KR102376669B1 - Hvdc 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
HVDC 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치는, 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장을 인지하는 고장 인지부, 상기 인지된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보를 입력받는 입력부, 상기 입력부를 통해 입력된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 연산부, 및 상기 연산부에서 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 HVDC 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 HVDC(High Voltage Direct Current) 간 협조제어를 시행하는 전력계통에서 AC계통의 고장 인지 시, 빠른 HVDC 운전용량 상향을 통해 응답특성을 개선시킬 수 있도록 하는 HVDC 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전력계통은 전기 수요에 응하여 발전소, 변전소 및 부하를 송전선으로 연결하여 전력의 발생에서 소비까지 이루어지는 하나의 시스템이다.
전력계통은 전력의 발생과 소비의 동질성으로 수요와 공급이 평형을 이루어야하기 때문에 전력수요의 감시가 지속적으로 이루어져야 한다.
초기의 소규모 계통에서는 감시가 용이하였으나 점차 산업의 고도화, 정보화로 전력수요가 증가되고 신재생에너지를 이용한 발전이 증가됨에 따라 전력설비도 대규모화, 복잡화되어 지금까지 수행하여 온 인위적인 방법으로 계통을 효과적으로 운용하기에는 한계점에 도달하였다. 따라서 컴퓨터로 정보를 수집, 처리, 분석 및 제어하는 기능과 통신기능을 응용하여 전력계통 운용업무의 효율적인 수행을 위한 설비 종합자동화가 급속히 추진되고 있다.
초고압 직류 송전(High Voltage Direct Current, HVDC)이란 발전소에서 생산되는 교류 전력을 직류로 변환시켜서 송전한 후 수전점에서 교류로 재 변환시켜 전력을 공급하는 방식을 말한다.
이러한 송전 방식은 장거리 전력 전송에 있어서 교류 전송 보다 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, AC계통에 미치는 영향 없이 대용량의 전력 전송을 가능하게 하며, 주파수가 다른 계통과도 연계가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 전력을 전송하는데 있어 즉각적인 제어가 가능하기 때문에 교류 계통의 보조 제어기로 사용할 경우 교류 계통의 저주파 진동을 억제하여 과도 안정도를 개선시키고 계통 외란을 분리할 수 있으며 고립된 소규모 계통의 주파수 제어에 적합하다.
한편, 현재 제주지역은 안정적 전력계통 운영을 위해 2개의 전류형 HVDC 설비(400MW, 300MW)와 2개의 STATCOM(Static Synchronous Compensator, 각 50MVar) 설비 등이 각각 독립적으로 운전되고 있다. 그리고 향후에 전압형 HVDC 1개소(200MW)가 추가적으로 설치되어 운전될 예정이다.
HVDC 설비의 경우 제주지역의 주파수 신호를 매개로 하여 발전기 탈락 및 부하변동 등에 의해 발생하는 주파수 변화만큼 유효전력 출력(육지↔제주)을 제어하는 주파수 제어방식을 각각 사용하고 있다. 주파수 제어는 변전소 모선의 전압을 통해 주파수 변화(△f)를 인지하고 PID 제어연산을 통해 출력을 변동시키며 HVDC 출력 상승에 약 1.5~2초 정도가 소요된다.
제주지역의 UFR(저주파수 계전기, 59.2Hz) 동작에 의한 부하 탈락을 방지하기 위해 #1, 2HVDC는 아래 표 1과 같이 설비 정격용량의 50% 이하로 운전되고 있다.
[표 1]
발전기 및 HVDC의 고장 등 계통의 과도현상이 발생하면, 주파수 변화를 감지하기 위한 모선 전압의 샘플링 및 PLL 연산 시간의 소요로 HVDC가 주파수를 안정화시키기 위해 출력을 증대시킬 때까지 수 백ms의 시간이 필요하기 때문에 HVDC 운전용량에 제한을 받고 있다. HVDC 운전용량이 제한되는 만큼 제주지역의 발전단가가 높은 발전기가 추가로 운전되고 있다.
또한 전류형 HVDC의 경우 운전량을 증대시킬 경우 무효전력을 흡수하기 때문에 무효전력을 보상하는 AC필터 또는 커패시터가 순차적으로 투입되어야 한다. 만약 AC필터 또는 커패시터가 고장 등으로 사용되지 못할 경우 HVDC 출력 증대에 제한 받게 되는 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2010-0064554호(2010. 06. 15. 공개, 발명의 명칭 : 변조 제어를 갖는 전압형 초고압 직류송전 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 HVDC 간 협조제어를 시행하는 전력계통에서 AC계통의 고장 인지 시, 빠른 HVDC 운전용량 상향을 통해 응답특성을 개선시킬 수 있도록 하는 HVDC 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치는, 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장을 인지하는 고장 인지부, 상기 인지된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보를 입력받는 입력부, 상기 입력부를 통해 입력된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 연산부, 및 상기 연산부에서 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서 상기 고장 인지부는, 차단기 접점을 통해 상기 AC계통의 고장을 인지할 수 있다.
본 발명에서 상기 AC계통의 고장정보는, 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 포함하고, 상기 다수의 HVDC 시스템 정보는 각 HVDC 시스템의 출력량을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 연산부는, 각 HVDC 시스템의 출력량에 상기 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 각각 연산하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어방법은, 고장 인지부가 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장을 인지하는 단계, 연산부가 상기 인지된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보를 입력부를 통해 입력받는 단계, 상기 연산부가 상기 입력된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 단계, 및 제어부가 상기 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 AC계통의 고장을 인지하는 단계에서, 상기 고장 인지부는, 차단기 접점을 통해 상기 AC계통의 고장을 인지할 수 있다.
본 발명에서 상기 AC계통의 고장정보는, 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 포함하고, 상기 다수의 HVDC 시스템 정보는 각 HVDC 시스템의 출력량을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 단계에서, 상기 연산부는, 각 HVDC 시스템의 출력량에 상기 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 각각 연산하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어방법은, 통합 제어장치가, 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장 인지 여부를 판단하는 단계, 상기 통합 제어장치가, 상기 AC계통의 고장을 인지한 통합 제어모드로 동작하고, 상기 AC계통의 고장을 인지하지 않은 경우 주파수 제어모드로 동작하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 통합 제어장치가 상기 통합 제어모드로 동작하는 경우, 상기 통합 제어장치는, 상기 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하고, 상기 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어할 수 있다.
본 발명은 상기 통합 제어장치가 상기 주파수 제어모드로 동작하는 경우, 상기 통합 제어장치는, 상기 전력계통에서의 주파수변동에 따라 계통특성지수를 적용하여 상기 다수의 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하고, 상기 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어할 수 있다.
본 발명에서 상기 주파수변동은 실시간으로 상기 전력계통에서 정주파수를 기준으로 변동되는 주파수의 변동일 수 있다.
본 발명에서 상기 계통특성지수는 상기 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타낼 수 있다.
본 발명에서 상기 계통특성지수는 상기 다수의 HVDC 시스템 각각의 계통특성지수의 합일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치 및 방법은, HVDC 간 협조제어를 시행하는 전력계통에서 AC계통의 고장 인지 시, 빠른 HVDC 운전용량 상향을 통해 응답특성을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 적용하기 위한 개념도로써 2개의 전력계통을 다수의 HVDC 시스템으로 연계한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 적용하기 위한 개념도로써 하나의 전력계통을 다수 HVDC 시스템에 의해 다수의 타 전력계통으로부터 연계한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 남제주T/P 발전기 2대 고장 시 주파수 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 제1 HVDC(#1HVDC) 고장 시 주파수 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 남제주T/P 발전기 2대 고장 시 제1 및 제2 HVDC 시스템의 출력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 적용하기 위한 개념도로써 하나의 전력계통을 다수 HVDC 시스템에 의해 다수의 타 전력계통으로부터 연계한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 남제주T/P 발전기 2대 고장 시 주파수 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 제1 HVDC(#1HVDC) 고장 시 주파수 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 남제주T/P 발전기 2대 고장 시 제1 및 제2 HVDC 시스템의 출력을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 적용하기 위한 개념도로써 2개의 전력계통을 다수의 HVDC 시스템으로 연계한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 우리나라의 경우 육지와 제주도처럼 분리된 전력계통이 2개 존재할 때 두 개의 전력계통(System A, System B)을 2개 이상의 HVDC 시스템(HVDC1 ~ HVDCn)으로 연계할 수 있으며, 각각의 HVDC 시스템은 독립적으로 운전된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 적용하기 위한 개념도로써 하나의 전력계통을 다수 HVDC 시스템에 의해 다수의 타 전력계통으로부터 연계한 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 하나의 계통(System A)을 다수 HVDC 시스템(HVDC1 ~ HVDCn)에 의해 다수의 타 전력계통(System B ~ System M)과 연계할 수 있다. 이때에도 마찬가지로 다수의 HVDC시스템은 독립 운영을 하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치(100)는 고장 인지부(110), 입력부(120), 연산부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
고장 인지부(110)는 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템(200)을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장을 인지한다. 즉, 고장 인지부(110)는 발전기, HVDC 등을 포함하는 AC계통의 고장을 인지할 수 있다. 이때 고장 인지부(110)는 차단기 접점을 통해 AC계통의 고장을 인지할 수 있다.
예를 들면, 제주지역의 주파수를 저하시키는 가장 심각한 고장은 남제주T/P 발전기 2기 또는 HVDC의 고장으로, 고장 인지부(110)는 고장신호를 PITR(Protective Information Transmitter and Receiver, 디지털 계통보호 전송장치)을 이용하여 인지할 수 있다.
입력부(120)는 고장 인지부(110)에서 인지된 AC계통의 고장정보 및 다수의 HVDC 시스템 정보를 입력받는다. 여기서, AC계통의 고장정보는 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 포함할 수 있고, 다수의 HVDC 시스템 정보는 각 HVDC 시스템(200)의 출력량을 포함할 수 있다.
연산부(130)는 입력부(120)를 통해 입력된 AC계통의 고장정보 및 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템(200)의 운전용량을 연산한다. 즉, 연산부(130)는 각 HVDC 시스템(200)의 출력량에 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 각각 연산하여 각 HVDC 시스템(200)의 운전용량을 연산할 수 있다.
예를 들어, 발전기에 고장이 발생하고, 제1 내지 제3 HVDC 시스템(200a~200c)이 있는 경우, 연산부(130)는 아래 수학식 1을 이용하여 각 HVDC(200a~200c)의 운전용량을 연산할 수 있다.
[수학식 1]
여기서, P1 은 제1 HVDC 시스템(200a)의 운전용량, P2 는 제2 HVDC 시스템(200b)의 운전용량, P3 은 제3 HVDC 시스템(200c)의 운전용량, PGen_out은 발전기 고장 전 출력량, P#1HVDC는 제1 HVDC 시스템(200a)의 출력량, P#2HVDC는 제2 HVDC 시스템(200b)의 출력량, 및 P#3HVDC는 제3 HVDC 시스템(200c)의 출력량을 의미할 수 있다.
제어부(140)는 연산부(130)에서 연산된 각 HVDC 시스템(200)의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템(200)의 출력을 제어한다. 예를 들면, 제어부(140)는 P1으로 제1 HVDC 시스템(HVDC1, 200a)의 출력을 제어할 수 있고, P2으로 제2 HVDC 시스템(HVDC2, 200b)의 출력을 제어할 수 있으며, P3으로 제3 HVDC 시스템(HVDC3, 200c)의 출력을 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성된 통합 제어장치(100)는 HVDC 시스템(200)의 고장 시 차단기 접점을 통해 고장신호를 인지하고, 고장이 발생하지 않은 HVDC 시스템(200)에 출력을 상승시키는 구조로 이루어져 있다. 또한, 통합 제어장치(100)는 AC계통 고장 및 발전기 탈락 인지 시, 빠른 HVDC 시스템 운전용량 계산으로 응답특성을 개선시킬 수 있다.
예를 들어, 남제주T/P 발전기 2기 또는 HVDC 시스템(200)에 고장이 발생한 경우, 통합 제어장치(100)는 고장신호를 PITR을 이용하여 인지하고 일반적인 HVDC 시스템(200)을 접목시켜 제어할 경우 100~150ms 이내(기존 응답속도 약 500ms)에 빠르게 HVDC 출력을 상승시켜 주파수 저하를 최소화하고 빠른 주파수 회복을 가능하게 한다. 이러한 통합 제어장치(100)에 STATCOM(Static Synchronous Compensator)을 반영할 경우에도 HVDC 시스템(200)의 일부 설비(예컨대, AC필터) 고장에도 HVDC 시스템 용량 제한을 최소화하여 운영할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 통합 제어장치(100)는 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장이 인지되는지를 판단한다(S410).
S410 단계의 판단결과, AC계통의 고장이 인지되면, 통합 제어장치(100)는 AC계통의 고장정보 및 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템(200)의 운전용량을 연산하고(S420), 연산된 각 HVDC 시스템(200)의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템(200)의 출력을 제어한다(S430). 이때 통합 제어장치(100)는 각 HVDC 시스템(200)의 출력량에 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 각각 연산하여 각 HVDC 시스템(200)의 운전용량을 연산할 수 있다.
만약 S410 단계의 판단결과, AC계통의 고장이 인지되지 않으면, 통합 제어장치(100)는 전력계통에서의 주파수 변동을 감시하고(S440), 주파수 변동에 따라 계통특성지수를 적용하여 다수의 HVDC 시스템(200)의 운전용량을 연산한 후(S450), 연산된 각 HVDC 시스템(200)의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템(200)의 출력을 제어한다(S430). 여기서 주파수 변동은 실시간으로 전력계통에서 정주파수를 기준으로 변동되는 주파수의 변동을 의미할 수 있다. 계통특성지수는 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타낼 수 있다. 또한 계통특성지수는 다수의 HVDC 시스템(200) 각각의 계통특성지수의 합을 나타낼 수 있다.
상술한 바와 같이 통합 제어장치(100)는 AC계통의 고장 인지 시 통합 제어모드로 동작할 수 있고, AC계통의 고장 미인지 시(평상 시) 주파수 제어모드로 동작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 남제주T/P 발전기 2대 고장 시 주파수 변화를 설명하기 위한 그래프, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 제1 HVDC(#1HVDC) 고장 시 주파수 변화를 설명하기 위한 그래프, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제주지역의 전력계통에서 남제주T/P 발전기 2대 고장 시 제1 및 제2 HVDC 시스템의 출력을 설명하기 위한 그래프이다.
기존 주파수 제어를 이용하여 제1 및 제2 HVDC(#1HVDC 및 #2HVDC)를 운전했을 때와 통합 제어를 통해 운전했을 때, HVDC 또는 발전기 고장 시 제주지역 주파수변화를 계통해석프로그램(PSS/E)을 통해 모의하면, 통합 제어를 통해 고장신호를 빠르게 인지하고 2개 HVDC를 협조 제어했을 때 주파수 저하를 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 도 5를 참조하면, 남제주T/P 발전기 2대(200MW) 탈락 시에는 약 0.25Hz의 주파수가 상승함을 확인할 수 있다. 또한 도 6을 참조하면, 제1 HVDC(#1HVDC) 고장 시에는 약 0.28Hz의 주파수가 상승함을 확인할 수 있다.
HVDC 출력 비교 시 통합제어를 이용했을 때 기존 주파수제어 대비 빠르게 출력을 상승시키며 주파수 변동에 따른 출력 변동 없이 안정적(기존 주파수 제어 시 주파수 동요현상 발생)으로 제주지역의 계통을 운전할 수 있음을 확인할 수 있다. 도 7을 참조하면, HVDC 통합제어 적용 시, HVDC 운전용량을 기존 360MW(#1 : 120MW, #2 :240MW)에서 최소 400MW(#1 : 120MW, #2 :280MW)이상까지 상향하더라도 59.2Hz 이상의 주파수를 유지할 수 있으며, 결과적으로 비싼 제주지역의 Must-run 발전기를 줄여 발전단가를 낮출 수 있는 경제적 효과를 달성할 수 있다. 또한 STATCOM 및 향후 도입될 #3HVDC를 통합제어에 반영할 경우 그 활용성은 더욱 극대화할 수 있으며 제주지역의 신재생 발전량과의 연계를 통해 다양한 운영전략을 수립할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법은, HVDC 간 협조제어를 시행하는 전력계통에서 AC계통의 고장 인지 시, 빠른 HVDC 운전용량 상향을 통해 응답특성을 개선시킬 수 있다
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 통합 제어장치
110 : 고장 인지부
120 : 입력부
130 : 연산부
140 : 제어부
200 : HVDC 시스템
110 : 고장 인지부
120 : 입력부
130 : 연산부
140 : 제어부
200 : HVDC 시스템
Claims (14)
- 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장을 인지하는 고장 인지부;
상기 인지된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보를 입력받는 입력부;
상기 입력부를 통해 입력된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 연산부; 및
상기 연산부에서 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 AC계통의 고장정보는, 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 포함하고,
상기 다수의 HVDC 시스템 정보는 각 HVDC 시스템의 출력량을 포함하며,
상기 연산부는,
상기 고장 발생 장치의 고장 전 출력량과 해당 HVDC 시스템의 출력량을 곱 연산하고, 상기 곱 연산된 값을 각 HVDC 시스템의 출력량의 합으로 나눔으로써, 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고장 인지부는,
차단기 접점을 통해 상기 AC계통의 고장을 인지하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어장치.
- 삭제
- 삭제
- 고장 인지부가 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장을 인지하는 단계;
연산부가 상기 인지된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보를 입력부를 통해 입력받는 단계;
상기 연산부가 상기 입력된 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 단계; 및
제어부가 상기 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 단계를 포함하되,
상기 AC계통의 고장정보는, 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 포함하고,
상기 다수의 HVDC 시스템 정보는 각 HVDC 시스템의 출력량을 포함하며,
상기 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 단계에서,
상기 연산부는, 상기 고장 발생 장치의 고장 전 출력량과 해당 HVDC 시스템의 출력량을 곱 연산하고, 상기 곱 연산된 값을 각 HVDC 시스템의 출력량의 합으로 나눔으로써, 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어방법.
- 제5항에 있어서,
상기 AC계통의 고장을 인지하는 단계에서,
상기 고장 인지부는, 차단기 접점을 통해 상기 AC계통의 고장을 인지하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어방법.
- 삭제
- 삭제
- 통합 제어장치가, 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 AC계통의 고장 인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 통합 제어장치가, 상기 AC계통의 고장을 인지한 통합 제어모드로 동작하고, 상기 AC계통의 고장을 인지하지 않은 경우 주파수 제어모드로 동작하는 단계를 포함하되,
상기 통합 제어장치가 상기 통합 제어모드로 동작하는 경우,
상기 통합 제어장치는, 상기 AC계통의 고장정보 및 상기 다수의 HVDC 시스템 정보에 기초하여 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하고, 상기 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하며,
상기 AC계통의 고장정보는, 고장 발생 장치의 고장 전 출력량을 포함하고,
상기 다수의 HVDC 시스템 정보는 각 HVDC 시스템의 출력량을 포함하며,
상기 통합 제어장치는, 상기 고장 발생 장치의 고장 전 출력량과 해당 HVDC 시스템의 출력량을 곱 연산하고, 상기 곱 연산된 값을 각 HVDC 시스템의 출력량의 합으로 나눔으로써, 각 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어방법.
- 삭제
- 제9항에 있어서,
상기 통합 제어장치가 상기 주파수 제어모드로 동작하는 경우,
상기 통합 제어장치는, 상기 전력계통에서의 주파수변동에 따라 계통특성지수를 적용하여 상기 다수의 HVDC 시스템의 운전용량을 연산하고, 상기 연산된 각 HVDC 시스템의 운전용량에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어방법.
- 제11항에 있어서,
상기 주파수변동은 실시간으로 상기 전력계통에서 정주파수를 기준으로 변동되는 주파수의 변동인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어방법.
- 제11항에 있어서,
상기 계통특성지수는 상기 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타내는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어방법.
- 제11항에 있어서,
상기 계통특성지수는 상기 다수의 HVDC 시스템 각각의 계통특성지수의 합인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 제어방법.
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| KR20240009231A (ko) | 2022-07-13 | 2024-01-22 | 한국전력공사 | Ai 분석을 통한 hvdc 고장검출 시스템 및 방법 |
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