KR102234711B1 - Control method to autonomously control voltage of distributed energy resources - Google Patents

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신창훈
조성수
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한국전력공사
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Abstract

The present invention relates to a distributed resource management system capable of managing distributed resources distributed in a power grid and a control method thereof. According to the present invention, provided is a control method of a computing device for controlling the distributed resources supplying active power from a first point to a second point through a line. The control method can comprise the steps of: calculating a ratio of a resistance (R) to a reactance (X) of the line; and adjusting reactive power supplied or absorbed to the line based on the ratio.

Description

분산자원의 전압을 자율적으로 제어하는 제어 방법{CONTROL METHOD TO AUTONOMOUSLY CONTROL VOLTAGE OF DISTRIBUTED ENERGY RESOURCES}Control method to autonomously control the voltage of distributed resources{CONTROL METHOD TO AUTONOMOUSLY CONTROL VOLTAGE OF DISTRIBUTED ENERGY RESOURCES}

본 발명은 전력망에 분포된 분산자원의 전압을 자율적으로 제어하는 제어 방법으로, 보다 구체적으로 분산자원들을 관리할 수 있는 분산자원의 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a control method for autonomously controlling voltages of distributed resources distributed in a power grid, and more specifically, to a method for controlling distributed resources capable of managing distributed resources.

중앙급전발전기 중심의 전력공급 방식을 보완하기 위해, 분산자원(Distributed Energy Resource, DER)을 적극적으로 전력계통에 도입하고 있다. 분산자원은 '분산형 에너지 자원' 또는 '분산전원'으로 호칭되기도 한다.Distributed Energy Resource (DER) is actively being introduced into the power system in order to complement the power supply method centered on the central power supply generator. Distributed resources are sometimes referred to as'distributed energy resources' or'distributed power sources'.

분산자원(DER)은 수요지 근처에 중·소규모로 설치되기 때문에, 필요한 지역에 필요한 규모로 단기간에 설치가 가능하다. 또한 분산자원(DER)은 수요지 근처에서 직접 전력을 공급하기 때문에, 송전손실로 인한 전반적인 에너지 손실을 크게 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 송전계통의 부하를 완화 함으로써 전력 인프라 보강 및 확장에 필요한 투자를 지연 또는 회피할 수 있게 한다. 일반적으로, 분산자원(DER)은 짧은 시간 내에 발전기 기동이 가능하기 때문에 배전망의 단기간 안정화에 기여할 수 있으며 전력 부족시에는 추가 발전으로 최대수요에 유연하고 효과적으로 대처함으로써 계통신뢰도와 전력품질을 향상시키는 데 활용될 수도 있다.Since distributed resources (DER) are installed in small and medium-sized near demand sites, they can be installed in a short period of time at the required scale in the required area. In addition, since the distributed resource (DER) directly supplies power near the demand site, it can significantly reduce the overall energy loss due to transmission loss, and this delays the investment required for power infrastructure reinforcement and expansion by mitigating the load on the transmission system. Or make it possible to avoid it. In general, distributed resources (DER) can contribute to short-term stabilization of the distribution network because generators can be started within a short period of time, and when power is insufficient, additional power generation can be used to flexibly and effectively respond to peak demand, thereby improving system reliability and power quality. It can also be used.

하지만 아직까지는 분산자원(DER)의 발전비용은 높은 편이며 운영(operation) 측면에서도 해결해야 할 다수의 기술적 난제들이 존재한다. 예를 들어, 특정 지역의 분산자원(DER) 발전용량이 해당 지역의 수요를 초과하게 되면 전력망 내 역조류를 야기하게 된다. 이러한 역조류는 배전망 내 혼잡을 초래할 뿐만 아니라 적정 수준의 전압유지를 어렵게 하며, 사고 발생시에는 기존의 보호협조체계로는 해결할 수 없는 상황이 발생할 가능성 또한 존재한다. 이와 같은 기술적 문제로 인해, 현재는 분산자원(DER) 연계시 단순 연계용량제한(fit & forget) 방식을 적용하고 있다. 이는 과거의 수동적인 배전망 운영환경에는 적합하지만, 분산자원(DER)의 효율적 이용을 제한할 뿐만 아니라 배전 인프라에 대한 투자비용 상승과 불충분한 투자유인을 야기하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 분산자원(DER)이 기존의 대규모 중앙급전발전소의 역할을 대체할 수 있도록 현재의 전력 및 ICT 인프라(infra)를 개선하고 효과적인 연계방안을 수립해야 하며, 안정적인 계통운영을 지원할 수 있는 제어 전략을 구축해야 한다. 이는 수 백기의 중앙급전발전기를 대상으로 하는 중앙제어 개념에서 수십만 기의 발전기와 제어가능 부하의 운영에 적합한 새로운 분산제어 패러다임(paradigm)으로의 변화를 의미한다.However, the cost of generating distributed resources (DER) is still high, and there are a number of technical challenges to be solved in terms of operation as well. For example, when the DER generation capacity of a specific region exceeds the demand of the region, it causes reverse currents in the power grid. Such reverse currents not only cause congestion in the distribution network, but also make it difficult to maintain an appropriate level of voltage, and in the event of an accident, there is a possibility that a situation that cannot be solved with the existing protection cooperation system may occur. Due to such technical problems, a simple fit & forget method is currently applied when linking distributed resources (DER). This is suitable for the passive distribution network operating environment in the past, but not only limits the efficient use of distributed resources (DER), but also leads to an increase in investment costs and insufficient investment incentives for the distribution infrastructure. To solve this problem, it is necessary to improve the current power and ICT infrastructure and establish effective linkage plans so that distributed resources (DER) can replace the role of the existing large-scale central power plant. You need to build a control strategy that you can support. This means a change from a central control concept for hundreds of units of central power supply generators to a new distributed control paradigm suitable for the operation of hundreds of thousands of generators and controllable loads.

종래에는 분산자원에 의해서 배전선로의 전압상승이 자주 발생하고 있으며, 이를 제어하기 위하여 많은 제어방법들이 제안되어 왔다. 국내에서도 배전계통의 분산자원에 의해 상승한 전압을 안정시키기 위해 DER-AVM 기능을 개발하여 적용하고 있으며, 이 DER-AVM기능은 현재 약 100여 군데에서 운용되고 있다. 또한, 앞으로 약 50,000여군에 이상 설치되어 배전계통의 전압안정화를 위해 운영될 필요가 있는 기술이다. 특고압 계통에 연계된 분산자원은 ‘특고압 분산자원 중계장치’와 FRTU를 통해서 연계점의 전압을 제어하고 있으며, 저압 계통에 연계된 분산자원은 ‘저압 분산자원 연계장치’를 이용해서 하나의 연계장치가 최대 3대의 분산자원을 제어하여 저압 변대주의 전압을 안정화 하도록 되어 있다. Conventionally, voltage rise of distribution lines frequently occurs due to distributed resources, and many control methods have been proposed to control this. In Korea, the DER-AVM function has been developed and applied to stabilize the voltage raised by the distributed resources of the distribution system, and this DER-AVM function is currently being operated in about 100 places. In addition, it is a technology that needs to be installed in more than 50,000 groups in the future and operated to stabilize the voltage of the distribution system. Distributed resources linked to the extra-high voltage system control the voltage at the point of connection through the'Extra-high-pressure distributed resource relay device' and the FRTU, and the distributed resources connected to the low-voltage system use the'low-voltage distributed resource linkage device'. The linkage device is designed to stabilize the voltage of the low-voltage transformer by controlling up to three distributed resources.

종래 기술에 의할 경우, 분산자원이 연계된 지점의 정확한 테브난 등가임피던스를 구하는 것은 매우 어렵기 때문에, 전압 안정화의 효율성에 대한 의문이 제기되고 있다. In the case of the prior art, since it is very difficult to obtain an accurate Thevenin equivalent impedance of a point where distributed resources are linked, a question about the efficiency of voltage stabilization has been raised.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0073340(2019.06.26)의 '전력망에서 분산형 에너지 자원을 관리하기 위한 지능형 전력망 운영 시스템'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in'Intelligent Power Grid Operation System for Managing Distributed Energy Resources in a Power Grid' of Korean Patent Application Publication No. 10-2019-0073340 (2019.06.26).

본 발명의 일 목적은, 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전력망에 분포된 분산자원의 전압을 자율적으로 제어함으로써 다수의 분산자원들을 관리할 수 있는 제어 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above-described problem, and to provide a control method capable of managing a plurality of distributed resources by autonomously controlling voltages of distributed resources distributed in a power grid.

본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 도출된 것으로, 상위 시스템과의 연동을 통해 최적의 제어 지령을 받음으로써 전체적인 계통 안정화 효과를 증가시키기 위해 Q-V droop곡선, 역률제어 지령, Q-P droop 곡선을 인버터에서 자율적으로 설정할 수 있는 분산자원의 자율전압 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention is derived from such a technical background, and in order to increase the overall system stabilization effect by receiving the optimal control command through interlocking with the upper system, the QV droop curve, the power factor control command, and the QP droop curve are autonomously applied in the inverter. Its purpose is to provide a method for controlling autonomous voltage of distributed resources that can be set.

본 발명은 전력망에 분포된 분산자원들을 관리할 수 있는 분산자원 관리 시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 분산자원의 전압을 자율적으로 제어하는 제어 방법을 제공한다. The present invention relates to a distributed resource management system capable of managing distributed resources distributed in a power grid and a control method thereof. More specifically, the present invention provides a control method for autonomously controlling the voltage of distributed resources.

본 발명에 따르면, 선로를 통해 제1 지점에서 제2 지점으로 유효 전력을 공급하는 분산자원을 제어하는 컴퓨팅 디바이스의 제어 방법이 제공된다. According to the present invention, there is provided a control method of a computing device for controlling distributed resources supplying active power from a first point to a second point through a line.

상기 제어 방법은, 상기 선로의 저항(R)과 리액턴스(X)의 비율을 산출하는 단계; 및 상기 비율에 근거하여 상기 선로로 공급 또는 흡수되는 무효 전력을 조절하는 단계를 포함한다. The control method includes calculating a ratio of resistance (R) and reactance (X) of the line; And adjusting the reactive power supplied or absorbed to the line based on the ratio.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 방법은, 상기 분산자원의 전압변동을 0으로 제어하기 위한 역률 지령을 상기 비율에 근거하여 산출하는 단계; 및 상기 역률 지령을 상기 분산자원으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the control method includes: calculating a power factor command for controlling the voltage fluctuation of the distributed resource to zero based on the ratio; And transmitting the power factor command to the distributed resource.

일 실시 예에 따르면, 상기 역률 지령을 산출하는 단계는, 상기 분산자원에 대한 조정 변수를 설정하는 단계; 및 상기 조정 변수 및 상기 비율에 근거하여 상기 역률 지령을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the calculating of the power factor command includes: setting an adjustment variable for the distributed resource; And calculating the power factor command based on the adjustment variable and the ratio.

일 실시 예에 따르면, 상기 조정 변수는 상기 분산자원에 따라 가변될 수 있다.According to an embodiment, the adjustment variable may vary according to the distributed resource.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어 방법은, 상기 비율에 근거하여 상기 분산자원의 전압과 상기 무효 전력간의 방정식을 정의하는 단계; 상기 분산자원의 전압을 측정하는 단계; 및 상기 방정식에서 상기 무효 전력이 상기 측정된 전압에 대응하도록 상기 무효 전력을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the control method includes: defining an equation between the voltage of the distributed resource and the reactive power based on the ratio; Measuring the voltage of the distributed resource; And adjusting the reactive power so that the reactive power corresponds to the measured voltage in the equation.

일 실시 예에 따르면, 상기 비율을 산출하는 단계는, 상기 무효 전력을 일정한 범위 내로 유지시키는 동안 상기 유효 전력을 변화시키는 단계; 상기 유효 전력의 변화량에 대응하는 전압의 제1 변화량을 측정하는 단계;상기 제1 변화량에 근 거하여 상기 선로의 저항을 산출하는 단계; 상기 유효 전력을 일정한 범위 내로 유지시키는 동안 상기 무효 전력을 변화시키는 단계; 상기 무효 전력의 변화량에 대응하는 전압의 제2 변화량을 측정하는 단계; 상기 제2 변화량에 근거하여 상기 선로의 리액턴스를 산출하는 단계; 및 상기 리액턴스에 상기 저항을 나누어 상기 비율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the calculating of the ratio may include changing the active power while maintaining the reactive power within a certain range; Measuring a first change amount of a voltage corresponding to the change amount of the active power; calculating a resistance of the line based on the first change amount; Changing the reactive power while maintaining the active power within a certain range; Measuring a second variation in voltage corresponding to the variation in reactive power; Calculating reactance of the line based on the second change amount; And calculating the ratio by dividing the resistance by the reactance.

일 실시 예에 따르면, 상기 비율을 산출하는 단계는, 상기 분산자원을 이용하여 소정 크기의 상기 유효 전력을 상기 선로로 공급하는 단계; 상기 소정 크기의 상기 유효 전력을 공급하기 직전의 제1 전압을 측정하는 단계; 상기 분산자원을 이용하여 상기 소정 크기의 상기 무효 전력을 상기 선로로 공급하는 단계; 상기 소정 크기의 상기 무효 전력을 공급하기 직전의 제2 전압을 측정하는 단계; 및 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 이용하여 상기 비율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the calculating of the ratio may include: supplying the active power of a predetermined size to the line using the distributed resources; Measuring a first voltage immediately before supplying the active power of the predetermined size; Supplying the reactive power of the predetermined size to the line by using the distributed resources; Measuring a second voltage immediately before supplying the reactive power of the predetermined size; And calculating the ratio using the first voltage and the second voltage.

일 실시 예에 따르면, 상기 비율을 산출하는 단계는, 상기 분산자원이 상기 선로로 공급하는 유효 전력량을 고정시키는 단계; 상기 유효 전력량이 고정된 동안 상기 분산자원이 상기 선로로 공급하는 무효 전력량을 조절하며 전압 변동이 0이 되는 타겟 무효 전력량을 탐색하는 단계; 및 상기 유효 전력량 및 상기 타겟 무효 전력량을 이요하여 상기 비율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the calculating of the ratio may include: fixing an amount of effective power supplied by the distributed resource to the line; Adjusting the amount of reactive power supplied to the line by the distributed resource while the amount of active power is fixed, and searching for a target amount of reactive power whose voltage fluctuation becomes zero; And calculating the ratio by using the amount of active power and the amount of target reactive power.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다. The present invention for achieving the above object includes the following configurations.

본 발명의 일 실시예에 따른 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 분산자원의 자율 전압 제어 방법은 유효전력 또는 무효전력 중 적어도 하나의 공급을 제어하는 단계, 분산자원 연계점의 전압을 측정하는 단계, 상기 측정된 연계점의 전압 변동값을 이용하여 저항값(R) 또는 리액턴스값(X)을 파악하는 단계 및 상기 파악되는 저항값(R) 또는 리액턴스값(X)에 따라 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The autonomous voltage control method of distributed resources performed in the distributed resource control system according to an embodiment of the present invention includes controlling the supply of at least one of active power and reactive power, measuring the voltage of the distributed resource linkage point, the The step of determining the resistance value (R) or the reactance value (X) using the voltage fluctuation value of the measured connection point, and the reactance and resistance ratio (X/ It characterized in that it comprises the step of estimating the R ratio).

한편, 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법은 Q-V droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 단계, 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 단계, Q-V droop 곡선의 Reference 전압값을 결정하는 단계, 분산자원에서 바라보는 배전계통의 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 결정하는 단계 및 상기 결정된 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 이용하여 Q-V Droop 곡선의 특징값을 산출하는 단계를 포함한다.Meanwhile, the autonomous voltage control method of distributed resources that generates a QV droop curve performed in a distributed resource control system is the step of determining the dead band of the QV droop curve, and the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource. Determining the scale factor (a) for the QV droop curve, determining the reference voltage value of the QV droop curve, determining the reactance and resistance ratio (X/R ratio) of the distribution system viewed from the distributed resource, and the determined reactance And calculating a characteristic value of the QV Droop curve using the and resistance ratio (X/R ratio).

또한 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법은 Q-P droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 단계, 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 단계, Q-P droop 곡선의 Reference 유효전력을 결정하는 단계, 분산자원에서 바라보는 배전계통의 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 결정하는 단계 및 상기 결정된 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 이용하여 Q-P Droop 곡선의 특징값을 산출하는 단계를 포함한다.In addition, the autonomous voltage control method of distributed resources that generates a QP droop curve performed in the distributed resource control system is the step of determining the dead band of the QP droop curve, and is based on the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource. Determining the scale factor (a) for the QP droop curve, determining the reference active power of the QP droop curve, determining the reactance and resistance ratio (X/R ratio) of the distribution system viewed from the distributed resource, and the determined reactance And calculating a characteristic value of the QP Droop curve using the resistance ratio (X/R ratio).

본 발명에 따르면, 전체적인 계통 안정화 효과를 증가시키기 위해 Q-V droop곡선, 역률제어 지령, Q-P droop 곡선을 인버터에서 자율적으로 설정할 수 있는 분산자원의 자율전압 제어 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide an autonomous voltage control method of distributed resources capable of autonomously setting a Q-V droop curve, a power factor control command, and a Q-P droop curve in an inverter in order to increase the overall system stabilization effect.

또한 본 발명에 따르면 소용량 분산자원이 스스로 분산자원의 제어에 대한 기능을 자율적으로 만들어내고 응동할 경우 매우 효과적인 배전운영 구조를 가질 수 있을 것이다. In addition, according to the present invention, when a small-capacity distributed resource autonomously creates and responds to a function for controlling distributed resources by itself, it will be possible to have a very effective distribution operation structure.

일 예로, 2018년도에 약 50,000개의 분산자원이 접속지연을 겪고 있다. 정부의 재생e 3020 이행계획을 달성하기 위해서 배전계통에 연계되어야 할 추가적인 분산자원의 용량은 약 27GW정도로 추정되고 있으며, 이는 현재 배전계통에 접속완료 되어 있는 10GW의 용량의 3배정도 된다.For example, in 2018, about 50,000 distributed resources are experiencing connection delays. In order to achieve the government's regeneration e 3020 implementation plan, the capacity of additional distributed resources to be connected to the distribution system is estimated to be about 27GW, which is about three times the capacity of 10GW connected to the current distribution system.

현재 분산자원은 배전계통에 대부분 연계되어 전력조류의 방향을 바꿈으로써 배전선로의 과전압의 원인이 되고 있으며, 분산자원의 잦은 출력변동이 수용가 전기품질에도 영향을 주고 있다. 그러므로 분산자원의 연계용량이 늘어날수록 분산자원 제어를 이용한 배전선로의 전압 안정화에 대한 중요성이 커지게 될 것이다. Currently, distributed resources are mostly connected to the distribution system, causing overvoltage in distribution lines by changing the direction of the electric current, and frequent output fluctuations of distributed resources affect the customer's electricity quality. Therefore, as the linkage capacity of distributed resources increases, the importance of voltage stabilization of distribution lines using distributed resource control will increase.

여기서 배전계통에 연계되어 있는 모든 분산자원을 직접적으로 관리할 수 있느냐에 대한 검토를 해보아야 한다. 배전계통에 연계되어 있는 분산자원 중 약 45,000개를 제외하고는 대부분이 상계거래 분산자원이다. 즉, 관리하고 감시해야 할 분산자원의 수는 현재 약 45,000개 정도라는 의미가 될 수도 있다. 만약 2030년 재생e 이행계획이 달성된다면 관리해야 할 분산자원의 수는 훨씬 늘어나서 100,000개를 초과할 수도 있다. 현재 누적 접수된 분산자원 45,000개 중 100kW급 분산자원의 수가 약 40%를 차지하고 있다. 여기서 100kW급의 분산자원을 배전운영시스템을 이용해 직접적으로 제어하고 감시해야 하느냐에 대한 고민을 해보아야 한다. 물론, 감시는 해야 하지만, 직접적으로 제어하게 될 경우 배전운영시스템의 하드웨어 플랫폼 성능에 대한 투자비용을 무시하지 못할 것이다. 그러므로 소용량 분산자원이 스스로 분산자원의 제어에 대한 기능을 자율적으로 만들어내고 응동할 경우 매우 효과적인 배전운영 구조를 가질 수 있을 것이다. Here, it is necessary to examine whether it is possible to directly manage all distributed resources linked to the distribution system. Except for about 45,000 of the distributed resources linked to the distribution system, most are offset transactions distributed resources. In other words, it may mean that the number of distributed resources to be managed and monitored is currently about 45,000. If the 2030 Regeneratione Implementation Plan is achieved, the number of distributed resources to be managed could increase significantly, exceeding 100,000. Currently, the number of 100kW-class distributed resources accounts for about 40% of the 45,000 accumulated distributed resources. Here, we must consider whether we should directly control and monitor 100kW-class distributed resources using the distribution operation system. Of course, monitoring should be performed, but if it is controlled directly, the investment cost for the hardware platform performance of the distribution operating system will not be neglected. Therefore, if small-capacity distributed resources autonomously create and act on the control of distributed resources, a very effective distribution operation structure can be obtained.

2030년에 관리해야 할 분산자원의 수가 100,000대이고, 이 때 100kW 이하의 용량을 갖는 분산자원의 수가 70%라고 가정해보자. 만약 배전운영시스템에서 직접적으로 제어하지 않고 분산자원이 본 발명특허에서 제안한 방법들을 이용해서 스스로 제어하게 된다면, 그리고 한 대의 분산자원에 투자되는 제어설비 투자비를 1,000,000원 절감할 수 있다면, 약 70,000대의 분산자원에서 절감할 수 있는 금액은 약 700억이 될 것이다.Suppose that the number of distributed resources to be managed in 2030 is 100,000 units, and at this time, the number of distributed resources with a capacity of 100 kW or less is 70%. If the distribution operation system does not directly control the distributed resource by itself using the methods proposed in the present invention patent, and if the investment cost of the control facility invested in one distributed resource can be reduced by 1,000,000 won, about 70,000 units are distributed. The amount that can be saved from resources will be about 70 billion.

만약 100kW 이하의 분산자원이 대상이 아니라, 저압계통에 연계되어 있는 모든 분산자원이 자율운전 제어를 하게 된다면 경제적인 효과는 더욱 증가할 것이다.If distributed resources less than 100kW are not the target, but all distributed resources linked to the low-voltage system are controlled for autonomous operation, the economic effect will increase further.

또한, 70,000대의 분산자원이 본 발명특허에서 제안하는 자율운전 제어를 하게 될 경우, 추가적으로 계통안정화에 기여를 할 수 있기 때문에 수용가 전기품질 보상을 위한 설비 투자비를 절감할 수 있게 되며, 배전계통 전압안정화에 따른 Hosting Capacity 용량 증대가 가능하므로 분산자원 연계에 따른 배전설비의 신증설 투자비를 절감할 수 있게 된다.In addition, when 70,000 distributed resources are used for autonomous operation control proposed in the present invention patent, it is possible to additionally contribute to system stabilization, thereby reducing the cost of equipment investment for compensating the electric quality of customers, and stabilization of the distribution system voltage. As it is possible to increase the capacity of the hosting capacity according to the following, it is possible to reduce the investment cost for new expansion of distribution facilities by linking distributed resources.

도 1은 전력망의 분산형 에너지 자원을 관리하기 위한 시스템의 블록도
도 2는 전기적 전압강하와 전압상승의 원인을 설명하기 위한 도면
도 3은 Q-V Droop제어를 위한 곡선
도 4a는 배전계통에서 위치별 X/R Ratio를 나타내는 도면
도 4b는 배전계통에서 위치별 단락 임피던스의 변동을 나타내는 도면
도 5는 Q-V Droop 제어를 위한 곡선 만드는 방법을 설명하기 위한 도면
도 6는 Q-P Droop 제어를 위한 곡선 만드는 방법을 설명하기 위한 도면
도 7은 역률제어를 위한 상위제어기와 분산자원의 제어 구조를 설명하기 위한 도면
도 8은 Q-V droop 곡선을 만들기 위한 상위제어기와 분산자원의 제어 구조를 설명하기 위한 도면
도 9는 부하만 있는 선로에서 일반적인 배전선로의 거리별 전압변동을 설명하기 위한 도면
도 10은 Q-P droop 곡선을 만들기 위한 상위제어기와 분산자원의 제어 구조를 설명하기 위한 도면
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 분산자원의 자율 전압 제어 방법의 흐름도
도 12는 본 발명의 일 양상에 따른 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법의 흐름도
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법의 흐름도
1 is a block diagram of a system for managing distributed energy resources of a power grid
Figure 2 is a diagram for explaining the cause of the electrical voltage drop and voltage rise
3 is a curve for QV Droop control
Figure 4a is a diagram showing the X/R Ratio for each location in the distribution system
4B is a diagram showing variations in short-circuit impedance for each location in a distribution system
5 is a diagram for explaining a method of creating a curve for QV Droop control
6 is a diagram for explaining a method of creating a curve for QP Droop control
FIG. 7 is a diagram for explaining an upper controller for power factor control and a control structure of distributed resources
8 is a diagram for explaining a control structure of an upper level controller and distributed resources for creating a QV droop curve
9 is a diagram for explaining voltage fluctuations by distance of a general distribution line in a line with only a load
10 is a diagram for explaining a control structure of an upper level controller and distributed resources for creating a QP droop curve
11 is a flowchart of a method for controlling autonomous voltage of distributed resources performed in a distributed resource control system according to an embodiment of the present invention;
12 is a flowchart of an autonomous voltage control method of distributed resources for generating a QV Droop curve performed in a distributed resource control system according to an aspect of the present invention;
13 is a flowchart of an autonomous voltage control method of distributed resources for generating a QP droop curve according to an embodiment of the present invention

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same reference numerals are assigned to the same or similar elements regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for constituent elements used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of writing the specification, and do not themselves have a distinct meaning or role from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 해 의한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various elements, but the elements are not defined by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

본 발명에서 설명되는 단말기는 이동 단말기 및 고정 단말기 중 적어도 하나에 해당할 수 있다. 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook) 등이 포함될 수 있다. 고정 단말기에는 데스크탑 컴퓨터, 서버 등이 포함될 수 있다. The terminal described in the present invention may correspond to at least one of a mobile terminal and a fixed terminal. Mobile terminals include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation, slate PCs, and tablet PCs. PC), ultrabook, etc. may be included. The fixed terminal may include a desktop computer, a server, and the like.

분산형 전력망 시스템은 여러 분산자원(DER)으로 이루어진 에너지 자원을 취합하고 여러 DER을 단일 시장 자원으로서 하나 또는 여러 개의 에너지 시장에 서비스를 제공한다. DER은 실시간 국지적 수요와 DER의 국지적 에너지 용량을 나타내는 데이터를 생성할 수 있다. DER 정보와 실시간 시장 정보를 근거로 해서, 시스템은 DER 에너지 용량 취합을 바탕으로 하나 또는 여러 개의 서비스를 전력망에 제공하는 방법을 계산할 수 있다.The distributed power grid system aggregates energy resources consisting of several distributed resources (DERs) and provides services to one or several energy markets with several DERs as a single market resource. DER can generate data representing real-time local demand and DER's local energy capacity. Based on DER information and real-time market information, the system can calculate how to provide one or several services to the grid based on the DER energy capacity aggregation.

전력은 전력망 시스템에서 정현파 전류 및 전압 파형을 갖는 교류(AC)로 공급되며, 이 교류는 주기적으로 전기를 교대로 넣고 빼는 것으로 생각할 수 있다. AC 에너지는 운용자가 모니터링하는 변압기에 의해 역방향으로 흐르고 실시간으로 상하 변조가 가능하기 때문에 열로 인한 전력선 손실을 최소화하면서 고전압 전력선을 통한 전송이 가능하다. AC 에너지는 송전선에서 변전소와 전력 선로로 그리고 결국에는 최종 사용자에게로 이동하기 때문에 유효 전력과 무효 전력 사이에 연속적이고 균형이 잘 맞는 제어가 요구된다. Electric power is supplied by alternating current (AC) with sinusoidal current and voltage waveforms in the power grid system, and this alternating current can be thought of as alternating in and out of electricity. Since AC energy flows in the reverse direction by the transformer monitored by the operator and can be modulated up and down in real time, transmission through high voltage power lines is possible while minimizing power line losses due to heat. Since AC energy travels from transmission lines to substations and power lines and eventually to end users, continuous and well-balanced control between active and reactive power is required.

전력망에 의해 공급되는 전력은 일반적으로 유효 전력 성분과 무효 전력 성분으로 구성된다. The power supplied by the power grid is generally composed of an active power component and a reactive power component.

유효 전력의 측정 단위는와트(W)이며, 전기적 일을 하는 활성 에너지를 말한다. 유효 전력은 전압 파형과 전류 파형이 완벽하게 동위상으로 배열될 때 공급된다. 효율적인 유효 전력 공급을 위해서는 활성 에너지 파형에 대한 수요 시점이 전력망에서 에너지 파형의 공급 시점과 일치해야 한다. 이러한 시점이 일치하지 않으면 에너지 전송 중에 전력 손실이 발생한다. The unit of measure for active power is watts (W), which refers to active energy that does electrical work. Active power is supplied when the voltage and current waveforms are perfectly aligned in phase. For efficient active power supply, the demand point for the active energy waveform must coincide with the supply point of the energy waveform from the power grid. If these timings do not coincide, power loss occurs during energy transfer.

무효 전력의 측정 단위는 볼트-암페어 리엑티브(VAR)이며, 두 가지 시점을 일치시켜서 전력 손실을 줄이는 에너지를 말한다. 무효 전력은 전류 파형과 전압 파형간 위상차를 바탕으로 유효 전력과 비교해 선도하거나 지연할 수 있다.The unit of measure for reactive power is volt-ampere reactive (VAR), which refers to energy that reduces power loss by matching two points of time. Reactive power can lead or delay compared to active power based on the phase difference between the current and voltage waveforms.

도 1은 전력망의 분산형 에너지 자원을 관리하기 위한 시스템의 블록도이다. 시스템(100)은 전력망을 포함하며, 전력망(120)은 송전선을 따라 전력을 전송하기 위한 배전 제어(Distribution Management System, DMS, 122)를 포함한다. 배전 제어(122)는 하나 또는 여러 개의 발전소(140)에서 여러 고객(124)으로 전력의 하류 흐름을 관리한다. 고객(124)은 하나 또는 여러 개의 소비자 집단을 나타내며, 발전소(140) 하류의 여러 위치에서 연결된다.1 is a block diagram of a system for managing distributed energy resources of a power grid. The system 100 includes a power grid, and the power grid 120 includes a distribution management system (DMS) 122 for transmitting power along a transmission line. Distribution control 122 manages the downstream flow of power from one or several power plants 140 to several customers 124. Customer 124 represents one or several groups of consumers and is connected at several locations downstream of power plant 140.

실시 예에서, 최소한 일부의 고객(124)을 국지적으로 전력을 생산하는 소비자인 "프로슈머"라고 부를 수 있다. 분산자원(DER)에서 전통적인 국지적 전력 생산은 "발전기", "예비 발전기", "신재생 에너지 공급원" 또는 "현장 전력 시스템"을 사용한 전력 생산을 포함할 수 있다. 분산자원(DER)은 전기를 소비하는 가정 또는 사업장과 가까운 곳에 설치된 소규모 에너지 발생원을 말한다. 태양광 또는 광전지(PV) 시스템(지붕에 설치된 PV셀 평판이 햇빛을 전기로 변환) 같은 소위 "녹색 전력" 기술 또는 풍력 시스템(타워 상단에 설치된 팬 블레이드와 연결된 터빈이 바람을 이용해 전기를 생산)이 가장 일반적이다.In embodiments, at least some of the customers 124 may be referred to as “prosumers”, which are consumers that produce power locally. Traditional local power generation in distributed resources (DER) may include power generation using "generators", "spare generators", "renewable energy sources" or "field power systems". Distributed resource (DER) refers to a small-scale energy generating source installed near a home or business that consumes electricity. So-called "green power" technology, such as a solar or photovoltaic (PV) system (a PV cell plate installed on the roof converts sunlight into electricity) or a wind power system (a turbine connected to a fan blade installed at the top of the tower uses wind to generate electricity) This is the most common.

고객(124)에서 전통적인 DER이 확장되면 전력망으로 비지능형 와트 주입이 발생해 전력망(120)에 부담을 가할 수 있다. 이러한 와트 주입은 AC 에너지 흐름과 같이 실시간으로 제어할 수 없다. 전력 회사는 와트 주입으로 인한 증가된 VAR 요건에 따른 비용을 분산하려는 경향이 있다. 실시 예에서, 최소한 일부의 고객(124)이 분산자원(130)을 포함한다. 제어 센터(110)는 하나 또는 여러 개의 에너지 시장에서 가용한 단일 에너지 자원으로서 결합된 기능을 취합하고 제공하기 위해 노드(132)를 관리한다.When the traditional DER is expanded in the customer 124, non-intelligent watt injection occurs into the power grid, which can put a burden on the power grid 120. Such wattage injection cannot be controlled in real time, such as AC energy flow. Utility companies tend to spread the cost of increased VAR requirements due to watt injection. In an embodiment, at least some of the customers 124 include distributed resources 130. Control center 110 manages nodes 132 to aggregate and provide combined functions as a single energy resource available in one or several energy markets.

노드(132)는 각각 국지적 에너지 생산 자원을 갖는 분산자원(DER)의 개별 노드를 나타내는 것으로 이해된다. 실시 예에서, 제어 센터(110)는 "전통적인 발전소"와 비슷하지만 출력 용량은 더 적은 국지적 전력원(112)을 포함한다. 실시 예에서, 국지적 전력원(112)은 에너지 시장에서 거래하기 위해 노드(132)에서 공급된 전력과 취합할 수 있는 기초 수준의 전력을 제공할 수 있다. 에너지 시장 거래는 유효 전력 용량, 보조 서비스(예를 들어 전압 또는 무효 전력 지원), 수요/반응 서비스, 기타 서비스 또는 특정 조합과 같이 전력망에서 요구되는 하나 또는 여러 유형의 에너지 서비스에 대해 입찰하거나 제안하는 것을 말한다. 실시 예에서, 제어 센터(110)는 공통 연결점(PCC, 126)을 통해 전력망(120)에 연결된다. 공통 연결점(126)은 서로 다른 분산자원 노드(132)에 대한 연결점 같은 여러 개의 서로 다른 연결점을 나타낼 수 있다. 종합적으로, 제어 센터(110)는 분산자원(130)을 통해 전력망(120)으로 에너지 서비스를 제공할 수 있다.Nodes 132 are understood to represent individual nodes of a distributed resource (DER) each having a local energy production resource. In an embodiment, the control center 110 includes a local power source 112 similar to a "traditional power plant" but with less output capacity. In an embodiment, the local power source 112 may provide a basic level of power that can be aggregated with the power supplied from the node 132 to trade in the energy market. Energy market transactions are a bid or offer for one or several types of energy services required by the grid, such as active power capacity, auxiliary services (e.g. voltage or reactive power support), demand/response services, other services, or specific combinations. Say that. In an embodiment, the control center 110 is connected to the power grid 120 through a common connection point (PCC) 126. The common connection point 126 may represent several different connection points, such as connection points for different distributed resource nodes 132. Overall, the control center 110 may provide an energy service to the power grid 120 through the distributed resource 130.

각 노드(132)는 실시간 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 시스템의 와트 분량을 모니터링, 분석, 제어, 취합, 예측하고 이와 동시에 VAR 방출을 조절할 수 있다. 와트 및 VAR을 모니터링하면 최적의 에너지 효율을 구현하고 소비자의 비용 절감 효과를 최대화하고, 또한 전력망(120) 운용을 안정화할 수 있다.Each node 132 may perform real-time control. For example, it is possible to monitor, analyze, control, aggregate, and predict the wattage of a system, while controlling VAR emissions at the same time. Monitoring wattage and VAR enables optimal energy efficiency, maximizes cost savings for consumers, and stabilizes power grid 120 operation.

도 2는 전기적 전압강하와 전압상승의 원인을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a cause of an electric voltage drop and a voltage increase.

기본적인 전기 현상을 분석해보면, 전력조류의 흐름에 따라서 선로에 흐르는 전류와 그 선로의 임피던스만큼 전압강하가 발생한다. 즉, 전기가 생성된 곳에서 소모되는 곳으로 전류가 흐르는 동안 선로에 존재하는 임피던스와의 곱에 의해서 발생하는 전압강하로 인해 전기가 생성된 곳의 전압이 올곧이 소모된 곳에 공급되지 않게 된다. 다음 그림은 전기적인 전압강하와 전압상승의 원인을 나타내고 있다.When analyzing the basic electrical phenomenon, a voltage drop occurs as much as the current flowing through the line and the impedance of the line according to the flow of the electric current. That is, the voltage at the place where electricity is generated is not supplied to the consumed place due to the voltage drop caused by the product of the impedance present in the line while the current flows from the place where electricity is generated to the place where it is consumed. The following figure shows the causes of electrical voltage drop and voltage rise.

도 2에 도시된 바와 같이 Es와 Er 사이의 전압을 △V라고 한다면, △V는 [수학식 1]에 의해서 간단하게 결정될 수 있다.\If the voltage between Es and Er is ΔV as shown in FIG. 2, ΔV can be simply determined by [Equation 1].

Figure 112019106705069-pat00001
Figure 112019106705069-pat00001

이 때, R는 선로의 저항, X는 선로의 리액턴스가 되며, P는 그 선로에 흐르는 유효전력, Q는 그 선로에서 공급/흡수하는 무효전력이 된다. 즉, 무효전력을 공급하게 되면 그 무효전력을 전압을 상승의 원인을 제공하고, 무효전력을 흡수하게 되면 그 무효전력은 전압을 강하시킬 수 있게 된다. 이 현상을 분산자원과 일반적인 배전계통으로 투영하여 분석해보면, 분산전원의 유효전력 공급은 배전계통의 전압상승의 원인이 되고, 분산전원의 무효전력을 어떻게 제어하느냐에 따라서 분산자원 연점에서의 전압은 상승할수도 있고, 강하할수도 있게 된다. 이 때, 선로 임피던스(R, X)의 크기가 매우 중요한데, 복잡한 배전계통에 분산자원이 연계되어 있을 경우 분산자원이 바라보는 배전계통의 테브넌 등가임피던스 성분 중 R의 크기가 X의 크기가보다 상대적으로 클 경우 그 연계점에서 무효전력 제어에 따른 전압 안정화 정도는 X의 크기가 R의 크기보다 상대적으로 큰 연계점보다 미미할 것이다. At this time, R is the resistance of the line, X is the reactance of the line, P is the active power flowing through the line, and Q is the reactive power supplied/absorbed by the line. That is, when reactive power is supplied, the reactive power provides a cause of increasing the voltage, and when reactive power is absorbed, the reactive power can lower the voltage. If this phenomenon is projected into distributed resources and general distribution systems and analyzed, the supply of active power from distributed power sources causes the voltage to rise in the distribution system, and the voltage at the junction of distributed resources rises according to how the reactive power of distributed power sources is controlled. You can do it, and you can descend. At this time, the size of the line impedance (R, X) is very important. If distributed resources are connected to a complex distribution system, the size of R among the Tevennon equivalent impedance components of the distribution system viewed by the distributed resources is larger than the size of X. If it is relatively large, the degree of voltage stabilization due to reactive power control at the linkage point will be insignificant than the linkage point where the size of X is relatively larger than the size of R.

종래에는 분산자원에 의해서 배전선로의 전압상승이 자주 발생하고 있으며, 이를 제어하기 위하여 많은 제어방법들이 제안되어 왔다. 국내에서도 배전계통의 분산자원에 의해 상승한 전압을 안정시키기 위해 DER-AVM 기능을 개발하여 적용하고 있으며, 이 DER-AVM기능은 현재 약 100여 군데에서 운용되고 있다. 또한, 앞으로 약 50,000여군에 이상 설치되어 배전계통의 전압안정화를 위해 운영될 필요가 있는 기술이다. 특고압 계통에 연계된 분산자원은 ‘특고압 분산자원 중계장치’와 FRTU를 통해서 연계점의 전압을 제어하고 있으며, 저압 계통에 연계된 분산자원은 ‘저압 분산자원 연계장치’를 이용해서 하나의 연계장치가 최대 3대의 분산자원을 제어하여 저압 변대주의 전압을 안정화 하도록 되어 있다. Conventionally, voltage rise of distribution lines frequently occurs due to distributed resources, and many control methods have been proposed to control this. In Korea, the DER-AVM function has been developed and applied to stabilize the voltage raised by the distributed resources of the distribution system, and this DER-AVM function is currently being operated in about 100 places. In addition, it is a technology that needs to be installed in more than 50,000 groups in the future and operated to stabilize the voltage of the distribution system. Distributed resources linked to the extra-high voltage system control the voltage at the point of connection through the'Extra-high-pressure distributed resource relay device' and the FRTU, and the distributed resources connected to the low-voltage system use the'low-voltage distributed resource linkage device'. The linkage device is designed to stabilize the voltage of the low-voltage transformer by controlling up to three distributed resources.

분산자원이 자신의 유효전력 출력으로 인해 상승한 전압을 안정화시키는 방법은 원론적으로는 무효전력을 공급/흡수 제어하여 원하는 전압으로 안정화시킬 수 있지만, 방법론적으로는 다음과 같은 4가지 방법으로 가능하다.The method of stabilizing the voltage raised by the distributed resource due to its own active power output can be stabilized to a desired voltage by supplying/absorption control of reactive power in principle, but methodologically, it is possible in the following four ways.

첫째, 전압의 변동에 따라서 무효전력을 공급/흡수하도록 제어하는 Q-V Droop 제어하는 방법, 둘째, 유효전력의 변동에 따라서 역률을 제어하여 무효전력이 공급/흡수되도록 하는 역률제어 하는 방법, 셋째, 유효전력의 변동에 따라서 무효전력이 제어되도록 하는 Q-P Droop 제어하는 방법, 그리고 넷째, 전압의 변동에 따라서 무효전력을 제어했으나, 무효전력 제어량의 부족에 따라 유효전력을 감소시켜서 전압을 강하시켜주는 방법이 있다.First, a method of controlling the QV droop that controls the supply/absorption of reactive power according to the voltage fluctuations, second, a method of controlling the power factor to supply/absorb reactive power by controlling the power factor according to the fluctuations of the active power, and the third, effective. QP Droop control method that allows reactive power to be controlled according to power fluctuations, and fourth, reactive power is controlled according to voltage fluctuations, but a method of decreasing the active power by reducing the active power according to the lack of reactive power control is a method of reducing the voltage. have.

위의 4가지 방법 중 3가지는 결국 모두 무효전력을 제어하는 것인데, 무효전력을 직접적으로 제어하느냐, 간접적으로 제어하느냐의 차이가 있다. 여기서, Droop 제어라함은 1차 함수 형태의 곡선을 정해주고, 입력의 변동에 따라서 출력을 위한 지령값이 결정되는 제어방식을 말한다. Droop 제어와 역률제어의 차이점은 Droop 제어의 경우, 입력이 되는 전압이나 유효전력의 변동에 따라 공급하거나 흡수해야 하는 무효전력이 지속적으로 변해야 하지만, 역률 제어의 경우 입력이 되는 유효전력의 변동과는 상관없이 역률 지령을 일정하다. 대신에 역률 지령이 일정하기 때문에 유효전력의 변동에 따라 역률을 일정하게 유지하기 위하여 무효전력이 변동하게 된다 All three of the above four methods control reactive power in the end, but there is a difference between controlling reactive power directly or indirectly. Here, the Droop control refers to a control method in which a curve in the form of a linear function is determined, and a command value for output is determined according to the fluctuation of the input. The difference between droop control and power factor control is that in the case of droop control, the reactive power that must be supplied or absorbed must constantly change according to the fluctuations in the input voltage or active power, but in the case of power factor control, it is not the fluctuation of the input active power. Regardless of the power factor command is constant. Instead, since the power factor command is constant, the reactive power fluctuates to keep the power factor constant according to the fluctuations of the active power.

이 때, 이러한 제어 방법들의 Droop 곡선이 어떤 형태의 함수를 갖느냐, 즉 1차 함수의 기울기가 어떻게 되느냐에 따라서 전압변동에 따른 무효전력 공급/흡수량이 달라지게 되며, 결론적으로 제어효과도 매우 달라질 것이다. At this time, depending on what type of function the Droop curve of these control methods has, that is, the slope of the linear function, the amount of reactive power supply/absorption according to voltage fluctuations will be different, and consequently, the control effect will be very different. .

도 3은 Q-V Droop제어를 위한 곡선을 나타내고 있다.3 shows a curve for Q-V Droop control.

일반적으로 전압은 PU(per unit)형태로서 제어기의 입력이 되며, 분산자원이 빨간곡선 형태를 취하느냐, 파란곡선 형태를 취하느냐에 따라 전압 변동에 따른 무효전력의 공급 및 흡수 량이 달라지게 된다. 또한, 위의 그림의 경우 전압이 0.98~1.02PU 범위에서는 무효전력을 공급하지도 흡수하지도 않도록 하는 Dead Band 구간으로서 전압변동이 크지 않은 구간에서 불필요거나 잦은 무효전력 제어가 수행되지 않도록 하고 있다.In general, the voltage is input to the controller in the form of a PU (per unit), and the amount of reactive power supplied and absorbed according to voltage fluctuations varies depending on whether the distributed resource takes a red curve or a blue curve. In addition, in the case of the above figure, it is a dead band section that does not supply or absorb reactive power when the voltage is in the range of 0.98 to 1.02PU, so that unnecessary or frequent reactive power control is not performed in the section where the voltage fluctuation is not large.

Q-P droop 제어도 마찬가지로 droop 곡선을 어떻게 가져가느냐에 따라서 보상량이 달라지기 때문에 이 곡선의 기울기가 매우 중요하며, 역률제어도 동일하게 역률지령이 얼마냐에 따라서 무효전력의 공급 및 흡수량이 달라지기 때문에 보상정도가 달라진다. 혹시 보상량이 많은 경우 오히려 잦은 전압변동의 원인이 될 수 있으므로 이러한 기울기 정도나 제어설정값 선정이 매우 중요하다. As for QP droop control, the compensation amount varies depending on how the droop curve is taken, so the slope of this curve is very important. Is different. If there is a large amount of compensation, it may be the cause of frequent voltage fluctuations, so it is very important to select such a slope degree or a control setting value.

이러한 제어곡선이나 제어설정값은 기본적으로 아래의 수식과 같이 분산자원의 연계점에서 바라보는 테브난 등가 임피던스에 의해서 그 특성이 결정되기 때문에, 상위 시스템에서 계통해석을 통해 테브난 등가 임피던스의 R과 X값을 구하고 그에 따른 제어 지령을 통신을 통해 설정해주거나, 혹은 offline 해석을 통해 적당한 값을 선정하여 분산자원의 인버터에 입력하는 형태로 주로 결정해왔다. 그러나 이러한 형태는 매우 불편하며, 분산자원이 연계된 지점의 정확한 테브난 등가임피던스를 구하는 것은 매우 어렵기 때문에 그 효과가 매우 좋다고 볼 수는 없다. 만약 분산자원이 직접 그 연계점의 특성을 파악해서 droop 곡선이나 역률제어 지령을 설정할 수 있는 기본적인 값들을 찾을 수 있다면, 그리고 상위시스템과의 연동을 통해 최적의 제어 지령을 받을 수 있다면 전체적인 계통안정화 효과도 증가하게 될 것이다. Since the characteristics of these control curves or control set values are determined by Thevenin equivalent impedance viewed from the connection point of the distributed resource as shown in the equation below, the R and X values of Thevenin equivalent impedance through systematic analysis in the upper system. It has been mainly decided in the form of obtaining and setting the corresponding control command through communication, or by selecting an appropriate value through offline analysis and inputting it to the inverter of the distributed resource. However, this form is very inconvenient, and since it is very difficult to obtain an accurate Thevenin equivalent impedance at the point where distributed resources are linked, the effect cannot be considered very good. If the distributed resource can directly grasp the characteristics of the connection point and find the basic values that can set the droop curve or power factor control command, and if the optimal control command can be received through interlocking with the upper system, the overall system stabilization effect. Will also increase.

그러므로 본 발명신고서는 Q-V droop곡선, 역률제어 지령, Q-P droop 곡선을 인버터에서 자율적으로 설정할 수 있는 방법을 제안한다. Therefore, the present invention report proposes a method for autonomously setting the Q-V droop curve, the power factor control command, and the Q-P droop curve in the inverter.

분산자원의 무효전력 제어에 따른 전압안정화 효과는 앞서 설명한 바와 같이 분산자원의 연계점에서 바라보는 테브넌 등가 임피던스의 R과 X에 의해서 결정된다. 일반적으로 방사형 구조를 갖는 배전선로에서, 분산자원이 변전소 부근에 연계될 경우와 배전선로의 말단에 연계될 경우 무효전력의 제어에 따른 전압제어 효과가 매우 다를 수 있다. (일반적으로 R과 X의 비율을 X/R Ratio라고 하며, X 나누기 R의 값을 의미함.) 그 이유는 송전선로의 X/R Ratio가 매우 크기 때문이며, 말단으로 갈수록 배전선로의 낮은 X/R Ratio 특성을 점점 더 포함하게 되기 때문이다. 또한, 분산자원의 유효전력 및 무효전력의 변동에 따른 전압변동의 정도는 결국 R과 X값이 혼합되어 있는 임피던스(Z)에 의해서 결정되는데, 이 Z의 크기는 일반적으로 배전선로의 단락임피던스를 의미한다. 만약 배전선로의 단락 임피던스가 크다면, 분산자원의 유효전력 및 무효전력의 변동에 의해 발생하는 전압변동이 크기 될 것이며, 단락 임피던스가 작다면 유효전력이나 무효전력의 변동에 의해서 발생하는 전압의 변동이 작을 것이다. 그러므로 단락 임피던스의 크기를 그 계통의 강인도로 나타내기도 한다. 즉, 단락임피던스가 작은 경우, 그 계통은 전압변동에 강한 계통인 것이다. 하지만 단락 시 단락전류는 크다는 단점이 있다.As described above, the voltage stabilization effect due to the reactive power control of the distributed resource is determined by R and X of the Tevennon equivalent impedance viewed from the connection point of the distributed resource. In general, in a distribution line having a radial structure, when distributed resources are connected near a substation and connected to an end of a distribution line, the voltage control effect according to the control of reactive power may be very different. (Generally, the ratio of R and X is called X/R Ratio, and it means the value of X divided by R.) The reason is that the X/R Ratio of the transmission line is very large, and the lower the X/R ratio of the distribution line goes toward the end. This is because more and more R Ratio characteristics are included. In addition, the degree of voltage fluctuation according to the fluctuations of the active and reactive power of the distributed resource is ultimately determined by the impedance (Z) in which R and X values are mixed, and the size of this Z is generally the short-circuit impedance of the distribution line. it means. If the short-circuit impedance of the distribution line is large, the voltage fluctuation caused by the fluctuations of the active and reactive power of the distributed resource will be large, and if the short-circuit impedance is small, the fluctuation of the voltage caused by the fluctuation of the active or reactive power. This will be small. Therefore, the magnitude of the short-circuit impedance is also expressed as the strength of the system. In other words, when the short-circuit impedance is small, the system is a system that is resistant to voltage fluctuations. However, there is a disadvantage in that the short-circuit current is large during short circuit.

실제로 배전선로의 단락 임피던스는 유효전력 및 무효전력의 변동에 따른 전압변동 정도를 나타낼 수 있는 수치이기 때문에, 분산자원의 유효전력 변동에 따른 무효전력 제어 효과와 매우 깊은 연관성이 있는 것은 아니다. 그러므로 배전선로의 분산자원 연계위치별 X/R Ratio를 정확하게 아는 것이 중요한데, 정확한 X/R Ratio를 안다면 (다시) 아래의 식과 같이 유효전력의 변동에 따른 전압변동 정도를 알 수 있기 때문에 전압변동이 0이 되기 위해 무효전력의 공급 또는 흡수할 크기도 알 수 있게 된다.In fact, since the short-circuit impedance of a distribution line is a numerical value that can represent the degree of voltage fluctuation according to fluctuations in active power and reactive power, it is not very closely related to the effect of controlling reactive power due to fluctuations in active power of distributed resources. Therefore, it is important to accurately know the X/R ratio for each location of distributed resource connection of the distribution line. If you know the correct X/R ratio (again), you can know the degree of voltage fluctuation according to the fluctuation of active power as shown in the following equation. It is also possible to know the amount of reactive power to be supplied or absorbed in order to become zero.

결국, X/R Ratio를 추정하는 방법을 본 발명신고서에서 제안하는 것이며, 그렇게 알게 된 X/R Ratio를 이용해 역률제어를 위한 지령을 계산하고 Q-V Droop 곡선과 Q-P Droop 곡선을 만들어내는 것이다.In the end, a method of estimating the X/R ratio is proposed in the present invention report, and the command for power factor control is calculated using the X/R ratio learned so that a Q-V Droop curve and a Q-P Droop curve are created.

분산자원의 연계점 X/R Ratio를 구하는 방법은 의외로 간단할 수 있다. (다시) 아래의 수식을 통해서 분산자원의 연계점 X/R Ratio를 구할 수 있는데, 분산자원이 임의로 유효전력 및 무효전력을 제어하고, 분산자원 연계점의 전압을 측정하여 전압변동의 크기에 따른 R 및 X를 구하는 방법이다.The method of obtaining the X/R Ratio of the connection point of distributed resources can be surprisingly simple. (Again) The linkage point X/R Ratio of the distributed resource can be obtained through the formula below. The distributed resource arbitrarily controls the active and reactive power, and measures the voltage at the linkage point of the distributed resource according to the magnitude of the voltage fluctuation. This is how to find R and X.

먼저, 출력의 Step 변동을 이용하는 방법이 있다.First, there is a method of using the step variation of the output.

연계점의 X/R Ratio를 구하기 위해서 우선 유효전력을 변동할 필요가 있다. 무효전력의 변동이 없다고 가정할 경우, 유효전력의 변동에 따른 전압 변동은 아래의 수식에 의해서 결정될 수 있다.First of all, it is necessary to change the active power to obtain the X/R ratio of the linkage point. Assuming that there is no variation in reactive power, the voltage variation according to the variation in active power can be determined by the following equation.

Figure 112019106705069-pat00002
Figure 112019106705069-pat00002

즉, 분산자원 연계점의 유효전력 변동이 없을 때의 초기전압을 E0 이라고 할 때, 유효전력을 출력하고 난 이후의 전압을 E1이라고 한다면, 이 된다. 즉, 분산자원이 유효전력 변동량만큼 유효전력의 주입 전과 후의 전압변동의 크기를 알 수 있다면, R을 계산할 수 있게 된다. That is, if the initial voltage when there is no change in the active power of the distributed resource linkage point is E0, and the voltage after the active power is output is E1, it becomes. That is, if the distributed resource can know the magnitude of the voltage fluctuation before and after the injection of the active power by the amount of the active power fluctuation, R can be calculated.

동일한 방법으로 [수학식 3]을 이용해 무효전력의 공급이나 흡수를 통해서 X도 구할 수 있다.In the same way, X can also be obtained through the supply or absorption of reactive power using [Equation 3].

Figure 112019106705069-pat00003
Figure 112019106705069-pat00003

이때, 실제로 분산자원이 유효전력과 무효전력을 변동하는 동안 배전계통의 부하변동도 발생하고, 주변 분산자원들의 출력변동도 발생하기 때문에, 이 방법에서 발생한 전압변동이 온전히 분산자원의 출력에 의해서만 발생한 것이라고 보기는 어렵다. 그러나 분산자원의 출력제어에 대한 시정수는 ms단위의 아주 짧은 시간에 의한 것이기 때문에 분산자원의 출력을 step으로 변경할 경우, 그 짧은 시간의 측정값을 catch할 수 있다면 그 step 변동에 의한 전압변동을 알 수 있고, 그 때의 R과 X 값을 계산할 수 있게 된다. At this time, since the distribution system load fluctuates while the distributed resource fluctuates the active power and the reactive power, and the output fluctuations of the surrounding distributed resources also occur, the voltage fluctuations generated in this method are entirely caused by the output of the distributed resources. It is difficult to say that it will be. However, since the time constant for the output control of the distributed resource is due to a very short time in ms units, if the output of the distributed resource is changed to a step, the voltage fluctuation due to the step change can be prevented if the measured value of the short time can be caught. Can be seen, and the R and X values at that time can be calculated.

하지만 단 한 번의 출력변동과 계산을 통해 R과 X값을 추정한다면 모든 출력 구간에서 동일한 R과 X값을 나타낸다고 볼 수 없기 때문에(이론상으로는 같아야 함) 분산잔원의 출력을 여러번 변동시킨 후 계산한 R과 X값을 다음과 같은 방법들로 최종적으로 결정할 수 있다.However, if R and X values are estimated through only one output fluctuation and calculation, it cannot be considered to represent the same R and X values in all output intervals (theoretically they should be the same). And X values can be finally determined in the following ways.

일 예로, 유효전력 및 무효전력을 여러번 step으로 변경하여 계산된 R값과 X값들의 평균으로 결정할 수 있다. 다른 일 예로, 계산된 여러 R값과 X값을 크기 순으로 나열하여 중간값을 취할 수 있다. 다른 일 예로, 계산된 여러 R값과 X값의 상하위 5~10%를 제외하고 나머지 값들의 평균으로 결정할 수 있다.For example, the active power and reactive power may be changed in several steps to determine the average of the calculated R and X values. As another example, an intermediate value may be taken by listing several calculated R and X values in order of magnitude. As another example, it may be determined as an average of the remaining values excluding the calculated R values and 5 to 10% of the upper and lower values of the X values.

최종적으로 결정된 R값과 X값들을 이용해서 X 나누기 R을 하면 최종적인 X/R Ratio를 결정할 수 있게 된다.The final X/R ratio can be determined by performing X divided by R using the finally determined R and X values.

한편, 동일한 유효전력과 무효전력의 크기를 순차적으로 주입하여 계산하는 방법이 있다.On the other hand, there is a method of sequentially injecting and calculating the same amount of active power and reactive power.

분산자원이 공급하는 유효전력과 무효전력의 크기가 같다면, 즉 △P와 △Q의 크기가 같다면 Q의 변동에 의한 전압변동인 와 를 이용해 X/R Ratio는 [수학식 4]에 의해서 구할 수 있게 된다.If the size of the active power and the reactive power supplied by the distributed resource are the same, that is, if the sizes of △P and △Q are the same, then the X/R ratio can be calculated by using the voltage fluctuation of Q and A by [Equation 4]. You can get it.

Figure 112019106705069-pat00004
Figure 112019106705069-pat00004

이 때, 유효전력과 무효전력을 동시에 공급할 경우, 온전히 와 에 의한 전압변동을 확인할 수 없으므로 순차적으로 동일한 유효전력과 무효전력을 내고, 그게 따른 전압변동을 계산하여야 하는데, 이 때 두 전력을 공급하는 시간에 따른 기본적인 초기전압이 변동할 수 있기 때문에 어느정도 오차는 발생할 수 있다. 그러나 초기전압의 변동이 발생하더라도 전압변동에 대한 크기를 정확하게 측정할 수 있다면 R과 X값은 동일할 것이다. At this time, when supplying active power and reactive power at the same time, the voltage fluctuations due to and cannot be fully verified. Therefore, the same active power and reactive power must be sequentially generated, and the voltage fluctuations according to them must be calculated. Since the basic initial voltage may fluctuate over time, some errors may occur. However, even if the initial voltage fluctuation occurs, if the magnitude of the voltage fluctuation can be accurately measured, the R and X values will be the same.

한편, 전압의 원복(원래 전압으로의 복귀) 검토를 이용하는 방법이 있다.On the other hand, there is a method of using a voltage restoration (return to the original voltage) examination.

분산자원에서 출력하는 유효전력과 무효전력 중 하나를 고정하고(일반적으로 유효전력을 고정하거나 제어를 하지 않고) 다른 하나를 제어하여 전압변동이 0이 되는 값들을 찾아낸 후 X/R Ratio를 계산할 수 있다. 즉, 유효전력과 (흡수하는)무효전력이 0이 아닌 상태에서 전압변화가 0이 되는 유효전력과 무효전력의 쌍을 찾아내면, [수학식 5]과 같이 X/R Ratio를 구할 수 있게 된다.One of the active power and reactive power output from the distributed resource is fixed (generally, the active power is not fixed or controlled) and the other is controlled to find the values where the voltage fluctuation becomes zero, and then the X/R ratio can be calculated. have. In other words, when the active power and the reactive power (absorbed) are not 0, and find a pair of active power and reactive power whose voltage change becomes 0, the X/R ratio can be calculated as shown in [Equation 5]. .

Figure 112019106705069-pat00005
Figure 112019106705069-pat00005

전압변화가 0이 되는 순간의 유효전력과 무효전력의 변동량으로 X/R Ratio를 계산하여 구할 수 있다.It can be calculated by calculating the X/R Ratio as the amount of change in active power and reactive power at the moment when the voltage change becomes zero.

위에서 설명한 여러가지 방법들을 혼합해서 X/R Ratio를 산출할 수도 있다. It is also possible to calculate the X/R Ratio by mixing the various methods described above.

실제로 위의 발명 제안을 통해서 X/R ratio만 정확하게 안다면 역률제어를 위한 역률제어 지령을 만들어 내는 방법, Q-V droop 제어 곡선을 만드는 방법, Q-P Droop 제어 곡선을 만드는 방법 등은 아주 일차원적으로 해결할 수 있다. 나아가, 본 특허를 응용한 분산자원의 제어 방법에서 몇 가지 변형된 포인트를 주어 제어의 유연성을 증가시킬 수 있도록 한다.In fact, if you know exactly the X/R ratio through the above invention proposal, you can solve very one-dimensionally how to create the power factor control command for power factor control, how to create a QV droop control curve, and how to create a QP droop control curve. . Furthermore, it is possible to increase the flexibility of control by giving several modified points in the method of controlling distributed resources to which this patent is applied.

일 예로, 역률제어를 위한 지령 만드는 방법이 있다. 분산자원이 연계된 점의 X/R Ratio를 알게 된다면, 아래의 수식을 이용해서 분산자원이 전압변동을 0으로 제어하기 위해서 필요한 역률 지령을 [수학식 7]에 근거하여 계산할 수 있다.As an example, there is a method of making a command for power factor control. If the X/R ratio of the point to which the distributed resource is linked is known, the power factor command required for the distributed resource to control the voltage fluctuation to zero can be calculated based on [Equation 7] using the following equation.

다른 일 예로, Q-V Droop 제어를 위한 곡선 만드는 방법이 있다.As another example, there is a method of creating a curve for Q-V Droop control.

도 5에 도시된 바와 같이, 분산자원의 Q-V droop 제어는 V1, V2, V3, V4의 4개의 점을 이용해서 분산자원에서는 스스로 Q-V droop 곡선을 만들어서 분산자원 연계점 전압의 변동에 따라 곡선 함수에 맞는 무효전력을 공급/흡수할 수 있다. 즉, 상위제어시스템에서 분산자원에 V1, V2, V3, V4와 DB(Dead Band, 불감대)를 전송할 경우, 분산자원은 스스로 아래의 그림에 맞는 곡선을 만들어서 제어할 수 있다.As shown in Fig. 5, the QV droop control of the distributed resource uses four points of V1, V2, V3, and V4 to create a QV droop curve by itself in the distributed resource, and the curve function is applied according to the fluctuation of the voltage of the distributed resource connection point. It can supply/absorb the right reactive power. In other words, when the upper control system transmits V1, V2, V3, V4 and DB (dead band, dead band) to the distributed resource, the distributed resource can be controlled by creating a curve suitable for the figure below.

Figure 112019106705069-pat00006
Figure 112019106705069-pat00006

만약 분산자원에서 스스로 V1, V2, V3, V4를 만들 수 있다면, 분산자원은 스스로 Q-V droop 곡선을 만들 수 있다.If the distributed resource can make V1, V2, V3, V4 by itself, the distributed resource can make a Q-V droop curve by itself.

분산자원이 V1, V2, V3, V4의 4가지 점을 만드는 것의 시작은 본 발명에서 제안한 4가지 X/R ratio 추정 방법에서 시작할 수 있다. 위의 4가지 방법을 통해서 분산자원 연계점에서 바라보는 제어에 효과적인 R과 X의 등가 임피던스와, X/R Ratio를 구할 수 있다. 연계점에서 바라보는 등가 임피던스 R과 X를 알고 있다면, [수학식 7]을 이용해서 V4을 구할 수 있다.The start of making the four points of distributed resources V1, V2, V3, and V4 can be started with the four X/R ratio estimation methods proposed in the present invention. Through the above four methods, the equivalent impedance of R and X, which is effective for control viewed from the distributed resource linkage point, and the X/R ratio can be obtained. If you know the equivalent impedances R and X viewed from the connection point, you can obtain V4 using [Equation 7].

Figure 112019106705069-pat00007
Figure 112019106705069-pat00007

여기서, 는 Per unit 단위의 무효전력, 은 Volt단위의 정격전압, 은 정격 유효전력, 는 ohm단위의 리액턴스, 는 Per unit 단위의 연계점 전압(혹은 V4 포인트 전압), DB는 per unit 단위의 불감대, 마지막으로 는 기울기 조정 변수를 의미한다. 상위시스템에서 별도의 지령이 없다면 는 일반적으로 1로 둘 수 있다.Where is the reactive power in Per unit, is the rated voltage in Volt, is the rated active power, is reactance in ohm, is the junction voltage (or V4 point voltage) in Per unit, and DB is dead in per unit. Large, lastly, refers to the slope adjustment variable. In general, it can be set to 1 unless there is a separate command from the upper system.

V4를 구하는 방법은 분산자원이 낼 수 있는 최대 무효전력의 크기를 입력으로 이용해 구할 수도 있고, 배전계통의 전압허용범위 max값을 이용해 구할 수도 있다. 다만, 불감대의 존재로 인해서 유효전력의 변동에 따른 무효전력의 보상이 정확하지 않을 수 있다. 그러므로 를 조정하여 Q-V droop 곡선의 기울기를 변경하여도 되고, 최대 무효전력 크기로 곡선을 만들 것인지, 최대 전압허용범위로 곡선을 만들 것인지 결정할 수 있어야 한다.The method of obtaining V4 can be obtained by using the maximum reactive power that the distributed resource can generate as an input, or by using the maximum value of the allowable voltage range of the distribution system. However, due to the presence of a dead zone, compensation for reactive power according to fluctuations in active power may not be accurate. Therefore, it is possible to change the slope of the Q-V droop curve by adjusting, and it should be possible to determine whether to create a curve with the maximum reactive power magnitude or the maximum voltage allowable range.

V3를 구하는 방법은 3가지가 있다. 하나는 상위제어기가 정해주는 DB를 받아서 [수학식 7]에 대입하고 Qpu가 0이 되는 Vm.pu를 구하는 것이다. 두 번째는 분산자원 자체에서 DB를 설정한다면 그것을 입력으로 Qpu가 0이 되는 Vm.pu를 구하는 것이다. 마지막으로 분산자원의 연계용변압기의 내부 저항 R을 입력하면, 그로 인해 발생하는 분산자원의 정격 출력 조건에서 전압상승만큼의 만큼으로 정하는 것이다. 예를 들어서, 아래의 수식에서 R이 변압기의 내부 저항 R로 계산한다면 정격 출력 P 조건에서 를 구할 수 있고, 이것을 per unit 단위로 환산하면 를 구할 수 있게 된다. 이 때, 유효전력에 의한 전압변동분에 대해서만 DB로 지정하기 위해서 무효전력은 0이라고 가정한다.There are three ways to get V3. One is to receive the DB determined by the upper level controller and substitute it in [Equation 7] to obtain Vm.pu whose Qpu becomes 0. The second is to find Vm.pu whose Qpu becomes 0 as an input if DB is set in the distributed resource itself. Finally, if you input the internal resistance R of the transformer for connection of distributed resources, it is set as much as the voltage increase in the rated output condition of the distributed resource. For example, in the formula below, if R is calculated as the transformer's internal resistance R, you can find at the rated output P condition, and converting this to per unit unit will give you. At this time, it is assumed that the reactive power is 0 in order to designate the DB only for the voltage fluctuation due to the active power.

Figure 112019106705069-pat00008
Figure 112019106705069-pat00008

Figure 112019106705069-pat00009
Figure 112019106705069-pat00009

도 6는 Q-P Droop 제어를 위한 곡선 만드는 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a method of creating a curve for Q-P Droop control.

Q-V droop 제어와 동일하게 Q-P 제어 곡선을 통해 분산자원 연계점의 전압을 제어할 수도 있다. Q-P droop 곡선은 유효전력(P)의 변동에 따라 무효전력(Q)을 공급/흡수하여 분산자원 연계점의 전압을 안정화시키기 위한 제어방법이다. Q-P droop 제어도 다음 그림과 같이 P1, P2, P3, P4를 정해서 분산자원 스스로 droop 곡선을 만들어서 분산자원 자체의 유효전력 변화에 따라 무효전력을 공급/흡수하는 것이므로 P1, P2, P3, P4의 선정이 중요하다.Like the Q-V droop control, the voltage of the distributed resource connection point can be controlled through the Q-P control curve. The Q-P droop curve is a control method for stabilizing the voltage of the distributed resource connection point by supplying/absorbing reactive power (Q) according to the fluctuation of active power (P). QP droop control is to supply/absorb reactive power according to the change of active power of the distributed resource itself by setting P1, P2, P3, P4 as shown in the figure below and by creating a droop curve for the distributed resource itself, so select P1, P2, P3, P4. This is important.

분산자원이 P1, P2, P3, P4의 4가지 점을 만드는 것의 시작 또한 본 발명신고서에서 제안한 4가지 X/R ratio 추정 방법에서 시작할 수 있다. 위의 4가지 방법을 통해서 분산자원 연계점에서 바라보는 제어에 효과적인 R과 X의 등가 임피던스와, X/R Ratio를 구할 수 있다. 연계점에서 바라보는 등가 임피던스 R과 X를 알고 있다면, 아래의 [수학식 10]을 이용해서 P4을 구할 수 있다.The start of making the four points of distributed resources P1, P2, P3, and P4 can also be started with the four X/R ratio estimation methods proposed in the present invention report. Through the above four methods, the equivalent impedance of R and X, which is effective for control viewed from the distributed resource linkage point, and the X/R ratio can be obtained. If you know the equivalent impedances R and X viewed from the connection point, P4 can be obtained using [Equation 10] below.

Figure 112019106705069-pat00010
Figure 112019106705069-pat00010

여기서, Qpu는 Per unit 단위의 무효전력, X는 ohm단위의 리액턴스, R은 ohm단위의 저항, Pm-pu는 Per unit 단위의 연계점 유효전력(혹은 P4 포인트 유효전력), DB는 per unit 단위의 불감대, 마지막으로 는 기울기 조정 변수를 의미한다. 상위시스템에서 별도의 지령이 없다면 는 일반적으로 1로 둘 수 있다.Here, Q pu is the reactive power in Per unit, X is the reactance in ohm, R is the resistance in ohm, P m-pu is the active power of the connection point in Per unit (or P4 point active power), and DB is per The dead band in units, and finally, the slope adjustment variable. In general, it can be set to 1 unless there is a separate command from the upper system.

P4를 구하는 방법은 분산자원 연계점에서의 X/R ratio에 따른 보상 기울기를 정해놓고 분산자원이 낼 수 있는 최대 무효전력의 크기를 입력으로 이용해 구할 수도 있고, 정격 유효전력에서 정격 무효전력에 도달하도록 구할 수도 있다. 다만, 불감대의 존재로 인해서 유효전력의 변동에 따른 무효전력의 보상이 정확하지 않을 수 있다. 그러므로 를 조정하여 Q-V droop 곡선의 기울기를 변경하여도 되고, 최대 무효전력 크기로 곡선을 만들 것인지, 정격 유효전력에서 정격 무효전력에 도달하도록 할 것인지 결정할 수 있어야 한다. The method of obtaining P4 can be obtained by determining the compensation slope according to the X/R ratio at the point of connection of the distributed resource and using the size of the maximum reactive power that the distributed resource can generate as an input, or reaching the rated reactive power from the rated active power. You may be asked to do it. However, due to the presence of a dead zone, compensation for reactive power according to fluctuations in active power may not be accurate. Therefore, it is possible to change the slope of the Q-V droop curve by adjusting, and it should be possible to determine whether to make the curve with the maximum reactive power size or to reach the rated reactive power from the rated active power.

P3를 구하는 방법은 3가지가 있다. 하나는 상위제어기가 정해주는 DB를 받아서 위의 수식에 대입하고 Qpu가 0이 되는 Pm-pu를 구하는 것이다. 두 번째는 분산자원 자체에서 DB를 설정한다면 그것을 입력으로 Qpu가 0이 되는 Pm-pu를 구하는 것이다. 마지막으로 분산자원의 연계용변압기로 인해 발생하는 유효전력 손실만큼을 DB(Dead band)로 설정하는 방법이다. 예를 들어서, 아래의 [수학식 11]에서 R이 변압기의 내부 저항 R로 계산한다면 정격 전압 V 조건에서 분산자원의 전류 I를 구할 수 있고, 이것을 per unit 단위로 환산하면 를 구할 수 있게 된다. There are three ways to get P3. One is to receive the DB determined by the upper level controller and substitute it into the above equation to find P m-pu where Q pu becomes 0. The second is to find P m-pu whose Q pu becomes 0 as an input if DB is set in the distributed resource itself. Lastly, this is a method of setting the amount of active power loss caused by the transformer for linkage of distributed resources as DB (Dead Band). For example, in [Equation 11] below, if R is calculated as the internal resistance R of the transformer, the current I of the distributed resource can be obtained under the condition of the rated voltage V, and this can be obtained by converting it into units of per unit.

Figure 112019106705069-pat00011
Figure 112019106705069-pat00011

불감대는 0으로 설정하여도 무방하다.The deadband can be set to 0.

P4을 구하는 방법과 동일한 방법으로 P1을 구할 수 있고, P3를 구하는 방법과 동일한 방법으로 P2를 구할 수 있다. 이 때, P1과 P2를 구하기 위해 아래의 [수학식 12]가 사용된다.P1 can be obtained in the same way as P4 is obtained, and P2 can be obtained in the same way as P3. At this time, the following [Equation 12] is used to obtain P1 and P2.

Figure 112019106705069-pat00012
Figure 112019106705069-pat00012

도 7은 역률제어를 위한 상위제어기와 분산자원의 제어 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for explaining an upper level controller for power factor control and a control structure of distributed resources.

분산자원 또는 분산자원과 연계되어 있는 계통보조 기능을 하는 장치들은 상위제어시스템으로부터 a값을 전송받아서 역률지령을 계산하는 수식을 통해 역률지령을 계산하기도 하고, 분산자원 자체에서 설정된 a를 전송받아서 역률지령을 계산하는 수식을 통해 역률지령을 계산하기도 한다. Distributed resources or devices that function as a system assistant linked to distributed resources receive a value from the upper control system and calculate the power factor command through a formula that calculates the power factor command, and the power factor command is transmitted by receiving a set from the distributed resource itself. The power factor command is also calculated through a formula that calculates the command.

이때, a의 범위는 0.1~10으로 분산자원 연계점에서 X/R ratio를 0.1~10배까지 변경할 수 있다. 이 때, D(P)는 -1 혹은 1로서 분산자원의 유효전력 출력의 방향에 따라서 분산자원의 역률을 진상으로 할 것인지 지상으로 할 것인지 결정하게 된다.At this time, the range of a is 0.1-10, and the X/R ratio can be changed up to 0.1-10 times at the distributed resource linkage point. At this time, D(P) is -1 or 1, and it is determined whether the power factor of the distributed resource is to be advanced or ground according to the direction of the active power output of the distributed resource.

일 실시예에 있어서 상위제어시스템(배전운영시스템, DMS)은 배전계획 차원에서 Study mode의 고장해석을 통해 분산자원들이 연계되는 연계점의 테브넌 등가 X/R ratio를 구할 수 있다. 그러므로 X/R ratio를 분산자원 자체적으로 사용할 수도 있지만, 상위제어시스템으로부터 전송받아서 상위제어시스템이 전송한 X/R ratio를 이용해서 역률 제어 지령을 만들어낼 수도 있다. In one embodiment, the higher-level control system (distribution operation system, DMS) can obtain the Tevennon equivalent X/R ratio of the linkage point to which distributed resources are linked through failure analysis of the study mode at the level of distribution planning. Therefore, although the X/R ratio can be used by the distributed resource itself, it is also possible to generate a power factor control command using the X/R ratio transmitted from the upper control system and transmitted by the upper control system.

분산자원이 스스로 effective X/R ratio를 추정할 수 있다면, 아래의 [수학식 13]과 같이 유효전력으로 인해 상승한 전압을 안정화하기 위해 필요한 정확한 역률지령을 만들어낼 수 있다.If the distributed resource can estimate the effective X/R ratio by itself, it can generate an accurate power factor command necessary to stabilize the voltage increased due to active power as shown in [Equation 13] below.

Figure 112019106705069-pat00013
Figure 112019106705069-pat00013

그러나, 이 역률지령이 전압상승을 0으로 만든다고 해서 무조건 좋은 것은 아니다. 예를 들어서, 상위제어기에 의해서 전체의 분산자원이 협조제어를 해야 한다거나, 배전운영시스템에 의한 배전계통의 전압-무효전력 최적화(Volt-Var Optimization)이 수행될 경우에는 분산자원들은 최적 역률지령이 아닌 상위제어기의 지령을 받아서 제어될 필요가 있다. 또한, 분산자원이 추정한 X/R ratio에 의한 역률 지령이 추정오차로 인해 최적 역률지령이 아닐 경우, 역률지령은 조절이 가능해야 하므로 a라는 조정변수를 포함하여 아래와 같은 [수학식 14]로 역률지령을 만들 수 있다. However, just because this power factor command makes the voltage rise to zero is not unconditionally good. For example, when the entire distributed resource needs to be cooperatively controlled by the upper level controller, or when the voltage-reactive power optimization (Volt-Var Optimization) of the distribution system is performed by the distribution operating system, the distributed resources are subject to the optimal power factor command. In addition, it needs to be controlled by receiving the command from the upper level controller. In addition, if the power factor command by the X/R ratio estimated by the distributed resource is not the optimal power factor command due to the estimation error, the power factor command must be adjustable, so the following [Equation 14] including the adjustment variable a is used. You can make a power factor command.

Figure 112019106705069-pat00014
Figure 112019106705069-pat00014

[수학식 14]를 이용해서 분산자원의 인버터가 역률지령을 만들어서 제어할 때, 상위제어시스템과의 제어구조가 도 7에 도시되어 있다.When the inverter of the distributed resource generates and controls the power factor command using [Equation 14], the control structure with the upper control system is shown in FIG. 7.

분산자원은 혹은 분산자원과 연계되어 있는 계통보조 기능을 하는 장치들은 상위제어시스템으로부터 a를 전송받아서 역률지령을 계산하는 수식을 통해 역률지령을 계산하기도 하고, 분산자원 자체에서 설정된 a를 전송받아서 역률지령을 계산하는 수식을 통해 역률지령을 계산하기도 한다. 이 때, a의 범위는 0.1~10으로 분산자원 연계점에서 X/R ratio를 0.1~10배까지 변경할 수 있다. 이 때, D(P)는 ?1 혹은 1로서 분산자원의 유효전력 출력의 방향에 따라서 분산자원의 역률을 진상으로 할 것인지 지상으로 할 것인지 결정하게 된다.Distributed resources or devices that function as a system assistant linked to distributed resources receive a from the upper control system and calculate the power factor command through a formula that calculates the power factor command, and by receiving a set from the distributed resource itself, the power factor The power factor command is also calculated through a formula that calculates the command. At this time, the range of a is 0.1 to 10, and the X/R ratio can be changed up to 0.1 to 10 times at the distributed resource linkage point. At this time, D(P) is ?1 or 1, and it is determined whether the power factor of the distributed resource is to be advanced or ground according to the direction of the active power output of the distributed resource.

상위제어시스템(배전운영시스템, DMS)은 배전계획 차원에서 Study mode의 고장해석을 통해서 분산자원들이 연계되는 연계점의 테브넌등가 X/R ratio를 구할 수가 있다. 그러므로 X/R ratio를 분산자원 자체적으로 사용할 수도 있지만, 상위제어시스템으로부터 전송받아서 상위제어시스템이 전송한 X/R ratio를 이용해서 역률제어 지령을 만들어낼 수도 있어야 한다.The higher-level control system (distribution operation system, DMS) can obtain the Tevennon equivalent X/R ratio of the connection point to which distributed resources are linked through failure analysis of study mode at the level of distribution planning. Therefore, the X/R ratio can be used by the distributed resource itself, but it must also be able to generate a power factor control command using the X/R ratio transmitted by the upper control system after receiving it from the upper control system.

도 8은 Q-V droop 곡선을 만들기 위한 상위제어기와 분산자원의 제어 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 부하만 있는 선로에서 일반적인 배전선로의 거리별 전압변동을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining a control structure of a high-level controller and distributed resources for creating a Q-V droop curve, and FIG. 9 is a diagram for explaining voltage fluctuations for each distance of a general distribution line in a line with only a load.

분산자원의 Q-V droop 곡선을 만들기 위한 변수는 4가지가 필요하다. 즉, 이들변수들을 만들기 위해서는 도 11에서 알 수 있듯이 ①Q-V droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 단계, ②분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 단계, ③Q-V droop 곡선의 Reference Voltage(일반적으로 1pu의 정격)를 결정하는 단계, ④ 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R Ratio를 결정하는 단계를 포함한다. Four variables are needed to make the Q-V droop curve of distributed resources. That is, in order to make these variables, as shown in Fig. 11, ① the step of determining the dead band (floating band) of the Q-V droop curve, ② the scale factor (a) for the X/R ratio of the distribution system viewed from distributed resources. It includes the step of determining, ③ determining the reference voltage (generally rated 1pu) of the Q-V droop curve, and ④ determining the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource.

보다 구체적으로 Q-V droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 구성 ①은 보면, 분산자원의 Q-V droop 곡선을 만들어내기 위한 DB를 설정하는 것은 상위제어시스템과 분산자원의 제어구조에서 수행가능하다. More specifically, if you look at the configuration ① that determines the dead band of the Q-V droop curve (floating band), setting the DB to create the Q-V droop curve of the distributed resource can be performed in the upper control system and the control structure of the distributed resource.

이때, DB는 분산자원에서 자체적으로 Human Machine Interface(HMI)를 이용해서 설정하는 방법, 상위제어기의 전송을 받아서 입력하는 방법, 변압기 내부저항 R을 고려하여 자동으로 연산되게 하는 방법으로 결정될 수 있다. At this time, the DB may be determined by a method of setting the distributed resource using a human machine interface (HMI) by itself, a method of receiving and inputting a transmission from an upper level controller, and a method of automatically calculating the internal resistance R in consideration of the transformer.

또한 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 구성 ②은 상위제어시스템과 분산자원의 제어구조에서 수행가능하다. In addition, the configuration ② that determines the scale factor (a) for the X/R ratio of the distribution system viewed from distributed resources can be performed in the upper control system and the control structure of the distributed resources.

Q-V droop 곡선을 결정하기 위한 곡선은 DB가 0일 때를 기준으로 수학적으로 포인트를 찾아내는 방법을 사용한다. 그러나 이러한 방식의 기울기 산정방법은 DB로 인해 분산자원 연계점에서 추정된 X/R ratio에 따라서 전 출력 영역에서 이상적으로 보상을 할 수가 없다. The curve to determine the Q-V droop curve uses a method of finding a point mathematically based on when DB is 0. However, this method of calculating the slope cannot ideally compensate for the entire output area according to the X/R ratio estimated at the distributed resource linkage point due to the DB.

그러므로 a라는 scale factor를 이용해서 상위제어시스템의 지령을 받거나, 분산자원에서 자체적으로 HMI(Human Machine Interface)를 이용한 방법으로 조절할 수 있다.Therefore, it can be controlled by receiving commands from the host control system by using a scale factor of a, or by using the HMI (Human Machine Interface) itself from distributed resources.

그리고 Q-V droop 곡선의 Reference Voltage(일반적으로 1pu의 정격)를 결정하는 구성③ 상위 제어시스템(DMS등)에 의해 배전계획차원에서 Study mode의 해석이나 운영차원에서 VVO(Volt-Var Optimization) 제어를 위해 주로 분석이 될 수 있지만, 분산자원이 개별적으로 응동할 경우 분산자원의 연계직전 전압(유효출력이 0kW일 때 전압)을 Vref로 삼고 제어를 할 수도 있다. And the configuration that determines the reference voltage (generally 1pu rating) of the QV droop curve ③ For analysis of study mode at the level of distribution planning or VVO (Volt-Var Optimization) control at the operation level by the upper control system (DMS, etc.) It can be mainly analyzed, but if the distributed resources act individually, the voltage immediately before the connection of the distributed resources (voltage when the effective output is 0kW) can be set as V ref and control can also be performed.

또한 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R Ratio를 결정하는 구성④은 상위제어시스템(배전운영시스템, DMS)은 배전계획 차원에서 Study mode의 고장해석을 통해서 분산자원들이 연계되는 연계점의 테브넌등가 X/R ratio를 구할 수가 있다. 그러므로 상위제어시스템으로부터 전송받아서 상위제어시스템이 전송한 X/R ratio를 이용하거나 X/R ratio를 분산자원 자체적으로 추정하여 Q-V droop 곡선을 만들어낼 수 있다. In addition, the configuration ④ that determines the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource is the upper control system (distribution operation system, DMS) is a frame of the linkage point where the distributed resources are connected through failure analysis of the study mode at the level of distribution planning. You can find the Bnan equivalent X/R ratio. Therefore, it is possible to create a Q-V droop curve by using the X/R ratio transmitted from the upper control system and transmitted by the upper control system, or by estimating the X/R ratio by the distributed resource itself.

배전선로에 분산자원이 없는 경우, 부하에 의해서만 발생하는 전압강하를 고려하여 일반적인 배전선로의 전압변동 추이를 살펴보면 도 9의 검은색 실선과 같다. In the case where there is no distributed resource in the distribution line, a voltage fluctuation trend of a general distribution line in consideration of the voltage drop generated only by the load is as shown in the solid black line of FIG. 9.

이러한 배전선로의 전압특성에서 만약 분산원이 파란색의 연계점에 연계된다고 가정할 때, 상대적은 낮은 전압을 갖는 연계점에서 분산잔원이 1PU의 전압을 유지하기 위해 동작한다면 불필요한 무효전력을 꾸준히 공급해야 할 것이며, 어떨 때는 용량 부족으로 인해 원하는 무효전력을 공급하지 못하는 상황도 발생할 수 있다. 그러므로 (다시) 아래 그림과 같이 Vref를 변경해줄 수 있다면 분산자원은 그 Vref를 기준으로 적절한 응동을 할 수 있을 것이다.In the voltage characteristics of such a distribution line, if the distribution source is assumed to be connected to the blue linkage point, unnecessary reactive power must be supplied steadily if the distributed residual source operates to maintain the voltage of 1PU at the linkage point with a relatively low voltage. In some cases, there may be situations in which the desired reactive power cannot be supplied due to insufficient capacity. Therefore, if you can (again) change V ref as shown in the figure below, distributed resources will be able to respond appropriately based on the V ref.

이 때, Vref는 일반적으로 상위제어시스템(DMS등)에 의해서 배전계획 차원에서 Study mode의 해석이나 운영차원에서 VVO(Volt-Var Optimization) 제어를 위해 주로 분석이 될 수 있지만, 분산자원이 개별적으로 응동할 경우 분산자원의 연계직전 전압(유효출력이 0kW일 때 전압)을 Vref로 삼고 제어를 할 수도 있다. At this time, Vref can be analyzed mainly for study mode analysis at the level of distribution planning or VVO (Volt-Var Optimization) control at the operation level by higher level control systems (DMS, etc.), but distributed resources are individually In the case of responsiveness, the voltage immediately before the connection of the distributed resource (the voltage when the effective output is 0kW) is set as Vref and can be controlled.

상위제어시스템(배전운영시스템, DMS)은 배전계획 차원에서 Study mode의 고장해석을 통해서 분산자원들이 연계되는 연계점의 테브넌등가 X/R ratio를 구할 수가 있다. 그러므로 X/R ratio를 분산자원 자체적으로 사용할 수도 있지만, 상위제어시스템으로부터 전송받아서 상위제어시스템이 전송한 X/R ratio를 이용해서 Q-V droop 곡선을 만들어낼 수도 있어야 한다. The higher-level control system (distribution operation system, DMS) can obtain the Tevennon equivalent X/R ratio of the connection point to which distributed resources are linked through failure analysis of study mode at the level of distribution planning. Therefore, the X/R ratio can be used by the distributed resource itself, but the Q-V droop curve must be generated using the X/R ratio transmitted by the upper control system after receiving it from the upper control system.

도 10은 Q-P droop 곡선을 만들기 위한 상위제어기와 분산자원의 제어 구조를 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining a control structure of an upper level controller and distributed resources for creating a Q-P droop curve.

분산자원의 Q-P droop 곡선을 만들어 내기 위한 변수는 3가지가 필요한다. 구체적으로 분산 자원의 Q-P droop 곡선 생성 방법은 Q-P droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 단계(⑤), 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 단계(⑥), 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R Ratio를 결정하는 단계(⑦)를 포함한다. Three variables are needed to create the Q-P droop curve of distributed resources. Specifically, the QP droop curve generation method of distributed resources is the step of determining the dead band (floating band) of the QP droop curve (⑤), and the scale factor (a) for the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource. It includes the step (⑥) and the step (⑦) of determining the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource.

구체적으로 Q-P droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 단계(⑤)는 분산자원의 Q-P droop 곡선을 만들어내기 위한 DB를 설정하는 부분을 상위제어시스템과 분산자원의 제어구조에서 수행될 수 있다. 이때, DB는 분산자원에서 자체적으로 Human Machine Interface(HMI)를 이용해서 설정하는 방법, 상위제어기의 전송을 받아서 입력하는 방법, 정격 유효출력에 따른 변압기 전압강하를 고려하여 자동으로 연산되게 하는 방법으로 결정될 수 있다. Specifically, the step of determining the dead band (floating band) of the QP droop curve (⑤) can be performed in the upper control system and the control structure of the distributed resource to set the DB for creating the QP droop curve of the distributed resource. . At this time, the DB is a method of setting up using the Human Machine Interface (HMI) by itself from distributed resources, a method of receiving and inputting the transmission from a host controller, and a method of automatically calculating the voltage drop in the transformer according to the rated effective output Can be determined.

또한 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 단계(⑥)는 상위제어시스템과 분산자원의 제어구조에서 수행가능하다. In addition, the step (⑥) of determining the scale factor (a) for the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource can be performed in the upper control system and the control structure of the distributed resource.

실제로 Q-P droop곡선을 결정하기 위한 곡선은 DB가 0일 때를 기준으로 수학적으로 포인트를 찾아내는 방법을 사용한다. 그러나 이러한 방식의 기울기 산정방법은 DB로 인해 분산자원 연계점에서 추정된 X/R ratio에 따라서 전 출력 영역에서 이상적으로 보상을 할 수가 없다. 그러므로 a라는 scale factor를 이용해서 상위제어시스템의 지령을 받거나, 분산자원의 HMI를 이용한 설정으로 조절할 수 있어야 한다.Actually, the curve for determining the Q-P droop curve uses a method of finding a point mathematically based on when the DB is 0. However, this method of calculating the slope cannot ideally compensate for the entire output area according to the X/R ratio estimated at the distributed resource linkage point due to the DB. Therefore, it must be able to control by using a scale factor of a to receive commands from the host control system or by using the HMI of distributed resources.

분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R Ratio를 결정하는 단계(⑦)는 상위제어시스템 또는 분산자원 자체에서 수행될 수 있다. 상위제어시스템(배전운영시스템, DMS)은 배전계획 차원에서 Study mode의 고장해석을 통해서 분산자원들이 연계되는 연계점의 테브넌 등가 X/R ratio를 구할 수가 있다. 그러므로 X/R ratio를 분산자원 자체적으로 사용할 수도 있지만, 상위제어시스템으로부터 전송받아서 상위제어시스템이 전송한 X/R ratio를 이용해서 Q-P droop 곡선을 만들어낼 수도 있어야 한다.The step (⑦) of determining the X/R ratio of the distribution system viewed from the distributed resource may be performed by the upper control system or the distributed resource itself. The higher-level control system (distribution operation system, DMS) can obtain the Tevenan equivalent X/R ratio of the linkage point to which distributed resources are connected through failure analysis of study mode at the level of distribution planning. Therefore, the X/R ratio can be used by the distributed resource itself, but the Q-P droop curve must be generated using the X/R ratio transmitted by the upper control system after receiving it from the upper control system.

상위제어시스템(배전운영시스템, DMS)은 배전계획 차원에서 Study mode의 고장해석을 통해서 분산자원들이 연계되는 연계점의 테브넌등가 X/R ratio를 구할 수가 있다. 그러므로 X/R ratio를 분산자원 자체적으로 사용할 수도 있지만, 상위제어시스템으로부터 전송받아서 상위제어시스템이 전송한 X/R ratio를 이용해서 Q-P droop 곡선을 만들어낼 수도 있어야 한다. The higher-level control system (distribution operation system, DMS) can obtain the Tevennon equivalent X/R ratio of the connection point to which distributed resources are linked through failure analysis of study mode at the level of distribution planning. Therefore, the X/R ratio can be used by the distributed resource itself, but the Q-P droop curve must be generated using the X/R ratio transmitted by the upper control system after receiving it from the upper control system.

현재 배전계통에 연계되어 있는 분산자원의 수는 2018년도 기준으로 약 42만개이다.Currently, the number of distributed resources connected to the distribution system is about 420,000 as of 2018.

2018년도에 약 50,000개의 분산자원이 접속지연을 겪고 있다.In 2018, about 50,000 distributed resources are experiencing connection delays.

정부의 재생e 3020 이행계획을 달성하기 위해서 배전계통에 연계되어야 할 추가적인 분산자원의 용량은 약 27GW정도로 추정되고 있으며, 이는 현재 배전계통에 접속완료 되어 있는 10GW의 용량의 3배정도 된다. In order to achieve the government's regeneration e 3020 implementation plan, the capacity of additional distributed resources to be connected to the distribution system is estimated to be about 27GW, which is about three times the capacity of 10GW connected to the current distribution system.

현재 분산자원은 배전계통에 대부분 연계되어 전력조류의 방향을 바꿈으로써 배전선로의 과전압의 원인이 되고 있으며, 분산자원의 잦은 출력변동이 수용가 전기품질에도 영향을 주고 있다. 그러므로 분산자원의 연계용량이 늘어날수록 분산자원 제어를 이용한 배전선로의 전압 안정화에 대한 중요성이 커지게 될 것이다. Currently, distributed resources are mostly connected to the distribution system, causing overvoltage in distribution lines by changing the direction of the electric current, and frequent output fluctuations of distributed resources affect the customer's electricity quality. Therefore, as the linkage capacity of distributed resources increases, the importance of voltage stabilization of distribution lines using distributed resource control will increase.

여기서 배전계통에 연계되어 있는 모든 분산자원을 직접적으로 관리할 수 있느냐에 대한 검토를 해보아야 한다. 배전계통에 연계되어 있는 분산자원 중 약 45,000개를 제외하고는 대부분이 상계거래 분산자원이다. 즉, 관리하고 감시해야 할 분산자원의 수는 현재 약 45,000개 정도라는 의미가 될 수도 있다. 만약 2030년 재생e 이행계획이 달성된다면 관리해야 할 분산자원의 수는 훨씬 늘어나서 100,000개를 초과할 수도 있다. 현재 누적 접수된 분산자원 45,000개 중 100kW급 분산자원의 수가 약 40%를 차지하고 있다. 여기서 100kW급의 분산자원을 배전운영시스템을 이용해 직접적으로 제어하고 감시해야 하느냐에 대한 고민을 해보아야 한다. 물론, 감시는 해야 하지만, 직접적으로 제어하게 될 경우 배전운영시스템의 하드웨어 플랫폼 성능에 대한 투자비용을 무시하지 못할 것이다. 그러므로 소용량 분산자원이 스스로 분산자원의 제어에 대한 기능을 자율적으로 만들어내고 응동할 경우 매우 효과적인 배전운영 구조를 가질 수 있을 것이다. Here, it is necessary to examine whether it is possible to directly manage all distributed resources linked to the distribution system. Except for about 45,000 of the distributed resources linked to the distribution system, most are offset transactions distributed resources. In other words, it may mean that the number of distributed resources to be managed and monitored is currently about 45,000. If the 2030 Regeneratione Implementation Plan is achieved, the number of distributed resources to be managed could increase significantly, exceeding 100,000. Currently, the number of 100kW-class distributed resources accounts for about 40% of the 45,000 accumulated distributed resources. Here, we must consider whether we should directly control and monitor 100kW-class distributed resources using the distribution operation system. Of course, monitoring should be performed, but if it is controlled directly, the investment cost for the hardware platform performance of the distribution operating system will not be neglected. Therefore, if small-capacity distributed resources autonomously create and act on the control of distributed resources, a very effective distribution operation structure can be obtained.

2030년에 관리해야 할 분산자원의 수가 100,000대이고, 이 때 100kW 이하의 용량을 갖는 분산자원의 수가 70%라고 가정해보자. 만약 배전운영시스템에서 직접적으로 제어하지 않고 분산자원이 본 발명특허에서 제안한 방법들을 이용해서 스스로 제어하게 된다면, 그리고 한 대의 분산자원에 투자되는 제어설비 투자비를 1,000,000원 절감할 수 있다면, 약 70,000대의 분산자원에서 절감할 수 있는 금액은 약 700억이 될 것이다.Suppose that the number of distributed resources to be managed in 2030 is 100,000 units, and at this time, the number of distributed resources with a capacity of 100 kW or less is 70%. If the distribution operation system does not directly control the distributed resource by itself using the methods proposed in the present invention patent, and if the investment cost of the control facility invested in one distributed resource can be reduced by 1,000,000 won, about 70,000 units are distributed. The amount that can be saved from resources will be about 70 billion.

만약 100kW 이하의 분산자원이 대상이 아니라, 저압계통에 연계되어 있는 모든 분산자원이 자율운전 제어를 하게 된다면 경제적인 효과는 더욱 증가할 것이다. If distributed resources less than 100kW are not the target, but all distributed resources linked to the low-voltage system are controlled for autonomous operation, the economic effect will increase further.

또한, 70,000대의 분산자원이 본 발명특허에서 제안하는 자율운전 제어를 하게 될 경우, 추가적으로 계통안정화에 기여를 할 수 있기 때문에 수용가 전기품질 보상을 위한 설비 투자비를 절감할 수 있게 되며, 배전계통 전압안정화에 따른 Hosting Capacity 용량 증대가 가능하므로 분산자원 연계에 따른 배전설비의 신증설 투자비를 절감할 수 있게 된다. In addition, when 70,000 distributed resources are used for autonomous operation control proposed in the present invention patent, it is possible to additionally contribute to system stabilization, thereby reducing the cost of equipment investment for compensating the electric quality of customers, and stabilization of the distribution system voltage. As it is possible to increase the capacity of the hosting capacity according to the following, it is possible to reduce the investment cost for new expansion of distribution facilities by linking distributed resources.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 분산자원의 자율 전압 제어 방법의 흐름도이다. 11 is a flowchart of a method for autonomous voltage control of distributed resources performed in a distributed resource control system according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 있어서, 유효전력 또는 무효전력 중 적어도 하나의 공급을 제어하여 분산자원 연계점의 전압을 측정하고(S400), 측정된 연계점의 전압 변동값을 이용하여 저항값(R) 또는 리액턴스값(X)을 파악한다(S410). In one embodiment, the voltage of the distributed resource linkage point is measured by controlling the supply of at least one of active power or reactive power (S400), and resistance value (R) or reactance is performed using the measured voltage fluctuation value of the linking point. Determine the value (X) (S410).

그리고 파악되는 저항값(R) 또는 리액턴스값(X)에 따라 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정한다(S420). Then, the reactance and the resistance ratio (X/R ratio) are estimated according to the recognized resistance value R or the reactance value X (S420).

분산자원의 무효전력 제어에 따른 전압 안정화 효과는 분산자원의 연계점에서 바라보는 테브난 등가 임피던스의 R 값과 X값에 의해 결정된다. R과 X의 비율을 X/R Ratio 라 하고, X를 R로 나눈 값을 의미한다. 일반적으로 방사형 구조를 갖는 배전선로에서, 분산 자원이 변전소 부근에 연계될 경우와 배전선로의 말단에 연계될 경우에 무효전력의 제어에 따른 전압 제어 효과는 매우 차이가 있다. 그 이유는 송전 선로의 X/R Ratio가 매우 크기 때문이며, 말단으로 갈수록 배전선로의 낮은 X/R Ratio 특성을 점점 더 포함하게 되기 때문이다. The voltage stabilization effect according to the reactive power control of the distributed resource is determined by the R and X values of Thevenin equivalent impedance viewed from the connection point of the distributed resource. The ratio of R and X is called X/R Ratio, and it means the value obtained by dividing X by R. In general, in a distribution line having a radial structure, the voltage control effect due to the control of reactive power is very different when distributed resources are connected near a substation and when connected to an end of a distribution line. The reason is that the X/R Ratio of the transmission line is very large, and the lower the X/R Ratio characteristic of the distribution line is more and more included as it goes toward the end.

또한 분산 자원의 유효전력 및 무효전력의 변동에 따른 전압 변동의 정도는 R과 X값이 혼합되어 있는 임피던스(Z)에 의해 결정되는데, 임피던스(Z) 값의 크기는 일반적으로 배전선로의 단락 임피던스를 의미한다. In addition, the degree of voltage fluctuation according to the fluctuations of the active and reactive power of distributed resources is determined by the impedance (Z) in which R and X values are mixed, and the magnitude of the impedance (Z) is generally the short circuit impedance of the distribution line. Means.

만약 배전선로의 단락 임피던스값이 크면, 분산자원의 유효전력 및 무효전력의 변동에 의해 발생하는 전압 변동이 클 것이다. 반면 단락 임피던스가 작으면 유효전력이나 무효전력의 변동에 의해 발생하는 전압의 변동이 작을 것이다. If the short-circuit impedance value of the distribution line is large, voltage fluctuations caused by fluctuations in active and reactive power of distributed resources will be large. On the other hand, if the short-circuit impedance is small, the voltage fluctuation caused by the fluctuation of the active power or the reactive power will be small.

그러므로 일반적으로 단락 임피던스의 크기를 그 계통의 강인도로 나타내기도 한다. 즉, 단락 임피던스가 작은 경우, 그 계통은 전압 변동에 강한 계통인 것이다. 그러나 단락시 단락전류는 크다는 단점이 있다. Therefore, in general, the magnitude of the short-circuit impedance is also expressed as the strength of the system. That is, when the short-circuit impedance is small, the system is a system that is resistant to voltage fluctuations. However, there is a disadvantage in that the short-circuit current is large during short circuit.

도 12는 본 발명의 일 양상에 따른 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법의 흐름도이다. 12 is a flowchart of a method for controlling an autonomous voltage of a distributed resource for generating a Q-V Droop curve performed in a distributed resource control system according to an aspect of the present invention.

일 실시예에 따른 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법은, Q-V droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하고(S600), 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정한다(S610). 그리고 Q-V droop 곡선의 Reference 전압값을 결정한 후(S620), 분산자원에서 바라보는 배전계통의 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 결정한다(S630). 이후에 결정된 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 이용하여 Q-V Droop 곡선의 특징값 V1, V2, V3 및 V4를 산출한다(S640).The autonomous voltage control method of distributed resources for generating a QV droop curve performed in the distributed resource control system according to an embodiment is to determine the dead band (floating band) of the QV droop curve (S600), and distribution viewed from the distributed resource. The scale factor (a) for the system's X/R ratio is determined (S610). Then, after determining the reference voltage value of the Q-V droop curve (S620), the reactance and resistance ratio (X/R ratio) of the distribution system viewed from the distributed resource are determined (S630). The characteristic values V1, V2, V3, and V4 of the Q-V Droop curve are calculated using the determined reactance and resistance ratio (X/R ratio) (S640).

X/R ratio값이 추정된 이후에 역률제어를 위한 지령 만드는 방법은 다음과 같다. After the X/R ratio value is estimated, the method of making the command for power factor control is as follows.

분산자원이 연계된 점의 X/R ratio를 알게 되면, [수학식 6]을 이용하여 분산자원이 전압 변동을 0으로 제어하기위해 필요한 역률 지령을 계산할 수 있다. When the X/R ratio of the point to which the distributed resource is linked is known, the power factor command required for the distributed resource to control the voltage fluctuation to zero can be calculated using [Equation 6].

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법의 흐름도이다. 13 is a flowchart of a method for controlling autonomous voltage of distributed resources for generating a Q-P droop curve according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따른 분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법은 Q-P droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하고(S800), 분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정한다(S810). In the autonomous voltage control method of distributed resources that generates a QP droop curve performed in the distributed resource control system according to an embodiment, the dead band of the QP droop curve is determined (S800), and the distribution system viewed from the distributed resource. The scale factor (a) for the X/R ratio of is determined (S810).

그리고 Q-P droop 곡선의 Reference 유효전력을 결정한 후(S820), 분산자원에서 바라보는 배전계통의 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 결정한다(S830). 이 후에 결정된 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 이용하여 Q-P Droop 곡선의 특징값을 산출한다(S840). Then, after determining the reference active power of the Q-P droop curve (S820), the reactance and resistance ratio (X/R ratio) of the distribution system viewed from the distributed resource are determined (S830). After that, a characteristic value of the Q-P Droop curve is calculated using the determined reactance and resistance ratio (X/R ratio) (S840).

본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기를 포함할 수도 있다. The present invention can be implemented as a computer-readable code on a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include hard disk drives (HDDs), solid state disks (SSDs), silicon disk drives (SDDs), ROMs, RAM, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, etc. There is also a carrier wave (for example, transmission over the Internet) also includes the implementation of the form. In addition, the computer may include a terminal.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

100: 분산형 전력망 시스템
110: 제어 센터
120: 전력망
122: 배전 제어
124: 고객
130: 분산자원
100: distributed power grid system
110: control center
120: power grid
122: distribution control
124: customer
130: distributed resources

Claims (23)

선로를 통해 제1 지점에서 제2 지점으로 유효 전력을 공급하는 분산자원을 제어하는 컴퓨팅 디바이스의 제어 방법으로,
상기 선로의 저항(R)과 리액턴스(X)의 비율을 산출하는 단계; 및
상기 비율에 근거하여 상기 선로로 공급 또는 흡수되는 무효 전력을 조절하는 단계
를 포함하고,
상기 비율을 산출하는 단계는,
상기 무효 전력을 일정한 범위 내로 유지시키는 동안 상기 유효 전력을 변화시키는 단계;
상기 유효 전력의 변화량에 대응하는 전압의 제1 변화량을 측정하는 단계;
상기 제1 변화량에 근거하여 상기 선로의 저항을 산출하는 단계;
상기 유효 전력을 일정한 범위 내로 유지시키는 동안 상기 무효 전력을 변화시키는 단계;
상기 무효 전력의 변화량에 대응하는 전압의 제2 변화량을 측정하는 단계;
상기 제2 변화량에 근거하여 상기 선로의 리액턴스를 산출하는 단계; 및
상기 리액턴스에 상기 저항을 나누어 상기 비율을 산출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
A method for controlling a computing device for controlling distributed resources supplying active power from a first point to a second point through a line, comprising:
Calculating a ratio of resistance (R) and reactance (X) of the line; And
Adjusting reactive power supplied or absorbed to the line based on the ratio
Including,
The step of calculating the ratio,
Changing the active power while maintaining the reactive power within a certain range;
Measuring a first variation in voltage corresponding to the variation in active power;
Calculating resistance of the line based on the first change amount;
Changing the reactive power while maintaining the active power within a certain range;
Measuring a second variation in voltage corresponding to the variation in reactive power;
Calculating reactance of the line based on the second change amount; And
Calculating the ratio by dividing the resistance by the reactance
Control method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 분산자원의 전압변동을 0으로 제어하기 위한 역률 지령을 상기 비율에 근거하여 산출하는 단계; 및
상기 역률 지령을 상기 분산자원으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 1,
Calculating a power factor command for controlling the voltage fluctuation of the distributed resource to zero based on the ratio; And
And transmitting the power factor command to the distributed resource.
제2항에 있어서,
상기 역률 지령을 산출하는 단계는,
상기 분산자원에 대한 조정 변수를 설정하는 단계; 및
상기 조정 변수 및 상기 비율에 근거하여 상기 역률 지령을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 2,
The step of calculating the power factor command,
Setting an adjustment variable for the distributed resource; And
And calculating the power factor command based on the adjustment variable and the ratio.
제3항에 있어서,
상기 조정 변수는 상기 분산자원에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 3,
The control method, characterized in that the adjustment variable varies according to the distributed resource.
제1항에 있어서,
상기 비율에 근거하여 상기 분산자원의 전압과 상기 무효 전력간의 방정식을 정의하는 단계;
상기 분산자원의 전압을 측정하는 단계;
상기 방정식에서 상기 무효 전력이 상기 측정된 전압에 대응하도록 상기 무효 전력을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 1,
Defining an equation between the voltage of the distributed resource and the reactive power based on the ratio;
Measuring the voltage of the distributed resource;
And adjusting the reactive power so that the reactive power corresponds to the measured voltage in the equation.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비율을 산출하는 단계는,
상기 분산자원을 이용하여 소정 크기의 상기 유효 전력을 상기 선로로 공급하는 단계;
상기 소정 크기의 상기 유효 전력을 공급하기 직전의 제1 전압을 측정하는 단계;
상기 분산자원을 이용하여 상기 소정 크기의 상기 무효 전력을 상기 선로로 공급하는 단계;
상기 소정 크기의 상기 무효 전력을 공급하기 직전의 제2 전압을 측정하는 단계; 및
상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 이용하여 상기 비율을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 1,
The step of calculating the ratio,
Supplying the active power of a predetermined size to the line by using the distributed resources;
Measuring a first voltage immediately before supplying the active power of the predetermined size;
Supplying the reactive power of the predetermined size to the line by using the distributed resources;
Measuring a second voltage immediately before supplying the reactive power of the predetermined size; And
And calculating the ratio using the first voltage and the second voltage.
제1항에 있어서,
상기 비율을 산출하는 단계는,
상기 분산자원이 상기 선로로 공급하는 유효 전력량을 고정시키는 단계;
상기 유효 전력량이 고정된 동안 상기 분산자원이 상기 선로로 공급하는 무효 전력량을 조절하며 전압 변동이 0이 되는 타겟 무효 전력량을 탐색하는 단계; 및
상기 유효 전력량 및 상기 타겟 무효 전력량을 이요하여 상기 비율을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 1,
The step of calculating the ratio,
Fixing an amount of effective power supplied to the line by the distributed resource;
Adjusting the amount of reactive power supplied to the line by the distributed resource while the amount of active power is fixed, and searching for a target amount of reactive power whose voltage fluctuation becomes zero; And
And calculating the ratio by using the amount of active power and the amount of target reactive power.
분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 분산자원의 자율 전압 제어 방법에 있어서,
유효전력 또는 무효전력 중 적어도 하나의 공급을 제어하는 단계;
분산자원 연계점의 전압을 측정하는 단계;
상기 측정된 연계점의 전압 변동값을 이용하여 저항값(R) 또는 리액턴스값(X)을 파악하는 단계; 및
상기 파악되는 저항값(R) 또는 리액턴스값(X)에 따라 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 단계
를 포함하고,
상기 유효 전력 또는 무효 전력 중 적어도 하나의 공급을 제어하는 단계는,
상기 무효 전력을 일정한 범위 내로 유지시키는 동안 상기 유효 전력을 변화시키는 단계; 및
상기 유효 전력을 일정한 범위 내로 유지시키는 동안 상기 무효 전력을 변화시키는 단계
를 포함하고,
상기 분산자원 연계점의 전압을 측정하는 단계는,
상기 유효 전력의 변화량에 대응하는 전압의 제1 변화량을 측정하는 단계; 및
상기 무효 전력의 변화량에 대응하는 전압의 제2 변화량을 측정하는 단계
를 포함하고,
상기 리액턴스는 상기 제2 변화량에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 분산자원의 자율 전압 제어방법.
In the autonomous voltage control method of distributed resources performed in a distributed resource control system,
Controlling supply of at least one of active power and reactive power;
Measuring the voltage of the distributed resource linkage point;
Determining a resistance value (R) or a reactance value (X) using the measured voltage fluctuation value of the connection point; And
Estimating reactance and resistance ratio (X/R ratio) according to the recognized resistance value (R) or reactance value (X)
Including,
Controlling the supply of at least one of the active power and the reactive power,
Changing the active power while maintaining the reactive power within a certain range; And
Changing the reactive power while maintaining the active power within a certain range
Including,
Measuring the voltage of the distributed resource connection point,
Measuring a first variation in voltage corresponding to the variation in active power; And
Measuring a second variation in voltage corresponding to the variation in reactive power
Including,
The reactance is calculated based on the second change amount.
제 9 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는 무효 전력은 고정시키고 유효전력의 공급값을 변화시키며,
상기 파악하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00015
을 적용하여 유효전력을 출력하고 난 이후의 전압(E1)과 유효전력 변동이 없을 때 초기 전압(E0) 간 차를 구하여 ΔV에 대입하고, 유효전력의 주입 전과 주입 후의 유효전력 변동량 크기를 ΔP에 대입하여 상기 저항값(R)을 파악하는 것을 특징으로 하는 분산자원의 자율 전압 제어방법.
The method of claim 9,
In the controlling step, the reactive power is fixed and the supply value of the active power is changed,
The step of grasping,
Equation
Figure 112019106705069-pat00015
Calculate the difference between the voltage (E 1 ) after the active power is output by applying and the initial voltage (E 0 ) when there is no active power fluctuation, and substitute it for ΔV, and the amount of active power fluctuation before and after the injection of active power is calculated Substituting for ΔP to determine the resistance value (R).
제 10 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는 복수의 상이한 유효전력 값을 출력하고,
상기 파악하는 단계는 상기 복수의 상이한 유효전력값을 출력하고 난 이후에 측정되는 전압값들을 적용하여 다수의 저항값(R)들을 파악하며,
상기 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 단계는 상기 파악되는 다수의 저항값들 중 적어도 일부의 평균값을 이용하여 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 것을 특징으로 하는 분산자원의 자율 전압 제어방법.
The method of claim 10,
The controlling step outputs a plurality of different active power values,
The determining step is to determine a plurality of resistance values R by applying voltage values measured after outputting the plurality of different active power values,
The step of estimating the reactance-resistance ratio (X/R ratio) comprises estimating a reactance-to-resistance ratio (X/R ratio) using an average value of at least some of the plurality of identified resistance values. A method of autonomous voltage control of resources.
제 10 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는 복수의 상이한 유효전력 값을 출력하고,
상기 파악하는 단계는 상기 복수의 상이한 유효전력 값을 출력하고 난 이후에 측정되는 전압값들을 적용하여 다수의 저항값(R)들을 파악하며,
상기 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 단계는 상기 파악되는 다수의 저항값들을 크기순으로 나열하고 그 중간 값을 취하여 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 것을 특징으로 하는 분산자원의 자율 전압 제어방법.
The method of claim 10,
The controlling step outputs a plurality of different active power values,
The determining step is to determine a plurality of resistance values R by applying voltage values measured after outputting the plurality of different active power values,
The step of estimating the reactance and resistance ratio (X/R ratio) is characterized by estimating the reactance-to-resistance ratio (X/R ratio) by listing the plurality of identified resistance values in order of magnitude and taking an intermediate value thereof. Autonomous voltage control method of distributed resources.
제 9 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는 유효 전력은 고정시키고 무효전력의 공급값을 변화시키며,
상기 파악하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00016
을 적용하여 무효전력을 출력하고 난 이후의 전압(E1)과 무효전력 변동이 없을 때 초기 전압(E0) 간 차를 구하여 ΔV에 대입하고, 무효전력의 공급이나 흡수에 따른 무효전력 변동량 크기를 ΔQ에 대입하여 리액턴스값(X)을 파악하는 것을 특징으로 하는 분산자원의 자율 전압 제어방법.
The method of claim 9,
In the controlling step, the active power is fixed and the supply value of the reactive power is changed,
The step of grasping,
Equation
Figure 112019106705069-pat00016
Calculate the difference between the voltage (E 1 ) after the reactive power is output by applying and the initial voltage (E 0 ) when there is no change in reactive power, and substitute it for ΔV, and the amount of change in reactive power due to the supply or absorption of reactive power Substituting ΔQ to determine the reactance value (X).
제 9 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는 동일한 크기의 유효전력과 무효전력을 공급하고,
상기 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00017
를 적용하여 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 것을 특징으로 하는 분산자원의 자율 전압 제어방법.
The method of claim 9,
In the controlling step, active power and reactive power of the same size are supplied,
The step of estimating the reactance and resistance ratio (X/R ratio),
Equation
Figure 112019106705069-pat00017
Autonomous voltage control method of distributed resources, characterized in that estimating reactance and resistance ratio (X/R ratio) by applying.
제 9 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
유효 전력은 고정시키고 무효전력의 공급값을 변화시키며, 상기 연계점의 전압 변동이 0이 되는 무효전력의 공급값을 찾아내고,
상기 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00018
를 적용하여 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 추정하는 것을 특징으로 하는 분산자원의 자율 전압 제어방법.
The method of claim 9,
The controlling step,
The active power is fixed and the supply value of the reactive power is changed, and the supply value of the reactive power at which the voltage fluctuation of the connection point becomes zero is found,
The step of estimating the reactance and resistance ratio (X/R ratio),
Equation
Figure 112019106705069-pat00018
Autonomous voltage control method of distributed resources, characterized in that estimating reactance and resistance ratio (X/R ratio) by applying.
분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법에 있어서,
Q-V droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 단계;
분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 단계;
Q-V droop 곡선의 Reference 전압값을 결정하는 단계;
분산자원에서 바라보는 배전계통의 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 이용하여 Q-V Droop 곡선의 특징값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
In the autonomous voltage control method of distributed resources that generates a QV Droop curve performed in a distributed resource control system,
Determining a dead band (floating band) of the QV droop curve;
Determining a scale factor (a) for the X/R ratio of the distribution system viewed from distributed resources;
Determining a reference voltage value of the QV droop curve;
Determining the reactance and resistance ratio (X/R ratio) of the distribution system viewed from the distributed resource; And
Computing a characteristic value of a QV Droop curve using the determined reactance and resistance ratio (X/R ratio).
제 16 항에 있어서,
상기 특징값을 산출하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00019
를 적용하여 연계점 전압(V4)을 산출하는 것을 특징으로 하는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
The method of claim 16,
The step of calculating the feature value,
Equation
Figure 112019106705069-pat00019
Autonomous voltage control method of distributed resources for generating a QV Droop curve, characterized in that calculating the connection point voltage (V4) by applying.
제 16 항에 있어서,
상기 특징값을 산출하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00020
에 상기 결정된 Dead Band(부동대) 값을 대입하고 Qpu가 0이 되는 Vm·pu 값(v3)을 산출하는 것을 특징으로 하는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
The method of claim 16,
The step of calculating the feature value,
Equation
Figure 112019106705069-pat00020
Autonomous voltage control method for distributed resources generating a QV Droop curve, characterized in that the determined Dead Band (floating band) value is substituted into and a V m·pu value (v3) at which Q pu becomes 0 is calculated.
제 16 항에 있어서,
상기 특징값을 산출하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00021
을 적용하여 V1을 산출하고,
수학식
Figure 112019106705069-pat00022
에 상기 결정된 Dead Band(부동대) 값을 대입하고 Qpu가 0이 되는 Vm·pu 값(V2)을 산출하는 것을 특징으로 하는 Q-V Droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
The method of claim 16,
The step of calculating the feature value,
Equation
Figure 112019106705069-pat00021
To calculate V1 by applying
Equation
Figure 112019106705069-pat00022
Autonomous voltage control method of a distributed resource for generating a QV Droop curve, characterized in that the determined dead band (floating band) value is substituted to and a V m·pu value (V2) at which Q pu becomes 0 is calculated.
분산 자원 제어 시스템에서 수행되는 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법에 있어서,
Q-P droop 곡선의 Dead Band(부동대)를 결정하는 단계;
분산자원에서 바라보는 배전계통의 X/R ratio에 대한 scale factor(a)를 결정하는 단계;
Q-P droop 곡선의 Reference 유효전력을 결정하는 단계;
분산자원에서 바라보는 배전계통의 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 리액턴스와 저항 비율(X/R ratio)을 이용하여 Q-P Droop 곡선의 특징값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
In the autonomous voltage control method of distributed resources that generates a QP droop curve performed in a distributed resource control system,
Determining a dead band (floating band) of the QP droop curve;
Determining a scale factor (a) for the X/R ratio of the distribution system viewed from distributed resources;
Determining a reference active power of the QP droop curve;
Determining the reactance and resistance ratio (X/R ratio) of the distribution system viewed from the distributed resource; And
Computing a characteristic value of a QP droop curve using the determined reactance and resistance ratio (X/R ratio).
제 20 항에 있어서,
상기 특징값을 산출하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00023
에 의해 연계점 유효전력(P4)을 산출하는 것을 특징으로 하는 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
The method of claim 20,
The step of calculating the feature value,
Equation
Figure 112019106705069-pat00023
Autonomous voltage control method of distributed resources for generating a QP droop curve, characterized in that calculating the linkage point active power (P4) by.
제 20 항에 있어서,
상기 특징값을 산출하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00024
에 상기 결정된 Dead Band(부동대) 값을 대입하고 Qpu가 0이 되는 Pm·pu 값(P3)을 산출하는 것을 특징으로 하는 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
The method of claim 20,
The step of calculating the feature value,
Equation
Figure 112019106705069-pat00024
Autonomous voltage control method for distributed resources generating a QP droop curve, characterized in that the determined Dead Band (floating band) value is substituted and a P m·pu value (P3) at which Q pu becomes 0 is calculated.
제 20 항에 있어서,
상기 특징값을 산출하는 단계는,
수학식
Figure 112019106705069-pat00025
을 적용하여 P1을 산출하고,
수학식
Figure 112019106705069-pat00026
에 상기 결정된 Dead Band(부동대) 값을 대입하고 Qpu가 0이 되는 Vm·pu 값(P2)을 산출하는 것을 특징으로 하는 Q-P droop 곡선을 생성하는 분산자원의 자율 전압 제어 방법.
The method of claim 20,
The step of calculating the feature value,
Equation
Figure 112019106705069-pat00025
To calculate P1 by applying
Equation
Figure 112019106705069-pat00026
Autonomous voltage control method of distributed resources for generating a QP droop curve, characterized in that the determined Dead Band (floating band) value is substituted into and a V m·pu value (P2) at which Q pu becomes 0 is calculated.
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