KR102314992B1 - System for operating Direct Current distribution grid, Method thereof, and Storage medium having the same - Google Patents

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Abstract

직류 배전망 운영 시스템이 개시된다. 상기 직류 배전망 운영 시스템은, 네트워크 구조와는 무관하게 전력의 수요값과 공급값만을 가지고 전원에 대한 출력 스케쥴을 계산하는 DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310); 상기 네트워크 구조를 고려하여 전압위반을 해소하기 위한 상기 전원 출력에 대한 출력 조정값을 계산하고 상기 출력 스케쥴 및 상기 출력 조정값을 이용하여 출력 지령값을 산출하는 DC 네트워크 분석 블럭(320); 및 상기 출력 지령값에 따른 정전압 운전 제어를 통해 DC 계통의 경제적 전력 수급 균형 유지를 수행하는 전력 변환 장치(330);를 포함하는 것을 특징으로 한다.A direct current distribution network operating system is disclosed. The DC distribution network operating system includes: a DC (Direct Current) economic power supply planning block 310 for calculating an output schedule for power based on only a demand value and a supply value of power regardless of a network structure; a DC network analysis block 320 for calculating an output adjustment value for the power output for resolving a voltage violation in consideration of the network structure and calculating an output command value using the output schedule and the output adjustment value; and a power conversion device 330 for maintaining economical power supply and demand balance of the DC system through constant voltage operation control according to the output command value.

Description

직류 배전망 운영 시스템, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장매체{System for operating Direct Current distribution grid, Method thereof, and Storage medium having the same}Direct current distribution network operating system, method thereof, and computer readable storage medium storing the method

본 발명은 배전망 운영 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 DC 계통의 전압 문제를 해결하면서, 전력 수급균형을 유지할 수 있는 직류 배전망 운영 시스템 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a distribution network operating technology, and more particularly, to a DC distribution network operating system and method capable of maintaining a power supply and demand balance while solving a DC system voltage problem.

전력 계통의 운영 시스템에는 다양한 응용 프로그램이 탑재가 되어 계통의 경제적·안정적 운영을 위한 솔루션을 제공한다. 중앙 운영 시스템에서 수행되는 발전 제어 프로그램으로는 일반적으로 발전기 기동 정지 계획(UC: Unit Commitment), 경제 급전 계획(ED: Economic Dispatch), 자동 발전 제어(AGC: Automatic Generation Control)가 존재한다.Various application programs are loaded into the operating system of the power system to provide a solution for economical and stable operation of the system. The generation control program performed by the central operating system generally includes a generator start-up and stop plan (UC), an economic dispatch plan (ED), and an automatic generation control (AGC).

UC는 일단위로 부하예측 결과를 바탕으로 발전기 기동·정지 비용을 고려하여, 발전기의 On/Off 여부를 결정한다. ED는 UC에서 On으로 결정된 발전기를 대상으로 부하예측 결과 및 발전 비용을 고려하여, 경제적 출력 분배량을 결정하게 된다. UC decides whether to turn on/off the generator by considering the cost of starting and stopping the generator based on the load prediction result as a unit. ED determines the economical output distribution by considering the load prediction result and power generation cost for the generator that is determined to be On in UC.

ED는 일반적으로 수 분에서 수 시간 단위로 수행된다. AGC는 수 초단위로 수행이 되며, 계통의 주파수를 유지하기 위한 각 발전기의 출력조정을 실시간으로 계산한다. UC와 ED가 예측결과를 바탕으로 한 발전계획을 수립한다면, AGC는 계통 내 부하변동이나 발전기 탈락과 같은 출력 변동에 대하여 실시간 수급제어 역할을 수행한다. ED is usually performed in minutes to hours. AGC is performed every few seconds, and the output adjustment of each generator to maintain the frequency of the system is calculated in real time. If UC and ED establish a power generation plan based on the prediction results, AGC performs a real-time supply and demand control role for output fluctuations such as load fluctuations or generator dropouts in the system.

다수의 발전기가 존재하는 대규모 AC계통의 경우 도 1과 같이 발전제어가 수행이 된다. UC, ED, AGC는 응용 프로그램으로 EMS(Energy Management System)에 탑재가 되어 정해준 주기에 따라 연산을 수행하여 각 발전기에게 출력 지령값을 전달한다. In the case of a large-scale AC system in which a plurality of generators exist, power generation control is performed as shown in FIG. 1 . UC, ED, and AGC are application programs that are loaded into the EMS (Energy Management System), perform calculations according to the set period, and deliver the output command value to each generator.

각 발전기들은 기본적으로 EMS의 출력 지령값을 기반으로 운전을 수행하게 된다. AGC가 중앙에서 계통의 주파수를 유지하는 역할을 하지만 수초 이하의 Short Term에 대한 주파수 제어는 중앙에서 수행하기가 어렵다. 이를 위해 대규모 AC(Alternating Current) 계통에서는 각 발전기가 계통 상황에 따라 발전기의 회전속도가 자동으로 제어되도록 하는 GF(Governor Free) 운전을 하게 된다. Each generator is basically operated based on the output command value of EMS. Although the AGC plays a role in maintaining the frequency of the system at the center, it is difficult to control the frequency for a short term of a few seconds or less at the center. To this end, in a large-scale AC (Alternating Current) system, each generator performs GF (Governor Free) operation so that the rotation speed of the generator is automatically controlled according to the system situation.

GF 운전은 주파수 변화분과 발전기 출력의 변화분과의 비를 백분율로 나타낸 속도 조정률(Droop)에 따라 출력제어를 수행한다. 계통 내 각 발전기들이 계통의 출력 변화량을 Droop 곡선에 따라 분담하여 mSec 단위로 주파수를 유지하게 된다.GF operation performs output control according to the speed adjustment rate (Droop), which is the ratio of the change in frequency to the change in generator output as a percentage. Each generator in the system maintains the frequency in mSec unit by sharing the amount of change in the output of the system according to the droop curve.

이처럼 다수의 발전기가 존재하는 대규모 계통에서 GF운전을 하는 이유는 한 발전기가 계통 전체의 출력 변화량을 흡수하기에는 한계가 있기 때문이다. The reason for GF operation in a large-scale system with multiple generators is that one generator has a limit in absorbing the change in output of the entire system.

하지만, 소규모 계통 혹은 마이크로 그리드에서는 하나의 분산전원이 정전압/정주파수(CVCF: Constant Voltage Constant Frequency) 운전을 통하여, 계통의 주파수 유지와 경제적 수급균형 유지가 가능하다. 하나의 분산전원이 실시간 전력 수급조절을 수행하므로, 다수의 발전기 출력을 조정하는 AGC는 사용되지 않는다.However, in a small-scale system or micro-grid, it is possible to maintain the frequency of the system and maintain economic balance between supply and demand by one distributed power supply through constant voltage/constant frequency (CVCF) operation. Since one distributed power supply performs real-time power supply and demand control, AGC that adjusts the output of multiple generators is not used.

DC 계통은 주파수가 존재하지 않기 때문에 CVCF 운전 대신 기준 컨버터의 정전압 운전으로 계통의 수급조절을 도 2와 유사한 방식으로 수행할 수 있다. 하지만 DC 계통이 루프(Loop)나 메시(Mesh)와 같이 네트워크가 복잡해지고 다수의 분산전원 및/또는 부하가 산발적으로 계통에 연계가 되면, 하나의 컨버터로 전력 수급조절을 할 경우 국지적 전압위반 문제가 발생하게 된다. Since the DC system does not have a frequency, the system supply-demand control can be performed in a manner similar to FIG. 2 by the constant voltage operation of the reference converter instead of the CVCF operation. However, if the network becomes complex such as a loop or mesh, and multiple distributed power sources and/or loads are sporadically connected to the system, the problem of local voltage violations when power supply and demand is controlled with one converter. will occur

AC 계통에서는 전압이 무효전력과 상관관계를 가지므로, 저전압이 발생할 경우 조상설비를 통해 전압제어가 가능하다. 하지만, AC 계통과 달리 DC 계통에서 전압은 유효전력과 상관관계를 가지므로 유효 전력의 제어가 필요하다. 주파수를 기반으로 다수의 발전기 출력을 조정하는 AGC 역시 DC 계통에서는 적용이 불가능하다.In an AC system, voltage has a correlation with reactive power, so when a low voltage occurs, it is possible to control the voltage through an ancestor facility. However, unlike the AC system, since the voltage in the DC system has a correlation with the active power, it is necessary to control the active power. AGC, which adjusts the output of multiple generators based on frequency, is also not applicable to DC systems.

따라서, 직류 배전망 운영 시스템에는 DC 계통의 전압 문제를 해결하면서, 전력 수급균형을 유지할 수 있는 부가적 기술이 요구되고 있다. 최근 들어 디지털부하의 증가와 PV(photovoltaic), ESS(Energy Storage System)와 같은 직류 전원이 확대되고 있다. 이를 배전망에서 효율적으로 연계하기 위해 도서지역, 캠퍼스와 같은 지역에 DC 배전망 실증 사업이 진행되고 있다. Therefore, an additional technology capable of maintaining a balance between power supply and demand while solving the voltage problem of the DC system is required for the DC distribution network operating system. Recently, with the increase of digital load, DC power such as PV (photovoltaic) and ESS (Energy Storage System) is expanding. In order to efficiently link this to the power distribution network, DC distribution network demonstration projects are underway in areas such as island areas and campuses.

따라서, DC 배전도 전력전송의 단순한 선로 개념에서 계통망 형태로 복잡해지고 있으며, 여기에 다양한 분산전원, 신재생원 및 에너지 저장 장치가 연계되고 있다. 이 경우, 전력 시스템의 기본적인 전력수급 및/또는 안정성 확보를 위해 직류 배전용 중앙 운영 시스템이 요구되고 있다.Therefore, DC distribution is also becoming complicated from a simple line concept of power transmission to a grid type, and various distributed power sources, renewable sources, and energy storage devices are connected here. In this case, a central operating system for DC distribution is required in order to secure basic power supply and/or stability of the power system.

또한, DC 계통 운영을 위한 응용 프로그램은 아직까지 개발이 되고 있지 않지만, 직류배전용 운영 시스템에 필수적인 요소이다.In addition, although an application program for DC system operation has not been developed yet, it is an essential element for an operation system for DC distribution.

1. 한국등록특허번호 제10-1780105호(등록일: 2017.09.13)1. Korea Patent No. 10-1780105 (Registration Date: 2017.09.13) 2. 한국공개특허번호 제10-2016-0081067호2. Korean Patent Publication No. 10-2016-0081067

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, DC(Direct Current) 계통의 전압 문제를 해결하면서, 전력 수급균형을 유지할 수 있는 직류 배전망 운영 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems according to the above background art, and the purpose of the present invention is to provide a DC distribution network operating system and method capable of maintaining a balance between power supply and demand while solving the voltage problem of a DC (Direct Current) system. have.

또한, 본 발명은 DC 경제 급전계획(DCED : DC Network Economic Dispatch), DC 토폴로지 처리(DCTP : DC Network Topology Process), DC상태추정(DCSE : DC Network State Estimation), DC 전압 제어(DCVC : DC Network Voltage Control)의 4가지 발전제어 방식을 이용한 직류 배전망 운영 시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is a DC economic dispatch plan (DCED: DC Network Economic Dispatch), DC topology processing (DCTP: DC Network Topology Process), DC state estimation (DCSE: DC Network State Estimation), DC voltage control (DCVC: DC Network) Voltage Control), another object is to provide a DC distribution network operating system and method using four power generation control methods.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, DC(Direct Current) 계통의 전압 문제를 해결하면서, 전력 수급균형을 유지할 수 있는 직류 배전망 운영 시스템을 제공한다.The present invention provides a DC power distribution network operating system capable of maintaining a balance between power supply and demand while solving the voltage problem of a DC (Direct Current) system in order to achieve the above-mentioned problems.

상기 직류 배전망 운영 시스템은,The DC distribution network operating system,

네트워크 구조와는 무관하게 전력의 수요값과 공급값만을 가지고 전원에 대한 출력 스케쥴을 계산하는 DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310);DC (Direct Current) economic power supply planning block 310 for calculating an output schedule for power using only the demand and supply values of power regardless of the network structure;

상기 네트워크 구조를 고려하여 전압위반을 해소하기 위한 상기 전원 출력에 대한 출력 조정값을 계산하고 상기 출력 스케쥴 및 상기 출력 조정값을 이용하여 출력 지령값을 산출하는 DC 네트워크 분석 블럭(320); 및a DC network analysis block 320 for calculating an output adjustment value for the power output for resolving a voltage violation in consideration of the network structure and calculating an output command value using the output schedule and the output adjustment value; and

상기 출력 지령값에 따른 정전압 운전 제어를 통해 DC 계통의 경제적 전력 수급 균형 유지를 수행하는 전력 변환 장치(330);를 포함하는 것을 특징으로 한다.and a power conversion device 330 for maintaining economical power supply and demand balance of the DC system through constant voltage operation control according to the output command value.

이때, 네트워크 분석 블럭(320)은, 상기 네트워크 구조에 따른 버스 정보를 생성하는 DC 토폴로지 처리부(321); 상기 버스 정보를 이용하여 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 DC 상태 추정부(323); 및 상기 보정 전압을 이용하여 출력 조정값을 계산하는 DC 전압 제어부(325);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the network analysis block 320 includes a DC topology processing unit 321 for generating bus information according to the network structure; a DC state estimation unit 323 for calculating a corrected voltage and an active power value using the bus information; and a DC voltage control unit 325 for calculating an output adjustment value by using the correction voltage.

또한, 상기 DC 토폴로지 처리부(321)는 DC 계통의 설비의 연결 관계 및 차단기의 개폐상태를 파악하여 노드(Node)를 그룹화하여 버스(Bus) 정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the DC topology processing unit 321 may be characterized in that it generates bus information by grouping the nodes by identifying the connection relationship of the DC system facilities and the opening/closing state of the circuit breaker.

여기서, 상기 버스 정보는 상기 노드를 기준으로 미리 설정되는 데이터베이스의 설비 링크 관계를 추적하여, 같은 전위를 가지는 노드 별로 버스 넘버(Bus Number)가 부여되는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the bus information may be characterized in that a bus number is assigned to each node having the same potential by tracing a relationship of a facility link in a database set in advance based on the node.

또한, 상기 DC 상태 추정부(323)는 상기 버스 정보를 통해 계통 해석의 입력 데이터로 사용하도록 측정된 전압, 유효전력 데이터를 입력으로 사용하여, DC 전력 조류 방정식에 부합하는 보정된 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the DC state estimator 323 uses the measured voltage and active power data to be used as input data for system analysis through the bus information as inputs, and the corrected corrected voltage and effective power corresponding to the DC power current equation It may be characterized in that the power value is calculated.

또한, 상기 DC 전압 제어부(325)는 상기 보정 전압이 미리 설정되는 전압 위반 조건에 해당하면 전원 출력을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the DC voltage control unit 325 may adjust the power output when the correction voltage corresponds to a preset voltage violation condition.

또한, 상기 DC 전압 제어부(325)는, 특정 버스에서 미리 설정되는 전압 범위를 벗어나는 전압 위반이 발생하면, DC 계통의 자코비안(Jacobian) 행렬을 이용하여 산출된 민감도 행렬(Sensitivity Matrix)을 통해 민감도가 가장 큰 전원의 출력 변화량을 계산하고 상기 출력 변화량에 해당하는 출력 지령값을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the DC voltage control unit 325, when a voltage violation out of a preset voltage range occurs on a specific bus, a sensitivity matrix calculated using a Jacobian matrix of the DC system through a sensitivity matrix (Sensitivity Matrix). Calculates the output change amount of the largest power and calculates an output command value corresponding to the output change amount.

또한, 상기 출력 변화량은 전압 위반에 해당하는 버스에 해당하는 자코비안 행렬의 행 중 가장 큰 값으로 설정되는 전압 민감도 팩터로 해당 전원의 전압 변화량을 나눈 값인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the output change amount may be a value obtained by dividing the voltage change amount of the corresponding power source by a voltage sensitivity factor set to the largest value among rows of the Jacobian matrix corresponding to the bus corresponding to the voltage violation.

또한, 상기 전원은 분산전원 또는 ESS(Energy Storage System)인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the power source may be a distributed power source or an Energy Storage System (ESS).

또한, 상기 DC 경제 급전 계획 블럭(310)은 신재생 예측 및 부하 예측값(410,420)의 실측 데이터를 입력으로 받아 미리 설정되는 함수를 이용하여 보정 데이터를 산출하는 보정 데이터 산출부(430); 및 상기 보정 데이터를 이용하여 전원 출력을 일정 시간 동안 조절하는 출력 스케쥴(450)을 산출하는 엔진(440);을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the DC economic power supply planning block 310 is a correction data calculation unit 430 for calculating the correction data using a preset function by receiving the actual measurement data of the new regeneration prediction and load prediction values (410, 420) as input; and an engine 440 for calculating an output schedule 450 for adjusting power output for a predetermined time by using the correction data.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310)이 네트워크 구조와는 무관하게 전력의 수요값과 공급값만을 가지고 전원에 대한 출력 스케쥴을 계산하는 단계; (b) DC 네트워크 분석 블럭(320)이 상기 네트워크 구조를 고려하여 전압위반을 해소하기 위한 상기 전원 출력에 대한 출력 조정값을 계산하고 상기 출력 스케쥴 및 상기 출력 조정값을 이용하여 출력 지령값을 산출하는 단계; 및 (c) 전력 변환 장치(330)가 상기 출력 지령값에 따른 정전압 운전 제어를 통해 DC 계통의 경제적 전력 수급 균형 유지를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention, (a) DC (Direct Current) economic power supply plan block 310, regardless of the network structure, the output schedule for power with only the demand value and supply value of power calculating; (b) the DC network analysis block 320 calculates an output adjustment value for the power output for resolving a voltage violation in consideration of the network structure, and calculates an output command value using the output schedule and the output adjustment value to do; and (c) performing, by the power conversion device 330, an economical power supply/demand balance of the DC system through constant voltage operation control according to the output command value.

또한, 상기 (c) 단계는, (c-1) DC 토폴로지 처리부(321)가 상기 네트워크 구조에 따른 버스 정보를 생성하는 단계; (c-2) DC 상태 추정부(323)가 상기 버스 정보를 이용하여 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 단계; 및 (c-3) DC 전압 제어부(325)가 상기 보정 전압을 이용하여 출력 조정값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (c) includes: (c-1) generating, by the DC topology processing unit 321, bus information according to the network structure; (c-2) calculating, by the DC state estimator 323, a correction voltage and an active power value using the bus information; and (c-3) calculating, by the DC voltage controller 325, an output adjustment value using the correction voltage.

또한, 상기 (c-1) 단계는, 상기 DC 토폴로지 처리부(321)가 DC 계통의 설비의 연결 관계 및 차단기의 개폐상태를 파악하여 노드(Node)를 그룹화하여 버스(Bus) 정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (c-1), the DC topology processing unit 321 identifies the connection relationship of the DC system equipment and the open/close state of the circuit breaker, and groups the nodes to generate bus information. It may be characterized by including;

또한, 상기 (c-2) 단계는, 상기 DC 상태 추정부(323)가 상기 버스 정보를 통해 계통 해석의 입력 데이터로 사용하도록 측정된 전압, 유효전력 데이터를 입력으로 사용하여, DC 전력 조류 방정식에 부합하는 보정된 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (c-2), the DC state estimator 323 uses the measured voltage and active power data as input data for system analysis through the bus information as input, the DC power current equation Calculating a corrected correction voltage and active power value corresponding to ;

또한, 상기 (c-3) 단계는, 상기 DC 전압 제어부(325)가 상기 보정 전압이 미리 설정되는 전압 위반 조건에 해당하면 전원 출력을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (c-3) may include a step of adjusting the power output when the correction voltage corresponds to a preset voltage violation condition by the DC voltage controller 325 .

또한, 상기 (c-3) 단계는, 상기 DC 전압 제어부(325)가, 특정 버스에서 미리 설정되는 전압 범위를 벗어나는 전압 위반이 발생하면, DC 계통의 자코비안(Jacobian) 행렬을 이용하여 산출된 민감도 행렬(Sensitivity Matrix)을 통해 민감도가 가장 큰 전원의 출력 변화량을 계산하고 상기 출력 변화량에 해당하는 출력 지령값을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in step (c-3), when the DC voltage control unit 325 generates a voltage violation out of a preset voltage range on a specific bus, the DC-based Jacobian matrix is used to calculate the calculated value. It may be characterized in that the output change amount of the power having the greatest sensitivity is calculated through a sensitivity matrix and an output command value corresponding to the output change amount is calculated.

또한, 상기 (a) 단계는, 보정 데이터 산출부(430)가 신재생 예측 및 부하 예측값(410,420)의 실측 데이터를 입력으로 받아 미리 설정되는 함수를 이용하여 보정 데이터를 산출하는 단계; 및 엔진(440)이 상기 보정 데이터를 이용하여 전원 출력을 일정 시간 동안 조절하는 출력 스케쥴(450)을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (a) may include: calculating, by the correction data calculating unit 430, the new regeneration prediction and the actual measurement data of the load prediction values 410 and 420 using a preset function; and calculating, by the engine 440, an output schedule 450 for adjusting the power output for a predetermined time by using the correction data.

또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, 위에서 기술되는 직류 배전망 운영 방법을 실행하는 프로그램 코드를 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention may provide a computer-readable storage medium storing a program code for executing the DC distribution network operating method described above.

본 발명에 따르면, DC(Direct Current) 계통의 전압 문제를 해결하면서, 전력 수급균형을 유지할 수 있다.According to the present invention, while solving the voltage problem of the DC (Direct Current) system, it is possible to maintain the power supply and demand balance.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 DC 계통의 경제성과 안전성을 확보할 수 있는 직류 배전망 운영 시스템에서 기술선점 및 국내외 사업 가능성이 높다고 할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, it can be said that the technology preoccupation and domestic and foreign business possibilities are high in the DC distribution network operating system that can secure the economic efficiency and safety of the DC system.

도 1은 일반적인 대규모 AC(Alternating Current) 계통의 발전 제어 개념도이다.
도 2는 일반적인 소규모 마이크로 그리드 계통의 발전 제어 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 DC(Direct Current) 계통 발전 제어를 위한 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 DC 경제 급전 계획 블럭(DC Network Economic Dispatch)의 세부 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 DC 전압 제어 블럭(DC Network Voltage Control)의 전압 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직류 배전망 발전 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 7은 도 3에 도시된 직류 배전망 운영 시스템의 구성 블럭도이다.
1 is a conceptual diagram of a power generation control of a general large-scale AC (Alternating Current) system.
2 is a conceptual diagram of power generation control of a general small-scale micro-grid system.
3 is a conceptual diagram for control of direct current (DC) system power generation according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed configuration diagram of the DC economic dispatch plan block (DC Network Economic Dispatch) shown in FIG.
5 is a flowchart showing a voltage control process of the DC voltage control block (DC Network Voltage Control) shown in FIG. 3 .
6 is a flowchart illustrating a DC power distribution control process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of the DC distribution network operating system shown in FIG. 3 .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In describing each figure, like reference numerals are used for like elements. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 직류 배전망 운영 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. shouldn't Hereinafter, a DC distribution network operating system and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 DC(Direct Current) 계통 발전 제어를 위한 개념도이다. 도 3을 참조하면, 직류 배전망 운영 시스템(300)은, DC 경제 급전 계획 블럭(DCED: DC Network Economic Dispatch)(310), DC 네트워크 분석 블럭(DCNA: DC Network Analysis)(320), 컨버터(330) 등을 포함하여 구성될 수 있다.3 is a conceptual diagram for direct current (DC) system power generation control according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the DC distribution network operating system 300 includes a DC economic dispatch plan block (DCED: DC Network Economic Dispatch) 310, a DC network analysis block (DCNA: DC Network Analysis) 320, a converter ( 330) and the like.

DC 경제 급전 계획 블럭(310)은 발전기 기동 정지 계획(UC: Unit Commitment) 및 경제 급전 계획(ED: Economic Dispatch)의 기능을 통합한 기능을 수행한다.DC economic dispatch plan block 310 performs a function of integrating the functions of a generator start-up stop plan (UC: Unit Commitment) and an economic dispatch plan (ED: Economic Dispatch).

DC 네트워크 분석 블럭(320)은 DC 계통 내 저전압이 발생 시 이를 해소하기 위한 솔루션을 계산하는 기능을 수행한다. 이를 위해, DC 네트워크 분석 불럭(DCNA: DC Network Analysis)(320)은 DC 토폴로지 처리부(DCTP : DC Network Topology Process)(321), DC 상태 추정부(DCSE : DC Network State Estimation)(323), DC 전압 제어부(DCVC : DC Network Voltage Control)(325) 등을 포함하여 구성된다.The DC network analysis block 320 performs a function of calculating a solution for solving the occurrence of a low voltage in the DC system. To this end, the DC network analysis block (DCNA: DC Network Analysis) 320 is a DC topology processing unit (DCTP: DC Network Topology Process) 321, DC state estimation unit (DCSE: DC Network State Estimation) (323), DC It is configured to include a voltage control unit (DCVC: DC Network Voltage Control) 325 and the like.

DC 경제 급전 계획 블럭(310)이 네트워크 구조와는 무관하게 전력의 수요값과 공급값만을 가지고 전원 출력(분산 전원, ESS 등)에 대한 출력 스케쥴을 계산하는 반면, DC 토폴로지 처리부(DCTP : DC Network Topology Process)(321), DC 상태 추정부(DCSE : DC Network State Estimation)(323), DC 전압 제어부(DCVC : DC Network Voltage Control)(325)는 네트워크 구조를 고려하여 전압위반을 해소하기 위한 전원 출력의 출력 조정값을 계산한다. 따라서, 이 DC 토폴로지 처리부(DCTP : DC Network Topology Process)(321), DC 상태 추정부(DCSE : DC Network State Estimation)(323), DC 전압 제어부(DCVC : DC Network Voltage Control)(325)을 DCNA(DC Network Analysis)라 명한다. DCNA는 DCTP>DCSE>DCVC의 시퀀스로 동작하며, 수행주기는 수초이다.While the DC economic power supply planning block 310 calculates the output schedule for power output (distributed power, ESS, etc.) with only the demand and supply values of power regardless of the network structure, the DC topology processing unit (DCTP: DC Network) Topology Process) 321, DC Network State Estimation (DCSE) 323, and DC Voltage Control Unit (DCVC: DC Network Voltage Control) 325 are power sources for resolving voltage violations in consideration of the network structure. Calculate the output adjustment value of the output. Therefore, the DC topology processing unit (DCTP: DC Network Topology Process) (321), DC state estimation unit (DCSE: DC Network State Estimation) (323), DC voltage control unit (DCVC: DC Network Voltage Control) (325) DCNA (DC Network Analysis). DCNA operates in the sequence of DCTP>DCSE>DCVC, and the execution cycle is several seconds.

DC 토폴로지 처리부(321)는 DC 계통의 설비의 연결 관계 및 차단기의 개폐상태를 파악하여 노드(Node)를 그룹화하여 버스(Bus) 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 차단기, 선로, 전력변환장치 등 모든 설비의 양단에는 Node가 존재한다. 이 Node를 기준으로 데이터베이스의 설비 링크 관계를 추적하여, 같은 전위를 가지는 Node 별로 버스 넘버(Bus Number)를 부여하게 된다. 기존 AC계통의 토폴로지 처리 알고리즘에서 DC 계통의 전력 변환 장치에 대한 처리가 추가된다.The DC topology processing unit 321 performs a function of generating bus information by grouping nodes by identifying the connection relationship of the DC system equipment and the opening/closing state of the circuit breaker. Nodes exist at both ends of all facilities such as circuit breakers, lines, and power conversion devices. Based on this node, the facility link relationship of the database is traced, and a bus number is assigned to each node having the same potential. In the existing AC system topology processing algorithm, processing for the DC system power conversion device is added.

일반적으로, 실측 데이터는 통신장비의 오류나 비동기화 문제 등 여러 가지 현장 상황으로 인하여 오류를 어느 정도 포함하고 있다. 따라서 이러한 취득 데이터를 정제 없이 그대로 계통해석의 입력 데이터로 사용하기에는 어려움이 있다. 따라서, DC 상태 추정부(323)는 이를 보정하여 유의미한 데이터를 생성하는 역할을 한다. In general, actual measurement data contains errors to some extent due to various field conditions, such as errors in communication equipment or problems in unsynchronization. Therefore, it is difficult to use such acquired data as input data for systematic analysis as it is without purification. Accordingly, the DC state estimator 323 serves to generate meaningful data by correcting it.

이를 위해, DC 상태 추정부(323)는 DC 토폴로지 처리부(321)에서 구성된 DC계통 네트워크 모델과 버스 정보(즉, 모선 정보)를 사용한다. 측정된 전압, 유효전력 데이터를 입력으로 사용하여, DC 전력 조류 방정식에 부합하는 보정된 보정 전압과 유효전력 값을 계산한다. 즉, 코스트를 최소화하기 위해 목적 함수를 구성하며, 이는 다음 수학식과 같다.To this end, the DC state estimation unit 323 uses the DC system network model and bus information (ie, bus information) configured in the DC topology processing unit 321 . Using the measured voltage and active power data as inputs, a corrected correction voltage and active power value corresponding to the DC power flow equation are calculated. That is, an objective function is constructed to minimize the cost, which is expressed by the following equation.

Figure 112017128255577-pat00001
Figure 112017128255577-pat00001

여기서, w는 가중치 행렬, H는 DC 전력 조류 방정식 행렬을 나타낸다. w는 미리 설정된 정확도값보다 높으면 높게 적용되고, 정확도값보다 낮으면 낮게 적용된다.Here, w denotes a weight matrix, and H denotes a DC power flow equation matrix. If w is higher than the preset accuracy value, it is applied high, and if it is lower than the accuracy value, it is applied low.

이후, 편미분 방정식을 구성하며, 이는 다음 수학식과 같다.Thereafter, a partial differential equation is constructed, which is expressed by the following equation.

Figure 112017128255577-pat00002
Figure 112017128255577-pat00002

여기서, x는 구하고자 하는 데이터가 된다. Here, x is the desired data.

위 수학식에서 편미분이 0일때 최소값이 된다.In the above equation, when the partial derivative is 0, it becomes the minimum value.

따라서, △x가 허용치(tolerance)보다 작아질 때까지 반복 수행한다. 이에 대하여는 다양한 문헌 및 논문 등에 기재되어 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.Therefore, it is repeated until Δx becomes smaller than a tolerance. Since this has been described in various literatures and papers, a further description thereof will be omitted.

전체적인 수행 프로세스는 AC 계통 추정과 유사하나, 교류 전력 방정식이 아니 직류 전류 방정식을 사용한다. 직류 전류 방정식은 다음 수학식과 같다.The overall performance process is similar to the AC system estimation, but the DC current equation is used instead of the AC power equation. The DC current equation is as follows.

Figure 112017128255577-pat00003
Figure 112017128255577-pat00003

여기서, P는 전력, V는 전압, I는 전류, Y는 어드미턴스, dc는 direct current를 나타낸다.Here, P is power, V is voltage, I is current, Y is admittance, and dc is direct current.

도 3을 계속 참조하면, DC 토폴로지 처리부(DCTP : DC Network Topology Process)(321), DC 상태 추정부(DCSE : DC Network State Estimation)(323)는 모델링 및 오류처리를 위한 기능을 수행하며 최종 목표는 DC 전압 제어부(DCVC : DC Network Voltage Control)(325)에 의한 전압제어이다. 운영 중에 DC계통 내 전압위반이 발생할 경우, 제어 가능한 분산전원 혹은 ESS(Energy Storage System)의 출력조정이 필요한데 이 출력 조정값을 DC 전압 제어부(325)가 계산을 하게 된다. 이를 보여주는 도면이 도 5에 도시되며 후술하기로 한다.3, the DC topology processing unit (DCTP: DC Network Topology Process) 321 and the DC state estimator (DCSE: DC Network State Estimation) 323 perform functions for modeling and error processing, and the final goal is a voltage control by a DC voltage control unit (DCVC: DC Network Voltage Control) 325 . When a voltage violation in the DC system occurs during operation, it is necessary to adjust the output of a controllable distributed power supply or ESS (Energy Storage System), and the DC voltage control unit 325 calculates the output adjustment value. A diagram showing this is shown in FIG. 5 and will be described later.

도 3을 계속 참조하면, 전력 변환 장치(330)는 분산전원 및/또는 ESS의 출력 조정값에 따른 정전압 운전 제어를 통해 DC 계통의 경제적 전력 수급 균형 유지를 수행한다. 전력 변환 장치(330)는 컨버터 등이 될 수 있다.3, the power conversion device 330 performs economical power supply and demand balance maintenance of the DC system through constant voltage operation control according to the output adjustment value of the distributed power source and/or ESS. The power conversion device 330 may be a converter or the like.

도 4는 도 3에 도시된 의 세부 구성도이다. DC 경제 급전 계획 블럭(310)은 발전기 기동 정지 계획(UC: Unit Commitment) 및 경제 급전 계획(ED: Economic Dispatch)의 기능을 통합한 것이다. FIG. 4 is a detailed configuration diagram of FIG. 3 . The DC economic dispatch plan block 310 integrates the functions of a generator start-up stop plan (UC: Unit Commitment) and an economic dispatch plan (ED: Economic Dispatch).

도 4를 참조하면, 신재생·부하의 예측값(410,420)을 바탕으로 분산전원의 최적 출력 스케줄을 계산한다. 이를 위해, 신재생·부하의 예측값(410,420)의 실측 데이터를 입력으로 받아 미리 설정되는 함수를 이용하여 보정 데이터를 산출하는 보정 데이터 산출부(430), 보정 데이터를 이용하여 출력 스케쥴(450)을 산출하는 엔진(440) 등을 포함한다.Referring to FIG. 4 , the optimal output schedule of the distributed power supply is calculated based on the predicted values 410 and 420 of the renewable load. To this end, the correction data calculation unit 430 that receives the actual measurement data of the predicted values 410 and 420 of the renewable load as an input and calculates the correction data using a preset function, and an output schedule 450 using the correction data. and an engine 440 that calculates.

미리 설정되는 함수는 목적함수 및 제약함수로 구성될 수 있다. 목적함수는 발전비용 최소화이며, 제약함수는 기존 AC(Alternating Current) 계통의 것과 유사하나 DC 계통의 전력 변환 장치 효율과 관련된 제약함수가 추가된다. 부연하면, 제약함수는 기동/정지 상태 제약, 최소 정지 시간 제약 등을 들 수 있다.The preset function may be composed of an objective function and a constraint function. The objective function is to minimize the power generation cost, and the constraint function is similar to that of the existing AC (Alternating Current) system, but a constraint function related to the efficiency of the power converter of the DC system is added. In other words, the constraint function includes a start/stop state constraint, a minimum stop time constraint, and the like.

출력 스케쥴(450)은 전원(Source A, B, …N)의 출력(80kW,-50kW 등)을 일정 시간동안 조절하는 정보이다. 예를 들면, Source A를 15분 동안 80kW로, Source B를 15분 동안 -50kW등으로 출력한다. The output schedule 450 is information for adjusting the output (80kW, -50kW, etc.) of the power sources (Source A, B, ...N) for a predetermined time. For example, Source A outputs 80kW for 15 minutes, Source B outputs -50kW for 15 minutes, etc.

도 5는 도 3에 도시된 DC 전압 제어 블럭(DC Network Voltage Control)의 전압 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 모선(즉 버스)k에서 저전압이 발생하면, DC 계통의 자코비안(Jacobian) 행렬을 이용하여, 민감도 행렬(Sensitivity Matrix)을 계산한다(단계 S510,S520,S530). 민감도 행렬은 [△V] = [J]-1[△P]이다. 여기서, J는 자코비안 행렬이고, △P는 출력 변화량을 나타낸다.5 is a flowchart showing a voltage control process of the DC voltage control block (DC Network Voltage Control) shown in FIG. 3 . Referring to FIG. 5 , when a low voltage occurs in the bus (ie, bus) k, a sensitivity matrix is calculated using a DC-based Jacobian matrix (steps S510, S520, and S530). The sensitivity matrix is [ΔV] = [J] -1 [ΔP]. Here, J is a Jacobian matrix, and ΔP is an output change amount.

이후, 모선k에 대하여 민감도가 가장 큰 전원을 선택하고, 이 선택된 전원의 출력 변화량을 계산한다(단계 S550). 출력 변화량은 다음 수학식과 같다.Thereafter, a power source having the greatest sensitivity is selected for the bus line k, and an output change amount of the selected power source is calculated (step S550). The output change amount is expressed by the following equation.

Figure 112017128255577-pat00004
Figure 112017128255577-pat00004

여기서, VSF는 전압 민감도 팩터를 나타내며, VSF(Voltage Sensitivity Factor)는 전압 위반 모선(즉 버스)에 해당하는 Jacobian 행렬의 행 중 가장 큰 값으로 설정한다.Here, VSF represents a voltage sensitivity factor, and VSF (Voltage Sensitivity Factor) is set to the largest value among the rows of the Jacobian matrix corresponding to the voltage violation bus (ie, bus).

이후, 이 출력 변화량에 따라 해당 전원의 출력을 변동시켜 해당 모선k의 저전압을 해소한다(단계 S560,S570). 부연하면, 운영 중에 DC계통 내 전압위반이 발생할 경우, 제어 가능한 분산전원 혹은 ESS의 출력조정이 필요한데 DC 전압 제어부(325)가 이 조정 값을 계산을 하게 된다.Thereafter, the low voltage of the corresponding bus bar k is resolved by changing the output of the corresponding power source according to the output change amount (steps S560 and S570). In other words, when a voltage violation in the DC system occurs during operation, it is necessary to adjust the output of a controllable distributed power source or ESS, and the DC voltage control unit 325 calculates this adjustment value.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직류 배전망 발전 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 실행 관리자(60)가 배전망에 대해 제어를 실행하면, DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310) 및 DC 네트워크 분석 블럭(320)이 실행된다(단계 S610,S620,S650). 물론, DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310)에는 부하 예측값(420), 신재생 예측값(410)이 입력된다. 기본적은 분산전원의 출력 스케줄 및 ESS의 충방전 스케줄은 DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310)가 수분단위로 수행하면서 계산을 한다.6 is a flowchart illustrating a DC power distribution control process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , when the execution manager 60 executes control on the distribution network, a DC (Direct Current) economic power supply planning block 310 and a DC network analysis block 320 are executed (steps S610, S620, S650). Of course, the DC (Direct Current) economic power supply planning block 310 is input to the load predicted value 420, the new regeneration predicted value (410). The basic distributed power output schedule and ESS charge/discharge schedule are calculated while the DC (Direct Current) economic power supply plan block 310 performs in minutes.

이후, DC 네트워크 분석 블럭(320)의 DC 토폴로지 처리부(321) 및 DC 상태 추정부(323)에 의해 산출되는 보정 전압이 전압 위반에 해당하는 지를 확인한다(단계 S630). 확인 결과, 전압 위반(최소 전압과 최대 전압 범위를 벗어나는 경우)에 해당하면 DC 전압 제어부(325)에 의해 출력 조정값이 산출된다(단계 S640). 이와 달리, 전압 위반에 해당하지 않으면 단계 S610 내지 S630가 다시 수행된다.Thereafter, it is checked whether the correction voltage calculated by the DC topology processing unit 321 and the DC state estimation unit 323 of the DC network analysis block 320 corresponds to a voltage violation (step S630 ). As a result of the check, if it corresponds to a voltage violation (out of the minimum voltage and maximum voltage range), an output adjustment value is calculated by the DC voltage control unit 325 (step S640). On the other hand, if it does not correspond to a voltage violation, steps S610 to S630 are performed again.

한편, DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310)에 의해 출력 스케쥴이 산출되며, 출력 스케줄과 출력 조정값을 반영하여 출력 지령값을 산출한다(단계 S660). 이후 이 출력 지령값에 통해 전력 변환 장치(330)를 제어한다. 부연하면, DCTP> DCSE> DCVC는 수초 단위로 반복수행이 되며 DCSE의 버스 전압 결과가 전압범위를 벗어나게 되면, DC 전압 제어부(325)가 동작하여 실시간 분산전원 출력 조정값을 계산해준다. 실제 분산전원 및 ESS의 출력 지령값은 “DCED가 계산한 출력값”에 “DCVC가 계산한 조정값”을 합한 값이 된다.On the other hand, the output schedule is calculated by the DC (Direct Current) economic power supply planning block 310, and the output command value is calculated by reflecting the output schedule and the output adjustment value (step S660). Thereafter, the power conversion device 330 is controlled through this output command value. In other words, DCTP> DCSE> DCVC is repeatedly performed in units of several seconds, and when the bus voltage result of DCSE is out of the voltage range, the DC voltage controller 325 operates to calculate a real-time distributed power output adjustment value. The actual output command value of distributed power and ESS is the sum of the “output value calculated by DCED” and “adjustment value calculated by DCVC”.

도 7은 도 3에 도시된 직류 배전망 운영 시스템(700)의 구성 블럭도이다. 도 7을 참조하면, 직류 배전망 운영 서버(700)는 실제 계통(720)과 연결되어 현장값을 취득하여 현장 데이터베이스(711)에 저장하고, 이 현장 데이터베이스(711)와 전력 운용 프로그램(713)을 API(application programming interface) 인터페이스(712)가 연결한다. FIG. 7 is a block diagram of the DC distribution network operating system 700 shown in FIG. 3 . Referring to FIG. 7 , the DC distribution network operation server 700 is connected to the actual system 720 to acquire field values and store them in the field database 711 , and the field database 711 and the power operation program 713 . API (application programming interface) interface 712 is connected.

명세서에 기재된 "…부", "…블럭" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as “…unit” and “…block” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.

하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.In hardware implementation, an application specific integrated circuit (ASIC), digital signal processing (DSP), programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), processor, controller, microprocessor designed to perform the above-described functions , other electronic units, or a combination thereof. In software implementation, it may be implemented as a module that performs the above-described functions. The software may be stored in the memory unit and executed by the processor. The memory unit or processor may employ various means well known to those skilled in the art.

또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. In addition, the steps of the method or algorithm described in relation to the embodiments disclosed herein may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program (instruction) code, data files, data structures, and the like alone or in combination.

상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다. The program (instructions) code recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, Blu-rays, and the like, and ROM, RAM ( A semiconductor memory device specially configured to store and execute program (instruction) code such as RAM), flash memory, and the like may be included.

여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Here, examples of the program (instruction) code include not only machine language codes such as those generated by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

310: DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭
320: DC 네트워크 분석 블럭
321: DC 토폴로지 처리부 323: DC 상태 추정부
325: DC 전압 제어부
330: 전력 변환 장치
310: DC (Direct Current) economic dispatch plan block
320: DC network analysis block
321: DC topology processing unit 323: DC state estimation unit
325: DC voltage control unit
330: power conversion device

Claims (20)

네트워크 구조와는 무관하게 신재생 및 부하의 예측값(410,420)만을 가지고 전원에 대한 출력 스케쥴을 계산하는 DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310);
상기 네트워크 구조를 고려하여 전압위반을 해소하기 위한 상기 전원 출력에 대한 출력 조정값을 계산하고 상기 출력 스케쥴 및 상기 출력 조정값을 이용하여 출력 지령값을 산출하는 DC 네트워크 분석 블럭(320); 및
상기 출력 지령값에 따른 정전압 운전 제어를 통해 DC 계통의 경제적 전력 수급 균형 유지를 수행하는 전력 변환 장치(330);를 포함하며,
상기 DC 경제 급전 계획 블록(310)은,
상기 재생 및 부하의 예측값(410,420)의 실측 데이터를 입력으로 받아 미리 설정되는 목적함수 및 제약함수를 이용하여 보정 데이터를 산출하는 보정 데이터 산출부(430); 및
상기 보정 데이터를 이용하여 상기 출력 스케쥴을 산출하는 엔진(440);을 포함하고,
상기 제약함수는 DC 계통의 상기 전력 변환 장치(330)의 효율과 관련된 제약함수가 추가되며,
상기 출력 스케쥴은 상기 전원의 출력을 일정시간동안 조절하는 정보인 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
DC (Direct Current) economic power supply planning block 310 for calculating an output schedule for power with only the predicted values 410 and 420 of renewable and load regardless of the network structure;
a DC network analysis block 320 for calculating an output adjustment value for the power output for resolving a voltage violation in consideration of the network structure and calculating an output command value using the output schedule and the output adjustment value; and
The power conversion device 330 for maintaining the economical power supply and demand balance of the DC system through constant voltage operation control according to the output command value; includes;
The DC economic dispatch plan block 310 is,
a correction data calculation unit 430 that receives the measured data of the predicted values 410 and 420 of the reproduction and load as input and calculates correction data using a preset objective function and a constraint function; and
an engine 440 for calculating the output schedule by using the correction data; and
The constraint function is added with a constraint function related to the efficiency of the power conversion device 330 of the DC system,
The output schedule is information for controlling the output of the power for a predetermined period of time.
제 1 항에 있어서,
상기 DC 네트워크 분석 블럭(320)은,
상기 네트워크 구조에 따른 버스 정보를 생성하는 DC 토폴로지 처리부(321);
상기 버스 정보를 이용하여 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 DC 상태 추정부(323); 및
상기 보정 전압을 이용하여 출력 조정값을 계산하는 DC 전압 제어부(325);를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
The method of claim 1,
The DC network analysis block 320,
a DC topology processing unit 321 for generating bus information according to the network structure;
a DC state estimation unit 323 for calculating correction voltage and active power values by using the bus information; and
and a DC voltage controller (325) for calculating an output adjustment value by using the correction voltage.
제 2 항에 있어서,
상기 DC 토폴로지 처리부(321)는 DC 계통의 설비의 연결 관계 및 차단기의 개폐상태를 파악하여 노드(Node)를 그룹화하여 버스(Bus) 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
3. The method of claim 2,
The DC topology processing unit 321 generates bus information by grouping the nodes by identifying the connection relationship of the DC system equipment and the opening/closing state of the circuit breaker.
제 3 항에 있어서,
상기 버스 정보는 상기 노드를 기준으로 미리 설정되는 데이터베이스의 설비 링크 관계를 추적하여, 같은 전위를 가지는 노드 별로 버스 넘버(Bus Number)가 부여되는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
4. The method of claim 3,
The bus information tracks the relationship between facilities in a database set in advance based on the node, and a bus number is assigned to each node having the same potential.
제 4 항에 있어서,
상기 DC 상태 추정부(323)는 상기 버스 정보를 통해 계통 해석의 입력 데이터로 사용하도록 측정된 전압, 유효전력 데이터를 입력으로 사용하여, DC 전력 조류 방정식에 부합하는 보정된 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
5. The method of claim 4,
The DC state estimator 323 uses the measured voltage and active power data as input to be used as input data for system analysis through the bus information, and a corrected corrected voltage and active power value corresponding to the DC power current equation. DC distribution network operating system, characterized in that for calculating.
제 5 항에 있어서,
상기 DC 전압 제어부(325)는 상기 보정 전압이 미리 설정되는 전압 위반 조건에 해당하면 전원 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
6. The method of claim 5,
The DC voltage control unit 325 adjusts the power output when the correction voltage corresponds to a preset voltage violation condition.
제 2 항에 있어서,
상기 DC 전압 제어부(325)는, 특정 버스에서 미리 설정되는 전압 범위를 벗어나는 전압 위반이 발생하면, DC 계통의 자코비안(Jacobian) 행렬을 이용하여 산출된 민감도 행렬(Sensitivity Matrix)을 통해 민감도가 가장 큰 전원의 출력 변화량을 계산하고 상기 출력 변화량에 해당하는 출력 지령값을 산출하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
3. The method of claim 2,
The DC voltage control unit 325, when a voltage violation out of a preset voltage range occurs on a specific bus, the sensitivity is the most through a sensitivity matrix calculated using a Jacobian matrix of the DC system. A DC power distribution network operating system, characterized in that calculating an output change amount of a large power source and calculating an output command value corresponding to the output change amount.
제 7 항에 있어서,
상기 출력 변화량은 전압 위반에 해당하는 버스에 해당하는 자코비안 행렬의 행 중 가장 큰 값으로 설정되는 전압 민감도 팩터로 해당 전원의 전압 변화량을 나눈 값인 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
8. The method of claim 7,
The output change amount is a value obtained by dividing the voltage change amount of the corresponding power source by a voltage sensitivity factor set to the largest value among the rows of the Jacobian matrix corresponding to the bus corresponding to the voltage violation.
제 1 항에 있어서,
상기 전원은 분산전원 또는 ESS(Energy Storage System)인 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 시스템.
The method of claim 1,
The power source is a DC distribution network operating system, characterized in that distributed power or ESS (Energy Storage System).
삭제delete (a) DC(Direct Current) 경제 급전 계획 블럭(310)이 네트워크 구조와는 무관하게 신재생 및 부하의 예측값(410,420)만을 가지고 전원에 대한 출력 스케쥴을 계산하는 단계;
(b) DC 네트워크 분석 블럭(320)이 상기 네트워크 구조를 고려하여 전압위반을 해소하기 위한 상기 전원 출력에 대한 출력 조정값을 계산하고 상기 출력 스케쥴 및 상기 출력 조정값을 이용하여 출력 지령값을 산출하는 단계 ; 및
(c) 전력 변환 장치(330)가 상기 출력 지령값에 따른 정전압 운전 제어를 통해 DC 계통의 경제적 전력 수급 균형 유지를 수행하는 단계;를 포함하며,
상기 (a) 단계는,
보정 데이터 산출부(430)가 상기 재생 및 부하의 예측값(410,420)의 실측 데이터를 입력으로 받아 미리 설정되는 목적함수 및 제약함수를 이용하여 보정 데이터를 산출하는 단계; 및
엔진(440)이 상기 보정 데이터를 이용하여 상기 출력 스케쥴을 산출하는 단계;를 포함하고,
상기 제약함수는 DC 계통의 상기 전력 변환 장치(330)의 효율과 관련된 제약함수가 추가되며,
상기 출력 스케쥴은 상기 전원의 출력을 일정시간동안 조절하는 정보인 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
(a) DC (Direct Current) economic power supply planning block 310, regardless of the network structure, calculating the output schedule for the power source only with the predicted values 410 and 420 of the new and renewable load;
(b) the DC network analysis block 320 calculates an output adjustment value for the power output for resolving a voltage violation in consideration of the network structure, and calculates an output command value using the output schedule and the output adjustment value step to ; and
(c) performing, by the power conversion device 330, economical power supply and demand balance maintenance of the DC system through constant voltage operation control according to the output command value;
The step (a) is,
calculating, by the correction data calculating unit 430, the correction data using the objective function and the constraint function preset by receiving the measured data of the predicted values 410 and 420 of the reproduction and load as input; and
Calculating, by the engine 440, the output schedule using the correction data;
The constraint function is added with a constraint function related to the efficiency of the power conversion device 330 of the DC system,
The output schedule is information for adjusting the output of the power for a predetermined time.
제 11 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-1) DC 토폴로지 처리부(321)가 상기 네트워크 구조에 따른 버스 정보를 생성하는 단계;
(c-2) DC 상태 추정부(323)가 상기 버스 정보를 이용하여 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 단계; 및
(c-3) DC 전압 제어부(325)가 상기 보정 전압을 이용하여 출력 조정값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
12. The method of claim 11,
The step (c) is,
(c-1) generating, by the DC topology processing unit 321, bus information according to the network structure;
(c-2) calculating, by the DC state estimator 323, a correction voltage and an active power value using the bus information; and
(c-3) calculating, by the DC voltage control unit 325, an output adjustment value using the corrected voltage;
제 12 항에 있어서,
상기 (c-1) 단계는,
상기 DC 토폴로지 처리부(321)가 DC 계통의 설비의 연결 관계 및 차단기의 개폐상태를 파악하여 노드(Node)를 그룹화하여 버스(Bus) 정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
13. The method of claim 12,
The step (c-1) is,
The DC topology processing unit 321 generates bus information by grouping the nodes by identifying the connection relationship of the DC system facilities and the opening/closing state of the circuit breaker; How to operate.
제 13 항에 있어서,
상기 버스 정보는 상기 노드를 기준으로 미리 설정되는 데이터베이스의 설비 링크 관계를 추적하여, 같은 전위를 가지는 노드 별로 버스 넘버(Bus Number)가 부여되는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
14. The method of claim 13,
The method for operating a DC power distribution network, wherein the bus information tracks a relationship of a facility link in a database set in advance based on the node, and a bus number is assigned to each node having the same potential.
제 14 항에 있어서,
상기 (c-2) 단계는, 상기 DC 상태 추정부(323)가 상기 버스 정보를 통해 계통 해석의 입력 데이터로 사용하도록 측정된 전압, 유효전력 데이터를 입력으로 사용하여, DC 전력 조류 방정식에 부합하는 보정된 보정 전압 및 유효전력 값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
15. The method of claim 14,
In the step (c-2), the DC state estimator 323 uses the measured voltage and active power data as input data for system analysis through the bus information, and meets the DC power current equation Calculating the corrected corrected voltage and active power value; DC distribution network operating method comprising the.
제 15 항에 있어서,
상기 (c-3) 단계는, 상기 DC 전압 제어부(325)가 상기 보정 전압이 미리 설정되는 전압 위반 조건에 해당하면 전원 출력을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
16. The method of claim 15,
The step (c-3) includes adjusting, by the DC voltage control unit 325, a power output when the correction voltage corresponds to a preset voltage violation condition.
제 12 항에 있어서,
상기 (c-3) 단계는, 상기 DC 전압 제어부(325)가 특정 버스에서 미리 설정되는 전압 범위를 벗어나는 전압 위반이 발생하면, DC 계통의 자코비안(Jacobian) 행렬을 이용하여 산출된 민감도 행렬(Sensitivity Matrix)을 통해 민감도가 가장 큰 전원의 출력 변화량을 계산하고 상기 출력 변화량에 해당하는 출력 지령값을 산출하는 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
13. The method of claim 12,
In the step (c-3), when the DC voltage control unit 325 generates a voltage violation out of a preset voltage range on a specific bus, a sensitivity matrix calculated using a DC-based Jacobian matrix ( Sensitivity Matrix), calculating an output change amount of a power source with the greatest sensitivity and calculating an output command value corresponding to the output change amount.
제 17 항에 있어서,
상기 출력 변화량은 전압 위반에 해당하는 버스에 해당하는 자코비안 행렬의 행 중 가장 큰 값으로 설정되는 전압 민감도 팩터로 해당 전원의 전압 변화량을 나눈 값인 것을 특징으로 하는 직류 배전망 운영 방법.
18. The method of claim 17,
The output change amount is a value obtained by dividing the voltage change amount of the corresponding power source by the voltage sensitivity factor set to the largest value among the rows of the Jacobian matrix corresponding to the bus corresponding to the voltage violation.
삭제delete 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 직류 배전망 운영 방법을 실행하는 프로그램 코드를 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.A computer-readable storage medium storing a program code for executing the method for operating a DC power distribution network according to any one of claims 11 to 18.
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