KR102600051B1 - 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델링 방법 및 그 전자 장치 - Google Patents

계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델링 방법 및 그 전자 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들은 계통 네트워크 토폴로지 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델링 방법 및 그 전자 장치에 관한 것으로서, 전자 장치는, 메모리, 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 프로세서가, 상기 메모리로부터 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 획득하고, 상기 계통 선로 정보, 상기 기기 정보, 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 내 각 모선 별 전압 크기 및 위상 정보를 추정하기 위한 전력 조류를 산출하고, 상기 전력 조류의 산출 결과에 기반하여 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출하고, 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 상기 각 기기 별 선형화 모델을 도출하기 위한 계수 행렬(coefficient matrix)을 산출하고, 상기 계통 선로 정보 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출하고, 상기 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출한 것에 응답하여, 상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하고, 상기 계통에 대한 정상 모델에 기반하여 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 결정하도록 하는 인스트럭션(instruction)들을 저장할 수 있다. 다른 실시 예들도 가능하다.

Description

계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델링 방법 및 그 전자 장치{METHOD FOR MODELING REAL TIME FREQUENCY AND VOLTAGE VARIATIONS DUE TO NETWORK TOPOLOGY RECONFIGURATION AND ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 발명의 다양한 실시 예들은 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델링 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
계통 네트워크의 토폴로지의 재구성은, 배전 계통 내에 기 설치된 차단기 및 분로 스위치 동작을 통해, 선로 손실 저감, 계통 고장 발생 시 고장 지점 격리 및 부하 복구를 가능하게 해준다. 최근 들어, 부하량, 신재생 발전량 및 전압, 선로 제약 등의 계통 제약 조건을 고려한 최적 네트워크 토폴로지의 재구성 스케줄링 기술이 활발히 연구되고 있다. 이러한 스케줄링 기술에서는 계통의 정상 상태 동작점을 고려하여 최적화 문제를 구성한 후, 혼합 정수 선형 계획법, 메타 휴리스틱 기법 등의 알고리즘을 통해 최적 계통 재구성 스케줄을 도출할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제10-1341484호(2013.12.09. 등록, 효율적인 전력망 운용을 위한 네트워크 구성과 배전 방법, 및 그 장치)에 개시되어 있다.
한편, 계통 네트워크 토폴로지의 재구성을 위한 선로 스위치 동작은, 계통에 순간적인 과도를 유발함으로써, 계통 주파수 및 전압 변동을 발생시킬 수 있다. 이러한 주파수 및 전압 변동은 전체 계통의 전력 품질을 악화시킬 수 있으며, 이로 인해, 전동기 및 디지털 제어기기 등의 손상을 일으킬 수 있다. 뿐만 아니라, 주파수 및 전압 변동이 극심한 경우, 릴레이 및 차단기 등 계통 보호 기기의 의도치 않은 동작에 의해 정전이 발생할 수 있다. 따라서, 계통 네트워크 토포롤지 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동의 분석을 위한 방안(solution)이 요구될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 계통 네트워크 토포롤지 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동의 분석을 위한 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 메모리, 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 프로세서가, 상기 메모리로부터 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 획득하고, 상기 계통 선로 정보, 상기 기기 정보, 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 내 각 모선 별 전압 크기 및 위상 정보를 추정하기 위한 전력 조류를 산출하고, 상기 전력 조류의 산출 결과에 기반하여 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출하고, 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 상기 각 기기 별 선형화 모델을 도출하기 위한 계수 행렬(coefficient matrix)을 산출하고, 상기 계통 선로 정보 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출하고, 상기 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출한 것에 응답하여, 상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하고, 상기 계통에 대한 정상 모델에 기반하여 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 결정하도록 하는 인스트럭션(instruction)들을 저장할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 전자 장치의 프로세서가 상기 전자 장치의 메모리로부터 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 획득하는 단계, 상기 프로세서가 상기 계통 선로 정보, 상기 기기 정보, 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 내 각 모선 별 전압 크기 및 위상 정보를 추정하기 위한 전력 조류를 산출하는 단계, 상기 프로세서가 상기 전력 조류의 산출 결과에 기반하여 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출하는 단계, 상기 프로세서가 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 상기 각 기기 별 선형화 모델을 도출하기 위한 계수 행렬(coefficient matrix)을 산출하는 단계, 상기 프로세서가 상기 계통 선로 정보 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출하는 단계, 상기 프로세서가 상기 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출한 것에 응답하여, 상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하는 단계, 및 상기 프로세서가 상기 계통에 대한 정상 모델에 기반하여 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 계통 네트워크 토폴로지의 재구성을 위한 스위칭 동작을 어드미턴스 행렬의 변동량으로써 고려하여 각 모선 유입 전류의 변동량을 유도하고, 유도된 변동량을 발전기 및 전력 부하의 동적 모델과 연계함으로써, 모선 유입 전류 번동량을 입력으로 갖는 전체 계통에 대한 상태공간 모델을 유도하고, 유도된 상태공간 모델의 출력을 계통 주파수 및 전압 변동량으로 하는 수식을 이용하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 각 모선 전압 크기의 변동량에 대한 동적 모델을 유도할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 동기 발전기 모델의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동을 모델링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류 변동량을 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델링 방법 및 그 전자 장치를 설명한다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들어, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한", "~하는 능력을 가지는", "~하도록 변경된", "~하도록 만들어진", "~를 할 수 있는", 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 블록도이다. 도 2는 다양한 실시 예들에 따른 동기 발전기 모델의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자 장치(100)는 프로세서(120), 메모리(130), 및 통신 회로(140)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 입력을 수신하기 위한 입력 장치 및/또는 정보를 출력하기 위한 출력 장치를 더 포함할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서(120)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 프로세서(120)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 인스트럭션(instruction) 또는 데이터를 메모리(130)에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 메모리(130)에 저장할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 통신 회로(140)를 통해 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 수신하고, 수신된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(120)는 입력 장치(미도시)를 통해 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 수신하고, 수신된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 계통 선로 정보는, 네트워크 토폴로지 정보 및 선로 임피던스 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기기 정보는, 계통 구성 기기(예:　발전기 및 부하　등)의 위치, 파라미터, 전력 발전, 및 소비 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스위치 정보는, 토폴로지의 재구성을 위한 스위치 정보 및 각 스위치 별 동작 스케줄에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보에 기반하여 계통 내 각 모선 별 전압 크기 및 위상 정보를 추정하기 위한 전력 조류를 산출할 수 있다. 프로세서(120)는 전력 조류 산출이 수행되면, 전력 조류 산출 결과를 통해 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출할 수 있다. 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출하는 방법은, 종래에 널리 알려진 다양한 방법들이 이용될 수 있으므로, 구체적인 설명을 생략한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건이 산출된 것에 응답하여, 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 각 기기 별 선형화 모델 도출을 위한 계수 행렬(coefficient matrix)을 유도할 수 있다. 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 각 기기 별 선형화 모델 도출을 위한 계수 행렬을 유도하는 방법은, 종래에 널리 알려진 다양한 방법들이 이용될 수 있으므로, 구체적인 설명을 생략한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건이 산출된 것에 응답하여, 계통 선로 정보 및 스위치 동작 정보에 기반하여 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출할 수 있다. 구체적으로, 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전(또는 차단기 동작 전) 정상상태에서의 모선 유입 전류 모델(node current-injection model)은 아래의 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있으며, 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 후(또는 차단기 동작 후) 정상상태에서의 모선 유입 전류의 모델은 아래의 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 1>에서, I0는 전체 모선에 해당하는 dq-축 유입 전류로 구성된 벡터를 나타내고, V0는 전체 모선에 해당하는 dq-축 전압으로 구성된 벡터를 나타내고, Yb는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전(또는 차단기 동작 전) 어드미턴스 행렬을 나타낼 수 있다. <수학식 2>에서, I0는 전체 모선에 해당하는 dq-축 유입 전류로 구성된 벡터를 나타내고, V0는 전체 모선에 해당하는 dq-축 전압으로 구성된 벡터를 나타내고, Ya는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 후(또는 차단기 동작 후) 어드미턴스 행렬을 나타내고, △I는 각 모선 별 유입 전류의 변동량을 나타내고, △V는 각 모선 별 전압의 변동량을 나타낼 수 있다. <수학식 1>과 <수학식 2>로부터 전체 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 전류 및 전압 변동량을 아래의 <수학식 3>으로 나타낼 수 있다.
<수학식 3>에서, (Ya-Yb)는 계통 네트워크 토폴로지가 변화하는 경우에만 영행렬이 아니므로, (Ya-Yb)V0항은 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 동작으로 인해 발생된 전류임을 확인할 수 있다. <수학식 3>에서, (Ya-Yb)와 V0는 각각 시불변의 상수항이므로, (Ya-Yb)V0는 계통의 정상상태 조류를 변화시키고, 계통 주파수 및 전압 과도를 유발할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 계통 내의 각 기기 별 선형화 모델과 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량 모델을 결합함으로써, 전체 계통에 대한 상태공간(또는 상태 공간) 모델을 구성(또는 유도)할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 기기 정보에 기반하여 발전기 및 부하 모델링을 수행하고, 발전기 모델, 부하 모델 및 전체 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 전류 및 전압 변동량을 결합함으로써, 전체 계통에 대한 상태공간 모델을 구성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 발전기 모델이 도 2와 같을 경우, 도 2의 발전기 모델을 선형화하여 아래의 <수학식 4> 및 <수학식 5>와 같이 모델링할 수 있다.
<수학식 4>에서, △XGi는 발전기의 상태 변수를 나타내고, △V는 각 모선별 전압의 변동량을 나타내고, AGi 및 BGi는 발전기의 정상상태 동작 조건 및 파라미터에 의해 결정되는 상수 행렬을 나타낼 수 있다. <수학식 5>에서, △IGi는 발전기로부터의 계통 주입 전류를 나타내고, △V는 전압 변동량을 나타내고, CGi 및 YGi는 발전기의 정상상태 동작 조건 및 파라미터에 의해 결정되는 상수 행렬을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 ZIP 모델을 통해 정적 부하의 유효 전력 소비량은 아래의 <수학식 6>과 같이 모델링할 수 있으며, ZIP 모델을 통해 정적 부하의 무효 전력 소비량을 아래의 <수학식 7>와 같이 모델링할 수 있으며, <수학식 6>과 <수학식 7>을 선형화하여, 아래의 <수학식 8>과 같이, 부하 모델을 부하 출력 전류로 표현할 수 있다.
<수학식 8>에서, △ILi는 부하 출력 전류를 나타내고, YLi는 선형화된 부하 모델의 ZIP 계수 행렬을 나타내고, △V는 전압의 변동량을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 발전기 모델이 <수학식 4> 및 <수학식 5>에 대응하고, 부하 모델이 <수학식 8>에 대응하고, 전체 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 전류 및 전압 변동량이 <수학식 3>에 대응하는 경우, 전체 계통의 상태공간 모델은 아래의 <수학식 9>와 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 9>에서, △Xsys는 계통 내의 전체 발전기의 상태 변수를 나타내고, Asys는 계통 내의 전체 발전기의 정상상태 동작 조건 및 파라미터에 의해 결정되는 상수 행렬을 나타내고, ICB는 차단기 동작으로 인해 발생된 전류로, <수학식 3>의 (Ya-Yb)V0를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 상태공간 모델의 출력을 계통의 실시간 주파수 변동 및 각 모선 별 전압 크기 변동으로 하는 수식에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 도출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 부하 분리 및 회복에 따른 각 발전기의 주파수 변동량을 성분으로 갖는 벡터 △ω 및 각 모선의 전압 크기 변동량을 성분으로 갖는 벡터 △V를 아래의 <수학식 10> 및 <수학식 11>과 같이, <수학식 9>의 계통 상태변수 △Xsys 및 ICB와의 선형 관계식으로 나타낼 수 있다.
<수학식 10>에서, △ω는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수의 변동량을 나타내고, Cw는 계통 내의 발전기 각각의 관성 계수를 이용하여 산출된 계통의 전체 관성 계수(H)와 계통 내의 발전기 상태변수로부터 발전기별 주파수를 추출하는 벡터 (S)의 곱을 나타내고, △Xsys는 계통 내의 전체 발전기의 상태 변수를 나타낼 수 있다. <수학식 11>에서, △V는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 전압의 변동량을 나타내고, Cv는 계통 내의 △V를 △|V|로 변환하기 위한 행렬(M), 계통 내의 분배 라인들, 발전기들, 및 부하들의 션트 구성요소(shunt component)를 갖는 임피던스 행렬(Z), 및 계통 내의 발전기의 정상상태 동작 조건 및 파라미터에 의해 결정되는 상수 행렬(C)의 곱을 나타내고, Dv는 계통 내의 분배 라인들, 발전기들, 및 부하들의 션트 구성요소(shunt component)를 갖는 임피던스 행렬(Z), 및 계통 내의 발전기의 정상상태 동작 조건 및 파라미터에 의해 결정되는 상수 행렬(C)의 곱을 나타낼 수 있다.
프로세서(120)는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델(예: <수학식 10 및 <수학식 11>)이 도출되면, 도출된 모델의 계단 응답을 전자 장치(100)의 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 도출된 모델의 계단 응답에 대한 정보를 통신 회로(140)를 통해 외부 전자 장치(예: 외부 디스플레이)로 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(120)는 도출된 모델의 계단 응답에 대한 정보를 출력 장치(미도시)를 통해 출력할 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동을 모델링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 동작 301에서, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 입력 장치를 통해 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 요청하는 입력이 수신된 경우, 메모리(130)로부터 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 로드할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(120)는 통신 회로(140)를 통해 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 요청하는 입력이 수신된 경우, 메모리(130)로부터 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 로드할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 계통 선로 정보는 계통 네트워크 토폴로지 정보 및 선로 임피던스 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기기 정보는 계통을 구성하는 발전기 및 부하와 같은 기기의 위치, 파라미터, 전력 발전, 및 소비 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스위치 정보는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성을 위한 스위치 정보 및 각 스위치 별 동작 스케줄에 대한 정보를 포함할 수 있다.
동작 303에서, 프로세서(120)는 전력 조류 및 기기 별 정상상태 동작 조건을 산출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보에 기반하여 계통 내 각 모선 별 전압 크기 및 위상 정보를 추정하기 위한 전력 조류를 산출하고, 전력 조류 산출 결과에 기반하여 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출할 수 있다.
동작 305에서, 프로세서(120)는 기기 별 선형화 모델 계수 및 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건이 산출된 것에 응답하여, 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 각 기기 별 선형화 모델을 도출하기 위한 계수 행렬을 산출하고, 계통 선로 정보 및 스위치 동작 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출할 수 있다.
동작 307에서, 프로세서(120)는 기기 별 선형화 모델 계수 및 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출한 것에 응답하여 전체 계통에 대한 상태공간 모델을 구성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 계통 내의 각 기기 별 선형화 모델과 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량 모델을 결합함으로써, 전체 계통에 대한 상태공간 모델을 구성할 수 있다. 여기서, 전체 계통에 대한 상태공간 모델은, 모선 유입 전류의 변동량을 입력으로 사용할 수 있다.
동작 309에서, 프로세서(120)는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 상태공간 모델의 출력을 계통의 실시간 주파수 변동 및 각 모선 별 전압 크기 변동으로 하는 수식에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 도출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델이 도출되면, 도출된 모델의 계단 응답을 전자 장치(100)의 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 도출된 모델의 계단 응답에 대한 정보를 통신 회로(140)를 통해 외부 전자 장치(예: 외부 디스플레이)로 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(120)는 도출된 모델의 계단 응답에 대한 정보를 출력 장치(미도시)를 통해 출력할 수 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류 변동량을 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하 설명은, 도 3의 동작 305에서, 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량을 산출하는 동작의 상세 동작일 수 있다.
도 4를 참조하면, 동작 401에서, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전 제1 어드미턴스 행렬(admittance matrix)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 선로 정보 및 스위치 동작 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전 제1 어드미턴스 행렬을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 어드미턴스 행렬의 성분은 전체 계통 선로의 어드미턴스로부터 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 어드미턴스 행렬의 성분은, 각 모선 간 연결 구조를 나타낼 수 있다.
동작 403에서, 프로세서(120)는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 후 제2 어드미턴스 행렬을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 로 정보 및 스위치 동작 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 후 제2 어드미턴스 행렬을 생성할 수 있다.
동작 405에서, 프로세서(120)는 제1 어드미턴스 행렬 및 제2 어드미턴스 행렬에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전과 후의 각 모선 별 유입 전류를 산출할 수 있다. 일 실시 에에 따르면, 모선 유입 전류는 어드미턴스 행렬과 전체 모선의 전압을 곱하여 산출할 수 있다.
동작 407에서, 프로세서(120)는 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전과 후의 모선 유입 전류에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량을 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 모선 유입 전류의 변동량은 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 후와 전의 모선 유입 전류량 간의 차이를 나타낼 수 있다. 이러한 모선 유입 전류의 변동량은 각 기기 모델과 연계되어 전체 전력 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하는데 사용될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 도 1의 전자 장치(100)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 도 1의 메모리(130))에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 도 1의 전자 장치(100))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 인스트럭션들 중 적어도 하나의 인스트럭션을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 호출된 적어도 하나의 인스트럭션에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 할 수 있다. 하나 이상의 인스트럭션들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
100: 전자 장치
120: 프로세서
130: 메모리
140: 통신 회로

Claims (12)

  1. 메모리; 및
    상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 메모리는, 실행 시에, 상기 프로세서가,
    상기 메모리로부터 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 획득하고,
    상기 계통 선로 정보, 상기 기기 정보, 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 내 각 모선 별 전압 크기 및 위상 정보를 추정하기 위한 전력 조류를 산출하고,
    상기 전력 조류의 산출 결과에 기반하여 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출하고,
    상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 상기 각 기기 별 선형화 모델을 도출하기 위한 계수 행렬(coefficient matrix)을 산출하고,
    상기 계통 선로 정보 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출하고,
    상기 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출한 것에 응답하여, 상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하고, 및
    상기 계통에 대한 정상 모델에 기반하여 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 결정하도록 하는 인스트럭션(instruction)들을 저장하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계통 선로 정보는, 선로 토폴로지 정보 및 선로 임피던스 정보를 포함하고,
    상기 기기 정보는, 상기 계통을 구성하는 기기의 위치, 파라미터, 전력 발전, 및 소비 정보를 포함하고,
    상기 스위치 정보는, 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성을 위한 스위치 정보 및 각 스위치 별 동작 스케줄에 대한 정보를 포함하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가,
    상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전 제1 어드미턴스 행렬(admittance matrix)을 생성하고,
    상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 후 제2 어드미턴스 행렬(admittance matrix)을 생성하고,
    제1 어드미턴스 행렬 및 제2 어드미턴스 행렬에 기반하여 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전과 후의 각 모선 별 유입 전류를 산출하고, 및
    상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전과 후의 각 모선 별 유입 전류에 기반하여, 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량을 산출하도록 하는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가,
    상기 계통 내의 각 기기 별 선형화 모델과 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량 모델을 결합함으로써, 상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하도록 하는 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 계통에 대한 상태공간 모델의 출력 변수는, 상기 계통 네트워크의 토폴로지 재구성에 따른 실시간 계통 주파수의 변동량 및 모션 별 전압의 변동량을 포함하는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    출력 장치를 더 포함하고,
    상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가,
    상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동량을 상기 출력 장치를 통해 출력하는 전자 장치.
  7. 전자 장치의 프로세서가 상기 전자 장치의 메모리로부터 계통 선로 정보, 기기 정보, 및 스위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 계통 선로 정보, 상기 기기 정보, 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 내 각 모선 별 전압 크기 및 위상 정보를 추정하기 위한 전력 조류를 산출하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 전력 조류의 산출 결과에 기반하여 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건을 산출하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 계통 내의 각 기기의 정상 상태 조건으로부터 상기 각 기기 별 선형화 모델을 도출하기 위한 계수 행렬(coefficient matrix)을 산출하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 계통 선로 정보 및 상기 스위치 정보에 기반하여 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출한 것에 응답하여, 상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 계통에 대한 정상 모델에 기반하여 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동 모델을 결정하는 단계를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 계통 선로 정보는, 선로 토폴로지 정보 및 선로 임피던스 정보를 포함하고,
    상기 기기 정보는, 상기 계통을 구성하는 기기의 위치, 파라미터, 전력 발전, 및 소비 정보를 포함하고,
    상기 스위치 정보는, 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성을 위한 스위치 정보 및 각 스위치 별 동작 스케줄에 대한 정보를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 별 유입 전류의 변동량을 산출하는 단계는,
    상기 프로세서가 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전 제1 어드미턴스 행렬(admittance matrix)을 생성하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 후 제2 어드미턴스 행렬(admittance matrix)을 생성하는 단계;
    상기 프로세서가 제1 어드미턴스 행렬 및 제2 어드미턴스 행렬에 기반하여 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전과 후의 각 모선 별 유입 전류를 산출하는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성 전과 후의 각 모선 별 유입 전류에 기반하여, 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량을 산출하는 단계를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하는 단계는,
    상기 계통 내의 각 기기 별 선형화 모델과 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 모선 유입 전류의 변동량 모델을 결합함으로써, 상기 계통에 대한 상태공간 모델을 구성하는 단계를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 계통에 대한 상태공간 모델의 출력 변수는, 상기 계통 네트워크의 토폴로지 재구성에 따른 실시간 계통 주파수의 변동량 및 모션 별 전압의 변동량을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    출력 장치를 더 포함하고,
    상기 프로세서가 상기 계통 네트워크 토폴로지의 재구성에 따른 실시간 계통 주파수 및 전압 변동량을 상기 전자 장치의 출력 장치를 통해 출력하는 단계를 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
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