KR101997438B1 - 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법 및 그 프로그램 - Google Patents

부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법 및 그 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전 계통에서 전압 및 무효 전력 제어를 위해 사용되는 모선에서의 전압 프로파일을 부분 계측에 기반하여 예측하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 계측 지점 사이의 구간의 전압 프로필이 될 수 있는 전압의 범위를 예측하므로 예측 오차에 따른 전압 위배 상황을 최소화할 수 있다.

Description

부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법 및 그 프로그램{METHOD FOR PREDICTING VOLTAGE BASED ON PART MEASUREMENT FOR CONTROLLING VOLTAGE AND REACTIVE POWER, PROGRAM FOR THE SAME}
본 발명은 배전 계통에서 전압 및 무효 전력 제어를 위해 사용되는 모선에서의 전압을 부분 계측에 기반하여 예측하는 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
수용가의 소비부하는 주로 난방, 조명, 모터, 다양한 서비스를 제공하는 전자장치, 컴퓨터와 제어기, 이동기기의 배터리 충전기기, 그리고 산업계에서 주로 사용되는 전기화학 장치 등으로 구성되어 있다. 이러한 모든 부하들은 공칭의 공급 전압에서 안정적으로 사용되어지도록 설계되어 있다. 따라서 전력사업자들은 전압 규정에 의해 수용가에 일정한 전압 범위의 전력을 공급해 주어야 한다. 하지만, 최근 화석 연료의 사용량을 줄이는 추세에 있으며 동시에 신재생에너지를 이용한 분산전원(DG, Distributed Generation)에 대한 관심이 전 세계적으로 증가하고 있다.
신재생에너지인 풍력발전, 태양광발전 및 소형 열병합 발전 같은 중소규모 전원을 분산 배치하는 분산전원 도입이 크게 증가하고 있어, 전형적인 배전계통의 인프라와 운영방식에서는 대용량 분산전원을 수용하기 위해서는 한계가 있다. 이에 따라 발생 가능한 기술적 문제로 규정전압 이탈, 전기품질 저하와 같은 전압 문제가 발생된다. 그러나 분산전원이 배전계통에 추가될 때마다 전력품질을 유지하기 위한 설비를 추가하는 것은 어렵다. 그러므로 신재생에너지의 계통 연계시 가장 많이 제한이 되는 사항은 연계기준 중에서 전압문제이므로 전압조정설비를 설치하거나 무효전력을 제어하는 시스템에 대한 연구가 필요하다. 현재 한국 전력에서는 분산전원 연계에 따른 배전계통의 적정전압 이탈 문제에 대한 적절한 솔루션 및 기술적 대책에 대한 실증시험을 진행 중에 있다. 이러한 추세에 맞추어 분산전원 연계 확대를 위해 분산전원을 고려한 배전계통의 전압제어 기술 개발이 필요하다. 기존에도 부분 계측을 이용한 전압제어 방안이 제안된 바 있다. 다만, 종래 기술은 구간 사이의 부하가 중앙 지점에 집중되어 있다고 가정하였다. 이러한 가정으로 인해 전압예측의 오차가 발생하여 전압 위배가 발생하는 문제점이 있다. 부분 계측 기반 전압 및 무효 전력 제어 기술로 다음과 같은 기술들이 제안된 바 있다.
선행문헌 1 한국등록특허 제10-1132107호는 인접 노드의 전압, 전류 및 역률 중 적어도 하나 이상을 이용하여 분산전원이 전력계통에 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 전압 산출부 상기 산출된 전압을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어변수를 포함하는 목적 함수를 이용하여 상기 목적 함수가 최소값이 되도록 하는 상기 제어변수의 값을 산출하는 제어변수 산출부; 및 상기 제어변수의 값에 따라 상기 분산전원을 상기 제어변수로써 다른 제어장치와 함께 제어하여 상기 전력계통의 전압 및 무효전력 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전압 산출부는 4단자 정수법(constants of four terminals)을 적용하여 산출된 수식을 이용하여 상기 분산전원이 연계된 지점에 상응하는 노드의 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템을 개시하고 있다.
선행문헌 2 한국공개특허 제 10-2013-0011163호는 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 무효 전류가 상기 무효 전류에 대한 지령 값에 일치하도록 상기 정지형 무효전력 보상장치에 입력되는 위상각을 제어하는 제어장치에 있어서, 상기 무효 전류에 대한 지령 값을 이용하여 상기 위상각에 대한 지령 값 및 상기 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 지령 산출부; 상기 상태 변수에 대한 지령 값과 상기 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성하는 피드백 제어 신호 생성부; 및 상기 위상각에 대한 지령 값, 상기 상태 변수에 대한 지령 값, 상기 오차 및 상기 피드백 제어 신호를 이용하여 상기 위상각을 산출하는 위상각 산출부를 포함하되, 상기 상태 변수는 상기 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 유효 전류, 무효 전류 및 직류 전압 중 하나 이 상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상장치의 제어장치를 개시하고 있다.
1. 한국등록특허 제 10-1132107호(공고일: 2012.04.05) 2. 한국공개특허 제 10-2013-0011163호(공개일: 2013.01.30)
이에 본 발명은 전압 프로파일의 예측 오차에 따른 전압 위배를 최소화할 수 있는 전압 프로파일 예측 방법 및 프로그램을 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법은 계통의 전압 프로필을 예측하기 위한 필수 계측 지점 상에서의 계측값을 취득하는 단계; 및 상기 취득된 계측값을 사용해 전압 프로필을 예측하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 전압 프로필은 계측지점 구간 모선의 전압 강하의 최대값 및 최소값일 수 있다.
그리고, 다음의 수학식
Figure 112019063272161-pat00001
Figure 112019063272161-pat00002
여기에서,
Figure 112019063272161-pat00003
: 구간 임피던스
Figure 112019063272161-pat00004
: 구간 부하전류 및 전압
에 의해 각각의 구간에서 전압의 범위를 예측하며,
상기 목적함수의 두 제약조건은
Figure 112019063272161-pat00005
Figure 112019063272161-pat00006
일 수 있다.
또한, 다음의 수학식
Figure 112019063272161-pat00007
Figure 112019063272161-pat00008
여기에서,
Figure 112019063272161-pat00009
: 구간 임피던스
Figure 112019063272161-pat00010
: 구간 부하전류 및 전압
에 의해 각각의 구간에서 전압 범위를 예측하며,
상기 목적함수의 두 제약조건은
Figure 112019063272161-pat00011
Figure 112019063272161-pat00012
Figure 112019063272161-pat00013
일 수 있다.
또한, 다음의 수학식
Figure 112019063272161-pat00014
Figure 112019063272161-pat00015
여기에서,
Figure 112019063272161-pat00016
: 구간 임피던스
Figure 112019063272161-pat00017
: 구간 부하전류 및 전압
에 의해 각각의 구간에서 전압의 범위를 예측하며,
상기 목적함수의 세 제약조건은
Figure 112019063272161-pat00018
Figure 112019063272161-pat00019
Figure 112019063272161-pat00020
일 수 있다.
또한, 본 발명은 컴퓨터와 결합하여 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법을 수행하기 위한 매체에 저장된 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램을 더 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램이 저장되고 통신망을 통해 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램을 전송할 수 있는 서버 시스템을 더 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램을 저장하고, 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램에 의해 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측을 수행하는 스마트 배전 운영 시스템(SDMS:Smart Distribution Management System), 배전 운영 시스템(DMS: Distribution Management System), 배전 자동화 시스템(DAS:Distribution Automation System)을 더 제공할 수 있다.
본 발명은 계측 지점 사이의 구간의 전압 프로필이 될 수 있는 전압의 범위를 예측하므로 예측 오차에 따른 전압 위배 상황을 최소화할 수 있다.
도1은 최고 전압 계측 지점 선정 방안 적용을 설명하기 위한 도면
도 2는 최저 전압계측 지점 선정 방안 적용을 설명하기 위한 도면
도 3은 계측지점 구간 모선의 전압 산출(전압예측1)을 설명하기 위한 도면
도 4는 계측지점 구간 모선의 전압 산출(전압예측1)을 설명하기 위한 도면
도 5는 전압예측1에 의한 전압 예측 결과 그래프
도 6은 부하 전류의 범위 적용에 따른 예측 전압 범위를 설명하기 위한 도면
도 7은 부하 전류 패턴에서 전류 제약 조건 도출을 설명하기 위한 도면
도 8은 하위 전류의 범위가 상위 구역 제약조건으로 반영되는 것을 설명하기 위한 도면
도 9는 계측지점 구간 모선의 전압 산출(전압예측2)을 설명하기 위한 도면
도 10은 부하패턴 적용과 비적용 비교를 위한 사례계통
도 11은 부하패턴 적용과 비적용 전압 예측 비교(0~0.5MVA) 결과 그래프
도 12는 부하패턴 적용과 비적용 전압 예측 비교(0.3~0.7MVA) 결과 그래프
도 13은 전압예측2에 의한 전압 예측 결과 그래프
도 14는 전압예측3에 의한 전압 예측 결과 그래프
가. 전압 및 무효전력 제어를 위한 계측기 위치 선정
계통의 전압 프로필을 예측하기 위한 필수 계측 지점을 선정한다. 계통의 전압이 운영 전압 범위 내에서 운영 되어야 하므로 최고, 최저 전압 예측에 필요한 지점을 계측하거나 최고, 최저 전압을 직접 계측한다. 계측 지점 선정을 위해 필요한 데이터는 토폴로지 데이터와 계통 부하 또는 전압 이력 데이터이다. 계측 요소로는 전압크기(V)와 전류 크기(I)이다.
본 발명은 계통의 전압 프로필을 예측하기 위해 계통 상에서 필수 계측 지점을 선정한다. 그리고, 그 필수 계측 지점 상의 계측값을 사용해 전압 프로필을 예측한다. 전압 프로필은 예측 구간에서의 최대 전압값 및 최소전압값의 형태이다.
1) 최고 전압이 발생할 수 있는 지점 선정
일반적인 배전계통에서 최고 전압이 발생하는 지점은 몇 가지의 경우로 나눌 수 있다. 방사상 계통에서 계통의 최상단인 송출 지점이 계통의 최고 전압이 될 수 있다. 전압 프로필을 변형하여 계통의 전압을 상승시키는 설비가 연계된 지점에서 최고의 전압이 발생할 수 있다. 배전계통의 전압 프로필을 변형시키는 설비로는 분산전원이나 무효전력 제어기기가 있다. 정리하면 다음과 같다. 도 1은 최고 전압이 발생할 수 있는 지점을 계측 지점으로 선정하는 예를 보여준다.
- 토포로지 상에서 송출 지점 : M.tr 2차측(V,I), SVR 2차측(V,I)
- 전압 상승이 발생하는 지점 : 분산전원 연계점(V,I), 무효전력 제어기기 연계점(V,I)
2) 최저 전압이 발생할 수 있는 지점 선정
일반전인 배전계통에서 최저 전압이 발생하는 지점은 방사상 구조상 말단 지점이다. 그러므로 계통 선로 말단에 최저 전압 발생지점으로 선정할 수 있다. 도 2는 제시한 계측 지점 선정 방안을 적용한 예시를 보여준다.
- 메인피더 말단 및 분기선로 말단 지점(V,I)
- SVR 1차측(V,I)
3) 분기선로 발생지점
분기선로를 계측하는 것은 배전계통 전압 특성상 전류의 흐름이 분리되어지기 때문에 계측에 있어서 중요하다. 계통 구조상 분기선로가 시작하는 지점에서 전압을 계측하고 전류는 각 분기선로 나가는 전류를 계측한다. 하지만 분기선로가 아주 짧은 선로 구간이거나 부하가 상당히 작은 분기선로는 전압 강하가 작기 때문에 전압 제어에 영향이 없는 경우에 무시할 수 있다.
나. 부분 계측 기반 전압 프로필 예측
기존 전압 및 무효전력은 전역 계측을 기반으로 제어하기 때문에 계측기의 수가 많아지고 통신 설비가 요구되어 많은 비용이 발생한다. 이러한 단점을 보완하기 위해 부분 계측을 하여 전역 계측과 비슷한 효과를 낼 수 있는 전압 예측 방안을 제시하였다.
분산전원이 배전계통에 연계되어 운영되는 경우, 분산전원의 영향은 배전계통의 전압 강하 특성을 변형하기 때문에 전압 예측에 필수로 고려하여야 한다. 계통 전압의 전압강하 특성을 변화시키는 설비인 분산전원 또는 무효전력 제어기기에 의한 전압 변동을 중첩의 원리로부터 구분한다. 구분 되어진 부하에 의한 전압 변동을 이용하여 다음과 같이 전압 예측을 할 수 있다.
1) 계측 지점과 계측지점 구간 전압 예측(전압예측1)(제 1 실시예)
계측 전압 구간 각 모선의 전압 강하를 도 3과 같이 나타낼 수 있다. 도 3은 계측 구간 사이의 전압을 구하기 위해 도식화하여 나타내었다. 계측 지점의 전압(
Figure 112019063272161-pat00021
)과 전류(
Figure 112019063272161-pat00022
)를 계측한다. 계측지점 구간 모선의 전압 강하는 식 4.1과 같이 나타낼 수 있다. 각 모선의 전압강하는 시작 모선 전압(
Figure 112019063272161-pat00023
)과 각 모선의 전압의 차이이다.
Figure 112019063272161-pat00024
(4.1)
여기에서,
Figure 112019063272161-pat00025
: 구간 임피던스
Figure 112019063272161-pat00026
: 구간 부하전류 및 전압
도출된 식 (4.1)으로부터 식 (4.2)와 같이 목적함수를 도출할 수 있다.
Figure 112019063272161-pat00027
(4.2)
구간에 유입되는 전류(
Figure 112019063272161-pat00028
)와 나가는 전류(
Figure 112019063272161-pat00029
)로부터 구간 부하 전류의 합을 구할 수 있다. 전류 법칙에 의해 유입되는 전류에서 나가는 전류를 빼면 구간 부하 전류의 합과 같아진다. 그러므로 계측된 전류로부터 식 (4.3)과 같이 전류 제약 조건을 도출한다.
Figure 112019063272161-pat00030
(4.3)
여기에서,
Figure 112019063272161-pat00031
: 계측 전류
시작 모선의 전압(
Figure 112019063272161-pat00032
)과 끝 모선의 전압(
Figure 112019063272161-pat00033
)으로부터 구간 말단 모선의 전압 강하를 구할 수 있다. 식 (4.1)의 전압 강하 식에 적용하면, 시작 모선의 전압과 끝 모선 전압 차이는 말단 모선의 전압강하와 같다. 그러므로 계측된 전압으로부터 식 (4.4)과 같이 전압 제약 조건을 도출한다.
Figure 112019063272161-pat00034
(4.4)
여기에서,
Figure 112019063272161-pat00035
: 계측 전압
전류 조건과 전압 조건을 등식 제약조건으로 적용하면, 전류에 대한 최적화 연산이 가능하다. 선형 최적화를 통해 각 모선의 가능한 최고 전압과 가능한 최저 전압이 도출될 수 있다. 도출된 최고, 최저 전압으로 계측 지점 구간 모선의 전압 범위가 결정된다. 선형 최적화 표준형은 다음과 같이 식 (4.5)이다.
Figure 112019063272161-pat00036
(4.5)
도출된 최적화 조건을 적용하여 선형 최적화의 목적함수는 다음과 같다. 각 모선에서의 최고 전압과 최저 전압을 구하기 때문에 최적화 목적함수는 식 (4.6)과 식 (4.7) 두 개로 나타내어진다.
Figure 112019063272161-pat00037
(4.6)
Figure 112019063272161-pat00038
(4.7)
도출된 조건에서 등식 제약조건은 다음과 식 (4.8)과 식 (4.9)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019063272161-pat00039
(4.8)
Figure 112019063272161-pat00040
(4.9)
도 4와 같은 모의계통을 이용하여 분산전원이 포함된 계통에서 전압 프로필을 예측하였다.
계측지점과 계측 지점 사이의 전압이 범위로 나타내어지고 그 결과는 도 5에 나타내었다. 전압을 예측한 결과 최대 오차 범위는 12번 모선에서 0.47%(0.0047p.u)만큼의 차이가 도출되었다.
2) 전류 계측이 안되는 경우 전압 예측(전압예측2)(제 2 실시예)
전류가 계측이 안되는 경우 예측 방안을 달리한다. 전압만을 계측하면 전류 제약 조건이 없어 도 6의 왼쪽과 같이 직각 삼각형 형태로 최고 최저 전압 범위가 결정된다. 하지만 과거 부하 데이터 분석을 통해 식 (4.10)과 같이 부하 전류의 범위를 알 수 있으면 전압 예측 범위가 좁아질 수 있다.
Figure 112019063272161-pat00041
(4.10)
여기에서,
Figure 112019063272161-pat00042
: 최저 부하 전류
Figure 112019063272161-pat00043
: 최대 부하 전류
과거 부하 데이터 분석을 통해 부하 전류를 제약조건으로 활용할 수 있다. 도 7과 같이 부하 전류의 패턴에서 최대 부하 전류를 최대값으로 설정하고 최저 부하 전류를 최저값으로 설정하였다. 도 7로부터 최종 제약 조건을 식 (4.11)으로 나타내었다.
Figure 112019063272161-pat00044
(4.11)
부하전류 범위는 계통 토폴로지상 하위 구역부터 하위 전류의 범위를 구할 수 있다. 도 8은 각 구간의 나가는 전류를 나타내며 말단의 경우 나가는 전류가 0이다. 말단 구간의 경우 나가는 전류는 0으로 설정이 가능하므로 말단 구간부터 차례로 전류 범위를 도출할 수 있다. 도 9는 예측 방식을 도식적으로 설명한다. 말단 구간에 대해 전압의 범위를 도출하면서 구간 전류의 범위가 함께 도출되어지므로 구해진 구간 전류 범위를 상위 구간 전압 예측 제약조건에 반영한다. 이러한 방식으로 말단 구간부터 상위 구간까지 차례로 도출한다. 구간 전류 범위를 식 (4.12)처럼 나타낼 수 있다.
Figure 112019063272161-pat00045
(4.12)
여기서,
Figure 112019063272161-pat00046
: 구간에서 나가는 최소 전류 크기
Figure 112019063272161-pat00047
: 구간에서 나가는 최대 전류 크기
계측된 전압과 부하 패턴을 이용하여 계측지점의 사이의 전압을 예측한다. 전압예측1방안과 동일한 선형 최적화 방식을 이용하여 예측한다.
전압강하를 식 (4.13)과 같이 목적함수로 나타낸다.
Figure 112019063272161-pat00048
(4.13)
식 (4.12)를 제약조건으로 포함한다. 하위 구역의 전류 범위를 전압강하 식 (4.4)에 적용하여 추가적인 부등식 제약조건을 구한다. 하위 구역의 전류 범위를 전압 제약 조건으로 나타내고 다음 식 (4.14), (4.15)와 같다.
Figure 112019063272161-pat00049
(4.14)
Figure 112019063272161-pat00050
(4.15)
부하 전류 범위를 부등식 제약조건으로 추가한다. 말단 구간부터 상위 구간 순으로 연산하며 하위 전류 범위를 부등식 제약조건으로 추가한다. 선형 최적화를 통해 계측 지점 구간 버스의 전압 범위가 결정된다.
선형 최적화 표준형은 다음과 같이 식 (4.16)이다.
Figure 112019063272161-pat00051
(4.16)
도출된 최적화 조건을 적용하여 선형 최적화의 목적함수는 다음과 같다. 각 모선에서의 최고 전압과 최저 전압을 구하기 때문에 식 (4.17)과 같이 최적화 목적함수는 두 개로 나타내어진다.
Figure 112019063272161-pat00052
Figure 112019063272161-pat00053
(4.17)
도출된 조건에서 등식 제약조건과 부등식 제약조건은 다음과 같이 식 (4.18)로 나타낼 수 있다.
Figure 112019063272161-pat00054
Figure 112019063272161-pat00055
Figure 112019063272161-pat00056
(4.18)
부하 패턴 적용과 비적용이 전압 예측에 미치는 영향을 확인하기 위해 도 10과 같은 간단한 계통으로 사례연구를 수행하였다. 부하와 선로 임피던스는 임의로 선정하였다.
부하 패턴을 적용하지 않은 경우 도 11에 제약조건이 적용이 되지 않아 삼각형 모양으로 전압을 예측한다. 그러므로 도 11에서와 같이 전압 범위 오차가 크게 되기 때문에 적용 가능성이 낮아진다. 부하 패턴을 적용을 하면 도 11의 결과처럼 전압 예측 범위가 좁아지는 것을 알 수 있다. 도 11은 부하 범위가 0~0.5MVA일 때, 전압 범위를 보여주고 도 12는 부하 범위가 0.3~0.7MVA일 때, 전압 범위를 보여준다. 간단한 사례연구를 통해 부하 패턴을 적용할 경우 전압 예측의 오차가 상당히 감소하는 것을 확인하였다.
도 4의 모의 계통을 이용하여 계측 지점 사이의 전압을 예측하였다. 계측지점에서는 전압만을 계측하고 부하 패턴으로부터 부하 전류의 범위를 도출하고 선형최적화를 적용하여 전압을 예측하였다. 도 13은 예측 결과 보여주며 전압 범위 최대 오차는 3번 모선에서 0.48% (0.0048p.u)이다.
3) 계측 및 부하 패턴을 활용한 전압 예측(전압예측3)(제 3 실시예)
전류를 계측가능하고 과거 부하 데이터 분석이 가능할 경우 사용되는 방안이다. 등식 제약조건과 부등식 제약 조건을 동시에 적용한다. 선형 최적화를 통해 계측 지점 구간 모선의 전압 범위가 결정된다. 식 (4.3)과 식(4.4)에 다음 식 (4.19)의 전류 제약조건을 추가한다.
Figure 112019063272161-pat00057
(4.19)
선형 최적화 표준형은 다음과 같이 식 (4.20)이다.
Figure 112019063272161-pat00058
(4.20)
도출된 전압강하식을 적용하여 구한 선형 최적화의 목적함수는 다음과 같다. 각 모선에서의 최고 전압과 최저 전압을 구하기 때문에 최적화 목적함수는 식 (4.21)과 같이 두 개로 나타내어진다.
Figure 112019063272161-pat00059
Figure 112019063272161-pat00060
(4.21)
도출된 조건에서 부등식 제약 조건과 등식 제약조건은 식 (4.22)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019063272161-pat00061
Figure 112019063272161-pat00062
Figure 112019063272161-pat00063
(4.22)
도 4의 모의 계통을 이용하여 계측 지점 사이의 전압을 예측하였다. 계측지점에서는 전압 및 전류를 계측하고 부하 패턴으로부터 부하 전류의 범위를 도출하고 선형최적화를 적용하여 전압을 예측하였다. 도 14는 그 예측 결과를 보여주며 11번 모선에서 전압 범위 최대 오차 0.44%(0.0044p.u)가 발생하였다. 다른 두 방법에 비해 비교적 예측 오차가 작은 것을 볼 수 있다.
세 가지의 전압예측 방안에 대해 시뮬레이션 한 결과에서 각 방안별로 전압 범위가 예측이 되었으며 실제 전압값이 예측 범위 내에 있는 것을 확인 할 수 있었다. 모든 정보를 활용하는 방안인 전압예측3이 전압예측 오차 범위가 가장 작게 나오는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법은 실질적으로 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램이 설치된 컴퓨터 시스템에 의해 수행된다.
즉, 본 발명은 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램이 저장된 컴퓨터, 스마트 배전 운영 시스템, 배전 운영 시스템 또는 배전 자동화 시스템의 형태로 제공될 수도 있다.
또한, 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램은 서버 시스템에 저장되고, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 서버 시스템으로부터 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램을 다운로드받아 설치한 후, 전압 예측(계측지점 구간에서의 전압 프로필 계산)을 수행할 수 있다.
또한, 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램은 별도로 기록 매체에 저장되어 제공될 수 있으며, 상기 기록매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진자에서 공지되어 사용 가능할 것일 수 있으며, 예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD, DVD와 같은 광 기록 매체, 자기 및 광 기록을 겸할 수 있는 자기-광 기록 매체, 롬, 램, 플래시메모리 등 단독 또는 조합에 의해 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치일 수 있다.
또한, 상기 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램은 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등이 단독 또는 조합으로 구성된 프로그램일 수 있고, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드로 짜여진 프로그램일 수 있다.

Claims (7)

  1. 계통의 전압 프로필을 예측하기 위한 필수 계측 지점 상에서의 계측값을 취득하는 단계; 및
    상기 취득된 계측값을 사용해 전압 프로필을 예측하는 단계를 포함하고,
    다음의 목적함수
    Figure 112019063272161-pat00064

    Figure 112019063272161-pat00065

    여기에서,
    Figure 112019063272161-pat00066
    : 구간 임피던스
    Figure 112019063272161-pat00067
    : 구간 부하전류 및 전압
    에 의해 각각의 구간에서 전압 범위를 예측하며,
    상기 목적함수의 두 제약조건은
    Figure 112019063272161-pat00068

    Figure 112019063272161-pat00069

    Figure 112019063272161-pat00070

    인 것을 특징으로 하는 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 프로필은 계측지점 구간 모선의 전압 강하의 최대값 및 최소값인 것을 특징으로 하는 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 방법.
  3. 컴퓨터와 결합하여 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항의 전압 예측 방법을 수행하기 위한 매체에 저장된 부분 계측 기반 전압 및 무효전력 제어를 위한 모선에서의 전압 예측 프로그램.
  4. 제 3 항의 전압 예측 프로그램이 저장되고 통신망을 통해 상기 전압 예측 프로그램을 전송할 수 있는 서버 시스템.
  5. 제 3 항의 전압 예측 프로그램을 저장하고, 상기 전압 예측 프로그램에 의해 계측지점 구간에서의 전압프로필을 예측하는 스마트 배전 운영 시스템(SDMS:Smart Distribution Management System).
  6. 제 3 항의 전압 예측 프로그램을 저장하고, 상기 전압 예측 프로그램에 의해 계측지점 구간에서의 전압프로필을 예측하는 배전 운영 시스템(DMS: Distribution Management System).
  7. 제 3 항의 전압 예측 프로그램을 저장하고, 상기 전압 예측 프로그램에 의해 계측지점 구간에서의 전압프로필을 예측하는 배전 자동화 시스템(DAS:Distribution Automation System).

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