KR102621392B1 - 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법 - Google Patents

신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치는, 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부, 및 상기 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 및 연계계통을 모델링하고, 상기 모델링을 통해 생성된 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부를 포함한다.

Description

신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REVIEWING GRID CONNECT OF RENEWABLE ENERGY}
본 발명은 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신재생발전소를 전력계통에 연계해 검토하는 과정을 Python과 PSS/E API 라이브러리를 이용하여 자동화할 수 있도록 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법에 관한 것이다.
전력운영을 위해서 국내에서는 '전기사업법', '전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준', '전력시장운영규칙', '송ㆍ배전용전기설비 이용규정'이 있으며, 재생에너지 발전원 보급 및 확산을 위해 '신에너지 및 재생에너지 개발ㆍ이용ㆍ보급촉진법'이 있다. 상기 관련 법 및 규정에서 제정하고 있지 않은 세부적인 전력운영 기준은 송배전망을 소유/운영하고 있는 한국전력공사의 내부적인 전력계통 운영기준을 따르고 있다.
발전소(신재생 포함)는 관련 법 및 규정을 모두 충족해야 하며, '송ㆍ배전용전기설비 이용규정'에 의거하여 한국전력공사의 송ㆍ배전용전기설비 이용에 대한 절차, 접속 및 보호협조 기준, 접속비용, 공사의 시행 등을 준수해야 한다.
'송ㆍ배전용전기설비 이용규정'은 세부적으로 2가지로 분류되며, 배전용전기설비 이용은 22.9kV 이하 배전용 설비에 발전소를 연계하는 것을 말하며, 송전용전기설비 이용은 22.9kV 이상의 설비를 전력계통 설비에 고객설비를 연계하는 것을 말한다. 송전용전기설비 이용 신청의 경우, 일반적으로 3MW를 초과하는 설비가 신청을 하며 전력계통 연계를 위해서는 필수적으로 전력계통 해석 프로그램인 PSS/E를 이용해 전력계통 영향 평가를 시행한 뒤 연계가능여부 및 연계방법을 정한다.
PSS/E(Power System Simulator for Engineering)는 미국 SIEMENS PTI社가 개발한 계통해석 프로그램으로 국내외 산업계 및 학계에서 널리 활용되고 있다. PSS/E는 Power flow, Dynamics, Auxiliary Programs 등 크게 세 가지 분야로 구성되어 있는데, 'Power flow'는 조류계산, 고장계산 등을 수행하고, 'Dynamics'는 발전기의 과도안정도 등을 판별하며, 'Auxiliary Programs'는 TMLC(Transmission Line Constants), LINEPROP(Line Properties Calculator) 등을 수행한다.
그러나 현재 사용하고 있는 PSS/E를 통한 발전소 연계를 위한 계통영향 평가를 시행할 시 아래와 같은 문제점이 발생한다.
첫째, 발전소 및 송변전설비의 모델링을 건별로 직접하며, 고객이 제출한 송전선로 및 변압기 설비사양을 통해 엑셀과 같은 OA프로그램으로 단위를 변환해야 하지만 송변전설비의 설계사마다 적용하는 단위가 달라 PSS/E에서 사용하는 PU법(100MVA 기준)으로 변환할 때 시간소요 및 인적 실수 등이 불가피하게 발생할 수 있다.
둘째, 신재생발전원별 인버터 사용, 발전기 특성, 효율, 발전 시간 등의 고유한 특성이 존재하는데 이를 반영하기 위해서는 사용자가 일일이 특성을 반영하여 PSS/E에 데이터를 기입해야 하는 불편함이 있다.
셋째, PSS/E는 입력데이터의 가공 및 지중 구분이 없어 일괄적인 상정고장 적용이 불가능하기 때문에, 사용자가 직접 설비를 선택하여 상정고장을 적용시켜야 하는 불편함이 있다.
넷째, 상정고장의 결과로 과부하, 과/저전압 등의 문제가 발생할 경우 전력계통 운영방안에 기재되어 있지 않은 문제는 사용자가 해소방안을 찾기 위해 일일이 설비를 조작해 가며 방법을 찾아야 하는 단점이 있다.
본 발명의 배경기술은 등록특허공보 제10-0726024호(2007.06.08. 공고)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 신재생발전소를 전력계통에 연계해 검토하는 과정을 Python과 PSS/E API 라이브러리를 이용하여 자동화할 수 있도록 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 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 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치는, 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부, 및 상기 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 및 연계계통을 모델링하고, 상기 모델링을 통해 생성된 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부를 포함한다.
본 발명에서 상기 신재생발전원 정보는, 신재생발전원의 종류, 및 설비용량을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 선로 정보는, 송전선로 및 그 송전선로의 임피던스를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 연계모선 정보는, 상기 신재생발전원을 연계시킬 모선에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 정보에 기초하여 설비용량 대비 출력, 역률 및 옵션 중 적어도 하나를 포함하는 신재생발전원 고유 특성을 자동으로 적용할 수 있다.
본 발명에서 상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션함으로써 모선 전압이상 유무, 고장전류 확인, 및 상정고장 검토 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
본 발명에서 상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델의 전압을 확인하고, 상기 신재생발전원 모델의 전압을 미리 설정된 신뢰도와 비교하여 상기 모선 전압이상 유무를 판단할 수 있다.
본 발명에서 상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작에 의해 출력되는 고장전류를 기 설정된 고장전류 임계값과 비교함으로써, 상기 고장전류를 확인할 수 있다.
본 발명에서 상기 시뮬레이션부는, 미리 설정된 고장 시나리오에 따라 전력계통에서 발생이 예상되는 문제를 미리 시뮬레이션함으로써, 상기 상정고장 검토를 수행할 수 있다.
본 발명은 상기 시뮬레이션부의 시뮬레이션에 의한 신재생발전원의 전력계통 연계 검토 결과를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법은, 시뮬레이션부가, 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보를 입력받는 단계, 상기 시뮬레이션부가, 상기 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델을 생성하는 단계, 및 상기 시뮬레이션부가, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션함으로써, 해당 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션함으로써 모선 전압이상 유무, 고장전류 확인, 및 상정고장 검토 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
본 발명은 상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델의 전압을 확인하고, 상기 신재생발전원 모델의 전압을 미리 설정된 신뢰도와 비교하여 상기 모선 전압이상 유무를 판단할 수 있다.
본 발명은 상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작에 의해 출력되는 고장전류를 기 설정된 고장전류 임계값과 비교함으로써, 상기 고장전류를 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서, 상기 시뮬레이션부는, 미리 설정된 고장 시나리오에 따라 전력계통에서 발생이 예상되는 문제를 미리 시뮬레이션함으로써, 상기 상정고장 검토를 수행할 수 있다.
본 발명은 상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계 이후, 출력부가, 상기 시뮬레이션부의 시뮬레이션에 의한 신재생발전원의 전력계통 연계 검토 결과를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법은, 신재생발전소를 전력계통에 연계해 검토하는 과정을 Python과 PSS/E API 라이브러리를 이용하여 자동화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법은, 태양광 및 풍력뿐만 아니라 다양한 방식의 신재생발전원이 전력계통에 연계될 것으로 예상되는데, 각 신재생발전원별 특성을 고려한 전력계통 검토를 통하여 실제 계통연계 시 정확도를 증진시켜 전력계통 운영에 있어서 전력공급 신뢰도를 증가시킬 수 있다. 더불어 신재생발전소 연계 프로세스를 체계/자동화시킴으로써 전력계통 검토자의 인적실수 등을 미연에 방지하고, 검토시간을 줄임으로써 신재생발전사업 진흥에 이바지할 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 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 정보 입력 화면을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상정고장에 의한 설비 과부하 시 해소방안을 찾는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 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.
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 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치(100)는 사용자 인터페이스부(110), 시뮬레이션부(120), 및 출력부(130)를 포함한다.
사용자 인터페이스부(110)는 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보를 입력받는다. 여기서, 계통해석 데이터는 계통해석 프로그램으로 시뮬레이션하기 위한 기초자료로 변전소별 연계되어 있는 송전선로 임피던스, 연계 형태, 발전기 정보, 부하 정보 등이 담겨 있는 데이터일 수 있다. 계통해석 데이터를 선택하는 이유는 신재생발전원은 21년에 들어온다고 하는데 2019년의 계통해석 데이터를 사용할 수는 없기 때문에 신재생발전원이 들어올 적절한 시기의 데이터를 선택해서 사용해야 한다. 신재생발전원 정보는 신재생발전원의 종류, 설비용량, 제어모드(Control Mode) 등을 포함할 수 있다. 선로 정보는 사용자에 의해 선택된 선로, 및 그 선로의 임피던스를 포함할 수 있다. 연계모선 정보는 신재생발전원을 연계시킬 모선에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이러한 사용자 인터페이스부(110)는 입력부, 통신부 등으로 구현될 수 있고, 입력부는 키보드, 마우스, 조이스틱, 마이크 등을 포함할 수 있으며, 통신부는 사용자 단말(미도시)로부터 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보 등을 수신할 수 있다. 이때, 통신부는 근거리 통신모듈, 무선 통신모듈, 이동통신 모듈, 유선 통신모듈 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
시뮬레이션부(120)는 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 및 연계계통을 모델링하고, 모델링을 통해 생성된 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션할 수 있다. 이때, 시뮬레이션부(120)는 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 계통해석 프로그램을 시뮬레이션함으로써, 모선 전압이상 유무, 고장전류 확인, 및 상정고장 검토 등을 수행할 수 있다. 여기서, 계통해석 프로그램은 Python, PSS/E 등 다양한 시뮬레이션 프로그램일 수 있다.
계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 및 선로정보가 입력되면, 시뮬레이션부(120)는 신재생발전원 정보에 기초하여 신재생발전원 고유 특성을 자동으로 적용할 수 있다. 여기서, 신재생발전원 고유 특성은 아래 표 1과 같이 설비용량 대비 출력, 역률 및 옵션 등을 포함할 수 있다. 옵션은 계통해석 프로그램(예: PSS/E)의 옵션으로, 윈드 데이터(wind data)의 제어모드(control mode)를 선택하는 것을 의미할 수 있다. 윈드 데이터의 제어모드는 제어없음, 전압제어, 전류제어 등을 포함할 수 있고, 전압제어의 경우 Standard QT, QB limits 방식, +,- limits based on WPF 방식, Fixed Q based on WPF 방식 등을 포함할 수 있다. Standard QT, QB limits 방식은 정해진 무효전력으로 전압을 제어하는 방식일 수 있고, +,- limits based on WPF 방식은 계통여건에 따라 앞선, 뒤진 위상으로 제어하는 방식일 수 있으며, Fixed Q based on WPF 방식은 역률을 기반으로 고정된 앞선 위상으로 제어하는 방식일 수 있다.
계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로정보 및 연계모선 정보가 입력되면, 시뮬레이션부(120)는 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 및 연계계통을 모델링하여 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델을 생성하고, 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델에 신재생발전원 고유 특성을 적용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 이때, 시뮬레이션부(120)는 신재생발전원의 발전설비용량을 확인함으로써, 설비효율, 역률, PSS/E 옵션 등을 자동으로 적용하고, 이를 통해 신재생발전원 모델을 생성할 수 있다. 또한, 시뮬레이션부(120)는 송전선로의 선종을 확인함으로써, 송전선로 선종별 임피던스 확보, 송전선로 임피던스 PU 변환, 변압기 임피던스 확인 및 변압기 임피던스 PU 변환 등을 자동으로 수행하고, 이를 통해 연계계통 모델을 생성할 수 있다.
시뮬레이션부(120)는 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션함으로써 모선 전압이상 유무, 고장전류 확인, 및 상정고장 검토 등을 수행할 수 있다.
시뮬레이션 수행 시, 시뮬레이션부(120)는 신재생발전원의 설비용량 대비 발전용량을 출력할 수 있다. 예를 들어, 신재생발전원이 태양광인 경우, 시뮬레이션부(120)는 태양광 발전원의 설비용량 대비 70%에 해당하는 발전용량을 출력하도록 시뮬레이션할 수 있다.
또한, 시뮬레이션을 수행하게 되면, 시뮬레이션부(120)는 신재생발전원의 전압을 확인하고, 신재생발전원의 전압을 미리 설정된 신뢰도와 비교하여 모선 전압이상 유무를 판단할 수 있다. 여기서, 신뢰도는 전압별로 미리 설정된 값일 수 있다. 예를 들면, 신재생발전원의 전압이 신뢰도를 충족하면, 시뮬레이션부(120)는 모선 전압에 이상이 없는 것으로 판단할 수 있고, 신재생발전원의 전압이 신뢰도를 충족하지 않으면 모선 전압에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 시뮬레이션부(120)는 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작에 의해 출력되는 고장전류를 기 설정된 고장전류 임계값과 비교할 수 있다. 여기서, 고장전류는 변전소별로 미리 설정되어 있고, 신재생발전원을 추가하는 경우 고장전류는 증가하게 된다. 이에, 시뮬레이션부(120)는 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작에 의해 출력되는 고장전류가 고장전류 임계값을 초과하는지를 확인할 수 있다.
또한, 시뮬레이션부(120)는 미리 설정된 고장 시나리오에 따라 전력계통에서 발생이 예상되는 문제를 미리 시뮬레이션함으로써, 상정고장 검토를 수행할 수 있다. 여기서, 고장 시나리오는 송변전설비의 고장을 시나리오로 만든 것이고, 상정고장 검토는 송변전설비를 신재생발전소와 연계한 후 지정된 고장 시나리오에 따라 전력계통에서 발생이 예상되는 문제를 미리 시뮬레이션하는 것이다. 즉, 시뮬레이션부(120)는 신재생발전소의 전력계통 연계를 검토할 경우 발전소 모델링 후 상정고장 검토를 진행하다. 상정고장 검토란 전력계통에 연결된 단일 또는 다중 전력설비의 예상치 않은 고장을 말하는 것으로, 고장 시에도 전력계통이 안정되게 유지될 수 있도록 다양한 고장을 상정하여 계통해석 및 검토 시에 적용하는 것을 목적으로 한다.
시뮬레이션부(120)는 상정고장 검토 시, 상정고장 해소방안을 찾을 수 있다. 예를 들면, 상정고장에 의한 설비 과부하 시, 시뮬레이션부(120)는 잔여선로 개방, 인근변전소 모선 통합, 인근선로 개방 또는 투입 등의 상정고장 해소방안을 제시할 수 있다.
출력부(130)는 시뮬레이션부(120)의 시뮬레이션에 의한 신재생발전원의 전력계통 연계 검토 결과를 출력할 수 있다. 이러한 출력부(130)는 예컨대, LCD, 통신부 등으로 구현될 수 있다. 통신부로 구현된 경우 출력부(130)는 신재생발전원의 전려계통 연계검토 결과를 통신부를 통해 사용자 단말기(미도시)로 전송할 수 있다.
상기와 같이 구성되니 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치(이하 '장치'라 칭함, 100)는 Python과 PSS/E API 라이브러리를 이용하여 신재생발전소를 전력계통에 연계해 검토하는 과정을 자동화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법을 설명하기 위한 흐름도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 정보 입력 화면을 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 계통해석 프로그램이 실행되면(S202), 장치(100)는 계통해석 데이터 선택 화면을 통해 계통해석 데이터를 선택받는다(S204). 즉, 계통해석 프로그램이 실행되면, 장치(100)는 계통해석 데이터 선택 화면을 디스플레이할 수 있다. 사용자는 계통해석 데이터 선택 화면을 통해 계통해석 데이터를 선택할 수 있다.
S204 단계가 수행되면, 장치(100)는 신재생발전원 선택 화면을 통해 신재생발전원을 선택받는다(S206). 계통해석 데이터가 선택되면, 장치(100)는 신재생발전원 선택 화면을 디스플레이할 수 있고, 사용자는 신재생발전원 선택 화면을 통해 태양광, 발전, 연료전지 등의 신재생발전원을 선택할 수 있다.
S206 단계가 수행되면, 장치(100)는 신재생발전원 및 선로 정보를 입력받는다(S208). 즉, 장치(100)는 도 3과 같은 신재생발전원 입력 화면을 디스플레이할 수 있고, 사용자는 신재생발전원 입력 화면을 통해 신재생발전원 정보를 입력할 수 있다. 여기서, 신재생발전원 정보는 설비용량, 제어모드(Control Mode) 등을 포함할 수 있다. 선로 정보는 사용자에 의해 선택된 선로, 및 그 선로의 임피던스를 포함할 수 있다.
S208 단계가 수행되면, 장치(100)는 신재생발전원 고유 특성을 자동으로 적용한다(S210). 신재생발전원은 발전원별로 고유의 특성이 존재한다. 예를 들어 태양광의 경우 태양광모듈을 통해 전기를 생산해 인버터, 변압기 등의 설비를 거쳐 변전소로 전기를 보내게 되는데, 각 설비별로 효율이 있고 전기를 생산하는 시간이 한정적이므로 이를 고려하여 신재생발전원을 모델링함으로써, 실제와 흡사하게 시뮬레이션할 수 있다. 이에, 장치(100)는 태양광, 연료전지, 풍력, 바이오매스 등 발전원별 특성을 사전에 표 1과 같이 체계화하여 신재생발전원을 선택할 경우, 도 3과 같이 자동으로 적용할 수 있게 한다. 예를 들면, 사용자가 신재생발전원의 설비용량을 입력하면, 장치(100)는 기준값(Mbase), 윈드 데이터(wind data) 등을 자동으로 적용할 수 있다. 윈드 데이터의 제어모드가 +,- limits based on WPF 방식인 경우, 장치(100)는 무효전력에 대한 앞선 위상을 표현하기 위해 역률 95%를 입력할 수 있다.
S210 단계가 수행되면, 장치(100)는 연계모선 정보 입력 화면을 통해 연계모선 정보를 입력받는다(S212). 여기서, 연계모선 정보는 신재생발전원을 연계시킬 모선에 대한 정보를 포함할 수 있다.
S212 단계의 수행 후, 시뮬레이션 실행 명령이 입력되면(S214), 장치(100)는 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 및 연계계통을 모델링함으로써 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델을 생성한다(S216). 이때, 장치(100)는 신재생발전원의 발전설비용량을 확인함으로써, 설비효율, 역률, PSS/E 옵션 등을 자동으로 적용하고, 이를 통해 신재생발전원 모델을 생성할 수 있다. 또한, 장치(100)는 송전선로의 선종을 확인함으로써, 송전선로 선종별 임피던스 확보, 송전선로 임피던스 PU 변환, 변압기 임피던스 확인 및 변압기 임피던스 PU 변환 등을 자동으로 수행하고, 이를 통해 연계계통 모델을 생성할 수 있다.
S216 단계 수행 후, 장치(100)는 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션하고(S218), 시뮬레이션을 통해 신재생발전원의 계통연계를 검토한다(S220). 이때, 장치(100)는 시뮬레이션을 통해 모선 전압이상 유무, 고장전류 확인, 및 상정고장 검토 등을 수행할 수 있다. 구체적으로, 장치(100)는 신재생발전원의 전압을 확인하고, 신재생발전원의 전압을 미리 설정된 신뢰도와 비교하여 모선 전압이상 유무를 판단할 수 있다. 또한, 장치(100)는 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작에 의해 출력되는 고장전류를 기 설정된 고장전류 임계값과 비교함으로써, 고장전류를 확인할 수 있다. 또한, 장치(100)는 미리 설정된 고장 시나리오에 따라 전력계통에서 발생이 예상되는 문제를 미리 시뮬레이션함으로써, 상정고장 검토를 수행할 수 있다.
한편, 대용량 신재생발전소의 경우 전력계통에 연계되었을 때 상정고장 시 과부하의 원인이 되며, 이를 해소하는 방안을 찾기 위해 사용자가 일일이 설비를 ON/OFF 등을 하는 과정을 거쳐야 한다. 이에, 장치(100)는 설비의 과부하 발생 시 자동으로 해소방안을 찾아주는 알고리즘을 도 4와 같이 수행함으로써, 사용자에게 편의를 제공할 수 있다.
S220 단계가 수행되면, 장치(100)는 신재생발전원의 계통연계 검토결과를 출력한다(S222).
상술한 바와 같이 장치(100)는 사용자로부터 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보를 입력받으면, 전압이상 유무, 고장전류 확인, 상정고장 검토를 자동으로 수행하고, 신재생발전소 연계 시 전력계통에 미치는 영향에 대한 결과를 사용자에게 제공할 수 있다. 이처럼, 장치(100)는 전압이상 유무, 고장전류 확인, 상정고장 검토를 자동으로 수행함으로써, 검토시간 및 인적실수를 획기적으로 줄일 수 있다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상정고장에 의한 설비 과부하 시 해소방안을 찾는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 상정고장에 의한 설비 과부하 발생 시(S402), 장치(100)는 잔여선로를 개방시킨다(S404). 이때, 장치(100)는 1회선에 과부하 발생 시, 잔여선로를 개방시킬 수 있다.
S404 단계의 수행으로, 과부하가 미해소되면(S406), 장치(100)는 인근변전소 모선을 통합하고(S408), 과부하가 미해소되는지를 판단한다(S410). 장치(100)는 2회선에 과부하 발생 시, 인근 변전소의 모선을 통합시킬 수 있다.
S410 단계의 판단결과, 과부하가 미해소되면, 장치(100)는 인근선로를 개방 또는 투입하고(S412), 과부하가 미해소되는지를 판단한다(S414).
S414 단계의 판단결과, 과부하가 미해소되면, 장치(100)는 운영방안 대책을 적용하고(S416), 과부하기 미해소되는지를 판단한다(S418).
S406 단계의 판단결과, 과부하가 해소되면, 장치(100)는 잔여선로 개방을 과부하 해소방안으로 제시한다(S420).
S410 단계의 판단결과, 과부하가 해소되면, 장치(100)는 인근변전소 모선 통합을 과부하 해소방안으로 제시한다(S422).
S414 단계의 판단결과, 과부하가 해소되면, 장치(100)는 인근선로 개방 또는 투입을 과부하 해소방안으로 제시한다(S424).
S418 단계의 판단결과, 과부하가 해소되면, 장치(100)는 운영방안 대책 적용을 과부하 해소방안으로 제시한다(S426).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법은, 신재생발전소를 전력계통에 연계해 검토하는 과정을 Python과 PSS/E API 라이브러리를 이용하여 자동화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치 및 방법은, 태양광 및 풍력뿐만 아니라 다양한 방식의 신재생발전원이 전력계통에 연계될 것으로 예상되는데, 각 신재생발전원별 특성을 고려한 전력계통 검토를 통하여 실제 계통연계 시 정확도를 증진시켜 전력계통 운영에 있어서 전력공급 신뢰도를 증가시킬 수 있다. 더불어 신재생발전소 연계 프로세스를 체계/자동화시킴으로써 전력계통 검토자의 인적실수 등을 미연에 방지하고, 검토시간을 줄임으로써 신재생발전사업 진흥에 이바지할 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 : 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치
110 : 사용자 인터페이스부
120 : 시뮬레이션부
130 :출력부

Claims (16)

  1. 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부; 및
    상기 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 및 연계계통을 모델링하고, 상기 모델링을 통해 생성된 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부를 포함하되,
    상기 시뮬레이션부는,
    상기 신재생발전원 정보의 설비용량 대비 출력, 역률 및 옵션 중 적어도 하나를 포함하는 신재생발전원 고유 특성을 자동으로 적용함으로써, 신재생발전원 모델을 생성하고,
    상기 선로 정보의 송전선로의 선종을 확인하고, 송전선로 선종별 임피던스 확보, 송전선로 임피던스 PU 변환, 변압기 임피던스 확인 및 변압기 임피던스 PU 변환 중 적어도 하나를 자동으로 수행함으로써, 연계계통 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신재생발전원 정보는,
    신재생발전원의 종류, 및 설비용량을 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선로 정보는,
    송전선로 및 그 송전선로의 임피던스를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연계모선 정보는,
    상기 신재생발전원을 연계시킬 모선에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는,
    상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션함으로써 모선 전압이상 유무, 고장전류 확인, 및 상정고장 검토 중 적어도 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는,
    상기 신재생발전원 모델의 전압을 확인하고, 상기 신재생발전원 모델의 전압을 미리 설정된 신뢰도와 비교하여 상기 모선 전압이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는,
    상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작에 의해 출력되는 고장전류를 기 설정된 고장전류 임계값과 비교함으로써, 상기 고장전류를 확인하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는,
    미리 설정된 고장 시나리오에 따라 전력계통에서 발생이 예상되는 문제를 미리 시뮬레이션함으로써, 상기 상정고장 검토를 수행하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부의 시뮬레이션에 의한 신재생발전원의 전력계통 연계 검토 결과를 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 장치.
  11. 시뮬레이션부가, 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보를 입력받는 단계;
    상기 시뮬레이션부가, 상기 계통해석 데이터, 신재생발전원 정보, 선로 정보 및 연계모선 정보에 기초하여 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델을 생성하는 단계; 및
    상기 시뮬레이션부가, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션함으로써, 해당 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계를 포함하되,
    상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델을 생성하는 단계에서,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 정보의 설비용량 대비 출력, 역률 및 옵션 중 적어도 하나를 포함하는 신재생발전원 고유 특성을 자동으로 적용함으로써, 신재생발전원 모델을 생성하고, 상기 선로 정보의 송전선로의 선종을 확인하고, 송전선로 선종별 임피던스 확보, 송전선로 임피던스 PU 변환, 변압기 임피던스 확인 및 변압기 임피던스 PU 변환 중 적어도 하나를 자동으로 수행함으로써, 연계계통 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작을 시뮬레이션함으로써 모선 전압이상 유무, 고장전류 확인, 및 상정고장 검토 중 적어도 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델의 전압을 확인하고, 상기 신재생발전원 모델의 전압을 미리 설정된 신뢰도와 비교하여 상기 모선 전압이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 신재생발전원 모델 및 연계계통 모델의 동작에 의해 출력되는 고장전류를 기 설정된 고장전류 임계값과 비교함으로써, 상기 고장전류를 확인하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계에서,
    상기 시뮬레이션부는, 미리 설정된 고장 시나리오에 따라 전력계통에서 발생이 예상되는 문제를 미리 시뮬레이션함으로써, 상기 상정고장 검토를 수행하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 신재생발전원의 계통연계를 검토하는 단계 이후,
    출력부가, 상기 시뮬레이션부의 시뮬레이션에 의한 신재생발전원의 전력계통 연계 검토 결과를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생발전원 전력계통 연계 검토 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012228003A (ja) 2011-04-15 2012-11-15 Fuji Electric Co Ltd ループ状系統用潮流計算方法及び潮流計算装置
JP2019193531A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 株式会社日立製作所 配電系統の電圧調整装置、電圧調整システム、電圧調整方法及び配電設備設計支援システム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400009B1 (ko) * 2012-10-11 2014-06-27 이근준 스마트그리드 교육용 실습장치
KR102597936B1 (ko) * 2019-01-11 2023-11-06 한국전력공사 분산전원의 배전계통 관리장치 및 그 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012228003A (ja) 2011-04-15 2012-11-15 Fuji Electric Co Ltd ループ状系統用潮流計算方法及び潮流計算装置
JP2019193531A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 株式会社日立製作所 配電系統の電圧調整装置、電圧調整システム、電圧調整方法及び配電設備設計支援システム

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