공 받아 제공 받은 상기 상태 정보를 기반으로 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하고,
그 모의한 결과로 산출된 풍속 정보를 상기 풍력발전 시스템에 각각 제공하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 시스템.The method according to claim 6,
The power generation complex wind field simulation apparatus includes:
And a control unit that receives status information from the power generation complex output controller and simulates winds applied to the respective wind power generation systems based on the received status information,
And provides the wind speed information calculated as a result of the simulation to the wind power generation system, respectively.
발전단지 내부망 모의장치가 상기 풍력발전 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 내부 선로를 모의하는 단계;
변전소/외부망 모의장치가 상기 풍력발전 단지의 단지 내 변전소와 계통연계 변전소 사이를 연결하고 있는 외부 선로를 모의하는 단계; 및
발전단지 출력 제어기가 상기 풍력발전시스템 모의장치, 상기 발전단지 내부망 모의장치, 상기 변전소/외부망 모의장치의 상태 정보를 기반으로 풍력발전 단지의 출력을 관리 또는 제어하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 방법.Simulating at least one wind turbine system simulator system characteristic of a wind turbine generator in a wind turbine;
Simulating an internal line connecting the substation and the grid-connected substation in the wind power generation complex;
Simulating an external line connecting a substation / external network simulator between a substation in the complex of the wind farm and a grid-connected substation; And
Managing or controlling the output of the wind power generation complex based on status information of the wind power generation system simulation device, the power generation complex internal network simulation device, and the substation / external network simulation device;
And outputting the generated wind power generation output control signal.
상기 내부 선로를 모의하는 단계는,
기 제공된 풍속 정보를 기반으로 풍력발전 단지 내 풍력발전기의 시스템 특성을 모의하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step of simulating the internal line comprises:
A method for simulating a wind power generator output control system characterized by simulating system characteristics of a wind power generator in a wind power generation complex based on provided wind speed information.
발전단지 바람장 모의장치가 상기 풍력발전 단지를 구성하고 있는 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 방법.9. The method of claim 8,
Simulating winds to be applied to each wind power generation system constituting the wind power generation complex;
Further comprising the steps of: determining whether the wind turbine power output control system is in operation.
상기 제어하는 단계는,
상기 발전단지 출력 제어기로부터 상태 정보를 제공 받아 제공 받은 상기 상태 정보를 기반으로 각 풍력발전 시스템에 인가되는 바람을 모의하고,
상기 바람을 모의한 결과로 산출된 풍속 정보를 상기 풍력발전 시스템에 각각 제공하는 것을 특징으로 하는 풍력발전단지 출력제어시스템을 모의하기 위한 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the controlling comprises:
And a control unit that receives status information from the power generation complex output controller and simulates winds applied to the respective wind power generation systems based on the received status information,
And providing wind speed information calculated as a result of simulating the wind to the wind power generation system, respectively.
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