KR20150026222A - Ｈｖｄｃ 시스템의 통합 주파수 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20150026222A KR20130104757A KR20130104757A KR20150026222A KR 20150026222 A KR20150026222 A KR 20150026222A KR 20130104757 A KR20130104757 A KR 20130104757A KR 20130104757 A KR20130104757 A KR 20130104757A KR 20150026222 A KR20150026222 A KR 20150026222A
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하용구
장재원
김태옥
김호기
이희찬
안태형
이석창
유대연
김종균
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치는, 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서의 주파수변동, 계통특성지수 및 상기 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보를 입력받는 입력부; 상기 입력부를 통해 입력된 상기 주파수변동에 따라 상기 계통특성지수를 적용하여 상기 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값을 연산하는 연산부; 및 상기 연산부에서 연산된 상기 다수의 HVDC 시스템의 상기 유효전력값에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＨＶＤＣ 시스템의 통합 주파수 제어장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING FREQUENCE OF HVDC SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 HVDC 시스템의 전력계통 연계를 위해 주파수변동, 계통특성지수 및 각각의 HVDC 정보를 기반으로 각 HVDC 시스템의 주파수를 통합 운영할 수 있도록 한 HVDC 시스템의 통합 주파수 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 이루어야 하기 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, AC 계통에 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.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2010-0064554호(2010. 06. 15. 공개, 발명의 명칭 : 변조 제어를 갖는 전압형 초고압 직류송전 시스템)에 개시되어 있다.
우리나라의 경우처럼 서로 다른 계통인 육지와 제주도를 2개의 HVDC 시스템(제주-해남, 제주-진도)으로 연계시 즉, 서로 다른 전력계통을 2개 이상의 HVDC 시스템으로 연계시 2개 이상의 HVDC 시스템을 동시에 정주파수 모드로 운전하려면 상호 간섭의 문제로 주파수 제어불량인 헌팅(Hunting) 현상이 발생하여 주파수 붕괴 또는 계통 안정화에 악영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 HVDC 시스템의 전력계통 연계를 위해 주파수변동, 계통특성지수 및 각각의 HVDC 정보를 기반으로 각 HVDC 시스템의 주파수를 통합 운영할 수 있도록 한 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치는, 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서의 주파수변동, 계통특성지수, 및 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보를 입력받는 입력부; 입력부를 통해 입력된 주파수변동에 따라 계통특성지수를 적용하여 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값을 연산하는 연산부; 및 연산부에서 연산된 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주파수변동은 실시간으로 전력계통에서 정주파수를 기준으로 변동되는 주파수의 변동인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 계통특성지수는 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 계통특성지수는 다수의 HVDC 시스템 각각의 계통특성지수의 합인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보는 각 HVDC 시스템의 기준 운전값의 합인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 연산부는 입력부를 통해 입력된 주파수 변동에 따라 계통특성지수를 적용하여 계통 유효전력값을 연산한 후, 계통 유효전력값을 기준으로 각 HVDC 시스템이 출력해야하는 유효전력값을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법은, 연산부가 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서의 주파수변동, 계통특성지수, 및 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보를 입력부를 통해 입력받는 단계; 연산부가 입력된 주파수변동에 따라 계통특성지수를 적용하여 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값을 연산하는 단계: 및 제어부가 연산부에서 연산된 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주파수변동은 실시간으로 전력계통에서 정주파수를 기준으로 변동되는 주파수의 변동인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 계통특성지수는 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 계통특성지수는 다수의 HVDC 시스템 각각의 계통특성지수의 합인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보는 각 HVDC 시스템의 기준 운전값의 합인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값을 연산하는 단계는, 입력부를 통해 입력된 주파수 변동에 따라 계통특성지수를 적용하여 계통 유효전력값을 연산하는 단계; 및 계통 유효전력값을 기준으로 각각의 HVDC 시스템이 출력해야 하는 유효전력값을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치 및 그 제어방법은 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 주파수변동, 계통특성지수 및 각각의 HVDC 정보를 기반으로 각 HVDC 시스템을 통합 운영할 수 있도록 주파수를 제어하여 유효전력값을 공급함으로써 전력계통의 주파수 예비력 및 전력계통의 안정도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치를 적용하기 위한 개념도로써 2개의 전력계통을 다수의 HVDC 시스템으로 연계한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 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 주파수 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 주파수 변화에 따른 계통특성지수(K)선의 변화를 설명한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 계통특성지수(K) 변화에 따른 계통특성지수선의 기울기 변화를 설명한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 HVDC 특성 그래프의 기울기 변화를 설명한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 HVDC 특성 그래프의 기울기가 0일 때 주파수 변화에 따른 HVDC 출력값 변화를 설명한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 HVDC 특성 그래프의 기울기가 0이 아닐 때 주파수 변화에 따른 HVDC 출력값 변화를 설명한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치의 제어기를 나타낸 제어 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 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 주파수 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 주파수 제어장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 주파수 변화에 따른 계통특성지수(K)선의 변화를 설명한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 계통특성지수(K) 변화에 따른 계통특성지수선의 기울기 변화를 설명한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 HVDC 특성 그래프의 기울기 변화를 설명한 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치는, 입력부(10), 연산부(20) 및 제어부(30)를 포함한다.
입력부(10)는 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)을 통해 연계하는 전력계통에서의 주파수변동(
Figure pat00001
), 계통특성지수(K), 및 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)에 대한 정보(
Figure pat00002
)를 입력받는다.
이때 주파수변동(Δf)은 실시간으로 전력계통에서 정주파수(
Figure pat00003
)를 기준으로 변동되는 주파수의 변동이다.
또한, 계통특성지수(K)는 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타내는 것으로 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n) 각각의 계통특성지수의 합으로부터 얻어진다.
즉, 계통특성지수(K)는
Figure pat00004
이다. 이때, Kk는 각 HVDC 시스템의 유효전력의 변화와 계통주파수 변화의 비를 나타낸 특성지수이다.
그리고, 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)에 대한 정보(
Figure pat00005
)는 각 HVDC 시스템의 기준 운전값의 합으로써,
Figure pat00006
이다. 이때
Figure pat00007
는 각 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 기준 유효전력 출력값이다.
연산부(20)는 입력부(10)를 통해 입력된 주파수 변동(Δf)에 따라 계통특성지수(K)를 적용하여 계통 유효전력값을 계산한 후 계통 유효전력값을 기준으로 각각의 HVDC 시스템이 출력해야 하는 유효전력값(P)을 연산한다.
이때, 주파수 변동이 설정된 범위를 벗어날 때에만 각 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 유효전력값을 연산하여 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 출력을 제어하도록 한다. 즉, 주파수 변동이 설정된 범위 이내일 경우에는 유효전력값을 연산하지 않고 종료된다.
도 4에 도시된 바와 같이 계통특성지수(K)선은 주파수의 변동에 따라 상하로 변화할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 계통특성지수(K)선은 전력계통의 상황에 따라 기울기 변화가 발생할 수 있다. 이러한 변화는 전력계통의 부하에 따른 유효전력공급과 주파수 변동의 비가 달라져서 발생하게 된다.
이때 도 6에 도시된 바와 같이 HVDC 시스템의 계통특성지수(K)의 기울기(Slope(α))는 운전자가 설정할 수 있다.
HVDC 시스템을 이용하여 정주파수 제어를 하기 위해서 보통 기울기는 '0'으로 둔다. 기울기가 '0'이란 의미는 HVDC 시스템의 유효전력 출력 제어를 정격주파수로 맞춘다는 의미이다.
기울기가 '0'이면 정주파수 제어에는 좋을 수 있지만, 주파수를 맞추기 위해 모든 부담을 HVDC 시스템이 지게 되어 큰 전력계통에서는 적절하지 않을 수 있다. 반면에, 기울기를 '0'이 아닌 다른 값으로 설정하게 되면, 정격주파수와는 편차가 있지만 HVDC 시스템의 주파수 제어에는 효과가 있다.
따라서, 계통특성지수의 기울기를 설정할 때는 전력계통의 규모 및 타 시스템과의 협조를 고려하여 설정하게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 HVDC 특성 그래프의 기울기가 0일 때 주파수 변화에 따른 HVDC 출력값 변화를 설명한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이 주파수 변동이 발생하면 주파수 변동에 따라 계통특성지수선이 상하로 변동하게 되고, HVDC 시스템의 특성그래프와 만나는 운전점으로 HVDC 시스템의 출력이 제어 된다.
따라서, 도 7에서와 같이 주파수가
Figure pat00008
로 떨어지면,
Figure pat00009
로 HVDC 시스템의 유효전력 출력이 증가하여 주파수를 정격주파수
Figure pat00010
으로 제어하게 된다. 반대로 주파수가
Figure pat00011
로 증가하게 되면,
Figure pat00012
로 HVDC 시스템의 유효전력 출력이 감소하여 주파수를 정격주파수
Figure pat00013
으로 제어하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에서 유효전력(P)-주파수(f)의 특성 그래프에서 HVDC 특성 그래프의 기울기가 0이 아닐 때 주파수 변화에 따른 HVDC 출력값 변화를 설명한 그래프이다.
도 8은 HVDC 특성 그래프의 기울기가 0이 아닐 때 주파수 변화에 따른 HVDC 출력값 변화를 설명한 그래프로써 도 7에서 설명한 바와 같이 주파수 변동이 발생하면 주파수 변동에 따라 계통특성지수선이 상하로 변동하게 되고, HVDC 시스템의 특성그래프와 만나는 운전점으로 HVDC 시스템의 출력이 제어된다.
도 8에서와 같이 주파수가
Figure pat00014
로 떨어지면,
Figure pat00015
로 HVDC 시스템의 유효전력 출력이 증가하여 주파수를 정격주파수
Figure pat00016
과
Figure pat00017
사이의 주파수로 제어하게 된다. 이때 주파수는 기울기가 '0'에 가까울수록 정격주파수
Figure pat00018
에 가깝게 제어된다.
반대로, 주파수가
Figure pat00019
로 증가하게 되면,
Figure pat00020
로 HVDC 시스템의 유효전력 출력이 감소하여 주파수를 정격주파수
Figure pat00021
과
Figure pat00022
사이의 주파수로 제어로 제어하게 된다. 이때 주파수는 기울기가 '0'에 가까울수록 정격주파수
Figure pat00023
에 가깝게 제어된다.
HVDC 시스템에 의한 주파수 제어 후 발전기의 AGC에 의한 추가 주파수 제어에 의해 주파수는 정격주파수
Figure pat00024
이 된다.
제어부(30)는 연산부(20)에서 연산된 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 유효전력값에 따라 각 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 출력을 제어한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치의 제어기를 나타낸 제어 블록도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 각 HVDC 시스템에 정격주파수
Figure pat00025
과 전력계통 주파수
Figure pat00026
의 입력을 받아 입력값의 차이
Figure pat00027
, 즉, 주파수 변동(
Figure pat00028
)에 의해서 각 HVDC 시스템의 출력값
Figure pat00029
값이 제어 된다.
이때
Figure pat00030
값에 의해서 각각의 HVDC 시스템이 전력계통의 정주파수 제어를 하기 위해 부담하게 되는 유효전력량 출력값의 부담이 정해지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치에 따르면, 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 주파수변동, 계통특성지수 및 각각의 HVDC 정보를 기반으로 각 HVDC 시스템을 통합 운영할 수 있도록 주파수를 제어하여 유효전력값을 공급함으로써, 전력계통의 주파수 예비력 및 전력계통의 안정도를 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이 연산부(20)는 입력부(10)를 통해 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)을 통해 연계하는 전력계통에서의 주파수변동(
Figure pat00031
), 계통특성지수(K), 및 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)에 대한 정보(
Figure pat00032
)를 입력받는다(S10).
이때 주파수변동(Δf)은 실시간으로 전력계통에서 정주파수(
Figure pat00033
)를 기준으로 변동되는 주파수의 변동이다.
또한, 계통특성지수(K)는 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타내는 것으로 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n) 각각의 계통특성지수의 합으로부터 얻어진다.
즉, 계통특성지수(K)는
Figure pat00034
이다. 이때, Kk는 각 HVDC 시스템의 유효전력의 변화와 계통주파수 변화의 비를 나타낸 특성지수이다.
그리고, 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)에 대한 정보(
Figure pat00035
)는 각 HVDC 시스템의 기준 운전값의 합으로써,
Figure pat00036
이다. 이때
Figure pat00037
는 각 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 기준 유효전력 출력값이다.
이후 연산부(20)는 입력받은 주파수 변동(Δf)이 설정된 범위
Figure pat00038
를 벗어나는가 판단한다(S20).
즉, 본 발명에 의한 통합 주파수 제어는 주파수 변동이 설정된 범위를 벗어날 때에만 각 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 유효전력값을 연산하여 HVDC 시스템의 출력을 제어한다.
따라서, 주파수 변동이 설정된 범위 이내일 경우에는 유효전력값을 연산하지 않고 종료한다.
이때, 주파수 변동(Δf)을 '0'으로 설정할 경우에는 주파수 변동이 조금만 있을 경우에는 정주파수 제어를 수행하게 된다.
이렇게 주파수 변동이 설정된 범위를 벗어날 경우에는 연산부(20)는 입력받은 주파수변동(
Figure pat00039
), 계통특성지수(K)와 HVDC 시스템에 대한 정보(
Figure pat00040
)를 이용하여 정주파수 제어를 위한 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 전체 유효전력값을 연산한다. 즉, 계통 유효전력값을 연산한다(S30).
먼저, 계통특성지수(K)의 기울기가 '0'일 때에는 수학식 1과 같이 계통 유효전력값을 연산한다.
Figure pat00041
그리고, 계통특성지수(K)의 기울기가 '0'이 아닐 때에는 수학식 2와 같이 계통 유효전력값을 연산한다.
Figure pat00042
이와 같이 계통 유효전력값을 연산한 후 연산부(20)는 각각의 HVDC 시스템이 출력해야하는 유효전력값을 연산한다(S40).
이때, 계통특성지수(K)의 기울기가 '0'일 때에는 수학식 3과 같이 유효전력값을 연산한다.
Figure pat00043
계통특성지수(K)의 기울기가 '0'이 아닐 때에는 수학식 4와 같이 유효전력값을 연산한다.
Figure pat00044
제어부(30)는 이와 같이 연산부(20)에서 연산된 다수의 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 유효전력값에 따라 실시간으로 각 HVDC 시스템(40_1 ~ 40_n)의 적정 유효전력출력을 제어하여 정주파수 제어를 수행한다(S50).
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법에 따르면, 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서 주파수변동, 계통특성지수 및 각각의 HVDC 정보를 기반으로 각 HVDC 시스템을 통합 운영할 수 있도록 주파수를 제어하여 유효전력값을 공급함으로써, 전력계통의 주파수 예비력 및 전력계통의 안정도를 향상시킬 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 입력부
20 : 연산부
30 : 제어부
40_1 ~ 40_n : HVDC1 ~ HVDCn

Claims (12)

  1. 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서의 주파수변동, 계통특성지수 및 상기 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보를 입력받는 입력부;
    상기 입력부를 통해 입력된 상기 주파수변동에 따라 상기 계통특성지수를 적용하여 상기 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값을 연산하는 연산부; 및
    상기 연산부에서 연산된 상기 다수의 HVDC 시스템의 상기 유효전력값에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 주파수변동은 실시간으로 전력계통에서 정주파수를 기준으로 변동되는 주파수의 변동인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 계통특성지수는 상기 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타내는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 계통특성지수는 상기 다수의 HVDC 시스템 각각의 계통특성지수의 합인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보는 상기 각 HVDC 시스템의 기준 운전값의 합인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 연산부는 상기 입력부를 통해 입력된 상기 주파수 변동에 따라 상기 계통특성지수를 적용하여 계통 유효전력값을 연산한 후, 상기 계통 유효전력값을 기준으로 상기 각 HVDC 시스템이 출력해야하는 유효전력값을 연산하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어장치.
  7. 연산부가 적어도 하나 이상의 전력계통에 대해 다수의 HVDC 시스템을 통해 연계하는 전력계통에서의 주파수변동, 계통특성지수 및 상기 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보를 입력부를 통해 입력받는 단계;
    상기 연산부가 입력된 상기 주파수변동에 따라 상기 계통특성지수를 적용하여 상기 다수의 HVDC 시스템의 유효전력값을 연산하는 단계: 및
    제어부가 상기 연산부에서 연산된 상기 다수의 HVDC 시스템의 상기 유효전력값에 따라 각 HVDC 시스템의 출력을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 주파수변동은 실시간으로 상기 전력계통에서 정주파수를 기준으로 변동되는 주파수의 변동인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 계통특성지수는 상기 전력계통의 유효전력의 변화와 계통 주파수 변화의 비를 나타내는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 계통특성지수는 상기 다수의 HVDC 시스템 각각의 계통특성지수의 합인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 다수의 HVDC 시스템에 대한 정보는 상기 각 HVDC 시스템의 기준 운전값의 합인 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 다수의 HVDC 시스템의 상기 유효전력값을 연산하는 단계는,
    상기 입력부를 통해 입력된 상기 주파수 변동에 따라 상기 계통특성지수를 적용하여 계통 유효전력값을 연산하는 단계; 및
    상기 계통 유효전력값을 기준으로 각 HVDC 시스템이 출력해야 하는 유효전력값을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템의 통합 주파수 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109728582A (zh) * 2019-03-01 2019-05-07 南方电网科学研究院有限责任公司 基于多端直流输电系统频率控制方法、装置与存储介质
KR20210147282A (ko) * 2020-05-28 2021-12-07 한국전력공사 Hvdc 시스템의 통합 제어장치 및 그 방법
KR20230000193A (ko) * 2021-06-24 2023-01-02 한국전력공사 Hvdc 운전 장치

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