KR20160036313A - 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법 - Google Patents

부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

분산형 전원, 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 포함하는 기준값을 설정하도록 한 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법을 제시한다. 제시된 부하전압조정기 기준값 설정 장치는 부하전압조정기에 연결된 선로들을 근거로 최악 경우를 산정하는 최악 경우 산정부; 부하전압조정기에 연결된 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출하는 전압 산출부; 및 최악 경우 산정부에서 산정한 최악 경우, 전압 산출부에서 산출한 송출전압 및 부하전압조정기의 동작횟수를 근거로 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 선정하는 기준값 선정부를 포함한다.

Description

부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SETTING REFERENCE VALUE OF LOAD TAP CHANGER}
본 발명은 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용가에 적정 전압을 공급하기 위해 부하전압조정기의 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 설정하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법에 대한 것이다.
배전계통에 연계된 수용가들은 시간에 따라 부하 특성이 변동된다. 배전계통에는 수용가들의 부하 특성(변동)에 따른 적정 전압 공급을 위해 부하 변동에 따라 송출전압을 변동시키는 부하전압조정기(OLTC: On Load Tap Changer)가 설치된다.
부하전압조정기는 부하 크기에 따라 주변압기의 송출전압을 변동시켜 부하중심점에서의 전압을 일정하게 하는 전압강하 보상 방식(LDC: Line Drop Compensation)을 이용한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 부하전압조정기는 주변압기의 송출전압을 변동시켜 어떤 부하에서도 부하중심점에서의 전압이 일정하게 유지되도록 한다. 이때, 부하전압조정기는 송출점부터 부하중심점까지의 임피던스를 근거로 부하에 따른 전압강하를 산출하고, 전압강하를 근거로 주변압기의 송출전압을 산출한다. 이때, 부하중심점에서 기준전압을 유지하기 위한 송출기준전압을 하기의 수학식 1을 이용하여 산출한다.
Figure pat00001
여기서, Vser(t)는 송출기준전압이고, Vref는 기준전압이고, Zeq는 송출점부터 기준점까지의 등가 임피던스이고, Ibank(t)는 주변압기 뱅크 전류이다.
이때, 시간에 따라 부하가 변하므로 송출기준전압(Vser(t))은 시간에 따라 변동하지만, 부하전압조정기는 연속적으로 전압을 변경시킬 수 없고 이산적으로 변동이 가능하기 때문에 송출기준전압(Vser(t))과 실제 송출전압(Vse(t)) 간의 차이가 사용자가 설정한 범위 이상으로 커질 경우에 송출전압을 변동시킨다. 여기서, 사용자가 설정한 범위(즉, 송출기준전압(Vser(t))과 실제 송출전압(Vse(t)) 간의 차이)를 대역폭(DB; Dead Band)이라 한다.
따라서, 부하전압조정기는 송출전압과 송출기준전압의 차이가 대역폭 내에 있으면 송출전압을 변동시키지 않고, 대역폭을 벗어나면 송출전압을 변동시킨다(즉, 변동되는 송출전압은 Vser(t)-DB < Vse(t) < Vser(t)+DB).
이를 첨부된 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면, 1번처럼 부하가 점점 증가할수록 부하중심점의 실제 전압은 강하하고 이를 유지하기 위해서는 송출기준전압을 상승시켜야하지만 실제 송출전압은 커지지 않다가 송출기준전압과 송출전압 간의 차이가 사용자가 설정해 놓은 대역폭 이상으로 커지면 부하전압조정기는 2번과 같이 송출전압을 상승시켜 송출기준전압과 송출전압 간의 차를 대역폭 이하로 줄인다. 마찬가지로, 3번같이 부하가 증가함에 따라 송출기준전압과 송출전압 간의 전압차이가 대역폭 이상으로 되면 4번과 같이 송출전압을 상승시켜 두 전압 간의 차이를 대역폭 이내로 줄인다.
A와 같이 부하가 감소하는 경우는 송출기준전압은 부하중심점에서 기준전압을 낮추기 위해 감소해야 하는데 송출전압은 감소하지 않다가 송출기준전압과 송출전압 간의 차이가 대역폭 이상으로 되면 B와 같이 송출전압을 감소시켜 두 전압 간의 차이를 대역폭 이내로 줄인다.
부하전압조정기는 대역폭이 너무 좁을 경우 빈번하게 동작하게 되어 수명이 줄거나 유지보수 비용이 증가하고, 대역폭이 너무 넓을 경우 수용가에 저전압이나 과전압을 공급하여 수용가의 전기기기의 고장을 초래할 수 있다.
이처럼, 송출기준전압의 계산과 송출전압을 변동시키기 위해 필요한 값은 송출 점에서 부하중심점까지의 임피던스와 대역폭이므로, 적절한 부하중심점과 대역폭의 산정이 부하전압조정기의 최적 운영에 필수적인 요소이다.
배전계통은 하나의 주변압기에 다수의 배전선로가 연결되어 수용가로 전력을 공급하도록 구성된다. 따라서, 부하전압조정기가 주변압기의 송출전압을 변동시키면 다수의 배전선로의 전압이 결정된다.
이러한 조건에서 부하전압조정기가 모든 배전선로에 적정 전압을 공급하기 위해서는 동작의 입력데이터가 되는 기준점(즉, 부하중심점)과 대역폭의 적정한 선정이 매우 중요하다.
일반적으로, 전력회사는 주변압기 신증설, 배전선로 증설, 부하의 급격한 변동 등으로 기존 설정값(즉, 부하중심점 및 대역폭)의 변동이 필요할 경우, 배전 지사 및 지점에서 배전선로별 정정자료를 수집하고, 수집한 배전선로별 정정자료를 근거로 부하중심점과 대역폭을 결정하여 주변압기의 송출전압을 변동한다.
하지만, 전력회사에서는 규정화된 절차 없이 각 배전선로의 가장 긴 부분의 50% 지점, 혹은 큰 부하가 밀집된 지점 등을 부하중심점으로 설정한다. 첨부된 도면을 참조하여 부하중심점과 대역폭을 산출하는 종래 방법을 예를 들어 설명하면 아래와 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 변압기에 5개의 배전선로(즉, A~E 선로)가 연결된 경우, 각 배전선로에 대해 부하중심점(10)을 선정한다(도 4 참조). 이때, 배전선로에서의 부하중심점은 배전선로의 여러 경로 중 가장 긴 경로의 50% 지점을 선택하거나, 대규모 부하가 밀집되어 있는 지점을 선정한다.
이후, 평균을 산출하여 가상의 등가 회로를 생성한다. 즉, 하나의 변압기를 통해 다수의 배전선로에 전력을 공급하기 때문에 하나의 등가 회로를 생성하여 부하전압조정기에 입력할 기준값(즉, 부하중심점)을 선정한다. 그에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 등가화된 선로는 선로길이 5㎞, 부하중심점(10) 3.8㎞, 선로정수 0.359+j0.5703(Ω/㎞), 기준점까지의 총 임피던스는 1.3642_j2.16714Ω이다.
이렇게 등가화를 통해 산출된 선로정수, 부하중심점을 이용하여 부하중심점에서의 기준전압, 부하중심점까지의 저항성 전압강하, 용량성 전압강하를 산출하고, 이를 부하전압조정기로 입력한다.
한편, 하기의 수학식 2와 같이, 대역폭은 단일 탭의 변동에 의한 전압 차이와 송출전압의 공칭전압의 비에 특정상수(일반적으로 대략 0.7 내지 1.0 정도)를 곱하여 산출한다. 그에 따라, 대역폭은 대략 0.88 내지 1.25% 정도 범위에서 선정된다.
Figure pat00002
하지만, 종래에는 주변압기의 송출전압을 제어하기 위하나 부하전압조정기의 기준값 산출에 있어 담당자의 경험, 지식에 의존하여 결정되고, 대역폭 역시 실제 배전계통에서 전압 상한과 하한의 여유분을 고려하지 않는 문제점이 있다.
게다가 종래에는 분산형 전원의 연계, 탭 변경점(13200/230, 12600/230), 배전용 자동 전압조정기의(SVR: Step Voltage Regulator) 존재 유무도 부하중심점 및 대역폭 산출에 반영하지 않는 문제점이 있다.
그에 따라, 종래에는 부하전압조정기에서 주변압기의 송출전압을 정확하게 제어하기 어렵고, 송출전압의 제어 문제로 인해 수용가에 과전압 또는 저전압이 공급되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2002-0032128호(명칭: 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 분산형 전원, 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 포함하는 기준값을 설정하도록 한 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치는, 부하전압조정기에 연결된 선로들을 근거로 최악 경우를 산정하는 최악 경우 산정부; 부하전압조정기에 연결된 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출하는 전압 산출부; 및 최악 경우 산정부에서 산정한 최악 경우, 전압 산출부에서 산출한 송출전압 및 부하전압조정기의 동작횟수를 근거로 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 선정하는 기준값 선정부를 포함한다.
최악 경우 산정부는, 부하전압조정기에 연결된 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 산정하고, 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 조합하여 최악 경우를 산정한다.
최악 경우 산정부는, 선로에 분산형 전원이 연계되면, 분산형 전원의 최대출력과 선로의 최소 부하인 상태 및 분산형 전원의 무출력과 최소 부하인 상태 및 선로의 최대 부하인 상태를 최악 경우로 산정한다.
전압 산출부는, 배전용 자동 전압조정기의 동작 유형에 따라 1차측 전압, 탭 번호 및 기준 전압을 근거로 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출한다.
전압 산출부는, 배전용 자동 전압조정기의 2차측 전압을 송출전압으로 산출한다.
기준값 선정부는, 부하중심점 및 대역폭의 범위 및 최소단위를 근거로 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 생성한다.
기준값 선정부는, 최악 경우 산정부에서 산정한 최악 경우에 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 반영하여 부하중심점 및 대역폭 조합을 확장한다.
기준값 선정부는, 부하중심점 및 대역폭 조합 각각에 대해 목적함수의 결과값을 산출하고, 목적함수의 결과값을 근거로 부하중심점 및 대역폭 조합 중에 하나를 기준값으로 선정한다.
기준값 선정부는, 전압위반 최소화, OLTC 동작횟수 최소화, 대역폭 최대화 및 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화 중에 적어도 하나를 포함하는 사용자 목적들에 우선순위를 설정하고, 사용자 목적들을 근거로 목적함수를 생성한다.
기준값 선정부는, 전수조사 또는 유전알고리즘을 근거로 후보군을 줄여 기준값을 선정한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 방법은, 최악 경우 산정부에 의해, 부하전압조정기에 연결된 선로들을 근거로 최악 경우를 산정하는 단계; 전압 산출부에 의해, 부하전압조정기에 연결된 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출하는 단계; 및 기준값 선정부에 의해, 최악 경우를 산정하는 단계에서 산정한 최악 경우, 송출전압을 산출하는 단계에서 산출한 송출전압 및 부하전압조정기의 동작횟수를 근거로 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 선정하는 단계를 포함한다.
최악 경우를 산정하는 단계에서는, 최악 경우 산정부에 의해, 부하전압조정기에 연결된 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 산정하는 단계; 및 최악 경우 산정부에 의해, 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 조합하여 최악 경우를 산정하는 단계를 포함한다.
최악 경우를 산정하는 단계에서는, 최악 경우 산정부는, 선로에 분산형 전원이 연계되면, 분산형 전원의 최대출력과 선로의 최소 부하인 상태 및 분산형 전원의 무출력과 최소 부하인 상태 및 선로의 최대 부하인 상태를 최악 경우로 산정한다.
송출전압을 산출하는 단계에서는, 전압 산출부에 의해, 배전용 자동 전압조정기의 동작 유형에 따라 1차측 전압, 탭 번호 및 기준 전압을 근거로 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출한다.
송출전압을 산출하는 단계에서는, 전압 산출부에 의해, 배전용 자동 전압조정기의 2차측 전압을 송출전압으로 산출한다.
기준값을 선정하는 단계는, 기준값 선정부에 의해, 부하중심점 및 대역폭의 범위 및 최소단위를 근거로 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 생성하는 단계를 포함한다.
기준값을 선정하는 단계는, 기준값 선정부에 의해, 최악 경우를 산정하는 단계에서 산정한 최악 경우에 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 반영하여 부하중심점 및 대역폭 조합을 확장하는 단계를 더 포함한다.
기준값을 선정하는 단계는, 기준값 선정부에 의해, 부하중심점 및 대역폭 조합 각각에 대해 목적함수의 결과값을 산출하는 단계; 및 기준값 선정부에 의해, 목적함수의 결과값을 근거로 부하중심점 및 대역폭 조합 중에 하나를 기준값으로 선정하는 단계를 더 포함한다.
기준값을 선정하는 단계는, 기준값 선정부에 의해, 전압위반 최소화, OLTC 동작횟수 최소화, 대역폭 최대화 및 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화 중에 적어도 하나를 포함하는 사용자 목적들에 우선순위를 설정하는 단계; 및 기준값 선정부에 의해, 사용자 목적들을 근거로 목적함수를 생성하는 단계를 더 포함한다.
기준값을 선정하는 단계에서는, 기준값 선정부에 의해, 전수조사 또는 유전알고리즘을 근거로 후보군을 줄여 기준값을 선정한다.
본 발명에 의하면, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 분산형 전원, 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 최악의 경우를 만족시키는 부하중심점과 대역폭을 선정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 분산형 전원, 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 최악의 경우를 만족시키는 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 부하전압조정기에 연계된 복수의 배전선로에 연결된 모든 수용가들에 대해 적절한 전압을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 배전용 저압변압기의 변압기가 변경되는 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 지역마다 적정한 전압 범위를 유지하는 부하중심점과 대역폭을 선정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 분산형 전원, 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 단순히 부하 중심점을 선로의 50%, 대역폭을 1.25%로 설정하는 종래기술에 비해 위배 전압의 크기를 최소화하고, OLTC 동작횟수도 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 5는 종래의 부하전압조정기 기준값 설정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 7 내지 도 11은 도 6의 최악 경우 산정부를 설명하기 위한 도면.
도 12 내지 도 18은 도 6의 전압 산출부를 설명하기 위한 도면.
도 19 내지 도 24는 도 6의 기준값 선정부를 설명하기 위한 도면.
도 25 및 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 27 내지 도 32는 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 7 내지 도 11은 도 6의 최악 경우 산정부를 설명하기 위한 도면이고, 도 12 내지 도 18은 도 6의 전압 산출부를 설명하기 위한 도면이고, 도 19 내지 도 24는 도 6의 기준값 선정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 부하전압조정기 기준값 설정 장치는 최악 경우 산정부(100), 전압 산출부(200), 기준값 선정부(300)를 포함하여 구성된다.
최악 경우 산정부(100)는 부하중심점과 대역폭을 선정하기 위해 발생 가능한 최악 경우를 산정한다. 최악 경우 산정부(100)는 하나의 부하전압조정기에서 다수의 선로들에 대한 송출전압을 결정하기 때문에 선로 간의 부하 현황이 정반대인 경우를 최악 경우로 산정한다.
최악 경우 산정부(100)는 분산형 전원(450)이 연계되지 않은 선로들을 포함하면 특정 선로는 최대 부하이고, 다른 선로는 최소 부하인 경우를 최악 경우로 산정한다. 여기서, 최악 경우 산정부(100)는 계통의 이력 정보 또는 사용자 설정을 통해 선로의 최대부하 및 최소부하를 산정한다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 계통이 3개의 선로로 구성되어 있는 것으로 가정한다. 이때, 최악 경우 산정부(100)는 계통에서 발생할 수 있는 최악 경우는 도 8에 도시된 바와 같이 8개를 선정한다. 즉, 최악 경우 산정부(100)는 A 선로(410), B 선로(420) 및 C 선로(430)가 각각 최대부하, 최소부하인 상태로 설정하고, 각 선로들의 상태를 조합한 8개의 최악 경우를 선정한다.
부하전압조정기로 입력되는 전류는 연계된 선로들의 전류 합이므로 도 8의 최악 경우 2에는 C 선로(430)만 최소이고, A 선로(410) 및 B 선로(420)는 최대이기 때문에 3개의 선로의 합은 최소 이상 최대 이하의 범위에서 포함된다. 이 경우, 송출기준전압은 3개의 선로가 모두 최대부하 상태인 최악 경우 1보다 낮고, 최악 경우 8보다는 높다. 그에 따라, A 선로(410) 및 B 선로(420)는 필요보다 낮은 송출전압을 공급받고, C 선로(430)는 필요보다 높은 송출전압을 공급받게 된다.
따라서, 설정된 부하중심점과 대역폭이 각 선로별 부하를 최대, 최소로 설정한 최악 경우(즉, 도 8에 도시된 8개의 최악 경우)를 모두 만족시키면 다른 모든 경우에도 만족시킬 수 있다. 한편, 도 8에서 최악 경우 1 및 8은 선로 간 부하가 최대와 최소로 동일하기 때문에 부하중심점과 대역폭 계산시 생략될 수도 있다.
한편, 최악 경우 산정부(100)는 분산형 전원(450)이 연계된 선로를 포함하면 각 선로의 최대 부하, 최소 부하 및 분산형 전원(450)의 발전량을 근거로 최악 경우를 산정한다. 즉, 최악 경우 산정부(100)는 선로의 최대부하 및 최소부하, 분산형 전원(450)의 최대출력(즉, 최대 발전량) 및 무출력(즉, 최소 발전량)을 고려하여 최악 경우를 산정한다. 이때, 최악 경우 산정부(100)는 분산형 전원(450)이 연계된 선로의 경우 선로가 최대부하이고 분산형 전원(450)이 무출력이거나, 선로가 최소부하이고 분산형 전원(450)이 최대출력인 경우를 최악 경우로 산정한다. 여기서, 최악 경우 산정부(100)는 계통의 이력 정보 또는 사용자 설정을 통해 선로의 최대부하 및 최소부하를 산정하고, 계통의 이력 정보 또는 설치 용량을 통해 분산형 전원(450)의 최대출력을 산정한다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 계통이 3개의 선로(A 선로(410), B 선로(420), C 선로(430))로 구성되고, A 선로(410)에 분산형 전원(450)이 연계되고, 선로들과 분산형 전원(450)의 특성이 도 10에 도시된 바와 같은 것으로 가정한다.
최악 경우 산정부(100)는 A 선로(410), B 선로(420), C 선로(430)가 각각 최대부하, 최소부하인 상태와, A 선로(410)가 최대부하이고 분산형 전원(450)이 무출력인 상태, A 선로(410)가 최소부하이고 분산형 전원(450)이 최대출력인 상태를 조합하여 최악 경우를 산정한다. 그에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 최악 경우 산정부(100)는 8개의 최악 경우를 산정한다. 한편, 도 11에서 최악 경우 1 및 8은 선로 간 부하가 최대와 최소로 동일하기 때문에 부하중심점과 대역폭 계산시 생략될 수도 있다.
전압 산출부(200)는 배전용 자동 전압조정기(SVR)의 2차측 전압을 산출한다. 이때, 배전용 자동 전압조정기는 동작 유형에 따라 일반형, 송출고정탭형, 역송대응형, 분산형 전원(450) 대응형 등으로 구분된다. 전압 산출부(200)는 배전용 자동 전압조정기의 동작 유형에 따라 배전용 자동 전압조정기(SVR)의 2차측 전압을 산출한다. 여기서, 전압 산출부(200)에서 산출하는 배전용 자동 전압조정기(SVR)의 2차측 전압(즉, 배전용 자동 전압조정기가 있는 선로의 전압)은 부하중심점 및 대역폭을 산정하는 기준값 선정부(300)에서 제약조건 위반 여부 판단에 사용된다.
배전용 자동 전압조정기는 변압기 1차측과 2차측의 권선비를 변동시켜 전압을 변동한다. 즉, 배전용 자동 전압조정기는 2차측의 권선이 고정되어 있으므로 1차측의 권선을 변동시켜 전압을 변동시킨다. 이때, 배전용 자동 전압조정기는 1차측의 전압은 고정되어 있기 때문에 1차측의 권선이 변동하면 2차측의 전압이 변동된다. 예를 들어, 배전용 자동 전압조정기는 1차측 권선이 줄어들면 2차측 전압이 상승하고, 1차측 권선이 증가하면 2차측 전압이 강하한다.
일반형 및 분산형 전원(450) 대응형은 역조류 발생시 전압 및 조류에 따라 적정 탭을 설정하여 적정전압을 공급한다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 일반형 및 분산형 전원(450) 대응형은 정방향 조류시 전압 및 조류에 따라 적정탭을 설정하여 규정전압 범위 내에서 적정전압을 공급한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 일반형 및 분산형 전원(450) 대응형은 역방향 조류시 전압 및 조류에 따라 적정탭을 설정하여 규정전압 범위 내에서 적정전압을 공급한다.
송출고정탭형 및 역송대응형은 역조류 발생시 전압 및 조류에 따라 적정 탭을 선정하지 못해 비적정 전압을 공급할 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 송출고정탭형은 전원을 공급하는 전력원이 기존 SVR 1차 측에서 2차 측으로 변동되어 역조류가 발생하는 경우에 대응하기 위한 방식이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 송출고정탭형은 전력원이 1차측에서 2차측으로 변동되는 경우 전압문제가 발생하지 않는다. 하지만, 송출고정탭형은 분산형 전원(450)에 의해 역조류가 발생하면 전력원이 변경된 것으로 인식하여 미리 설정된 탭으로 변동한다. 이 경우, 전력원은 변동되지 않은 채 권선비가 변동되기 때문에 미리 설정된 탭에 따라 1차측 전압은 고정되고 2차측 전압이 강하되어 2차측에 저전압이 발생할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 역송대응형은 1번의 경우 1차측에 연계된 분산형 전원(450) 출력이 급격하게 증가하는 등의 상황으로 1차측에 과전압이 발생하여 1차측 전압을 강압하기 위해 탭을 줄인다. 역송대응형은 1차측 전압이 고정되어 있기 때문에 탭을 줄임에 따라 2차측 전압이 상승한다. 역송대응형은 2번의 경우 1차측 부하가 증가하는 등의 상황으로 저전압이 발생하면 1차측 전압을 승압하기 위해 탭을 증가시킨다. 역송대응형은 1차측 전압이 고정되어 있기 때문에 탭을 증가시킴에 따라 2차측 전압이 하강한다.
전압 산출부(200)는 배전용 자동 전압조정기의 사양에 따라 1차측 전압과 탭 번호를 이용하여 2차측 전압을 산출한다. 즉, 도 17에 도시된 바와 같이, 전압을 ±10% 정도 조정이 가능하고, 탭이 상승 16탭, 하강 16탭, 기준 1탭의 사양을 가진 배전용 자동 전압조정기의 경우, 전압 산출부(200)는 하기의 수학식 3을 이용하여 배전용 자동 전압조정기의 2차측 전압을 산출한다.
Figure pat00003
여기서, V1은 1차측 전압이고, V2는 2차측 전압이고, △Tap는 탭 번호이다. 여기서, 탭 번호는 R 방향의 탭은 양의 값이고, L 방향의 탭은 음의 값이다.
이하, 전압 산출부(200)는 배전용 자동 전압조정기의 사양 및 형태에 따라 2차측 전압을 산출하는 방법을 예를 들어 설명하면 아래와 같다.
(예시 1) 일반형과 분산형 전원 대응형의 배전용 자동 전압조정기는 2차측 전압이 기준보다 높은 경우 L 방향으로 커지는 탭으로 움직여야 2차측 전압이 하강하므로 △Tap은 0 미만이고, 2차측 전압이 기준보다 낮은 경우 R 방향으로 감소하는 탭으로 움직여야 2차측 전압이 상승하므로 △Tap은 0을 초과한다. 따라서, 전압 산출부(200)는 1차측 전압이 12540V이고, 탭이 R쪽 8탭이면, 2차측 전압은 하기의 수학식 4와 같이 산출한다.
Figure pat00004
(예시 2) 송출고정탭형의 배전용 자동 전압조정기는 역조류 발생 시 미리 설정된 탭으로 변동되므로 △Tap은 -T(즉, 설정 탭)이고, 정방향 조류 발생으로 2차측 전압이 기준보다 낮을 경우 R 방향으로 커지는 탭으로 움직여야 하므로 △Tap는 0을 초과한다. 따라서, 전압 산출부(200)는 역조류가 발생하면 탭은 고정된 L쪽 8탭이 선정되고, 1차측 전압이 12540V이면, 2차측 전압은 하기의 수학식 5와 같이 산출한다.
Figure pat00005
(예시 3) 역송대응형의 배전용 자동 전압조정기는 역조류가 발생하고 1차측에 과전압 발생하면 R 방향으로 커지는 탭으로 움직여야 하므로 △Tap은 0을 초과하고, 역조류가 발생하고 1차측에 저전압 발생하면 L 방향으로 커지는 탭으로 움직여야 하므로 △Tap은 0 미만이고, 정방향 조류 발생으로 2차측 전압이 기준보다 낮을 경우 R 방향으로 커지는 탭으로 움직여야 하므로 △Tap은 0을 초과한다. 따라서, 전압 산출부(200)는 역조류가 발생하고 1차측 전압이 13365V이고, 이는 전압 기준상 과전압이라 탭이 L쪽 2 탭이면, 2차측 전압은 하기의 수학식 6과 같이 산출한다.
Figure pat00006
한편, 도 18에 도시된 바와 같이, 다른 탭수와 권수비를 가진 사양의 배전용 자동 전압조정기의 경우, 전압 산출부(200)는 하기의 수학식 7을 이용하여 배전용 자동 전압조정기의 2차측 전압을 산출한다.
Figure pat00007
기준값 선정부(300)는 최악 경우 산정부(100)에서 산정한 최악 경우와 전압 산출부(200)에서 산출한 배전용 자동 전압조정기의 2차측 전압을 근거로 기준값을 선정한다. 이때, 기준값 선정부(300)는 최악 경우 및 2차측 전압을 근거로 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 선정한다.
전력회사에서는 다양한 회사의 여러 부하전압조정기를 사용하기 때문에 송출전압의 제어를 위해 기기별로 사용되는 입력값이 상이하다. 하지만, 기기별로 다른 부분들은 CT, PT 비 차이, 기기별 다른 사용식에 의해 발생하며 부하중심점은 어느 기기이건 필수 입력값으로 사용된다. 따라서, 부하전압조정기는 적절하지 않은 부하중심점이 입력되면 올바른 송출전압을 출력할 수 없다.
따라서, 기준값 선정부(300)는 최악 경우에 대한 부하중심점과 대역폭에 따라 배전용 자동 전압조정기의 동작특성을 고려한 전압(즉, 2차측 전압)과 부하전압조정기의 동작횟수를 이용하여 최적의 부하중심점 및 대역폭을 산정한다. 이때, 기준값 선정부(300)는 부하중심점과 대역폭이 전압위반 최소화, 부하전압조정기 동작 최소화 등의 목적에 가장 부합되는지 확인하여 산정한다.
기준값 선정부(300)는 부하중심점 및 대역폭 산정시 전수조사를 이용하여 후보군을 줄여 최적값을 산정한다. 기준값 선정부(300)는 부하중심점과 대역폭의 가능한 모든 조합한다.
예를 들어, 부하중심점의 최소단위를 1%, 범위를 30~80%, 대역폭의 최소 단위를 0.1%, 범위를 0.8~1.5%로 가정하면 408개의 부하중심점과 대역폭 조합(도 19 참조)이 생성된다.
3개의 선로와 1개의 분산형 전원(450)이 연계된 계통(도 9 참조)을 대상으로 부하중심점과 대역폭을 찾는 경우, 기준값 선정부(300)는 최악 경우 산정부(100)에서 산정한 8개의 최악 경우 중에서 모든 선로가 최대부하인 최악 경우와 모든 선로가 최소부하인 최악 경우를 제외한 6개의 최악 경우에 대해 408개의 부하중심점과 대역폭 조합을 반영한다.
기준값 선정부(300)는 모든 조합에 대해 전압위반의 발생 여부, 적정전압의 공급을 위한 부하전압조정기의 탭 전환 횟수 등을 산정한다. 이때, 기준값 선정부(300)는 최적의 기준값을 찾기 위해 사용자 목적에 따라 우선순위를 설정하여 목적함수를 생성한다. 일례로, 도 20에 도시된 바와 같이, 기준값 선정부(300)는 사용자 목적에 따라 설정된 우선순위를 설정하고, 우선순위가 설정된 목적들을 반영하여 하기의 수학식 8과 같은 목적함수를 생성한다. 여기서, 하기의 수학식 8은 부하중심점 및 대역폭의 최적 조합을 찾기 위한 목적함수의 일례로 사용자 목적에 따라 목적함수는 변경될 수 있다.
Figure pat00008
기준값 선정부(300)는 408개의 부하중심점과 대역폭 조합에 대해 6개의 최악 경우를 적용하여 총 2,448번의 목적함수 계산을 수행한다. 기준값 선정부(300)는 목적함수의 계산 결과를 근거로 최적의 기준값(즉, 부하중심점 및 대역폭)을 산정한다.
기준값 선정부(300)는 각 목적함수의 계산마다 전압위반, OLTC 동작 횟수 등을 확인하여 목적함수의 결과값을 산출한다. 기준값 선정부(300)는 산출한 목적함수의 결과값을 근거로 부하중심점 및 대역폭의 최적 조합을 산정한다.
1) 전압위반 최소화 산정
도 20에서 전압 위반 사항 최소화는 설정된 부하중심점 및 대역폭이 6가지 최악 경우에서 전압위반의 발생 정도를 확인하는 것이다. 즉, 설정된 부하중심점 및 대역폭에 따라 LDC 운전을 하고 배전계통의 전압 확인을 위한 기준점에서 전압을 확인한다. 이때, 기준값 선정부(300)는 전압 위반 사항 최소화를 위해 SVR 설정에 따른 배전용 자동 전압조정기의 송출전압(즉, 2차측 전압), 탭 변경점에 의한 적정전압 범위를 고려하여 전압 위반 사항 최소화 값을 산정한다.
도 21은 저압변압기의 변압비에 따라 각 수용가 위치 및 모든 수용가 단자전압이 207V 내지 233V을 유지하기 위한 특고압선로(22,900V) 전압유지범위를 도시한다. 여기서, 도 21은 현재 한국전력공사의 저압 공급전압 규정 207~233V 및 배전 특고압 전압 22900V 경우의 일례로 규정전압 및 변압기의 변압비에 따라 식은 변동될 수 있다.
V22.9pu는 22.9kV 특고압 전압(pu)이고, △Vtr은 배전용 저압변압기 전압강하(pu)이고, △Vlow는 저압선 전압강하(pu)이고, △Vent는 인입선 전압강하(pu)이다.
Figure pat00009
는 특고압 전압이 13200/230 변압기를 거쳐서 나온 전압을 220으로 나눈 것으로, 저압 정격전압으로 나누어 저압전압의 pu단위로 환산하기 위해 220으로 나눈다. 207/220, 233/220은 저압 공급전압 규정 207~233V을 220V로 나눠 저압 정격전압의 pu단위로 환산된 값을 의미한다.
기준값 선정부(300)는 탭 변경점을 근거로 최악 경우들 각각에 대한 전압 위반값을 산정한다. 즉, 기준값 선정부(300)는 변압비가 13200/230에서 12600/230으로 변하는 지점인 탭 변경점을 근거로 최악 경우들 중에서 모두 최소부하인 최악 경우와 모두 최대 부하인 최악 경우를 제외한 6개의 최악 경우에 대해 전압 위반값을 산정한다. 기준값 선정부(300)는 6개의 최악 경우에서 산정한 전압 위반값의 절대값을 합산하여 전압 위반 합산값을 산출한다. 기준값 선정부(300)는 전압 위반 발생 여부가 가장 중요한 목적이므로 목적함수의 값을 크게 하기 위해 목적함수(즉, 수학식 8)에서 전압 위반 사항 최소화 부분에 설정값(즉, 10000)을 곱한다.
2) OLTC 동작횟수 최소화 산정
기준값 선정부(300)는 OLTC 동작횟수 최소화 산정을 위해 최악 경우마다 기준탭에서 몇 탭을 움직여야 정상전압을 공급할 수 있는지 산정한다. 즉, 기준값 선정부(300)는 최악 경우들 중에서 모두 최소부하인 최악 경우와 모두 최대 부하인 최악 경우를 제외한 6개의 최악 경우에 대해 정상전압 공급을 위한 탭 동작 횟수를 산정한다. 기준값 선정부(300)는 각 최악 경우에 대한 산정한 탭 동작 횟수들을 합산하여 탭 동작 횟수 합산값을 산정한다. 예를 들어, 기준탭이 0이고, 최악 경우 2에서의 탭이 1이고, 최악 경우 3에서의 탭이 2이고, 최악 경우 4에서의 탭이 2이고, 최악 경우 5에서의 탭이 1이고, 최악 경우 6에서의 탭이 3이고, 최악 경우 7에서의 탭이 1이라 가정한다. 기준값 선정부(300)는 최악 경우들의 탭 동작 횟수를 각각 1, 2, 2, 1, 3, 1로 산정하고, 이들을 합산한 10을 탭 동작 횟수 합산값으로 산정한다. 여기서, 상술한 목적함수(수학식 8)에서는 OLTC 동작횟수 최소화에서 동작 횟수가 자연수 단위(즉, 1, 2, 3, ...)이므로 가중치를 적용하지 않는다.
3) 대역폭 최대화 산정
기준값 선정부(300)는 대역폭 및 탭 동작 횟수 합산값을 근거로 대역폭을 산정한다. 즉, 기준값 선정부(300)는 대역폭이 다른 상태에서 탭 동작 횟수 합산값이 동일하면 상대적으로 더 큰 대역폭을 산정한다. 예를 들어, 대역폭 1%와 대역폭 1.2%에서 탭 동작 횟수 합산값이 10으로 동일하면, 기준갑 산정부는 1.2%를 대역폭으로 산정한다. 여기서, 상술한 목적함수(수학식 8)에서는 대역폭 최대화에서 대역폭이 0.01% 단위이므로 가중치를 적용하지 않는다.
4) 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화
기준값 선정부(300)는 다른 모든 경우 부하중심점이 50%에 가까운 조합을 기준값으로 산정한다. 즉, 기준값 선정부(300)는 전압위반 최소화, OLTC 동작횟수 최소화, 대역폭 최대화의 산정값이 모두 같은 경우 부하중심점이 선로 중심(즉, 50%)에 가까운 조합을 기준값으로 산정한다.
5) 목적함수 산정
기준값 선정부(300)는 전압위반 최소화, OLTC 동작횟수 최소화, 대역폭 최대화 및 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화의 산정을 근거로 목적함수의 결과값을 산출한다. 일례로, 도 22에서는 408개의 설정 중 부하중심점 40%, 대역폭 1.2%인 경우의 목적함수 산정을 예시하며, 조건마다 목적함수의 총합은 139000002.86이다.
한편, 기준값 선정부(300)는 전수조사의 경우 계산량이 많기 때문에 유전알고리즘 등의 방식을 이용하여 후보군을 줄여 최적값을 산정할 수도 있다. 여기서, 유전알고리즘은 한 세대에서 가장 좋은 특성을 갖는 조합끼리 교배하여 동일하거나 유사한 특성이 있는 후손을 갖는 세대와 일부는 전혀 다른 특성이 있는 돌연변이 세대를 생성하여 여러 세대에 걸쳐 가장 우수한 특성이 있는 조합을 찾는 방식이다. 도 23을 참고하여 유전알고리즘을 이용하는 경우를 예로 들면, 기준값 선정부(300)는 20세대에 걸쳐서 조합을 만드는데 한 세대의 인구수는 20이고, 부하중심점, 대역폭, 그리고 이런 특성을 반영하여 우수성을 판별할 목적함수를 유전자로 하여 개체마다 개체의 특성을 결정한다. 기준값 선정부(300)는 계산을 시작할 때 기준으로 잡는 부하중심점과 대역폭의 초기값은 각각 50%, 1.3%이고, 가능한 각각의 범위는 30~70%, 0.8~1.6%로 설정한다.
기준값 선정부(300)는 1세대 및 2세대 이후의 돌연변이 등을 생성하기 위해 임의의 특성을 생성하는 생성식을 이용한다. 일례로, 기준값 선정부(300)는 도 24에 도시된 생성식을 이용하여 부하중심점과 대역폭을 생성한다. 여기서, 도 23에 도시된 생성식을 이용하면 기준값 선정부(300)는 부하중심점의 경우 30~70% 사이에 1% 단위로 임의의 값을 설정하고, 대역폭의 경우 0.8~1.6% 사이에 0.1% 단위로 임의의 값을 설정한다. 이때, Round 함수는 입력 값을 정수를 만드는 함수이고, Rand 함수는 0에서 1 사이의 난수를 생성하는 함수이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 25 및 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
최악 경우 산정부(100)는 부하중심점과 대역폭을 선정하기 위해 발생 가능한 최악 경우를 산정한다(S100). 즉, 최악 경우 산정부(100)는 하나의 부하전압조정기에서 다수의 선로들에 대한 송출전압을 결정하기 때문에 선로 간의 부하 현황이 정반대인 경우를 최악 경우로 산정한다. 최악 경우 산정부(100)는 분산형 전원(450)이 연계되지 않은 선로들을 포함하면 특정 선로는 최대 부하이고, 다른 선로는 최소 부하인 경우를 최악 경우로 산정한다. 여기서, 최악 경우 산정부(100)는 계통의 이력 정보 또는 사용자 설정을 통해 선로의 최대부하 및 최소부하를 산정한다.
한편, 최악 경우 산정부(100)는 분산형 전원(450)이 연계된 선로를 포함하면 각 선로의 최대 부하, 최소 부하 및 분산형 전원(450)의 발전량을 근거로 최악 경우를 산정한다. 즉, 최악 경우 산정부(100)는 선로의 최대부하 및 최소부하, 분산형 전원(450)의 최대출력(즉, 최대 발전량) 및 무출력(즉, 최소 발전량)을 고려하여 최악 경우를 산정한다. 이때, 최악 경우 산정부(100)는 분산형 전원(450)이 연계된 선로의 경우 선로가 최대부하이고 분산형 전원(450)이 무출력이거나, 선로가 최소부하이고 분산형 전원(450)이 최대출력인 경우를 최악 경우로 산정한다. 여기서, 최악 경우 산정부(100)는 계통의 이력 정보 또는 사용자 설정을 통해 선로의 최대부하 및 최소부하를 산정하고, 계통의 이력정보 또는 설치 용량을 통해 분산형 전원(450)의 최대출력을 산정한다.
전압 산출부(200)는 배전용 자동 전압조정기의 동작 유형에 따른 송출전압(즉, 2차측 전압)을 산출한다(S200). 즉, 전압 산출부(200)는 동작 유형에 따라 일반형, 송출고정탭형, 역송대응형, 분산형 전원(450) 대응형 등으로 구분되는 배전용 자동 전압조정기의 송출전압(즉, 2차측 전압)을 산출한다. 이때, 전압 산출부(200)는 1차측 전압, 탭 번호, 기준 전압을 근거로 배전용 자동 전압조정기의 송출전압(즉, 2차측 전압)을 산출한다.
기준값 선정부(300)는 최악 경우 및 송출전압을 근거로 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 산정한다(S300). 즉, 기준값 선정부(300)는 최악 경우에 대한 부하중심점과 대역폭에 따라 배전용 자동 전압조정기의 동작특성을 고려한 송출전압(즉, 2차측 전압)과 부하전압조정기의 동작횟수를 이용하여 최적의 부하중심점 및 대역폭을 산정한다. 이때, 기준값 선정부(300)는 부하중심점과 대역폭이 전압위반 최소화, 부하전압조정기 동작 최소화 등의 목적에 가장 부합되는지 확인하여 산정한다. 이를 첨부된 도 25를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 아래와 같다.
기준값 선정부(300)는 부하중심점 및 대역폭의 범위 및 최소단위를 근거로 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 생성한다(S310). 예를 들어, 부하중심점의 최소단위를 1%, 범위를 30~80%, 대역폭의 최소 단위를 0.1%, 범위를 0.8~1.5%로 가정하면 기준값 선정부(300)는 408개의 부하중심점과 대역폭 조합을 생성한다(도 9 참조).
기준값 선정부(300)는 최악 경우에 기생성한 부하중심점 및 대역폭 조합을 반영하여 부하중심점 및 대역폭 조합을 확장한다(S320). 예를 들어, 3개의 선로와 1개의 분산형 전원(450)이 연계된 계통을 대상으로 부하중심점과 대역폭을 찾는 경우, 기준값 선정부(300)는 최악 경우 산정부(100)에서 산정한 8개의 최악 경우 중에서 모든 선로가 최대부하인 최악 경우와 모든 선로가 최소부하인 최악 경우를 제외한 6개의 최악 경우에 대해 408개의 부하중심점과 대역폭 조합하여 부하중심점 및 대역폭 조합을 확장한다.
기준값 선정부(300)는 기준값 산정을 위한 사용자 목적의 우선순위를 설정한다(S330). 예를 들어, 사용자 목적이 전압위반 최소화, OLTC 동작횟수 최소화, 대역폭 최대화, 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화를 포함하는 경우, 기준값 선정부(300)는 전압위반 최소화를 제1우선순위로 설정하고, OLTC 동작횟수 최소화를 제2우선순위로 설정하고, 대역폭 최대화를 제3우선순위로 설정하고, 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화를 제4우선순위로 설정한다.
기준값 선정부(300)는 우선순위를 설정한 사용자 목적을 근거로 목적함수를 생성한다(S340). 예를 들어, 전압위반 최소화를 제1우선순위로 설정하고, OLTC 동작횟수 최소화를 제2우선순위로 설정하고, 대역폭 최대화를 제3우선순위로 설정하고, 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화를 제4우선순위로 설정된 경우, 기준값 선정부(300)는 우선순위가 설정된 사용자 목적들을 반영하여 목적함수(수학식 8 참조)를 생성한다.
기준값 생성부는 확장한 부하중심점 및 대역폭 조합들에 대해 목적함수의 결과값을 산출한다(S350). 즉, 기준값 선정부(300)는 408개의 부하중심점과 대역폭 조합에 대해 6개의 최악 경우를 적용하여 총 2,448번의 목적함수 계산을 수행한다.
기준값 선정부(300)는 목적함수의 결과값을 근거로 최적의 기준값(즉, 부하중심점 및 대역폭)을 산정한다(S360). 즉, 기준값 선정부(300)는 각 목적함수의 계산마다 전압위반, OLTC 동작 횟수 등을 확인하여 목적함수의 결과값을 산출한다. 기준값 선정부(300)는 산출한 목적함수의 결과값을 근거로 부하중심점 및 대역폭의 최적 조합을 산정한다.
한편, 상술한 전수조사 방법의 경우 목적함수의 결과값을 산출하기 위한 계산량이 많기 때문에, 기준값 선정부(300)는 유전알고리즘 등의 방식을 이용하여 후보군을 줄인 후에 기준값을 산정할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 분산형 전원(450), 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 최악의 경우를 만족시키는 부하중심점과 대역폭을 선정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 분산형 전원(450), 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 최악의 경우를 만족시키는 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 부하전압조정기에 연계된 복수의 배전선로에 연결된 모든 수용가들에 대해 적절한 전압을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 배전용 저압변압기의 변압기가 변경되는 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 지역마다 적정한 전압 범위를 유지하는 부하중심점과 대역폭을 선정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법은 분산형 전원(450), 배전용 자동 전압조정기 및 탭 변경점을 고려하여 부하중심점과 대역폭을 선정함으로써, 단순히 부하 중심점을 선로의 50%, 대역폭을 1.25%로 설정하는 종래기술에 비해 위배 전압의 크기를 최소화하고, OLTC 동작횟수도 최소화할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어 설명하면, 선로 특성(도 27 참조)을 갖는 계통이 도 28과 같이 구성된 경우를 예로 들면, 도 29에 도시된 바와 같이, 부하 중심점을 선로의 50%, 대역폭을 1.25%로 설정하는 종래기술에서는 위배전압의 합이 32.60kV이고, OLTC 동작횟수가 14회이다. 이에 반해, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법을 이용하는 경우 위배전압의 합이 3.05kV이고, OLTC 동작횟수가 2회이다. 이를 통해, 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법을 적용하는 경우 종래기술에 비해 위배 전압의 크기를 최소화하고, OLTC 동작횟수도 최소화할 수 있음을 알 수 있다. 이는 도 30 내지 32에 도시된 선로별 전압분포 및 최악 경우별 상세 결과를 통해서도 확인할 수 있다. 여기서, 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법을 적용하기 전의 최악 경우 12에 대한 선로별 전압 분포이고, 도 31은 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법을 적용한 후의 최악 경우 12에 대한 선로별 전압 분포이다. 도 32는 본 발명의 실시예에 따른 부하전압조정기 기준값 설정 장치 및 방법의 적용 전후의 OLTC 동작횟수 및 위배전압을 도시한 표이다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 최악 경우 산정부
200: 전압 산출부
300: 기준값 선정부
410: A 선로
420: B 선로
430: C 선로
450: 분산형 전원

Claims (20)

  1. 부하전압조정기에 연결된 선로들을 근거로 최악 경우를 산정하는 최악 경우 산정부;
    상기 부하전압조정기에 연결된 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출하는 전압 산출부; 및
    상기 최악 경우 산정부에서 산정한 최악 경우, 상기 전압 산출부에서 산출한 송출전압 및 상기 부하전압조정기의 동작횟수를 근거로 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 선정하는 기준값 선정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 최악 경우 산정부는,
    상기 부하전압조정기에 연결된 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 산정하고, 상기 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 조합하여 최악 경우를 산정하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 최악 경우 산정부는,
    선로에 분산형 전원이 연계되면, 분산형 전원의 최대출력과 선로의 최소 부하인 상태 및 분산형 전원의 무출력과 최소 부하인 상태 및 선로의 최대 부하인 상태를 최악 경우로 산정하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압 산출부는,
    상기 배전용 자동 전압조정기의 동작 유형에 따라 1차측 전압, 탭 번호 및 기준 전압을 근거로 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전압 산출부는,
    상기 배전용 자동 전압조정기의 2차측 전압을 송출전압으로 산출하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준값 선정부는,
    부하중심점 및 대역폭의 범위 및 최소단위를 근거로 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 생성하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기준값 선정부는,
    상기 최악 경우 산정부에서 산정한 최악 경우에 상기 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 반영하여 부하중심점 및 대역폭 조합을 확장하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기준값 선정부는,
    상기 부하중심점 및 대역폭 조합 각각에 대해 목적함수의 결과값을 산출하고, 상기 목적함수의 결과값을 근거로 상기 부하중심점 및 대역폭 조합 중에 하나를 기준값으로 선정하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기준값 선정부는,
    전압위반 최소화, OLTC 동작횟수 최소화, 대역폭 최대화 및 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화 중에 적어도 하나를 포함하는 사용자 목적들에 우선순위를 설정하고, 상기 사용자 목적들을 근거로 목적함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준값 선정부는,
    전수조사 또는 유전알고리즘을 근거로 후보군을 줄여 기준값을 선정하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 장치.
  11. 최악 경우 산정부에 의해, 부하전압조정기에 연결된 선로들을 근거로 최악 경우를 산정하는 단계;
    전압 산출부에 의해, 상기 부하전압조정기에 연결된 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출하는 단계; 및
    기준값 선정부에 의해, 상기 최악 경우를 산정하는 단계에서 산정한 최악 경우, 상기 송출전압을 산출하는 단계에서 산출한 송출전압 및 상기 부하전압조정기의 동작횟수를 근거로 부하중심점 및 대역폭을 포함하는 기준값을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 최악 경우를 산정하는 단계에서는,
    상기 최악 경우 산정부에 의해, 상기 부하전압조정기에 연결된 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 산정하는 단계; 및
    상기 최악 경우 산정부에 의해, 상기 선로들의 최대 부하 및 최소 부하를 조합하여 최악 경우를 산정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 최악 경우를 산정하는 단계에서는,
    상기 최악 경우 산정부는, 선로에 분산형 전원이 연계되면, 분산형 전원의 최대출력과 선로의 최소 부하인 상태 및 분산형 전원의 무출력과 최소 부하인 상태 및 선로의 최대 부하인 상태를 최악 경우로 산정하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 송출전압을 산출하는 단계에서는,
    상기 전압 산출부에 의해, 상기 배전용 자동 전압조정기의 동작 유형에 따라 1차측 전압, 탭 번호 및 기준 전압을 근거로 배전용 자동 전압조정기의 송출전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 송출전압을 산출하는 단계에서는,
    상기 전압 산출부에 의해, 상기 배전용 자동 전압조정기의 2차측 전압을 송출전압으로 산출하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 기준값을 선정하는 단계는,
    상기 기준값 선정부에 의해, 부하중심점 및 대역폭의 범위 및 최소단위를 근거로 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기준값을 선정하는 단계는,
    상기 기준값 선정부에 의해, 상기 최악 경우를 산정하는 단계에서 산정한 최악 경우에 상기 복수의 부하중심점 및 대역폭 조합을 반영하여 부하중심점 및 대역폭 조합을 확장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 기준값을 선정하는 단계는,
    상기 기준값 선정부에 의해, 상기 부하중심점 및 대역폭 조합 각각에 대해 목적함수의 결과값을 산출하는 단계; 및
    상기 기준값 선정부에 의해, 상기 목적함수의 결과값을 근거로 상기 부하중심점 및 대역폭 조합 중에 하나를 기준값으로 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기준값을 선정하는 단계는,
    상기 기준값 선정부에 의해, 전압위반 최소화, OLTC 동작횟수 최소화, 대역폭 최대화 및 부하중심점과 선로 중심과의 거리 최소화 중에 적어도 하나를 포함하는 사용자 목적들에 우선순위를 설정하는 단계; 및
    상기 기준값 선정부에 의해, 상기 사용자 목적들을 근거로 목적함수를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 기준값을 선정하는 단계에서는,
    상기 기준값 선정부에 의해, 전수조사 또는 유전알고리즘을 근거로 후보군을 줄여 기준값을 선정하는 것을 특징으로 하는 부하전압조정기 기준값 설정 방법.
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