KR20080051630A - Generator operation data analysis system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 발전기 운전실적 분석시스템을 나타내는 블록도.1 is a block diagram showing a generator operational performance analysis system of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 계통 운전 서버를 나타내는 블록도.FIG. 2 is a block diagram illustrating a system operation server shown in FIG. 1.
도 3은 도 2에 도시된 주파수 응답량 계산을 나타내는 블록도.3 is a block diagram showing the frequency response amount calculation shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 자동급전제어 분석을 나타내는 블록도.4 is a block diagram showing the automatic power supply control analysis shown in FIG.
도 5는 도 2에 도시된 실시간 예비력 분석을 나타내는 블록도.FIG. 5 is a block diagram illustrating real-time reserve force analysis shown in FIG. 2. FIG.
도 6은 도 2에 도시된 무효전력 분석을 나타내는 블록도.FIG. 6 is a block diagram illustrating reactive power analysis shown in FIG. 2. FIG.
도 7은 본 발명의 발전기 운전실적 분석시스템의 기준정보 및 고장정보관리를 나타내는 블록도.Figure 7 is a block diagram showing the reference information and fault information management of the generator operation record analysis system of the present invention.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 발전기 운전실전 분석시스템 20 : 발전기10: Generator operation analysis system 20: Generator
30 : EMS 110 : 데이터 서버30: EMS 110: data server
120 : 계통 운전 서버 122 : 주파수 응답량 계산120: grid operation server 122: frequency response amount calculation
123 : 자동급전제어 분석 124 : 실시간 예비력 분석123: automatic power supply control analysis 124: real-time reserve power analysis
126 : 무효전력 분석 127 : 기준정보 관리126: reactive power analysis 127: reference information management
128 : 고장정보 관리128: Failure Information Management
본 발명은 발전기 운전실적 분석시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계통운영의 신뢰성을 향상시키기 위하여 제공되는 보조서비스 항목에 대한 측정량의 실제화, 분석의 정밀화, 감시 및 판별의 자동화를 통하여 발전기 설비개선 유도 및 운영기준의 합리화 등으로 전력계통 안정운영을 제고할 수 있는 발전기 운전실적 분석시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a generator performance analysis system, and more particularly, to improve generator facilities through actualization of measurement values, refinement of analysis, automation of monitoring and discrimination for auxiliary service items provided to improve reliability of system operation. The present invention relates to a generator performance analysis system that can improve the stable operation of power systems through the rationalization of induction and operation standards.
일반적으로 발전기 특성에 대한 정보는 발전기 정비시 시험을 통하여 얻어진 값으로 실제 계통에 연계하여 운전시에는 그 특성이 다소 다르게 나타나는 현상이 있다.In general, the information on the characteristics of the generator is a value obtained through the test during the maintenance of the generator, and there is a phenomenon that the characteristic is slightly different when operating in connection with the actual system.
그러나, 이러한 현상들을 종합적으로 분석하여 전력시장에 적용할만한 뚜렷한 방법이 없는 실정이다.However, there is no clear method that can be applied to the power market by comprehensively analyzing these phenomena.
특히, 대형 발전기 탈락 등으로 주파수저하를 일차적으로 방지하는 GF(Governor Free) 성능에 대한 실제적인 측정 및 검증이 요구되고 있다. 또한, 실시간 예비력 감시분야에서도 발전기 계획정비와 일일 입찰량 등을 반영하지 못하여 정확한 예비력 산출이 어려운 실정이다. 따라서 현재보다 개선된 보조서비스 분석 및 감시를 통해 전력계통 안정운영을 제고시켜야 할 시점이다.In particular, the actual measurement and verification of the GF (Governor Free) performance that primarily prevents the frequency drop due to large generator dropout is required. In addition, in the real-time reserve power monitoring field, it is difficult to accurately calculate the reserve power because it does not reflect the generator plan maintenance and daily bidding amount. Therefore, it is time to improve the stable operation of power system through improved analysis and monitoring of auxiliary services.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 계통운영의 신뢰성을 향상시키기 위하여 제공되는 보조서비스 항목에 대한 측정량의 실제화, 분석의 정밀화, 감시 및 판별의 자동화를 통하여 발전기 설비개선 유도 및 운영기준의 합리화 등으로 전력계통 안정운영을 제고할 수 있는 발전기 운전실적 분석시스템을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to automate the actualization of the measurement amount, refinement of the analysis, monitoring and discrimination for the auxiliary service items provided to improve the reliability of the system operation It is to provide a generator performance analysis system that can improve the power system stable operation by inducing the improvement of generator facilities and the rationalization of operating standards.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.The present invention has the following configuration to achieve the above object.
본 발명의 발전기 운전실적 분석시스템은, 각 발전기로부터 유효전력, 무효전력, 단자전압, 계통주파수, 자동급전제어 모드 및 목표값 데이터를 제공받는 이엠에스(Energy Management System-EMS); 상기 이엠에스에서 인가된 데이터를 저장관리는 데이터 서버; 상기 이엠에스로부터 제공받은 데이터를 이용해 상기 각 발전기의 운전상태를 실시간으로 분석, 관리하는 계통 운전 서버;를 포함하여 이루어진다.Generator operating performance analysis system of the present invention, the EMS (Energy Management System-EMS) receiving the active power, reactive power, terminal voltage, grid frequency, automatic power supply control mode and the target value data from each generator; A data server for storing and managing data applied by the EMS; It comprises a; system operation server for analyzing and managing the operating state of each generator in real time using the data provided from the EMS.
또한 상기 데이터 서버는 상기 이엠에스로부터 제공된 데이터와 기준 정보 테이터를 저장하며, 상기 계통 운전 서버는 제공된 데이터를 이용해 주파수 추종(Governor Free) 응답량, 자동급전제어(Automatic Generation Control), 실시간 예비력 및 무효전력을 분석하도록 하고, 상기 주파수 추종(Governor Free) 응답량 분석은 제공된 계통주파수를 이용해 기준값을 설정하고, 상기 기준값을 이용해 고장 발생 전 평균값과 고장발생 후 평균값을 계산하여 계산값의 차이값을 지정하여 표시하도록 한다.In addition, the data server stores the data and reference information data provided from the EMS, the system operation server using the provided data Governor Free response amount, Automatic Generation Control, real-time reserve power and invalidity The power is analyzed, and the Governor free response analysis sets a reference value using the provided system frequency, and calculates the average value before the failure and the average value after the failure using the reference value to designate the difference between the calculated values. To display.
그리고 상기 자동급전제어(Automatic Generation Control) 분석은 특정 구간내에서 목표값 주파수 대비 발전기 출력변동량을 계산하고, 상기 계산된 출력 증 감이 목표값에 대해 정상치인가를 판단할 수 있게 하며, 상기 실시간 예비력 분석은 상기 주파수 추종 예비력, 자동급전제어 예비력 및 대기/대체 예비력에 대한 값을 제공하도록 하고, 상기 무효 전력 분석은 상기 데이터 서버로부터 제공된 데이터를 이용해 상기 발전기에 응동해야 할 유효전력 출력값 및 단자전압 트랜드, 무효전력 운전추이, 전체 무효전력 예비력을 분석하여 전력계통 안정도 평가를 수행하도록 한다.The automatic generation control analysis calculates a generator output variation with respect to a target frequency in a specific section, and determines whether the calculated output increase or decrease is normal with respect to the target value. The analysis provides values for the frequency following reserve power, automatic feed control reserve power and standby / alternative reserve power, and the reactive power analysis uses the data provided from the data server to output active power output and terminal voltage trends that should be responded to the generator. In addition, the analysis of the reactive power operation trend and the total reactive power reserves should be performed to evaluate the stability of the power system.
또한 상기 기준정보 및 고장정보는 이엠에스에서 제공된 데이터와 발전기 특성자료를 이용하여 수행하도록 한다.In addition, the reference information and the failure information is to be performed using the data provided by the EMS and the generator characteristic data.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 또는 도 2에 도시된 바에 의하면, 상기 발전기 운전실적 분석시스템(10)은 데이터 서버(110)와 계통 운전 서버(120)로 이루어지며, 각각의 발전기(20)로부터 유효전력, 무효전력, 단자전압, 계통주파수, 자동급전제어 모드 및 목표값 데이터를 제공받아 데이버 서버(110)에 저장할 수 있게 하는 이엠에스(30,EMS)에 의해 상기 발전기(20)와 연결되며, 상기 계통 운전 서버(120)는 데이터 서버(110)로부터 제공되는 데이터를 주파수 응답량 계산(122), 자동급전제어 분석(123), 실시간 예비력 분석(124) 및 무효전력 분석(126) 등을 수행하여 발전기(10)의 상태를 실시간으로 확인할 수 있게 하고 있다.As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the generator driving
즉, 상기 발전기(20)에서 발송된 유효전력, 무효전력, 단자전압, 계통주파수, 자동급전제어 모드 및 목표값 데이터를 이용해 주파수 응답량 계산(122), 자동급전제어 분석(123), 실시간 예비력 분석(124) 및 무효전력 분석(126)을 통해 얻어 지며, 각각의 수치들을 사용자가 항시 확인할 수 있게 하여 발전기(20)에서 발생할 수 있는 고장, 발전기 생산전력량 및 공급량 등 다양한 형태의 발전기 상태를 사용자가 항시 감시할 수 있게 되는 것이다. 여기서 상기 발전기(20)의 감시 기능을 수행하는 데이터는 데이터 서버(110) 저장되지 않고 직접 계산을 시행하고, 발전기 분석에 필요한 데이터만을 저장하도록 한다. 이는 수신된 데이터 중 감시용 데이터는 신규 데이터 수신시 자동으로 갱신되기 때문이며, 상기 분석 데이터는 축척된 데이터를 통해 수시로 발전기의 상태를 확인할 수 있도록 필요한 정보를 제공하기 위함이다.That is, using the active power, reactive power, terminal voltage, grid frequency, automatic power supply control mode and the target value data sent from the
한편 상기 구성에 의해 본 발명의 작동상태를 설명한다.On the other hand, the operation of the present invention by the above configuration will be described.
도 3 내지 도 6에 도시된 바에 의하면, 먼저 상기 주파수 응답량 계산(122)은 제공된 계통주파수를 이용해 기준값을 설정하고, 상기 기준값을 이용해 고장 발생 전 평균값과 고장발생 후 평균값을 계산하여 계산값의 차이값을 지정하여 표시하도록 전체 발전기의 주파수 응답량(122a), 개별 발전기의 주파수 응답량(122b) 및 고장 자동 감시(122c)를 확인할 수 있게 하고 있다.3 to 6, first, the frequency
도 3을 참조하면, 상기 주파수 응답량 계산(122)의 실시예를 보면 고장발생 전 20초간 평균값과 고장발생 후 50초간 평균값을 계산하고 이들 각각의 값의 최근 5회 평균값을 최종 응답량으로 한다.Referring to FIG. 3, in the embodiment of the frequency
예컨대 상기 주파수 예비력 총량 REVGF 라하고, 개별 발전기 최근 5회분 평균 응답량을 GFRQi , AV라 하며, 각 Case의 평균응답량을 GFRQi 라 하고, 59.8Hz 이하로 저하된 가장 최신 데이터를 last라 하며, 주파수 59.8Hz 이하로 저하시점에서 10초 후부터 60초까지 평균출력을 변화출력이라 하였을 때, 상기 주파수 응답량 계산식으로는 다음과 같다.For example, the total frequency reserve power REV GF The average response amount for the last five times of individual generators is called GFRQ i , AV , the average response amount of each case is called GFRQ i , and the latest data reduced to below 59.8 Hz is called last, and the frequency is below 59.8 Hz. Assuming that the average output is 10 seconds to 60 seconds after the drop, the change output, the frequency response is calculated as follows.
상기 주파수 응답량 계산시 제외 조건은 기준출력이 주파수 상하한 범위를 벗어나 운전되는 경우, 보조서비스 변경 입찰서를 사전에 송부한 경우, 중앙급전소에서 주파수 고정운전 지시를 한 경우에 상기 주파수 응답량 계산에서 제외시키게 되며, 상기 고정자동 감시(122c)를 수행하여 전체 발전기 주파수 응답량(122a)과 개별 발전기 주파수 응답량(122b)을 계산한다.The exclusion condition in calculating the frequency response amount is calculated in the frequency response amount calculation when the reference output is operated outside the upper and lower frequency ranges, when a subsidiary service change bid is sent in advance, and when a frequency fixed operation instruction is issued by the central feed station. The fixed
도 4는 참조하면, 자동급전제어 분석(123)은 특정 구간내에서 목표값 대비 발전기 출력변동량 계산하고, 상기 계산된 출력 증감이 목표값에 대해 정상치인가를 판단할 수 있게 하고, 상기 실시간 예비력 분석은 주파수 추종 예비력, 자동급전제어 예비력 및 대기/대체 예비력에 대한 값을 제공하도록 한다. 예컨대 자동급전제어 평가 기준값(123a)은 지정된 구간내에서 자동급전제어 목표값 대비 발전기 분당 출력변동량을 계산하여 측정된 출력 증감발률을 이용해 설정하고, 상기 설정된 값에서 특정 값 이상이면 정상이고, 미만이면 불량으로 판정하게 하는 것이다. 즉, 도면상에 표시하고 있지 않지만 상기 계산에 의해 발생된 데이터(자동급전제어 상하한 값, 증감발률 값)와 모듈별 발전기에 대한 출력, 자동발전제어 목표값 실적을 그래프형식으로 출력하여 사용자가 수시로 확인할 수 있게 한다. 그리고 상기 기준값에 의해 각 발전기에 대해 정상 및 불량에 대한 정보를 자동급전제어 성능 표시(123b)를 통해 사용자가 확인할 수 있게 한다.Referring to FIG. 4, the automatic power
상기 자동급전제어 분석(123)은 증발 및 감발 수식에 의해 정의된다.The automatic
<증발수식>Evaporation Equation
증발시험결과 Ramp-up Rate를 RURtest라 하고, 기술적 특성자료로 제출한 Ramp-Up Rate를 RUR이라 하며, 시험종료 시간을 Pend 라 하고, 분으로 환산된 시험시간을 Tmin 이라 하면, 식이 성립된다.When the evaporation test results indicate that the Ramp-up Rate is RUR test , the Ramp-Up Rate submitted as technical characteristics data is RUR, the end time of the test is Pend, and the test time converted into minutes is T min . The formula is established.
또한 상기 감발수식은 상기 증발수식과 동일한 조건을 가지므로 기술하지 않는다.In addition, the water-repellent equation is not described because it has the same conditions as the evaporation equation.
도 5를 참조하면, 상기 예비력 감시 분석(124)은 예비력 적용 기준값(124a) 및 개별 발전기 예비력 표시(124b)에 의해 주파수 추종 예비력, 자동급전제어 예비력 및 대기/대체 예비력에 대한 값을 제공하도록 한다.Referring to FIG. 5, the
상기 예비력 적용 기준값(124a)은 현재 주파수 추종 운전범위 내에 있는 발전기를 대상으로 주파수 추종 분석을 통해 계산된 개별 발전기의 주파수 추종 응답량의 합계인 주파수 추종 예비력과 자동급전제어 운전모드인 발전기를 대상으로 현 재 출력에서 증발률(Ramp Rate)을 기준으로 계산된 예비력에 대한 자동급전제어 예비력과, 현재 운전되고 있는 모든 발전기를 대상으로 증발률을 기준으로 계산된 예비력에 대한 대기 예비력(운전)과, 주파수 추종, 자동급전제어, 대기(운전) 예비력의 합계에 대한 운전 예비력과 발전계획 수립으로 지정된 대기 예비력의 합계에 대한 대기 예비력(정지) 및 발전계획 수립으로 지정된 대체 예비력의 합계에 대한 대체 예비력(정지)에 의해 실현된다. 즉, 상기 주파수 추종 응답량 분석, 자동급전제어 분석(123)에 의해 획득된 기준 데이터값을 갖고, 상기 각각에서 필요한 예비력을 적용하여 생산 전력과 가용한 전력량의 기준이 되게 한다.The reserve power
여기서 상기 각각의 기준값 설정 수식은 다음과 같다.Wherein each reference value setting formula is as follows.
주파수 추종 예비력 기준값은 상기 주파수 추종 응답량 분석에 의해 기재되었기에 설명을 생략하기로 한다. 그리고 상기 자동급전제어 예비력은 1분 동안 출력증발 가능한 자동급전제어 예비력 총량 REVAGC라 하고, Pmax와 AGCmax 중 작은 값을 Amax 하며, 일반발전기의 자동급전제어 예비력을 REVAGC ,i라 하고, 복합발전기의 자동급전제어 예비력을 REVAGC , cc라 하며, 발전기 출력증발률을 RR이라 하고, CC모드 발전기 중 현재 운전되고 있는 GT 수를 Con이라 하며, CC모드 발전기 중 공급가능한 GT 수를 Cavail이라 하였을 때, 에 의해 성립된다.Since the frequency tracking reserve power reference value has been described by the frequency following response amount analysis, description thereof will be omitted. The automatic power supply reserve power is REV AGC, which is the output evaporation power for 1 minute, the smallest value of P max and AGC max is A max, and the automatic power supply control power reserve of the general generator is REV AGC , i . In other words, the REV AGC , cc of the automatic generator control power of the composite generator is called CC, the generator output evaporation rate is called RR, the number of GTs currently operating among CC mode generators is called C on and the number of GTs that can be supplied among CC mode generators. When we say Ca vail , Is established by.
그리고 일반발전기에 대한 식은 REVAGC ,i=Min(Amax- Pmax -GFROi , av, RR*5min)에 의해 성립되고, 복합발전기의 갱우 에 의해 이루어진다.And the formula for general generator is established by REV AGC , i = Min (A max -P max - GFRO i , av , RR * 5min), Is made by.
한편 대기 예비력(운전), 대기 예비력(정지), 대체 예비력 및 운전 예비력에 대한 수식은 다음과 같다.On the other hand, the formulas for standby reserve (operation), standby reserve (stop), alternative reserve and operation reserve are as follows.
즉, 상기 예비력에 대한 수식들을 이용해 해당하는 데이터를 생성하고 생성된 데이터를 사용자가 확인할 수 있게 함으로써 발전기의 감지를 항시할 수 있게 된다.That is, by generating the corresponding data using the formulas for the reserve force and allowing the user to check the generated data, it is possible to always detect the generator.
상기 개별 발전기 예비력 표시(124b)는 상기 예비력 적용 기준값(124a)에서 설정된 값에 의해 상기 각 발전기에서 발생되는 생산 전력 및 예비전력을 표시하여 사용자가 수시로 확인할 수 있게 한 것이다.The individual generator
도 6을 참조하면, 상기 무효전력 분석(126)은 P-Q 곡선 무효전력 트랜드(126a), 무효전력 운전추이 및 전체 무효전력 예비력(126b), 유효전력 출력값(126c) 그리고 단자전압 트랜드(126d)를 발전기(20)로부터 상기 데이터 서버(110)로 송출하고, 상기 데이터 서버(110)는 저장된 데이터를 이용해 상기 발전기(20)에 응동해야 할 유효전력 출력값 및 단자전압 트랜드, 무효전력 운전추이 및 전체 무효전력 예비력을 분석하여 전력계통 안정도 평가를 수행하도록 한다.Referring to FIG. 6, the
상기 유효전력 분석은 다음의 식에 의해 성립된다.The active power analysis is established by the following equation.
신고한 속도조정률에 따라 계산된 발전기 출력은 GOVsimul 이라 하고, 발전기 설비용량을 Prate라 하며, 속도조정률을 SR이라 하고, 주파수 60Hz 일 때 운전되고 있는 발전기 출력을 Pref라 하였을 때, 에 의해 이루어진다.The generator output calculated according to the reported speed adjustment rate is called GOV simul , the capacity of the generator is called P rate , the speed adjustment rate is called SR, and the generator output operating at the frequency of 60Hz is called P ref . Is made by.
또한 상기 무효전력 분석은 다음 식에 의해 성립된다.In addition, the reactive power analysis is established by the following equation.
개별 발전기 무효전력 예비력을 REVQ ,i라 하고, 무효전력 상한값을 Qmax라 하며, 운전되고 있는 무효전력을 Qi라 하였을 때 에 의해 이루어진다.When the individual generator reactive power reserve power is REV Q , i , the reactive power upper limit value is Q max , and the reactive power being operated is Q i . Is made by.
한편 상기 계통 운전 서버(10)는 제공된 데이터를 이용해 기준정보 관리(127) 및 고장정보 관리(128) 기능;을 더 수행하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 개별 발전기 정격, 출력 상하한, 주파수 추종 상하한, 부동대, 속도조정률 등에 대한 정보로서 주파수 추종 응답량 및 실시간 예비력 계산에 적용하여 기준정보를 받아 사용자가 한번에 확인할 수 있게 디스플레이하는 것이다. 그리고 상기 고장정보 관리(128)는 주파수 추종 응답량을 산출하기 위하여 적용하는 고장으로서 주파수가 60± 0.2Hz 이상 변동되는 고장을 저장하여 사용자가 식별할 수 있으며, 고장시간과 조속기 응동량 계산시작점을 수정할 수 있다. 또한 발생된 고장에 대해 발전기별로 그 정보를 저장시켜 추후 개별적인 식별이 가능하게 함으로써 빠른 대응이 가능하게 된다.Meanwhile, the
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
본 발명의 발전기 운전실적 분석시스템에 따르면, 계통운영의 신뢰성을 향상시키기 위하여 제공되는 보조서비스 항목에 대한 측정량의 실제화, 분석의 정밀화, 감시 및 판별의 자동화를 통하여 발전기 설비개선 유도 및 운영기준의 합리화 등으로 전력계통 안정운영을 제고할 수 있는 효과가 있다.According to the generator operation performance analysis system of the present invention, through the actualization of the measured value, refinement of the analysis, automation of monitoring and discrimination of the auxiliary service items provided to improve the reliability of the system operation induction of generator facility improvement and operation criteria The rationalization can improve the stable operation of the power system.
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