KR102391467B1

KR102391467B1 - Lvrt 및 hvrt 모의 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102391467B1
Application number: KR1020210094437A
Authority: KR
Inventors: 김병기; 김대진; 유경상; 이진재
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2022-04-28

Abstract

본 발명의 실시예는 분산 전원에 대한 목표 시험전압에 따라 LVRT(Low Voltage Ride Through) 및 HVRT(High Voltage Ride Through) 중 적어도 하나를 모의하는 시스템에 있어서, 수학적 모델링을 통해 상기 분산 전원을 시뮬레이션하는 분산 전원 시뮬레이터; 전력 수요자의 계통을 모사하는 그리드 시뮬레이터; 및 일측이 상기 분산 전원과 연결되고 타측이 상기 계통과 연결되는 단권변압기를 구비하는 전압 사고 재현부를 포함하고, 상기 단권변압기의 권선에는 복수의 탭이 구비되고, 상기 전압 사고 재현부는 상기 LVRT의 모의 시 상기 분산 전원을 상기 복수의 탭 중 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하고, 상기 전압 사고 재현부는 상기 HVRT의 모의 시 상기 계통을 상기 복수의 탭 중 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템을 제공한다.

Description

LVRT 및 HVRT 모의 시스템 및 그 방법{LVRT AND HVRT SIMULATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 LVRT 및 HVRT 모의 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LVRT/HVRT 시험상황에 따라 결선 방식과 탭을 변경함으로써 원하는 크기의 전압을 출력할 수 있는 단권 변압 방식의 LVRT 및 HVRT 모의 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 화석 에너지의 고갈과 환경 오염의 문제로 인해, 친환경적이고 가격 경쟁력의 잠재성을 가진 신재생 에너지를 이용하는 분산 전원의 도입 비중이 증대하고 있다. 분산 전원의 예로서는 풍력, 태양열 및 이를 추적하는 에너지 세이빙 시스템(ESS)가 있으며, 이러한 분산 전원은 발전소와 같은 대규모 집중형 전원과 달리 넓은 지역에 소규모 발전 설비가 분포하게 된다.

도 1은 분산 전원을 이용한 전력 계통을 도시하는 개요도이다.

분산 전원(1)은 해상이나 산간에 태양열, 태양광 또는 풍력 발전기로부터 자연 환경에 의한 발전을 수행하여 재생 에너지를 전력 계통(2)에 공급하게 된다. 특히, 풍력 발전의 경우에는 메가 와트(MW)급의 발전 용량이 보편화되어 있고, 대규모 발전 단지에서 사용 운전을 개시하고 있어 그 비중이 커지고 있는 상황이다.

한편, 분산 전원(1)은 바람, 일조량, 기후 등에 영향을 받기 때문에, 발전량이 안정적이지 않으며, 항상 자연 환경의 변화에 따른 성능과 신뢰성의 문제를 내포하고 있다. 주로 인적이 드문 지역이나 해상 등에 설치되는 부유식 풍력 발전기는 그 초기 설치 비용도 고가이지만, 20년 이상의 장기간 운용이 필요하기 때문에 자연 환경에 강인하고 안정적으로 전력을 생산할 수 있어야 한다.

일 예로 순간적인 계통 사고로 인한 순시 전압 강하 및 전압 상승이 발생하게 되면, 계통에 연계된 대용량 신재생에너지원은 안정적인 전력계통 운영을 위하여 일정 시간동안 연계운전을 지속할 수 있어야 한다. 특히, 풍력발전기는 정지기가 아닌 관성을 가지는 회전기로 구성되어 있기 때문에, 계통에서 비정상적인 상황에 의하여 계통으로부터 탈락이 되는 경우에 재가동을 위해서는 많은 시간이 소요되는 문제점을 가지고 있다. 예컨대 대용량 풍력발전기가 일시적 전압변동으로 인한 가동중단이 발생하게 되면 주파수의 큰 변동에 의하여 대 정전사태가 발생할 가능성이 있다.

이에 최근의 풍력발전기는 계통에서 순간전압상승 및 강하에 의한 풍력발전기의 계통탈락을 방지하기 위한 LVRT(Low Voltage Ride Through) 또는 HVRT(High Voltage Ride Through) 기능을 갖추고 있다. 전술한 바와 같이 풍력발전기의 계통탈락은 막대한 사회적 비용을 초래할 수 있으므로 LVRT/HVRT의 성능을 평가하기 위한 시뮬레이션이 충분히 이루어져야 한다.

구체적으로 종래에는 도 2와 같은 RLC기반의 LVRT/HVRT 시험장비를 활용하여 LVRT/HVRT를 모의하였다.

도 2의 (a)는 종래의 HVRT 모의 방식으로, 임피던스 RL의 직/병렬 조합으로 구성된다. 이때 전압크기는 계통(2)의 정격전압과 임피던스 RL에 의하여 발생하는 전압강하의 편차로 산정되었다.

또한 도 2의 (b)는 종래의 HVRT 모의 방식으로, 병렬 임피던스측에 리액터 대신 커패시터를 구성하여 진상 무효전력에 의한 전압상승 특성을 이용하였다. 예컨대 HVRT의 전압크기는 와 같이 정격전압과 임피던스 RLC에 의하여 상승되는 전압의 합으로 결정되었다.

그러나 이와 같은 RLC기반의 LVRT/HVRT 시험장비는 여러 개의 RLC를 사용하는 특성에 의하여, 소자의 소손이 빈번히 발생하고 시험대상용량의 가변 범위가 한정적인 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LVRT/HVRT 시험상황에 따라 결선 방식과 탭을 변경함으로써 원하는 크기의 전압을 출력할 수 있는 단권변압기 방식의 시험장비 및 그 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단권 변압 방식으로 LVRT 및 HVRT를 모의함에 있어, 사고전류에 의한 모의 시스템의 소손이나 오작동을 방지할 수 있는 단권변압기 직렬 권선의 임피던스와 병렬 권선의 임피던스의 결정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 분산 전원에 대한 목표 시험전압에 따라 LVRT(Low Voltage Ride Through) 및 HVRT(High Voltage Ride Through) 중 적어도 하나를 모의하는 시스템에 있어서, 수학적 모델링을 통해 상기 분산 전원을 시뮬레이션하는 분산 전원 시뮬레이터; 전력 수요자의 계통을 모사하는 그리드 시뮬레이터; 및 일측이 상기 분산 전원과 연결되고 타측이 상기 계통과 연결되는 단권변압기를 구비하는 전압 사고 재현부를 포함하고, 상기 단권변압기의 권선에는 복수의 탭이 구비되고, 상기 전압 사고 재현부는 상기 LVRT의 모의 시 상기 분산 전원을 상기 복수의 탭 중 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하고, 상기 전압 사고 재현부는 상기 HVRT의 모의 시 상기 계통을 상기 복수의 탭 중 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템을 제공한다.

여기서 상기 단권변압기의 상기 권선은 상기 분산 전원 또는 상기 계통과 연결된 탭을 사이에 두고 직렬 권선과 병렬 권선으로 구분되며, 상기 전압 사고 재현부는 상기 직렬 권선과 상기 병렬 권선의 권수비를 조정하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급할 수 있다.

여기서 상기 직렬 권선에 대한 직렬 임피던스와 상기 병렬 권선에 대한 병렬 임피던스를 결정하는 직/병렬 임피던스 결정부를 더 포함하고, 상기 직/병렬 임피던스 결정부는 상기 전압 사고 재현부 및 상기 전압 사고 재현부와 연계된 상기 계통을 포함하는 임피던스 등가회로를 시뮬레이션하고, 상기 임피던스 등가회로의 전체 퍼센트 임피던스를 산출하고, 상기 임피던스 등가회로를 기초로 3상 단락 사고시의 제1 사고 전류를 산출하고, 상기 전압 사고 재현부를 기준으로 상기 계통으로부터의 유입전류와 상기 분산 전원의 유입전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 퍼센트 임피던스 결정을 위한 제2 사고 전류를 산출하고, 상기 제1 사고 전류 및 상기 제2 사고 전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 산출하고, 상기 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 리액턴스로 환산하고, 환산된 상기 리액턴스에 기초하여 상기 LVRT 또는 상기 HVRT의 상기 목표 시험전압에 따른 상기 직렬 임피던스 및 상기 병렬 임피던스를 산출할 수 있다.

여기서 상기 제1 사고 전류는 상기 계통의 전압이 0PU 인 것으로 가정하여 산출될 수 있다.

여기서 상기 직/병렬 임피던스 결정부는 산출된 상기 직렬 임피던스, 상기 병렬 임피던스 및 상기 계통의 임피던스에 의한 전압강하분을 산출하고, 상기 전압강하분을 상기 목표 시험전압과 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 미만이면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비를 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 일치하면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스를 최종 직렬 임피던스 및 최종 병렬 임피던스로 결정할 수 있다.

여기서 상기 직/병렬 임피던스 결정부는 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 이상이면, 상기 병렬 임피던스를 기 설정된 값만큼 증가시켜 상기 전압강하분을 다시 산출할 수 있다.

여기서 상기 직/병렬 임피던스 결정부는 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 상이한 경우, 상기 병렬 임피던스를 기준으로 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비가 달성되도록 상기 직렬 임피던스를 조정한 후 상기 전압강하분을 다시 산출할 수 있다.

여기서 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비는 상기 계통의 정격 전압과 상기 목표 시험전압 간의 비율에 따라 산출될 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 권선에 복수의 탭이 구비된 단권변압기를 포함하는 전압 사고 재현부를 이용해, 분산 전원에 대한 목표 시험전압에 따라 LVRT(Low Voltage Ride Through) 또는 HVRT(High Voltage Ride Through)를 모의하는 방법으로서, 상기 단권변압기의 일측을 상기 분산 전원과 연결하고, 타측을 계통과 연결하는 단계; 상기 목표 시험전압에 따라 상기 LVRT 또는 상기 HVRT 중 하나를 선택하는 단계; 및 상기 선택이 상기 LVRT이면 상기 분산 전원을 상기 복수의 탭 중 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하고, 상기 선택이 상기 HVRT이면 상기 계통을 상기 복수의 탭 중 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하는 단계를 포함하는 LVRT 및 HVRT 모의 방법을 제공한다.

여기서 상기 단권변압기의 상기 권선은 상기 분산 전원 또는 상기 계통과 연결된 탭을 사이에 두고 직렬 권선과 병렬 권선으로 구분되며, 상기 직렬 권선에 대한 직렬 임피던스와 상기 병렬 권선에 대한 병렬 임피던스는 상기 전압 사고 재현부 및 상기 전압 사고 재현부와 연계된 상기 계통을 포함하는 임피던스 등가회로를 시뮬레이션하는 단계; 상기 임피던스 등가회로의 전체 퍼센트 임피던스를 산출하는 단계; 상기 임피던스 등가회로를 기초로 3상 단락 사고시의 제1 사고 전류를 산출하는 단계; 상기 전압 사고 재현부를 기준으로 상기 계통으로부터의 유입전류와 상기 분산 전원의 유입전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 퍼센트 임피던스 결정을 위한 제2 사고 전류를 산출하는 단계; 상기 제1 사고 전류 및 상기 제2 사고 전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 산출하는 단계; 상기 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 리액턴스로 환산하는 단계; 및 환산된 상기 리액턴스에 기초하여 상기 LVRT 또는 상기 HVRT의 상기 목표 시험전압에 따른 상기 직렬 임피던스 및 상기 병렬 임피던스를 산출하는 단계를 거쳐 산출될 수 있다.

여기서 상기 직렬 권선에 대한 직렬 임피던스와 상기 병렬 권선에 대한 병렬 임피던스는 a) 산출된 상기 직렬 임피던스 및 상기 병렬 임피던스를 초기값으로 설정하는 단계; b) 상기 직렬 임피던스, 상기 병렬 임피던스 및 상기 계통의 임피던스에 의한 전압강하분을 산출하는 단계; c) 상기 전압강하분을 상기 목표 시험전압과 비교하는 단계; d) 상기 비교 결과, 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 미만이면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비를 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 비교하는 단계; 및 e) 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 일치하면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스를 최종 직렬 임피던스 및 최종 병렬 임피던스로 결정하는 단계를 더 거쳐 산출될 수 있다.

여기서 상기 c) 단계의 비교 결과, 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 이상인 경우, 상기 병렬 임피던스를 기 설정된 값만큼 증가시키고 상기 b) 단계를 다시 수행할 수 있다.

여기서 상기 d) 단계의 비교 결과, 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 상이하면, 상기 병렬 임피던스를 기준으로 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비가 달성되도록 상기 직렬 임피던스를 조정한 후 상기 b) 단계를 다시 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 결선 방식과 탭을 변경하여 원하는 크기의 전압을 출력할 수 있는 단권 변압 방식을 통해 LVRT 및 HVRT의 모의가 이루어지므로 종래의 RLC 방식에 비해 전압 크기의 조정이 쉽고 넓은 범위의 사고전압을 모의할 수 있어 대용량의 분산 전원 테스트가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 단권변압기의 직렬 권선의 임피던스와 병렬 권선의 임피던스가 축차 근사방식으로 결정되므로 사고전류에 의한 모의 시스템의 소손이나 오작동이 방지될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 분산 전원을 이용한 전력 계통을 도시한 개요도이다.
도 2는 종래의 RLC기반 LVRT/HVRT 시험 방식을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LVRT 및 HVRT 모의 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부가 LVRT를 모의하는 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부가 HVRT를 모의하는 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부의 탭 조정 모델링 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부와 연계된 계통을 포함하는 임피던스 등가회로를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부, 즉 단권변압기의 직렬 권선과 병렬 권선의 임피던스를 설정하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 축차근사법을 적용하여 전압 사고 재현부 내 단권변압기의 직/병렬 임피던스를 결정하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서, "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예컨대 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예컨대 모듈은ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LVRT 및 HVRT 모의 시스템(1000)을 도시한 블록도이다.

LVRT 및 HVRT 모의 시스템1000)은 분산 전원 시뮬레이터(100), 전력 변환부(200), 스위치(SW), 전압 사고 재현부(300), 그리드 시뮬레이터(400), 감시 제어 및 데이터 취득부(500) 및 전력 품질 측정부(600)를 포함할 수 있다.

LVRT 및 HVRT 모의 시스템(1000)은 근거리 통신 프로토콜을 통해 하나의 물리적 공간에 구현될 수도 있지만, 원거리 통신을 통해 분산 구현 또는 신규 구성과의 확장이 가능하다.

분산 전원 시뮬레이터(100)는 분산 전원(WT)의 발전에 대한 수학적 모델링과 분산 전원(WT) 제어를 수행하여 다양한 조건을 반영한 분산 전원(WT)의 유효 전력(P)과 무효 전력(Q)의 값을 출력한다.

본 발명의 실시예에서 분산 전원 시뮬레이터는 분산 전원(WT)에 대한 동적/수학적 모델링을 수행하고, 다양한 자연 환경에 대해 정격 출력이 가능한 동적 제어, 발전기 내부 상태 파라메터 변화에 따른 분산 전원(WT) 감독 제어와, 고장/비상 상태에 대한 안전 제어를 모두 수행하여 분산 전원(WT)에 대한 시뮬레이션 결과를 제공한다.

이러한 분산 전원 시뮬레이터(100)는 HILS(Hardware In Loop Simulator)에 의해 구현될 수 있다. HILS는 복잡한 실시간 제어 대상을 선형 또는 비선형 모델링하여 사전 검증이 가능한 시스템으로, 자동차, 항공, 국방, 철도 분야 등에 광범위하게 사용되고 있다. 본 발명의 실시예에서는 풍력 발전기와 같이 분산 전원(WT)이 실제 전력 계통(G)에서 고장 상태를 포함한 다양한 조건에 대해 대응이 가능한 분산 전원 시뮬레이터(100)을 제공한다.

전력 변환부(200)는 분산 전원 시뮬레이터(100)가 출력한 유효/무효 전력값에 대응하는 실제 전력을 출력한다. 본 발명의 실시예에서는 분산 전원(WT)의 성능 및 신뢰성을 정확히 측정 및 검증할 필요가 있기 때문에, 단순한 시뮬레이션 값이 아니라 시뮬레이션 값에 대응한 전기적 출력을 전력 변환부(200)를 통해 생성하게 된다.

전력 변환부(200)에 의해 생성된 전기적 출력과 그 실시간 변화값은 수요 시스템 또는 수요 시뮬레이터에 제공되고, 전력 품질 측정 및 감시 제어의 대상이 된다.

전압 사고 재현부(300)는 전력 계통(G)에서 발생할 수 있는 전압 사고를 재현한다. 전압 사고 재현부(300)는 순간적인 저전압 또는 과전압 상태를 발생시키고, 이를 위한 보상 제어에 대한 기능을 수행할 수 있다. 전압 사고 재현부(300)는 LVRT(Low Voltage Ride Through) 장치 또는 HVRT(High Voltage Ride Through) 장치를 포함할 수 있다. 일 예로 전압 사고 재현부(300)는 단권변압기일 수 있다.

그리드 시뮬레이터(400)은 전기적 출력이 공급되는 그리드의 시뮬레이션을 수행한다. 예를 들어, 그리드 시뮬레이터(400)은 220V 전압을 생성하여 공급하는 계통(G)을 모사하는 방식으로 시뮬레이션 기능을 수행할 수 있다. 또한 그리드 시뮬레이터(400)은 주파수의 이상 상태값을 발생시키고 이를 보상하기 위한 기능을 수행할 수 있다.

한편, 전력 변환부(200)에서 출력된 전기적 출력은 실제 그리드(GRID), 즉 계통(G)에 제공될 수 있다. 실제 그리드에 제공된 전기적 출력에 대한 전력 품질은 측정되고 감시제어에 활용될 수 있다.

스위치(SW)는 감시 제어 및 데이터 취득부(500)의 제어에 따라 전력 변환부(200)의 출력을 전압 사고 재현부(300), 그리드 시뮬레이터(400) 또는 그리드에 선택적으로 연결할 수 있다.

전력 품질 측정부(600)은 구현된 전력 계통(G)에서 실제로 측정된 전력의 품질을 측정한다. 전력 품질 측정부(600)은 DEWETRON사의 측정 장치가 이용될 수 있으며, LVRT 및 HVRT 모의 시스템의 인증에 필요한 데이터를 계측 및 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명 실시예에 따른 LVRT 및 HVRT 모의 시스템을 이용하는 경우에는 분산 전원의 전력 계통(G) 구현을 위한 인증 가능성의 검토와 측정을 위한 오퍼레이터 교육이 가능하게 된다.

감시 제어 및 데이터 취득부(500)는 측정된 전력 품질을 포함하는 전력 계통(G)의 데이터를 취득하고, 분산 전원 시뮬레이터(100) 타 구성 요소를 감시 제어하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 분산 전원 시뮬레이터(100)의 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템으로 구현될 수 있다.

감시 제어 및 데이터 취득부(500)는 분산 전원 시뮬레이터(100)에서 시험 명령을 전송하고, 분산 전원(WT)과 전력 계통(G)의 측정값을 모니터링하고 저장 및 분석하는 기능을 수행한다.

또한, 감시 제어 및 데이터 취득부(500)는 스위치를 제어하여, 전압 사고 재현부(300), 그리드 시뮬레이터(400) 또는 실제 그리드와의 선택적인 연결을 제어하며, 고장 상태 또는 이상 상태를 재현하여 신뢰성을 테스트 환경을 생성하기도 한다.

직/병렬 임피던스 결정부(700)는 전압 사고 재현부(300), 즉 단권변압기의 직렬 임피던스와 병렬 임피던스를 결정할 수 있다. 직/병렬 임피던스 결정부(700)는 단권변압기의 병렬 임피던스가 지나치게 낮아짐으로 인해 전압 사고 재현부(300)에 흐르는 전류가 허용범위를 초과하는 현상을 방지할 수 있다. 직/병렬 임피던스 결정부(700)의 구체적인 동작은 도 9 내지 10을 통해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부(300)를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 전압 사고 재현부(300)는 단권 변압 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로 전압 사고 재현부(300)는 단권변압기일 수 있다.

도 4의 단권변압기는 하나의 권선으로 구성된 변압기로 중간 탭을 통해 직렬 권선과 병렬 권선으로 구분되며, 탭의 구성에 따라 입력전압을 승압 및 강압하여 출력할 수 있다. 일 예로 HVRT의 구현시에는 도 4의 (a)와 같은 단권변압기가 구성될 수 있다. 그리고 LVRT의 구현시에는 도 4의 (b)와 같은 단권변압기가 구성될 수 있다.

이처럼 전압 사고 재현부(300)가 탭 변환 방식의 단권변압기를 포함하는 경우 분산 전원(WT)에 공급되는 전압의 크기는 직병렬 권선의 권수비 변환에 의해 유연하게 조정될 수 있다. 또한 전압 사고 재현부(300)가 단권변압 방식으로 구현될 경우, RLC방식에 비해 소형으로 구현 가능하므로 좁은 공간에 설치가 가능하고, 단락용량 범위가 넓은 장점을 가진다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부(300)가 LVRT를 모의하는 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 단권변압기 기반 LVRT 결선은 변압기 입력에 계통(G), 출력측에 풍력발전기 즉, 분산 전원(WT)이 연계되는 구조로 이루어질 수 있다. 분산 전원(WT)은 권선에 구비된 복수의 탭 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 분산 전원(WT)에 가해지는 전압레벨은 양단의 권선비 n1과 n2의 조정비율에 의하여 결정된다.

구체적으로 LVRT의 모의 시 분산 전원(WT)에 가해지는 전압은 수학식 1과 같이 전체 권선 n1, n2의 합을 분산 전원(WT)과 연계되는 병렬권선 n1으로 나눈값에 정격전압을 곱하여 구해질 수 있다.

(

: LVRT 상태에서 분산 전원측 인가전압,

: 계통정격전압,

: 병렬권선 전압,

: 직렬권선 전압,

: 병렬(분로)권선 권선수,

: 직렬권선 권선수,

: LVRT 탭 전환 변압기의 권선비)

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부(300)가 HVRT를 모의하는 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 단권변압기 기반 HVRT 결선은 도 5의 LVRT 결선구조와 반대로 구성되며, HVRT의 전압은 계통전압과 동일한 값을 가지는 병렬권선측 전압과 직렬권선측 전압의 합으로 결정될 수 있다. 이때 계통(G)은 권선에 구비된 복수의 탭 중 어느 하나에 연결될 수 있다.

구체적으로 HVRT의 모의 시 분산 전원(WT)에 가해지는 전압은 병렬권선 n1을 전체 권선 n1, n2의 권선 수 총합으로 나눈 값에 정격전압을 곱하여 결정되며, 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 이때 IEC-61400-21-1의 시험조건이 고려될 수 있다. 일 예로 HVRT의 모의 시 분산 전원(WT)에 가해지는 전압은 1.3PU이내로 제한될 수 있다.

(

: HVRT 상태에서 분산 전원측 인가 전압)

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부(300)의 탭 조정 모델링 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에서는 IEC-61400-21-1에서 제시하는 바에 따라 HVRT 에서의 최대 전압범위를 130퍼센트로, LVRT 에서의 최저 전압범위를 0퍼센트로 설정하였다. 즉 LVRT/HVRT 시험장비의 전압조정범위는 0~130 퍼센트 가 된다.

도 7에 도시된 바와 같이 전압 사고 재현부(300), 즉 단권변압기에는 복수의 탭이 구성될 수 있다. 이때 탭의 개수와 단권 변압기의 직/병렬 권선의 권수비는 LVRT와 HVRT의 시험 전압 단계에 따라 변경될 수 있다.

일 예로 LVRT와 HVRT의 병렬권선 W1과 직렬권선 W2의 권선비는 식 수학식 3과 4와 같이 계통(G)의 정격 전압과 목표 시험전압의 비율특성에 의하여 결정될 수 있다. 또한 LVRT 모의 시의 권선비는 수학식 3과 같이 정격 전압을 기준값으로 가정하고, HVRT 모의 시의 권선비는 수학식 4와 같이 목표 시험전압을 기준값으로 고려한다. 단, 권선비 계산에 있어서 병렬권선 W1과 직렬권선 W2의 합은 항상 1로 수렴된다.

(

:병렬권선의 권선비,

: 직렬권선의 권선비,

: 목표 시험전압)

한편, 결정된 권수비를 바탕으로 병렬권선과 직렬권선사이에 위치하게 되는 탭의 위치는 수학식 5와 같이 병렬권선의 권선비와 시험장치 총 탭개수의 곱으로 결정될 수 있다. 이때 수학식 5에서 결정되는 제어탭 위치의 값은 정수값이다.

(

: 제어탭 위치,

: 총 탭수)

일 예로 단권변압기에 19개의 탭이 구성된 경우, LVRT와 HVRT 시험 시의 권수비와 탭위치를 구하면 표 1와 같다.

LVRT/HVRT 권수비와 탭위치 산정

분산 전원 목표 시험전압	HVRT				분산 전원 목표 시험전압	LVRT
	W1	W2	C-Tap	N-Tap		W1	W2	C-Tap	N-Tap
130퍼센트	0.77	0.23	14	1	90퍼센트	0.9	0.1	18	1
					80퍼센트	0.8	0.2	16	1
125퍼센트	0.8	0.2	15	1
					70퍼센트	0.7	0.3	14	1
					60퍼센트	0.6	0.4	12	1
120퍼센트	0.83	0.17	16	1
					50퍼센트	0.5	0.5	10	1
115퍼센트	0.87	0.13	17	1
					40퍼센트	0.4	0.3	8	1
					30퍼센트	0.3	0.7	6	1
110퍼센트	0.91	0.09	18	1
					20퍼센트	0.2	0.8	4	1
					10퍼센트	0.1	0.9	2	1
105퍼센트	0.95	0.05	19	1
					5퍼센트	0.05	0.95	1	1

한편, 통상의 계통(G)의 단락사고 발생시 분산 전원(WT)에 인가되는 전압은 0이되고 전류는 계통임피던스에 의하여 크기가 결정된다.

LVRT의 모의 시 분산 전원(WT)에 인가되는 전압을 0PU까지 모의하는 경우, 직렬권선의 임피던스는 최대가 되고 병렬권선의 임피던스는 0에 수렴하게 된다. 이 경우 전류는 전압 사고 재현부(300)의 허용범위를 초과할 수 있는데, 전압 사고 재현부(300)의 용량을 고려하지 않고 변압기의 직/병렬 임피던스를 결정하게 된다면, 사고 전류에 의하여 전압 사고 재현부(300)와 계통(G)측 주차단기가 소손되거나 오동작할 수 있다.

따라서 전압 사고 재현부(300)에 흐르는 전류를 전압 사고 재현부(300)의 용량 대비 일정 배수 이내로 제한할 수 있도록 직렬권선과 병렬권선의 임피던스가 설정되어야 한다. 일 예로 일정 배수는 IEC-61400-21에 따라 3배로 설정될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부(300)와 연계된 계통(G)을 포함하는 임피던스 등가회로를 도시한 도면이다. 그리고 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전압 사고 재현부(300), 즉 단권변압기의 직렬 권선과 병렬 권선의 임피던스를 설정하는 방법을 도시한 순서도이다. 일 예로 도 8 내지 도 9의 프로세스는 직/병렬 임피던스 결정부(700)에 의해 수행될 수 있다.

먼저 전압 사고 재현부(300) 및 전압 사고 재현부(300)와 연계된 계통(G)을 포함하는 임피던스 등가회로를 시뮬레이션할 수 있다. (S100)

도 8에 도시된 바와 같이 분산 전원(WT)이 도입된 계통(G)의 전원측 모선, 주변압기, 고압선로 케이블, 연계용 변압기 등의 계통도를 바탕으로 정상분에 대한 퍼센트 임피던스 등가회로가 시뮬레이션될 수 있다.

여기에서 분산 전원(WT)으로부터 순간적 영향이 없는 것으로 가정하여 과도 리액터스의 크기는 최소화될 수 있다. 이때 사고 전류계산을 위한 전체 퍼센트 임피던스 등가회로에서 시험용 탭 변압기 임피던스는 미지수가 적용될 수 있다.

그리고 상기 임피던스 등가회로의 전체 퍼센트 임피던스를 산출할 수 있다. (S200)

일 예로 전체 퍼센트 임피던스는 수학식 6을 통해 산출될 수 있다.

(

: 전체계통임피던스(정상분),

: 계통 변압기 임피던스,

: 계통 모선 임피던스,

: 구간의 선로임피던스,

: 0PU 전압에서의 시험용변압기의 직렬 임피던스,

: 분산 전원 과도리액터스)

그리고 임피던스 등가회로를 기초로 3상 단락 사고시의 제1 사고 전류를 산출할 수 있다. (S300) 이때 계통 전압은 0PU로 가정할 수 있다.

일 예로 IEC-61400-21에 따른 단락비가 적용된 3상 단락사고시의 LVRT의 사고 전류는 수학식 7을 통해 산출될 수 있다.

(

: 설비용량을 고려한 목표로 하는 3상 단락사고 전류,

: 전류크기의 가중치(LVRT:3, HVRT:1),

: 시험장비 정격용량)

그리고, 전압 사고 재현부(300)를 기준으로 계통(G)으로부터의 유입전류와 풍력발전기, 즉 분산 전원(WT)의 유입전류에 기초하여 전압 사고 재현부(300)의 퍼센트 임피던스 결정을 위한 제2 사고 전류를 산출할 수 있다. (S400)

일 예로 전압 사고 재현부(300)의 퍼센트 임피던스 결정을 위한 사고 전류 계산 시 수학식 8과 같이 전압 사고 재현부(300)의 변압기 기준으로 계통(G)으로부터의 유입전류와 분산 전원(WT)의 유입전류가 고려될 수 있다.

그리고 제1 사고 전류 및 제2 사고 전류에 기초하여 전압 사고 재현부(300)의 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 산출할 수 있다. (S500)

일 예로 전압 사고 재현부(300)의 최대 퍼센트 직렬 임피던스는 수학식 9에 의하여 산출될 수 있다. 이때 산출된 퍼센트 직렬 임피던스는 수학식 8로부터 산출된 사고 전류 이내의 값을 만족하기 위한 퍼센트 직렬 임피던스이다.

(

: 퍼센트 직렬 임피던스

: 계통 용량,

: 분산 전원 정격용량)

그리고 단계 S500에서 산출된 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 리액턴스로 환산할 수 있다. (S600)

이는 단계 S600에서 산출된 퍼센트 직렬 임피던스를 단권 변압기의 L[H] 값으로 적용하기 위함이다. 일 예로 수학식 10을 통해 퍼센트 임피던스를 리액턴스로 환산할 수 있다.

(

: 직렬 리액턴스)

그리고 환산된 리액턴스에 기초하여 LVRT또는 HVRT의 목표 시험전압에 따른 직렬 임피던스 및 병렬 임피던스를 산출할 수 있다. (S700)

일 예로 LVRT와 HVRT의 각각의 전압레벨에 따른 직/병렬임피던스는 수학식 11과 같이 단계 S600에서 산정된 직렬 리액턴스와 표 1에서 제시한 권수비에 의하여 각각 결정될 수 있다. 이때 권수비는 목표 시험전압에 따라 선택될 수 있다.

(

: 퍼센트

레벨에서의 전압 PU)

한편, LVRT의 모의 시 직렬 임피던스가 지나치게 큰 경우에는 많은 전압강하로 인하여 LVRT의 모든 시험 전압값 조건을 만족하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서 LVRT와 HVRT 범위에서 허용전압과 전류를 만족하는 각 시험 전압값에 대한 직렬 및 병렬 임피던스를 구하기 위하여, 임피던스의 파라미터를 축차적으로 고정시켜 최적 값을 구하는 축차근사법이 적용될 수 있다. 즉, LVRT/HVRT모의를 위한 전압 사고 재현부(300) 내 단권변압기의 직/병렬 임피던스는 축차근사법 적용을 통해 최종 결정될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 축차근사법을 적용하여 전압 사고 재현부(300) 내 단권변압기의 직/병렬 임피던스를 결정하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저 단계 S700에서 계산된 직/병렬 임피던스를 초기값으로 설정할 수 있다. (S1100)

그리고 직렬 임피던스, 병렬 임피던스 및 계통 임피던스에 의한 전압강하분을 산출할 수 있다. (S1200)

일 예로 전압강하분은 수학식 12를 통해 산출될 수 있다.

그리고 단계 S1200에서 산출된 전압강하분이 LVRT 또는 HVRT의 목표 시험전압과 비교하는 단계가 수행될 수 있다. (S1300)

이는 수학식 13와 같이 나타낼 수 있다.

만약 전압강하분이 LVRT 또는 HVRT의 목표 시험전압의 크기 이상인 경우 병렬 임피던스를 기 설정된 값만큼 증가시킨 후 단계 S1200을 다시 수행할 수 있다.

전압강하분이 LVRT 또는 HVRT의 목표 시험전압의 크기 미만인 경우 직렬 임피던스와 병렬 임피던스의 권수비를 목표 시험전압에 따른 권수비와 비교하는 단계가 수행될 수 있다. (S1400)

이때 목표 시험전압에 따른 권수비는 표 1과 같이 미리 산출될 수 있다.

만약 직렬 임피던스와 병렬 임피던스의 권수비가 목표 시험전압에 따른 권수비와 상이 할 경우, 병렬 임피던스를 기준으로 권수비가 달성되도록 직렬 임피던스를 조정한 후 단계 S1200을 다시 수행할 수 있다.

직렬 임피던스와 병렬 임피던스의 권수비가 목표 시험전압에 따른 권수비와 일치할 경우 현재의 직렬 임피던스와 병렬 임피던스를 최종 직렬 임피던스와 최종 병렬 임피던스로 선정할 수 있다. (S1500)

전술한 본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명의 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나, 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 자기테이프 등의 자기기록 매체, CD-ROM, DVD 등의 광기록 매체, 플롭티컬디스크 등의 자기-광 매체, ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같이, 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어를 포함한다. 프로그램 명령은, 컴파일러에 의해 만들어지는 기계어 코드, 인터프리터를 사용하여 컴퓨터에서 실행될 수 있는 고급언어 코드를 포함한다. 하드웨어는 본 발명에 따른 방법을 처리하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있고, 그 역도 마찬가지이다.

본 발명의 실시예에 따른 방법은 프로그램 명령 형태로 전자장치에서 실행될 수 있다. 전자장치는 스마트폰이나 스마트패드 등의 휴대용 통신 장치, 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 가전 장치를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 기록매체의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 구성요소, 예컨대 모듈 또는 프로그램 각각은 단수 또는 복수의 서브 구성요소로 구성될 수 있으며, 이러한 서브 구성요소들 중 일부 서브 구성요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성요소가 더 포함될 수 있다. 일부 구성요소들(모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000: 분산 전원 시뮬레이터
200: 전력 변환부
300: 전압 사고 재현부
400: 그리드 시뮤레이터
500: 감시 제어 및 데이터 취득부
600: 전력 품질 측정부
700: 직/병렬 임피던스 결정부
G : 계통
WT : 분산 전원

Claims

분산 전원에 대한 목표 시험전압에 따라 LVRT(Low Voltage Ride Through) 및 HVRT(High Voltage Ride Through) 중 적어도 하나를 모의하는 시스템에 있어서,
수학적 모델링을 통해 상기 분산 전원을 시뮬레이션하는 분산 전원 시뮬레이터;
전력 수요자의 계통을 모사하는 그리드 시뮬레이터; 및
일측이 상기 분산 전원과 연결되고 타측이 상기 계통과 연결되는 단권변압기를 구비하는 전압 사고 재현부를 포함하고,
상기 단권변압기의 권선에는 복수의 탭이 구비되고,
상기 전압 사고 재현부는 상기 LVRT의 모의 시 상기 분산 전원을 상기 복수의 탭 중 상기 목표 시험전압에 따라 결정된 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하고,
상기 전압 사고 재현부는 상기 HVRT의 모의 시 상기 계통을 상기 복수의 탭 중 상기 목표 시험전압에 따라 결정된 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하고,
상기 권선은 단일의 연속된 권선이고, 상기 복수의 탭은 상기 단일의 연속된 권선 상에 설치된 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
제1항에 있어서,
상기 단권변압기의 상기 권선은 상기 분산 전원 또는 상기 계통과 연결된 탭을 사이에 두고 직렬 권선과 병렬 권선으로 구분되며,
상기 전압 사고 재현부는 상기 직렬 권선과 상기 병렬 권선의 권수비를 조정하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
제2항에 있어서,
상기 직렬 권선에 대한 직렬 임피던스와 상기 병렬 권선에 대한 병렬 임피던스를 결정하는 직/병렬 임피던스 결정부를 더 포함하고,
상기 직/병렬 임피던스 결정부는
상기 전압 사고 재현부 및 상기 전압 사고 재현부와 연계된 상기 계통을 포함하는 임피던스 등가회로를 시뮬레이션하고,
상기 임피던스 등가회로의 전체 퍼센트 임피던스를 산출하고,
상기 임피던스 등가회로를 기초로 3상 단락 사고시의 제1 사고 전류를 산출하고,
상기 전압 사고 재현부를 기준으로 상기 계통으로부터의 유입전류와 상기 분산 전원의 유입전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 퍼센트 임피던스 결정을 위한 제2 사고 전류를 산출하고,
상기 제1 사고 전류 및 상기 제2 사고 전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 산출하고,
상기 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 리액턴스로 환산하고,
환산된 상기 리액턴스에 기초하여 상기 LVRT 또는 상기 HVRT의 상기 목표 시험전압에 따른 상기 직렬 임피던스 및 상기 병렬 임피던스를 산출하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 사고 전류는 상기 계통의 전압이 0PU 인 것으로 가정하여 산출되는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
제3항에 있어서,
상기 직/병렬 임피던스 결정부는
산출된 상기 직렬 임피던스, 상기 병렬 임피던스 및 상기 계통의 임피던스에 의한 전압강하분을 산출하고,
상기 전압강하분을 상기 목표 시험전압과 비교하고,
상기 비교 결과, 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 미만이면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비를 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 비교하고,
상기 비교 결과, 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 일치하면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스를 최종 직렬 임피던스 및 최종 병렬 임피던스로 결정하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제5항에 있어서,
상기 직/병렬 임피던스 결정부는 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 이상이면, 상기 병렬 임피던스를 기 설정된 값만큼 증가시켜 상기 전압강하분을 다시 산출하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제5항에 있어서,
상기 직/병렬 임피던스 결정부는 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 상이한 경우, 상기 병렬 임피던스를 기준으로 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비가 달성되도록 상기 직렬 임피던스를 조정한 후 상기 전압강하분을 다시 산출하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제5항에 있어서,
상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비는 상기 계통의 정격 전압과 상기 목표 시험전압 간의 비율에 따라 산출되는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 시스템.
단일의 연속된 권선 상에 복수의 탭이 구비된 단권변압기를 포함하는 전압 사고 재현부를 이용해, 분산 전원에 대한 목표 시험전압에 따라 LVRT(Low Voltage Ride Through) 또는 HVRT(High Voltage Ride Through)를 모의하는 방법으로서,
상기 단권변압기의 일측을 상기 분산 전원과 연결하고, 타측을 계통과 연결하는 단계;
상기 목표 시험전압에 따라 상기 LVRT 또는 상기 HVRT 중 하나를 선택하는 단계; 및
상기 선택이 상기 LVRT이면 상기 분산 전원을 상기 복수의 탭 중 상기 목표 시험전압에 따라 결정된 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하고, 상기 선택이 상기 HVRT이면 상기 계통을 상기 복수의 탭 중 상기 목표 시험전압에 따라 결정된 어느 하나의 탭에 연결하여 상기 분산 전원에 상기 목표 시험전압을 공급하는 단계를 포함하는 LVRT 및 HVRT 모의 방법.
제9항에 있어서,
상기 단권변압기의 상기 권선은 상기 분산 전원 또는 상기 계통과 연결된 탭을 사이에 두고 직렬 권선과 병렬 권선으로 구분되며,
상기 직렬 권선에 대한 직렬 임피던스와 상기 병렬 권선에 대한 병렬 임피던스는
상기 전압 사고 재현부 및 상기 전압 사고 재현부와 연계된 상기 계통을 포함하는 임피던스 등가회로를 시뮬레이션하는 단계;
상기 임피던스 등가회로의 전체 퍼센트 임피던스를 산출하는 단계;
상기 임피던스 등가회로를 기초로 3상 단락 사고시의 제1 사고 전류를 산출하는 단계;
상기 전압 사고 재현부를 기준으로 상기 계통으로부터의 유입전류와 상기 분산 전원의 유입전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 퍼센트 임피던스 결정을 위한 제2 사고 전류를 산출하는 단계;
상기 제1 사고 전류 및 상기 제2 사고 전류에 기초하여 상기 전압 사고 재현부의 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 산출하는 단계;
상기 최대 퍼센트 직렬 임피던스를 리액턴스로 환산하는 단계; 및
환산된 상기 리액턴스에 기초하여 상기 LVRT 또는 상기 HVRT의 상기 목표 시험전압에 따른 상기 직렬 임피던스 및 상기 병렬 임피던스를 산출하는 단계를 거쳐 산출되는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 사고 전류는 상기 계통의 전압이 0PU 인 것으로 가정하여 산출되는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 방법.
제10항에 있어서,
상기 직렬 권선에 대한 직렬 임피던스와 상기 병렬 권선에 대한 병렬 임피던스는
a) 산출된 상기 직렬 임피던스 및 상기 병렬 임피던스를 초기값으로 설정하는 단계;
b) 상기 직렬 임피던스, 상기 병렬 임피던스 및 상기 계통의 임피던스에 의한 전압강하분을 산출하는 단계;
c) 상기 전압강하분을 상기 목표 시험전압과 비교하는 단계;
d) 상기 비교 결과, 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 미만이면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비를 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 비교하는 단계; 및
e) 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 일치하면 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스를 최종 직렬 임피던스 및 최종 병렬 임피던스로 결정하는 단계를 더 거쳐 산출되는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 방법.
제12항에 있어서,
상기 c) 단계의 비교 결과, 상기 전압강하분이 상기 목표 시험전압 이상인 경우, 상기 병렬 임피던스를 기 설정된 값만큼 증가시키고 상기 b) 단계를 다시 수행하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 방법.
◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제12항에 있어서,
상기 d) 단계의 비교 결과, 상기 직렬 임피던스와 상기 병렬 임피던스의 권수비가 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비와 상이하면, 상기 병렬 임피던스를 기준으로 상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비가 달성되도록 상기 직렬 임피던스를 조정한 후 상기 b) 단계를 다시 수행하는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 방법.
◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제12항에 있어서,
상기 목표 시험전압에 따라 미리 산출된 권수비는 상기 계통의 정격 전압과 상기 목표 시험전압 간의 비율에 따라 산출되는 것인 LVRT 및 HVRT 모의 방법.