KR102348138B1 - Apparatus for determining stability margin of online generator special protection system and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 온라인 발전기 고장 파급 시스템의 안정도 마진을 산정하기 위한 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 장치는 전력계통 전체 정보를 포함하는 다수의 계통 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 상기 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하는 안정도 해석부; 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과에 따라 발전력을 증가시키거나 감소시키는 발전력 처리부; 및 탈락된 발전기의 증가된 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 상기 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진으로 산정하는 안정도 산정부를 포함한다.Disclosed are an apparatus and method for estimating the stability margin of an online generator failure propagation system according to the present invention. An apparatus for estimating a stability margin according to the present invention includes: a data acquisition unit for acquiring a plurality of system data including entire power system information; a stability analysis unit that performs transient stability analysis by applying a pre-applied failure scenario to a failure propagation prevention system of a generator in the region of interest based on the obtained system data; a power generation power processing unit that increases or decreases power generation power according to a result of performing the transient stability analysis; And it includes a stability calculation unit that calculates the power generation power of the linked generator excluding the increased power generation power of the dropped generator as the stability margin of the failure propagation prevention system in the region of interest.
Description
본 발명은 온라인 발전기 고장 파급 시스템에 관한 것으로서, 특히, 온라인 발전기 고장 파급 시스템의 안정도 마진을 산정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an on-line generator failure propagation system, and more particularly, to an apparatus and method for estimating the stability margin of an on-line generator failure propagation system.
종래의 대표적인 기술은 에너지 함수를 이용하거나 등면적법(equal area criterion) 혹은 확장 등면적법(extended equal area criterion) 혹은 1기 등가 모델(SIME; Single Machine Equivalent)을 이용한 발전기 가속력과 감속력의 차이를 기초로 하는 과도안정도 마진을 평가하는 방법을 많이 사용하였다.A typical conventional technique uses an energy function or the difference between generator acceleration and deceleration using an equal area criterion, an extended equal area criterion, or a single machine equivalent model (SIME). Many methods have been used to evaluate the transient stability margin based on .
상기 종래 방법은 잘 알려진 이론적 배경을 가지고 있지만 실제적인 적용에 있어서 모델 오차 등을 고려하기가 어렵고 마진에 대한 물리적 해석이 쉽지 않은 단점이 있다. 또한 계통 매개변수 오차가 등가 모델에 어느 정도의 영향을 미치는지에 대해서 알 수 없는 단점이 있다.Although the conventional method has a well-known theoretical background, it is difficult to consider model errors and the like in practical application, and physical analysis of margins is not easy. In addition, there is a disadvantage in that it is not possible to know to what extent the systematic parameter error affects the equivalent model.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전력 계통에 송전선로의 고장 탈락과 같은 중대한 외란이 발생하는 경우 온라인 데이터를 이용한 시간영역 해석을 기반으로 발전기의 과도 안정도 마진을 산정하도록 하는 온라인 발전기 고장 파급 시스템의 안정도 마진을 산정하기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.Therefore, in order to solve the problems of the prior art, it is an object of the present invention to calculate the transient stability margin of the generator based on time domain analysis using online data when a major disturbance such as a failure of a transmission line occurs in the power system An object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating the stability margin of an on-line generator failure propagation system.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 장치는 전력계통 전체 정보를 포함하는 다수의 계통 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 상기 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하는 안정도 해석부; 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과에 따라 발전력을 증가시키거나 감소시키는 발전력 처리부; 및 탈락된 발전기의 증가된 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 상기 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진으로 산정하는 안정도 산정부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above objects, an apparatus for estimating a stability margin according to an aspect of the present invention includes: a data acquisition unit for acquiring a plurality of system data including the entire power system information; a stability analysis unit that performs transient stability analysis by applying a pre-applied failure scenario to a failure propagation prevention system of a generator in the region of interest based on the obtained system data; a power generation power processing unit that increases or decreases power generation power according to a result of performing the transient stability analysis; And it may include a stability calculation unit for calculating the power generation power of the linked generator excluding the increased power generation power of the dropped generator as the stability margin of the failure propagation prevention system in the region of interest.
바람직하게, 상기 안정도 해석부는 상기 획득된 계통 데이터를 기반으로 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하고, 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면 발전기 차단량을 증가시켜 증가시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the stability analysis unit performs a transient stability analysis by applying an assumed failure scenario based on the acquired system data, and if the transient stability is not stable as a result of performing the transient stability analysis, increase the generator cutoff amount It is characterized by repeatedly performing transient stability analysis based on the cut-off amount of the generator.
바람직하게, 상기 안정도 해석부는 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 발전기 차단량을 임계 발전량 차단량으로 산정한 후 해당 관심 지역 발전 단지의 단위기 최대 발전력을 최대값으로 하여 해당 관심 지역의 발전력과 부하량을 기 설정된 크기만큼 증가 시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the transient stability is stable as a result of the transient stability analysis, the stability analysis unit calculates the generator cutoff amount as a critical power generation cutoff amount, and then sets the maximum power generation power of the unit period of the power generation complex in the region of interest to the maximum value. It is characterized in that the power generation and load of the region of interest are increased by a preset size.
바람직하게, 상기 안정도 해석부는 상기 증가된 발전력을 기반으로 상정고장 시나리오를 적용하여 제 2 과도 안정도 해석을 수행하고, 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면 발전력과 부하량을 기 설정된 크기만큼 감소 시킨 후 감소시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the stability analysis unit performs a second transient stability analysis by applying an assumed failure scenario based on the increased power generation, and if the transient stability is not stable as a result of performing the second transient stability analysis, the generation power and the load It is characterized in that the transient stability analysis is repeatedly performed based on the reduced generator cutoff amount after reducing by a preset size.
바람직하게, 상기 안정도 해석부는 상기 제2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 탈락된 발전기의 증가된 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진으로 산정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the transient stability is stable as a result of performing the second transient stability analysis, the stability analysis unit calculates the generation power of the linked generator excluding the increased power of the dropped generator as the stability margin of the failure ripple prevention system in the region of interest. It is characterized in that it is calculated as
바람직하게, 상기 안정도 해석부에 의해 산정된 안정도 마진을 출력하는 안정도 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, it characterized in that it further comprises a stability output unit for outputting the stability margin calculated by the stability analysis unit.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 방법은 전력계통 전체 정보를 포함하는 다수의 계통 데이터를 획득하는 데이터 획득단계; 상기 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하는 안정도 해석단계; 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과에 따라 발전력을 증가시키거나 감소시키는 발전력 처리단계; 및 탈락된 발전기의 증가된 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 상기 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진으로 산정하는 안정도 산정단계를 포함할 수 있다.A method for calculating a stability margin according to another aspect of the present invention includes a data acquisition step of acquiring a plurality of system data including the entire power system information; a stability analysis step of performing transient stability analysis by applying a pre-applied failure scenario to the failure propagation prevention system of the generator in the region of interest based on the obtained system data; a power generation power processing step of increasing or decreasing power generation power according to a result of performing the transient stability analysis; And it may include a stability calculation step of calculating the power generation power of the linked generator excluding the increased power generation power of the dropped generator as a stability margin of the failure propagation prevention system in the region of interest.
바람직하게, 상기 안정도 해석단계는 상기 획득된 계통 데이터를 기반으로 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하고, 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면 발전기 차단량을 증가 시켜 증가시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the stability analysis step, a transient stability analysis is performed by applying an assumed failure scenario based on the obtained system data, and if the transient stability is not stable as a result of performing the transient stability analysis, the generator cutoff amount is increased. It is characterized by repeatedly performing transient stability analysis based on the increased generator cutoff amount.
바람직하게, 상기 안정도 해석단계는 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 발전기 차단량을 임계 발전량 차단량으로 산정한 후 해당 관심 지역 발전 단지의 단위기 최대 발전력을 최대값으로 하여 해당 관심 지역의 발전력과 부하량을 기 설정된 크기만큼 증가 시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the stability analysis step, if the transient stability is stable as a result of performing the transient stability analysis, the generator cutoff amount is calculated as the critical power generation cutoff amount, and then the maximum power generation power of the unit period of the power generation complex in the region of interest is the maximum value. It is characterized in that the power generation and load of the region of interest are increased by a preset size.
바람직하게, 상기 안정도 해석단계는 상기 증가된 발전력을 기반으로 상정고장 시나리오를 적용하여 제 2 과도 안정도 해석을 수행하고, 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면 발전력과 부하량을 기 설정된 크기만큼 감소 시킨 후 감소시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the stability analysis step, a second transient stability analysis is performed by applying an assumed failure scenario based on the increased power generation, and if the transient stability is not stable as a result of performing the second transient stability analysis, the generation power and the load amount It is characterized in that the transient stability analysis is repeatedly performed based on the reduced generator cut-off amount after reducing by a preset size.
바람직하게, 상기 안정도 해석 단계는 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 탈락된 발전기의 증가된 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진으로 산정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the stability analysis step, if the transient stability is stable as a result of performing the second transient stability analysis, the power generation power of the associated generator excluding the increased power generation power of the dropped generator. It is characterized by calculating with a margin.
이를 통해, 본 발명은 전력 계통에 송전선로의 고장 탈락과 같은 중대한 외란이 발생하는 경우 온라인 데이터를 이용한 시간영역 해석을 기반으로 발전기의 과도 안정도 마진을 산정하도록 함으로써, 보다 정확한 과도 안정도 마진을 정량적으로 계산할 수 있는 효과가 있다.Through this, the present invention calculates the transient stability margin of the generator based on a time domain analysis using online data when a major disturbance such as a failure of a transmission line occurs in the power system, thereby quantitatively determining a more accurate transient stability margin It has a calculable effect.
또한, 본 발명은 온라인 데이터를 이용한 시간영역 해석을 기반으로 보다 정확한 과도 안정도 마진을 정량적으로 계산하는 것이 가능하기 때문에 시스템의 신뢰성 및 건정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of securing the reliability and stability of the system because it is possible to quantitatively calculate a more accurate transient stability margin based on time domain analysis using online data.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정도 마진 산정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view for explaining the stability margin calculation principle according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an apparatus for calculating a stability margin according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a method for calculating a stability margin according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 온라인 발전기 고장 파급 시스템의 안정도 마진을 산정하기 위한 장치 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for calculating the stability margin of an online generator failure propagation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It will be described in detail focusing on the parts necessary to understand the operation and operation according to the present invention.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.In addition, in describing the components of the present invention, different reference numerals may be assigned to components with the same names according to the drawings, and the same reference numerals may be assigned even though they are different drawings. However, even in such a case, it does not mean that the corresponding components have different functions depending on the embodiment or that they have the same function in different embodiments, and the function of each component depends on the corresponding implementation. It will be judged based on the description of each component in the example.
특히, 본 발명에서는 전력 계통에 송전선로의 고장 탈락과 같은 중대한 외란이 발생하는 경우 온라인 데이터를 이용한 시간영역 해석을 기반으로 발전기 또는 발전 단지의 과도 안정도 마진을 산정하도록 하는 새로운 방안을 제안한다.In particular, the present invention proposes a new method for calculating the transient stability margin of a generator or power generation complex based on a time domain analysis using online data when a major disturbance such as failure of a transmission line occurs in the power system.
즉, 온라인 전력계통 데이터를 이용하여 발전기 고장파급방지 시스템을 설정하는 경우 오프라인 해석 기반 방법과 달리 계통 운영자가 개입하는 것이 제한 적이며, 자동으로 이루어지게 되므로 현재 설정된 발전기 탈락량의 신뢰성을 확보하는 것이 무엇 보다 중요하다. 그러므로 이와 관련하여 주기적으로 설정되는 발전기 탈락량과 그와 관계된 안정도 마진을 같이 제시함으로써 계통운영자에게 온라인 고장파급방지 시스템의 신뢰성과 건정성을 확인시켜 주기 위함이다.In other words, when setting the generator failure spread prevention system using online power system data, unlike the offline analysis-based method, the intervention of the system operator is limited, and since it is done automatically, it is important to secure the reliability of the currently set generator dropout amount. more important than anything Therefore, this is to confirm the reliability and soundness of the online fault propagation prevention system to the system operator by presenting the periodically set generator dropout amount and the related stability margin together.
구체적으로 설명하면, 온라인 계통 데이터를 기반으로 하여 해당 고장파급방지 시스템에서 고려하고 있는 상정고장 시나리오대로 전력계통 과도안정도 시모의 해석을 수행하여 해당 상정고장 발생시 과도안정도 유지를 위한 발전기 혹은 발전단지의 차단 발전량을 산정하고 선정된 발전기 탈락량을 기본으로 검토하고자 하는 발전단지에 발전력과 부하를 동시에 증가시키는 시나리오를 적용하여 해당 상정고장에 대한 안정도 여유도가 증가되는 발전력을 계산하며 이렇게 계산된 발전력은 해당 발전단지의 현재 고장파급방지 시스템에 의한 발전기 탈락량과 함께 여유도로서 제시됨에 따라, 계통운영자는 현재 설정된 발전기 고장파급방지 시스템의 발전기 탈락량에 대한 신뢰성을 확인할 수 있게 된다.Specifically, based on the online system data, the power system transient stability simulation is performed according to the assumed failure scenario considered by the failure propagation prevention system, and the generator or power generation complex is blocked to maintain the transient stability when the assumed failure occurs. By applying a scenario in which the power generation and load are simultaneously increased to the power generation complex to be reviewed based on the calculation of the generation amount and the selected generator dropout amount, the generation power that increases the stability margin for the assumed failure is calculated. As it is presented as a margin along with the amount of generator dropout by the current fault spread prevention system of the power generation complex, the system operator can check the reliability of the generator dropout amount of the generator breakdown prevention system currently set.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정도 마진 산정 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the stability margin calculation principle according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 관심지역 발전 그룹의 발전단지가 2회선의 송전선을 통하여 비 관심지역 계통(나머지 전력 계통)에 연결되어 있는 것을 가정하였지만 일반적인 대규모 계통에도 같은 원리로 적용할 수 있다. 여기서 1회선에 고장이 발생하고 보호계전기가 작동하여 선로를 개방한다고 가정하면(2번째 라인 흰색 네모 박스가 송전선이 열리는 것을 의미함) 발전기의 입장에서는 송전선 임피던스가 증가하였기 때문에 최대로 송전할 수 있는 전력이 감소하게 된다.As shown in FIG. 1, it is assumed that the power generation complex of the power generation group in the region of interest is connected to the system in the non-interest region (remaining power system) through two transmission lines, but the same principle can be applied to a general large-scale system. Here, assuming that line 1 fails and the protective relay operates to open the line (the white square box on the 2nd line means the transmission line is open), from the generator's point of view, the transmission line impedance has increased, so power will decrease.
이때 발전기가 선로 사고 후 과도적으로 전송할 수 있는 최대 전력을 계산하는 것은 발전기가 과도 불안정 영역에 얼마만큼 가까이 운전되고 있는가를 알 수 있기 때문에 매우 중요하다.At this time, it is very important to calculate the maximum power that the generator can transmit transiently after a line accident because it is possible to know how close the generator is to the transient unstable region.
관심지역 발전기의 출력을 일정부분만큼 증가시키고 같은 양으로 부하증가 그룹에서 부하를 증가시키면 관심지역에서 비 관심지역으로 전달되는 전력조류에는 변화가 없게 된다. 즉, 관심지역을 제외한 비관심 지역과 두 지역 사이의 조류계산이나 상태추정 결과가 바뀌지 않고 관심지역 발전기의 발전력만 증가된 상태가 된다. 이런 상태에서 고장이 발생하고 고장을 제거하면서(1회선 개방) 동시에 증가된 부하에 연결된 스위치도 개방하면 과도적으로 차단되지 않은 나머지 발전기의 증가된 발전력이 송전선을 통해서 전송될 수 있는지 없는지 여부를 알 수 있다.If the output of the generator in the region of interest is increased by a certain amount and the load is increased in the load increasing group by the same amount, there is no change in the electric current transmitted from the region of interest to the region of non-interest. That is, the non-interested area except for the area of interest and the current calculation or state estimation result between the two areas do not change, and only the power generation of the generator in the area of interest is increased. In this state, if a fault occurs and the fault is eliminated (opening one line) and at the same time the switch connected to the increased load is also opened, it is known whether or not the increased power of the remaining generators that are not cut off excessively can be transmitted through the transmission line. can
만약에 해당 조건에서 과도 안정성이 유지 되면 발전력과 부하를 좀 더 증가시켜서 계산하고, 해당 조건에서 불안정으로 판단되면 발전력과 부하를 줄여서 계산함으로써 보다 정확한 발전기 과도 안정도를 위한 발전기 탈락량을 알 수 있다. 즉, 현재 상태에서 최종적으로 안정이라고 판정된 증가된 발전력만큼이 과도안정도 여유도가 되는 것이다. If transient stability is maintained under the relevant conditions, the generation power and load are increased and calculated. That is, in the current state, the amount of increased power that is finally determined to be stable becomes the excess stability margin.
이 방법의 최대 장점은 첫째 시간영역 해석으로 온라인 고장파급방지 시스템의 과도안정도 여유량을 알 수 있다는 것이고 둘째는 관심지역 발전그룹에 발전력과 부하를 같은 양으로 조정함으로써 관심지역을 제외한 비 관심 지역 계통의 조류상태와 전압, 전류 등 전혀 변화가 없다는 것이다. 즉, 송전선로의 상태추정 결과나 조류계산 결과를 그대로 이용함으로써 실계통 적용시 에너지관리시스템(Energy Management System; EMS)의 상태추정 데이터를 최대로 활용할 수 있는 장점이 있다.The biggest advantage of this method is that, first, it is possible to know the excess stability margin of the online failure propagation prevention system through time domain analysis. Second, by adjusting the power and load to the power generation group in the region of interest by the same amount, the system in the non-interest region except the region of interest There is no change at all, such as the current state, voltage, and current. That is, there is an advantage that the state estimation data of the Energy Management System (EMS) can be utilized to the maximum when applied to the real system by using the state estimation result or the current calculation result of the transmission line as it is.
이처럼 발전기 고장파급방지 장치가 설치된 발전단을 관심지역 발전단지로 설정하여 해당 지역에 발전력과 부하를 동일한 양으로 증가시킨 후 고장 제거와 동시에 증가된 부하의 스위치를 개방하여 부하를 제거하면 증가된 발전력이 계통으로 전송되는지 여부를 시간영역 해석을 통해서 알 수 있다. 이렇게 증가되는 발전력을 변화시키면서 반복 수행하면 비교적 정확한 고장파급방지 장치의 여유량을 알 수 있다.In this way, by setting the power generation stage installed with the generator failure propagation prevention device as a power generation complex in the region of interest, increasing the power and load in the region by the same amount, and removing the load by opening the switch of the increased load at the same time as the failure is eliminated, the increased power is generated. Whether or not it is transmitted to this system can be known through time domain analysis. If it is repeatedly performed while changing the increased power generation, it is possible to know the relatively accurate surplus amount of the failure propagation prevention device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an apparatus for calculating a stability margin according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 장치(200)는 데이터 획득부(210), 안정도 해석부(220), 발전력 처리부(230), 안정도 산정부(240), 안정도 출력부(250)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
데이터 획득부(210)는 에너지 관리 시스템(EMS) 등으로부터 다수의 계통 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 계통 데이터는 전력계통 전체 정보를 포함할 수 있다.The
안정도 해석부(220)는 획득된 계통 데이터를 이용하여 과도 안정도 해석을 수행할 수 있다. 즉, 안정도 해석부(220)는 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 발전기 즉, 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하게 된다.The
발전력 처리부(230)는 과도 안정도 해석을 수행한 결과에 따라 발전력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.The generating
그 일예로, 발전력 처리부(230)는 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하고 그 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면 해당 관심 지역 발전 단지의 단위기 최대 발전력을 최대값으로 증가 시킬 수 있다.As an example, the power
다른 예로, 발전력 처리부(230)는 증가된 발전력을 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행하고, 그 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면 발전력을 감소 시킬 수 있다.As another example, the power
안정도 산정부(240)는 탈락된 발전기의 증가된 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진으로 산정할 수 있다.The
안정도 출력부(250)는 관심지역의 고장 파급방지 시스템의 산정된 안정도 마진을 출력할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a method for calculating a stability margin according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 안정도 마진을 산정하기 위한 장치(이하, 안정도 산정장치라고 한다)는 EMS 등으로부터 전력계통 전체 정보를 포함하는 계통 데이터를 획득할 수 있다(S11).As shown in FIG. 3 , the apparatus for calculating the stability margin according to the present invention (hereinafter referred to as the stability calculating apparatus) may obtain system data including the entire power system information from the EMS or the like (S11).
다음으로, 안정도 산정장치는 계통 데이터를 획득하면, 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 발전기 즉, 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행할 수 있다(S12).Next, when the stability calculator acquires system data, it is possible to perform transient stability analysis by applying the assumed failure scenario previously applied to the failure propagation prevention system of the corresponding generator, that is, the generator in the region of interest, based on the obtained system data ( S12).
다음으로, 안정도 산정장치는 그 수행한 결과로 과도 안정도가 안정한지를 확인할 수 있다(S13).Next, the stability calculating device can check whether the transient stability is stable as a result of the operation (S13).
다음으로, 안정도 산정장치는 확인한 결과로 안정하지 않으면 발전기 차단량을 증가 시켜 증가시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행할 수 있다(S14).Next, if the stability calculation device is not stable as a result of checking, the transient stability analysis can be repeatedly performed based on the increased generator cutoff amount by increasing the generator cutoff amount (S14).
반면, 안정도 산정장치는 확인한 결과로 안정하면, 발전기 차단량을 임계 발전량 차단량으로 선정한 후(S15) 해당 관심 지역 발전 단지의 단위기 최대 발전력을 최대값으로 하여 해당 관심 지역의 발전력과 부하량을 기 설정된 크기만큼 증가시킬 수 있다(S16).On the other hand, if the stability calculation device is stable as a result of checking, the generator cutoff amount is selected as the critical power generation cutoff amount (S15), and then the power generation power and load of the area of interest are calculated by setting the maximum power generation power of the unit unit of the power generation complex in the area of interest as the maximum value. It can be increased by a set size (S16).
다음으로, 안정도 산정장치는 증가된 발전력을 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 과도 안정도 해석을 수행할 수 있다(S17).Next, the stability estimator may perform transient stability analysis by applying the assumed failure scenario previously applied to the failure propagation prevention system of the generator in the region of interest based on the increased power generation (S17).
다음으로, 안정도 산정장치는 그 수행한 결과로 과도 안정도가 안정한지를 확인할 수 있다(S18).Next, the stability calculating device can check whether the transient stability is stable as a result of the operation (S18).
다음으로, 안정도 산정장치는 확인한 결과로 안정하지 않으면 발전력과 부하량을 기 설정된 크기만큼 감소 시킨 후 감소시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행할 수 있다(S19).Next, if the stability estimator is not stable as a result of the check, the transient stability analysis can be repeatedly performed based on the reduced generator cutoff amount after reducing the generation power and load by a preset size (S19).
반면, 안정도 산정장치는 확인한 결과로 안정하면, 탈락된 발전기의 증가된 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진으로 산정하고 그 산정된 안정도 마진을 출력할 수 있다(S20).On the other hand, if the stability calculation device is stable as a result of checking, the generated power of the connected generator, excluding the increased power of the dropped generator, is calculated as the stability margin of the failure ripple prevention system in the area of interest, and the calculated stability margin can be output. There is (S20).
이처럼 전력계통 운영자 입장에서는 항상 송전선 고장에 대비할 필요가 있기 때문에 각종 모의 도구를 이용하여 송전선 고장을 모의하고 고장 제거 후에도 발전기가 안정적으로 전력을 공급할 수 있는지 여부를 파악하는 것은 매우 중요하다. 특히 온라인 데이터를 이용하여 고장파급방지 장치의 발전기 탈락량을 설정할 때 모의를 통하여 현재의 운전상태에 대한 보다 정확한 발전기 탈락량을 계산하여 여유량을 알 수 있어서 매우 유용할 것이다.As such, the power system operator always needs to prepare for a transmission line failure, so it is very important to use various simulation tools to simulate a transmission line failure and to determine whether the generator can stably supply power even after the failure is eliminated. In particular, when setting the generator dropout amount of the failure propagation prevention device using online data, it will be very useful to know the spare amount by calculating the generator dropout amount for the current operating state more accurately through simulation.
하지만 현재의 계산 도구는 이러한 간단한 물리량(과도적으로 전송할 수 있는 최대전력량)보다는 의미 파악이 어려운 수학적 마진(가속력과 감속력의 차이 등)을 사용함으로써 실사용을 어렵게 만들고 있다.However, the current calculation tool makes practical use difficult by using a mathematical margin (difference between acceleration and deceleration force, etc.) that is difficult to understand rather than a simple physical quantity (the maximum amount of power that can be transmitted excessively).
즉, 본 발명에서 제안한 것과 같은 계산이 가능하면 다음과 같은 고장파급방지 장치의 설정 및 모니터링이 가능하다. 송전선을 A, 발전단지는 B로 표현하고 발전기 1대 정격은 500MW 라고 가정한다.That is, if the same calculation as proposed in the present invention is possible, setting and monitoring of the following fault propagation prevention device is possible. It is assumed that the transmission line is expressed as A, the power generation complex is expressed as B, and the rated power of one generator is 500MW.
1. 현재 상태에서 B 발전단지의 고장파급방지장치는 발전기 1대 즉 500MW의 발전기 탈락을 설정치로 도출한 경우에 여유도 분석 결과 400MW 정도의 여유가 나타나면, 현재 발전기 탈락 설정만으로 충분한 여유를 가지고 있다고 판단한다.1. In the current state, the failure propagation prevention device of the B power plant is said to have sufficient margin by setting the current generator dropout only if the margin of 400MW is found as a result of the margin analysis when the dropout of one generator, that is, a generator of 500MW is derived as a set value. judge
2. 반면에, 어떤 상태에서 1의 경우와 같이 동일한 500MW의 탈랑량이 고장파급방지장치 설정 값으로 도출된다 하더라도, 여유도 계산결과 A 송전선로에 고장이 발생하면 B 발전단지의 고장파급방지 장치는 발전기 0.1 대분 50MW 정도의 여유밖에 없다고 계산되면, 데이터 및 각종 모델 파라미터의 불확정성을 고려하였을 때, 안정도를 유지하기 위하 지금 출력을 50% 정도 감발하여 250MW 이상(발전기 0.5대분)의 과도안정도 마진을 확보하는 것이 좋다.2. On the other hand, in some conditions, even if the same 500MW runaway amount as in case 1 is derived as the set value of the fault ripple prevention device, if a fault occurs in the A transmission line as a result of the calculation of the margin, the fault ripple prevention device of the B power generation complex is If it is calculated that there is only about 50 MW of leeway for 0.1 generators, considering the uncertainty of data and various model parameters, to maintain stability, the current output is reduced by 50% to secure a transient stability margin of 250 MW or more (for 0.5 generators) good to do
이러한 1, 2와 같이 정량적으로 운전원이 이해하기 쉽게 운전/설정이 가능하게 된다.Quantitatively, as in 1 and 2, operation/setting is possible in an easy-to-understand manner for the operator.
또한 페이저 측정장치(Phasor Measurement Unit; PMU)를 이용한 계통 보호 등에 활용할 수 있다.In addition, it can be used for system protection using a phasor measurement unit (PMU).
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described above are examples thereof, and various modifications and variations may be made by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
210: 데이터 획득부
220: 안정도 해석부
230: 발전력 처리부
240: 안정도 산정부
250: 안정도 출력부210: data acquisition unit
220: stability analysis unit
230: power processing unit
240: stability calculation unit
250: stability output unit
Claims (11)
전력계통에 대한 계통 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
상기 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 기 적용된 상정고장 시나리오를 적용하여 제1 과도 안정도 해석 및 제2 안정도 해석을 단계별로 수행하는 안정도 해석부; 및
상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과에 따라 발전력을 증가시키거나 감소시키는 발전력 처리부를 포함하고,
관심지역의 발전단지가 제1송전선 및 제2송전선을 통해 비관심지역 계통과 연결된 경우, 고장으로 상기 제1송전선이 개방되고 상기 관심지역의 발전단지에서의 상기 제1송전선에 대응된 부하가 개방될 때, 상기 제2송전선을 통해 과도적으로 전송가능한 최대전력을 과도 안정도 마진으로 산출하기 위하여,
상기 안정도 해석부는,
(a) 상기 제1 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면, 발전기 차단량을 증가시켜 증가시킨 발전기 차단량을 기반으로 상기 제1 과도 안정도 해석을 반복 수행하고, 상기 제1 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 해당 발전기 차단량을 임계 발전량 차단량으로 산정한 후 해당 관심 지역 발전 단지의 단위기 최대 발전력을 최대값으로 하여 상기 관심 지역 발전단지의 발전력과 부하량을 동일하게 제1 설정 크기만큼 증가시키며,
(b) 상기 제1 설정 크기만큼 증가된 발전력을 기반으로 상정고장 시나리오를 적용하여 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행하고, 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면, 상기 발전력과 부하량을 제2 설정 크기만큼 감소시킨 후 감소시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행하고, 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 탈락된 발전기의 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 상기 관심 지역 발전단지의 상기 과도 안정도 마진으로 산정하며,
여기서, 상기 제1 및 제2 과도 안정도 해석에서, 상기 관심 지역 발전단지를 제외한 상기 비관심지역 계통의 조류상태와 전압 및 전류의 변동이 없도록, 상기 고장 전 보다 증가되는 상기 발전력과 부하량을 동일하게 제어를 수행하여, 상기 비관심지역 계통에 대한 상기 고장 전의 상태추정 결과나 조류계산 결과를 이용하면서, 상기 고장 파급방지 시스템에 적용된 상기 상정고장 시나리오에 따라 상기 과도 안정도 마진을 산출하는 장치.In the device for calculating the transient stability margin of the power generation complex based on the time domain analysis using the online power system data when disturbances including the failure of the transmission line occur in the power system,
a data acquisition unit for acquiring grid data for the power system;
a stability analysis unit that performs the first transient stability analysis and the second stability analysis step by step by applying the assumed failure scenario previously applied to the failure propagation prevention system of the generator in the region of interest based on the obtained system data; and
Includes a power generation power processing unit that increases or decreases the power generation power according to the result of performing the transient stability analysis,
When the power generation complex in the area of interest is connected to the non-interest area grid through the first and second transmission lines, the first transmission line is opened due to a failure and the load corresponding to the first transmission line in the power generation complex in the area of interest is opened. In order to calculate the maximum power that can be transmitted transiently through the second transmission line as a transient stability margin,
The stability analysis unit,
(a) If the transient stability is not stable as a result of performing the first transient stability analysis, the first transient stability analysis is repeatedly performed based on the generator cut-off amount increased by increasing the generator cut-off amount, and the first transient stability analysis is performed. If the transient stability is stable as a result of the stability analysis, the power generation power and load of the power generation complex in the area of interest is calculated by calculating the cut-off amount of the generator as the critical power cut-off amount equally increases by the first set size,
(b) performing the second transient stability analysis by applying the assumed failure scenario based on the power generation increased by the first set amount, and if the transient stability is not stable as a result of performing the second transient stability analysis, the After reducing the generation power and the load by the second set amount, the transient stability analysis is repeatedly performed based on the reduced generator cutoff amount, and if the transient stability is stable as a result of performing the second transient stability analysis, the generated power of the dropped generator Calculate the power generation power of the connected generator except for the transient stability margin of the power generation complex in the region of interest,
Here, in the first and second transient stability analysis, the power generation power and load, which are increased compared to before the failure, are the same so that there is no change in the current state and voltage and current of the system in the non-interest area except for the power generation complex in the area of interest. An apparatus for performing control and calculating the transient stability margin according to the assumed failure scenario applied to the failure propagation prevention system while using the state estimation result or the tidal current calculation result for the system in the non-interest region before the failure.
상기 안정도 해석부에 의해 산정된 안정도 마진을 출력하는 안정도 출력부를 더 포함하는 장치.According to claim 1,
Device further comprising a stability output unit for outputting the stability margin calculated by the stability analysis unit.
(A) 전력계통에 대한 계통 데이터를 획득하는 단계; 및
(B) 상기 획득된 계통 데이터를 기반으로 해당 관심 지역 발전기의 고장 파급방지 시스템에 적용된 상정고장 시나리오에 따라 제1 과도 안정도 해석 및 제2 과도 안정도 해석을 단계별로 수행하되, 상기 과도 안정도 해석을 수행한 결과에 따라 발전력과 부하량을 증가시키거나 감소시키면서 해당 관심 지역의 고장 파급방지 시스템의 안정도 마진을 산정하는 산정하는 단계를 포함하고,
관심지역의 발전단지가 제1송전선 및 제2송전선을 통해 비관심지역 계통과 연결된 경우, 고장으로 상기 제1송전선이 개방되고 상기 관심지역의 발전단지에서의 상기 제1송전선에 대응된 부하가 개방될 때, 상기 제2송전선을 통해 과도적으로 전송가능한 최대전력을 과도 안정도 마진으로 산출하기 위하여,
(B) 단계는,
(B-1) 상기 제1 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면, 발전기 차단량을 증가시켜 증가시킨 발전기 차단량을 기반으로 상기 제1 과도 안정도 해석을 반복 수행하고, 상기 제1 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 해당 발전기 차단량을 임계 발전량 차단량으로 산정한 후 해당 관심 지역 발전 단지의 단위기 최대 발전력을 최대값으로 하여 상기 관심 지역 발전단지의 발전력과 부하량을 동일하게 제1 설정 크기만큼 증가시키는 단계; 및
(B-2) 상기 제1 설정 크기만큼 증가된 발전력을 기반으로 상정고장 시나리오를 적용하여 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행하고, 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하지 않으면, 상기 발전력과 부하량을 제2 설정 크기만큼 감소시킨 후 감소시킨 발전기 차단량을 기반으로 과도 안정도 해석을 반복 수행하고, 상기 제 2 과도 안정도 해석을 수행한 결과로 과도 안정도가 안정하면, 탈락된 발전기의 발전력을 제외한 연계된 발전기의 발전력을 상기 관심 지역 발전단지의 과도 안정도 마진으로 산정하는 단계를 포함하고,
여기서, 상기 제1 및 제2 과도 안정도 해석에서, 상기 관심 지역 발전단지를 제외한 상기 비관심지역 계통의 조류상태와 전압 및 전류의 변동이 없도록, 상기 비관심지역 계통에 대한 상기 고장 전의 상태추정 결과나 조류계산 결과를 이용하면서, 상기 고장 파급방지 시스템에 적용된 상기 상정고장 시나리오에 따라 상기 과도 안정도 마진을 산출하는 방법.In the method of calculating the transient stability margin in the device for calculating the transient stability margin of the power generation complex based on the time domain analysis using the online power system data when a disturbance including the failure of the transmission line occurs in the power system ,
(A) acquiring grid data for the power system; and
(B) Based on the acquired system data, the first transient stability analysis and the second transient stability analysis are performed step by step according to the assumed failure scenario applied to the failure propagation prevention system of the generator in the region of interest, but the transient stability analysis is performed Comprising the step of calculating and calculating the stability margin of the failure propagation prevention system in the area of interest while increasing or decreasing the power generation and load according to the result;
When the power generation complex in the area of interest is connected to the non-interest area grid through the first and second transmission lines, the first transmission line is opened due to a failure and the load corresponding to the first transmission line in the power generation complex in the area of interest is opened. In order to calculate the maximum power that can be transmitted transiently through the second transmission line as a transient stability margin,
(B) step,
(B-1) If transient stability is not stable as a result of performing the first transient stability analysis, the first transient stability analysis is repeatedly performed based on the generator cut-off amount increased by increasing the generator cut-off amount, and the second 1 If the transient stability is stable as a result of the transient stability analysis, the power generation power of the power generation complex in the area of interest is calculated by calculating the cutoff amount of the generator as the critical power generation cutoff amount, and then setting the maximum power generation power of the unit period of the power generation complex in the area of interest as the maximum value. equally increasing the overload amount by a first set amount; and
(B-2) If the second transient stability analysis is performed by applying the assumed failure scenario based on the generated power increased by the first set size, and the transient stability is not stable as a result of performing the second transient stability analysis , After reducing the power and load by the second set amount, the transient stability analysis is repeatedly performed based on the reduced generator cutoff amount, and when the transient stability is stable as a result of performing the second transient stability analysis, the dropped generator Comprising the step of calculating the power generation power of the linked generator excluding the power generation power of the region of interest as the transient stability margin of the power generation complex,
Here, in the first and second transient stability analysis, the state estimation result for the non-interested area system before the failure so that there is no change in the current state and voltage and current of the non-interested area system except for the interested area power generation complex B. A method of calculating the transient stability margin according to the assumed failure scenario applied to the failure propagation prevention system while using the current calculation result.
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