KR20180086655A - Method for Estimating Model Parameters of Generator Based on PMU(Phasor Measurement Unit) Measurement - Google Patents

Method for Estimating Model Parameters of Generator Based on PMU(Phasor Measurement Unit) Measurement Download PDF

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KR20180086655A
KR20180086655A KR1020170010352A KR20170010352A KR20180086655A KR 20180086655 A KR20180086655 A KR 20180086655A KR 1020170010352 A KR1020170010352 A KR 1020170010352A KR 20170010352 A KR20170010352 A KR 20170010352A KR 20180086655 A KR20180086655 A KR 20180086655A
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서상수
이수형
김동준
문영환
이정호
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한국전기연구원
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Abstract

The present invention relates to a method for estimating a generator constant based on a PMU measurement, comprising the following steps of: (A) receiving a measurement value including instantaneous voltage and current values for each generator online through a network by using a measurement device installed on a power system including one or more generators connected to a power network through a transformer; (B) generating simulation result data for an output of a simulation regeneration generator by inputting simulation input data including a plurality of estimation target constants determined based on the measurement value to the simulation regeneration generator and performing simulation, with respect to a simulation equivalent system for simulation of the output of the simulation regeneration generator on the power network using a predetermined program; and (C) correcting at least one of the estimation target constants based on sensitivity analysis for the estimation target constants, and determining model constants for the generator according to an error by performing the simulation.

Description

PMU 측정 기반 발전기 정수 추정 방법{Method for Estimating Model Parameters of Generator Based on PMU(Phasor Measurement Unit) Measurement}[0001] The present invention relates to a PMU measurement based generator parameter estimation method,

본 발명은 발전기 정수 추정 방법에 관한 것으로서, 특히, 실계통에 연계된 PMU(Phasor Measurement Unit) 장치를 이용하여 계통 고장 발생시 취득된 실측 데이터를 기반으로 계통의 발전기 정수를 추정하는 발전기 정수 추정 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a method of estimating a generator constant of a system based on actual measurement data obtained when a system fault occurs, using a PMU (Phasor Measurement Unit) apparatus connected to a real system .

최근 전력계통의 규모가 커지고 새로운 신규 설비들이 복합적으로 많아짐에 따라, 이를 정교하게 운영하기 위한 많은 다양한 기술이 필요하다. 그 중에서도, 안정적인 계통운영 및 계획 등의 기본이 되는 기술은 계통 안정도 해석이다. 정확하고 정교한 안정도 해석을 위해서는 안정도 해석 모델의 파라미터가 실제 발전기와 유사하게 튜닝되어 있어야 한다. 기존의 발전기 파라미터의 튜닝은 신규 발전기 혹은 제어계 설치시나 주기적인 성능시험을 통하여 이루어 졌다. 그러나 기존의 발전기 성능 시험은 발전기를 특정 조건하에서 시험 시나리오를 기반으로 측정된 데이터를 이용하기 때문에 계통 특성을 반영한 발전기 파라미터를 추적하는데 한계가 있었다. As the scale of the power system grows and the number of new new facilities increases, a variety of technologies are required to operate the power system more sophisticatedly. Among them, the basic technology of stable system operation and planning is system stability analysis. For accurate and precise stability analysis, the parameters of the stability analysis model should be tuned similar to the actual generator. Tuning of existing generator parameters has been accomplished through installation of new generators or control systems or periodic performance tests. However, existing generator performance tests have limited the ability to track generator parameters that reflect system characteristics because the generator uses measured data based on test scenarios under specific conditions.

예를 들어, 종래의 대표적인 기술은 발전기 특성시험을 통하여 취득한 데이터를 이용하여 1기 등가 모델을 이용한 모델 정수를 도출하는 방법을 이용한다. 현재 수행하고 있는 발전기 특성시험은 발전기 모델 정수가 전혀 없는 경우 특정 시험조건을 발전기에 인가하여 취득된 데이터를 이용하여 모델 정수를 도출한다. 그러나 기존 방법은 특정 시험 조건에 대한 발전기 응동 특성을 이용하여 구한 정수로서 발전기는 계통에 연계되어 운전 중에 있으므로 실제 계통에 연계하여 운전 중에 발생하는 고장에 대한 응동은 시험조건과 많이 다른 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 실제 발전기 출력보다 기존의 모델을 이용하는 경우 출력이 더 많거나 적게 나타날 수 있는 문제점을 내포하게 된다. For example, a typical conventional technique uses a method of deriving a model constant using a first-order equivalent model using data acquired through a generator characteristic test. The generator characteristic test that is currently performed is to apply a specific test condition to the generator if there is no generator model constant, and derive the model constant using the acquired data. However, since the existing method is an integer obtained by using the characteristics of the generator response to the specific test condition, the generator is operating in connection with the system, so that the response to the fault occurring during operation in connection with the actual system may be significantly different from the test condition have. Accordingly, when the existing model is used, the output may be more or less than the actual generator output.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 전력계통에서 발전기 및 발전기 인근 등 실계통에 설치된 PMU에서 계통 고장 발생 시 취득된 실측 데이터를 활용하여 발전기 모델 정수를 추정하고 조정함으로써 실제 계통에 연계된 발전기의 계통 고장에 의한 응동 특성을 모델 정수에 반영할 수 있게 되어 보다 정확 하고 실질적인 모델정수를 도출하고, 정확한 모델 정수의 확보에 따라 정확한 안정도 해석의 바탕이 되어 계통의 운영 및 계획 방안의 수립 운영에 적용하여 계통 고장에 대한 대책 방안 수립 등에 활용할 수 있는, 발전기 정수 추정 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a PMU installed in a power system, It is possible to reflect the fluctuation characteristics due to the system failure of the generator connected to the actual system to the model constants to derive more accurate and practical model constants and to obtain accurate model constants, This method is applied to the establishment and operation of the operation and planning method of the system, and to provide a method of estimating the generator water constant which can be utilized for the establishment of measures for system failure.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 발전기 모델 정수 추정 방법은, (A) 변압기를 통해 전력망에 연결된 하나 이상의 발전기가 포함된 전력 계통 상에 설치된 측정 장치를 이용하여 각 발전기에 대한 순시치 전압과 전류를 포함하는 측정값을 수신하는 단계; (B) 소정의 프로그램을 이용하여 상기 전력망 상의 모의 재생 발전기 출력에 대한 시뮬레이션을 위한 모의 축약 계통에 대하여, 상기 측정값에 기초하여 결정된 복수의 추정 대상 정수들이 포함된 모의 입력 데이터를 상기 모의 재생 발전기에 투입하여 시뮬레이션을 수행함으로써, 상기 모의 재생 발전기의 출력에 대한 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계; 및 (C) 상기 추정 대상 정수들에 대한 민감도 분석에 기초하여 상기 추정 대상 정수들 중 하나 이상에 대한 수정 후, 상기 시뮬레이션을 재수행하여 오차에 따라 상기 발전기에 대한 모델 정수들을 결정하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method for estimating a generator model constant according to an aspect of the present invention includes: (A) Receiving a measurement value including an instantaneous voltage and a current for each generator using a measurement device; (B) generating simulation input data including a plurality of estimated object constants determined based on the measured values for a simulated reduction system for simulating the output of the simulated regenerative power generator on the power grid using a predetermined program, Generating simulated result data for an output of the simulated regeneration generator by performing simulation on the simulation output data; And (C) re-executing the simulation after correcting for at least one of the estimated constants based on the sensitivity analysis for the estimated constants, and determining model constants for the generator according to the error .

상기 측정값과 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 상기 오차가 임계보다 작으면 해당 추정 대상 정수들을 상기 발전기에 대한 모델 정수들로 결정한다.If the error between the measured value and the simulation result data is smaller than the threshold value, the estimation target constants are determined as model constants for the generator.

상기 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계에서, 소정의 시작 시각부터 종료 시각까지에 대하여 (A), (B) 단계를 수행하여 상기 오차에 따라 시뮬레이션을 재수행하는 방식, 또는 상기 시작 시각부터 종료 시각까지를 복수의 샘플 구간으로 나누어 각 샘플 구간에 대하여 (A), (B) 단계를 수행하되, 상기 복수의 샘플 구간 전체에 대한 시뮬레이션 수행 후의 상기 오차에 따라 상기 복수의 샘플 구간 전체에 대하여 시뮬레이션을 재수행하는 방식 중 어느 하나의 방식을 이용한다.In the step of generating the simulation result data, steps (A) and (B) are performed for a predetermined start time to end time, and the simulation is restarted according to the error, (A) and (B) are performed for each sample interval by dividing the sample interval into a plurality of sample intervals, and the simulation is re-executed for the entirety of the plurality of sample intervals according to the error after the simulation for the entire plurality of sample intervals One of which is used.

상기 측정값은 상기 발전기에 연결된 상기 변압기의 1차측 또는 2차측에 대한 데이터이다. 상기 측정값은 상기 발전기에 대한 상기 순시치 전압과 전류로부터 환산된 실효치 전압, 주파수, 유효 전력 및 무효전력을 포함한다. The measured value is data for the primary or secondary of the transformer connected to the generator. The measured value includes an effective value voltage, frequency, active power and reactive power converted from the instantaneous value voltage and current for the generator.

네트워크 상의 중앙 서버에서 상기 측정 장치로부터의 상기 측정값을 온라인으로 수신하여, 상기 시뮬레이션의 수행, 상기 추정 대상 정수의 수정, 상기 발전기에 대한 모델 정수들의 결정을 수행한다. 시각 동기화를 통해 복수의 발전기에 대하여 실측하고 상기 복수의 발전기에 대한 모델 정수를 동시에 결정할 수 있다. A central server on the network receives the measurements online from the measurement device to perform the simulation, modify the estimated constants, and determine model constants for the generator. The model constants for the plurality of generators can be simultaneously determined by performing the time synchronization with respect to the plurality of generators.

상기 추정 대상 정수들(β)의 수정량(δ)에 따른 상기 측정값 y와 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 차이를 기초로 상기 민감도에 대한 자코비안 매트릭스(J)를 계산하고, 상기 민감도 계산 시에 상기 측정값 y와 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 차이가 최소화되고 하기의 수학식을 만족하도록 목적함수 f의 변수들인 상기 추정 대상 정수들(β)을 결정하되, Calculating a Jacobian matrix J for the sensitivity on the basis of the difference between the measured value y and the simulation result data according to the correction amount delta of the estimation target constants beta , Determining the estimated constants ? That are variables of the objective function f such that the difference between the measured value y and the simulation result data is minimized and the following equation is satisfied,

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, I는 아이덴티티 매트릭스, μ는 민감도 계산 과정에서 발산 방지 및 수렴속도 향상을 위한 조정계수이다.Here, I is an identity matrix, and μ is an adjustment coefficient for preventing divergence and improving convergence speed in the sensitivity calculation process.

상기 모델 정수들을 결정하는 단계에서, 다음 추정에서는 이전에 사용된 측정값 일부를 제외하고 새로운 측정값을 그만큼 추가하면서, 복수의 측정값으로부터 상기 추정 대상 정수들인 파라미터를 추정하는 방식, 또는 다음 추정에서는 이전에 사용된 파라미터 일부를 제외하고 새로운 측정값으로부터 추정된 파라미터를 그만큼 추가하면서, 측정값들로부터 개별로 파리미터를 추정 후 추정된 복수의 파라미터로부터 대표값을 선정하는 방식을 사용한다.In the step of determining the model constants, a method of estimating a parameter, which is the estimation object constants, from a plurality of measured values while adding a new measured value except for a part of a previously used measurement value in the next estimation, A method of selecting representative values from a plurality of parameters estimated after separately estimating parameters from measured values while adding the estimated parameters from the new measured values to the extent of the previously used parameters except for some of the previously used parameters is used.

상기 모델 정수들을 결정하는 단계에서, 상기 추정 대상 정수들에 대해 추정된 값들 중 어느 하나를 대표값으로 선정하기 위하여, 상기 추정 대상 정수들의 순서쌍에 대한 중력장의 합에 대한 분포를 산출해 중력장이 가장 강한 지점의 해당값을 상기 추정 대상 정수들의 순서쌍의 대표값으로 선정할 수 있다.In the step of determining the model constants, in order to select any one of the estimated values for the estimated constants as a representative value, the distribution of the sum of the gravitational fields with respect to the ordered pair of the estimated constants is calculated, The corresponding value of the strong point can be selected as the representative value of the ordered pair of the estimated object integers.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드로 구현된 기록 매체는, (A) 변압기를 통해 전력망에 연결된 하나 이상의 발전기가 포함된 전력 계통 상에 설치된 측정 장치를 이용하여 각 발전기에 대한 순시치 전압과 전류를 포함하는 측정값을 수신하는 기능; (B) 소정의 프로그램을 이용하여 상기 전력망 상의 모의 재생 발전기 출력에 대한 시뮬레이션을 위한 모의 축약 계통에 대하여, 상기 측정값에 기초하여 결정된 복수의 추정 대상 정수들이 포함된 모의 입력 데이터를 상기 모의 재생 발전기에 투입하여 시뮬레이션을 수행함으로써, 상기 모의 재생 발전기의 출력에 대한 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 기능; 및 (C) 상기 추정 대상 정수들에 대한 민감도 분석에 기초하여 상기 추정 대상 정수들 중 하나 이상에 대한 수정 후, 상기 시뮬레이션을 재수행하여 오차에 따라 상기 발전기에 대한 모델 정수들을 결정하는 기능을 수행하여, 전력망 계통 상의 발전기의 모델 정수를 추정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a recording medium embodied on a computer-readable code, comprising: (A) a plurality of generators connected to a power grid through a transformer, A function for receiving a measured value including an instantaneous value voltage and current; (B) generating simulation input data including a plurality of estimated object constants determined based on the measured values for a simulated reduction system for simulating the output of the simulated regenerative power generator on the power grid using a predetermined program, To generate simulated result data for the output of the simulated regeneration generator; And (C) after correcting at least one of the estimated constants based on the sensitivity analysis on the estimated constants, performing the simulation again to determine model constants for the generator according to the error , The model constants of the generators in the grid system can be estimated.

본 발명에 따른 발전기 정수 추정 방법에 따라, 실제 계통 운전 조건에서 계통 고장 발생시 나타나는 발전기의 응동 특성과 시뮬레이션에서 나타나는 발전기의 응동 특성을 동일하게 나타나도록 발전기 모델 정수를 추정하고 조정할 수 있다. 본 방법을 이용하면 기존의 특정 시험조건에서 도출한 발전기 모델 정수가 실제 계통 운전 상황에서의 응동 특성을 반영하지 못하는 단점을 계통에 연계된 PMU 데이터에서 추출한 결과와 시뮬레이션 결과를 비교 분석하여 시뮬레이션 결과가 PMU 데이터와 유사하도록 발전기 모델 정수를 조정함으로써 보다 실계통과 가까운 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다. 계통 안정도 시뮬레이션은 전력계통을 계획 운영하는 입장에서 가장 기본이 되는 시뮬레이션으로서, 해당 시뮬레이션의 신뢰성을 높여 실계통의 특성을 시뮬레이션에 그대로 반영하게 한다면, 보다 정확하고 신뢰성 있는 안정도 해석 결과를 도출할 수 있게 하며, 이는 결과적으로 안정적인 계통 계획 및 운영의 기반 기술이 되어, 계통 고장에 대한 대책 방안 수립 등에 정확하고 용이하게 활용할 수 있게 한다.According to the method of estimating the generator constant according to the present invention, the generator model constant can be estimated and adjusted so that the dynamic characteristics of the generator when the system failure occurs in the actual system operation conditions and the dynamic characteristics of the generator appear in the simulation. The simulation results are compared with the results obtained by extracting PMU data related to the system from the results of the simulation. By adjusting the generator model constants to be similar to the PMU data, simulation results closer to the real system can be obtained. The system stability simulation is the most basic simulation in planning and operating the power system. If the reliability of the simulation is raised to reflect the characteristics of the actual system in the simulation, it is possible to obtain more accurate and reliable stability analysis results As a result, it becomes the base technology of stable system planning and operation, so that it can be used accurately and easily for establishment of measures for system failure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 단자 또는 계통 접속점에서의 실측 데이터의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비용을 최소화하는 실측 데이터의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 모의를 위한 가상 데이터의 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 발전기 모델 정수 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 발전기 모델 정수 추정 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에서 모델 정수 추정 및 대표 정수 선정 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 모델 정수 추정 시의 통계기법을 사용할 때의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 2차원 평면에 임의의 10개의 순서쌍이 있을 때, 각 점이 발생시키는 중력장의 합에 대한 3차원 분포의 일례이다.
도 8은 도 7의 중력장의 합에 대한 분포를 등고선으로 나타낸 도면이다.
도 9는 두 개의 모델 정수 쌍으로 구성된 많은 수의 순서쌍에 대한 중력장의 합에 대한 분포를 등고선으로 나타낸 도면이다.
도 10, 도 11, 도 12는 어느 발전기를 예로 들어 실측 데이터 기반의 추정된 모델 정수 K, T5의 분포, 등고선, 무효전력 관련 정수의 순서쌍을 각각 나타낸다.
1 is a view for explaining a method of measuring measured data at a generator terminal or a system connection point according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a measurement method of measured data that minimizes a cost according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a method of generating virtual data for dynamic simulation according to an embodiment of the present invention.
4A is a diagram for explaining an example of a generator model constant estimation method of the present invention.
FIG. 4B is a diagram for explaining another example of a generator model constant estimation method of the present invention.
5 is a diagram for explaining an example of a model constant estimation and representative integer selection method in the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of using statistical techniques for model constant estimation in the present invention.
7 is an example of a three-dimensional distribution of the sum of the gravitational fields generated by each point when there are arbitrary 10 ordered pairs in the two-dimensional plane.
FIG. 8 is a diagram showing the distribution of the sum of the gravitational fields of FIG. 7 by contour lines. FIG.
Fig. 9 is a contour map showing the distribution of the sum of gravity fields for a large number of ordered pairs composed of two model integer pairs.
FIGS. 10, 11, and 12 show an ordered pair of distributions, contour lines, and reactive power-related constants of the estimated model constants K and T5 based on the measured data based on any generator.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In addition, detailed descriptions of known functions and / or configurations are omitted. The following description will focus on the parts necessary for understanding the operation according to various embodiments, and a description of elements that may obscure the gist of the description will be omitted. Also, some of the elements of the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and therefore the contents described herein are not limited by the relative sizes or spacings of the components drawn in the respective drawings.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 정수 추정 방법은, 하기하는 바와같이 EMS(Energy Management System, 에너지 관리 장치), 중앙 서버 등의 전자 장치를 이용하여 구현될 수 있으며, 전자 장치는 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 전자 장치는 컴퓨팅 시스템(PC(Personal Computer), 대용량 컴퓨터 등)일 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서, 메모리, 사용자 인터페이스 입력 장치, 사용자 인터페이스 출력 장치, 스토리지, 및 네트워크 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 프로세서는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리나 스토리지에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다.First, a generator constant estimation method according to an embodiment of the present invention may be implemented using an electronic device such as an EMS (Energy Management System) or a central server as described below, , Software such as an application program, or a combination thereof. The electronic device may be a computing system (e.g., a personal computer (PC), a large-capacity computer, etc.) and may include at least one processor, memory, user interface input device, user interface output device, storage, and network interface. A processor may be a central processing unit (CPU) or a semiconductor device that performs processing on instructions stored in memory or storage.

<1. 측정><1. Measurement>

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 단자 또는 계통 접속점에서의 실측 데이터의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a method of measuring measured data at a generator terminal or a system connection point according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전력망(Main Grid)에 모선을 통해 전력을 공급하는 발전기들(G1, ... , Gn) 중 어느 하나 이상의 정수 추정 대상 발전기를 선정하여, 각 발전기 출력에 연결된 변압기 1차측의 계통 접속점의 순시치 전압/전류(M1p,..., Mnp) 또는 발전기 단자인 각 발전기 출력에 연결된 변압기 2차측의 순시치 전압/전류(M1s,..., Mns) 등 대상 발전기에 대한 실측 데이터를, PT(변성기)/CT(변류기)(Potential Transformer/Current Transformer), MOF(변압변류기) (Metering Out Fit), 또는 PMU(Phasor Measurement Unit) 등 측정 장치를 이용하여, 소정의 시간 단위(△t)로 측정할 수 있다. 위와 같은 EMS(중앙 서버와 연동하는 제어장치)는 측정된 대상 발전기에 대한 실측 데이터로부터 실효치 전압, 주파수, 유효/무효전력으로 환산하여 환산된 측정값을 메모리 등에 저장 관리할 수 있다. 이와 같이 필요에 따라 계통 접속점 및 발전기 단자에서 모두 측정하여 추정 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 정확한 상태 반영을 위해, 측정 시 EMS로부터 발전기로 전달되는 자동 생성 제어(Automatic Generation Control, AGC) 신호를 함께 취득하고 동기화 등에 이용하여 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 1, one or more constants to be estimated are selected from among generators G 1 ,..., G n that supply power to a main grid through a bus, (M1s, ..., Mnns) of the secondary side of the transformer connected to the output of each generator which is the generator terminal or the instantaneous value voltage / current (M1s, ..., Mnp) Is measured by using a measuring device such as PT (Transformer) / CT (Potential Transformer / Current Transformer), MOF (Metering Out Fit) or PMU (Phasor Measurement Unit) Can be measured in units of time (t). The above EMS (control device linked with the central server) can store and manage measured values converted into actual value voltage, frequency, and valid / reactive power from the measured data of the measured target generator to a memory or the like. Thus, the estimation accuracy can be improved by measuring both the grid connection point and the generator terminal as required. Also, in order to accurately reflect the state, an automatic generation control (AGC) signal transmitted from the EMS to the generator at the time of measurement may be acquired together and used for synchronization or the like to improve estimation accuracy.

개별 실측 데이터(M1s, M1p,..., Mns, Mnp)를 각각 따로 사용하여 발전기 정수를 추정하는 것도 가능하지만, 해당 추정 대상 발전기들(G1, ... , Gn)에 대해 동일한 시점에서의 각각의 발전기 특성이 정확하게 모두 반영되도록 하기 위해서는 모든 각각의 발전기에 대한 개별 측정이 동일한 시점에 이루어져야 한다. 이를 위해, 각 개별 측정은 AGC 신호 등을 이용한 측정 시작과 시각 동기화를 기반으로 동일한 시점에 이루어지며, 측정 장치간 시각 동기화는 측정 장치 간의 로컬 통신 또는 GPS(Global Positioning System) 시각 수신 등을 통해 이루어질 수 있다. 특히, 전국 범위와 같은 광역에서의 시각 동기화는 주로 GPS 시각 수신을 통해 이루어질 수 있다.The same point in time for the individual measured data (M1s, M1p, ..., Mns, Mnp) each also possible to estimate the constant generator to separately used, but in the estimation target generator (G 1, ..., G n ) The individual measurements for all the individual generators must be made at the same time so that the characteristics of each of the generators in the generator are accurately reflected. For this, each individual measurement is made at the same time based on the start of measurement and time synchronization using the AGC signal, and the time synchronization between the measurement devices is performed through local communication between measurement devices or GPS (Global Positioning System) . Especially, wide - area time synchronization such as the nationwide range can be achieved mainly through GPS visual reception.

이와 같은 측정 방식을 사용하면, 동일한 시간에 전국 단위의 광역 실측 데이터를 얻을 수 있다. 실측 데이터는 온라인으로 전송하여, 이를 수신한 중앙 서버는 중요 시점의 모든 발전기의 정확한 모델 정수를 동시에 결정할 수 있다. 이로 인해 현장시험을 최소화하여, 발전기 모델 반영까지의 지연시간을 크게 단축할 수 있어 계통해석의 정확성 확보에 기여한다. 부수적으로 현장시험으로 인한 비용 및 인력을 최소화 할 수 있다.Using such a measurement method, wide-area actual data on a nationwide basis can be obtained at the same time. The measured data is transmitted online, and the central server receiving the data can simultaneously determine the correct model constants of all generators at the critical point. This minimizes field testing and greatly shortens the delay time to reflect the generator model, contributing to the accuracy of the system analysis. Incidentally, it is possible to minimize the cost and manpower of the field test.

전국 단위의 측정을 위해서는 비용을 최소화 하는 것이 중요한 요소이므로, 도 1과 같은 여러 위치에서의 측정 방식 중 비용을 최소화하는 측정 방식을 도 2와 같이 나타낼 수 있다.Since it is important to minimize the cost for nationwide measurement, a measurement method that minimizes the cost among the measurement methods at various positions as shown in Fig. 1 can be shown in Fig.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비용을 최소화하는 실측 데이터의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a measurement method of measured data that minimizes a cost according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 측정의 리던던시(redundancy)를 없앤 방식으로서 측정에 투입되는 비용을 최소화할 수 있는 방식을 나타낸다. 즉, 각 발전기 출력에 연결된 변압기 1차측의 계통 접속점에, CT를 설치하여 개별 발전기의 계통 접속점에서의 순시치 전류를 측정하고, PT를 설치하여 개별 발전기의 계통 접속점에서의 순시치 전압을 측정할 수 있다. 이에 따라, 측정된 순시치 전압 및 전류를 기초로 EMS(중앙 서버와 연동하는 제어장치)에서는 개별 발전기에서 계통으로 투입되는 실효치 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력을 환산하여 환산된 해당 측정값을 인터넷, 무선 통신망 등 네트워크를 통해 중앙의 서버로 전송할 수 있다.Referring to FIG. 2, there is shown a method of eliminating redundancy of measurement and minimizing the cost of measurement. That is, CT is installed at the grid connection point of the primary side of the transformer connected to each generator output to measure the instantaneous value current at the grid connection point of each generator and PT is installed to measure the instantaneous value voltage at grid connection point of each generator . In accordance with the measured instantaneous value voltage and current, the EMS (control device linked to the central server) converts the measured value converted into the effective value voltage, frequency, effective and reactive power inputted from the individual generators into the system, , A wireless communication network, etc., to a central server through a network.

<2. 가상 데이터 생성 및 검증><2. Virtual data generation and verification>

도 1과 같이 각 발전기의 1차/2차 측 모든 지점에서 데이터를 취득한 경우에는, 별도의 가상 데이터가 없이도 동적 모의를 수행할 수 있다. 그러나, 취득한 데이터를 기반으로 다른 지점에서의 가상 데이터를 생성하여 해당 지점에서의 측정 데이터와 비교함으로써 측정의 정확도를 검증하여 불량 데이터를 제거할 수도 있다.As shown in FIG. 1, when data is acquired at all the points on the primary and secondary sides of each generator, dynamic simulations can be performed without separate virtual data. However, based on the acquired data, virtual data at another point may be generated and compared with the measurement data at the corresponding point, thereby verifying the accuracy of the measurement to remove the defective data.

가상 데이터는 실제 계통 구성에 따라 변압기의 임피던스나 선로 임피던스를 기반으로 생성될 수 있으며, 1차측 데이터를 활용한 2차측 데이터 생성 또는 그 역방향으로 데이터 생성 등이 가능하다. 예를 들어, 도 3과 같이 발전기 G 단자에서 변압기 2차측 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력 데이터를 측정한 경우, 발전기 G와 PB 발전기(계통변화 추정을 위한 모의 재생 발전기) 사이의 변압기의 임피던스나 선로 임피던스 등 데이터에 영향을 미치는 변수들을 반영하여, 반대편 변압기 1차측에서의 PB(play back) 가상 데이터 생성이 가능하고, 그 역방향으로도 가상 데이터 생성이 가능하다. 즉, 동적 모의(simulation)를 위해, 중앙 서버의 모의 장치는, 측정 데이터에 기초하여 결정된 추정 대상 정수가 포함된 모의 입력 데이터를 PB 발전기로 투입할 때, PB 발전기 위치에서의 데이터를 직접 측정하지 않더라도, 위와 같은 가상 데이터(변압기 2차측 데이터에 상응하는 변압기 1차측에서의 데이터)를 생성하여 모의 입력 데이터를 반영함으로써 동적 모의가 가능하다.The virtual data can be generated based on the impedance or line impedance of the transformer depending on the actual system configuration, and it is possible to generate the secondary data using the primary data or generate the data in the reverse direction. For example, when the voltage, frequency, effective, and reactive power data of the transformer secondary side are measured at the G terminal of the generator as shown in Fig. 3, the impedance of the transformer between the generator G and the PB generator (simulated regenerative generator for estimating the system change) It is possible to generate PB (play back) virtual data at the primary side of the opposite transformer by reflecting variables affecting the data such as line impedance, and it is also possible to generate virtual data in the reverse direction. That is, for dynamic simulation, the simulator of the central server directly measures the data at the PB generator position when inputting the simulated input data including the estimation object constant determined based on the measurement data to the PB generator , It is possible to generate dynamic simulations by generating virtual data (data on the transformer primary side corresponding to the transformer secondary data) and reflecting the simulated input data.

<3. 발전기 모델 정수 추정><3. Generator model constant estimation>

중앙 서버의 모의 장치에서 발전기 모델 정수 추정을 위한 축약 계통은, 도 3과 같이 변압기 2차 측의 추정 대상 발전기(G)에 대한 모델 정수 추정을 위한, 전력망(Main Grid)에 연결된 변압기 1차 측의 PB 발전기(계통변화 추정을 위한 모의 재생 발전기)로 구성된다. 이와 같은 모의 축약 계통은 모델 정수 추정을 위한 연산자원을 최소화하는데 기여한다.The reduction system for estimating the generator model constants in the simulator of the central server is composed of a transformer primary side connected to the power grid (main grid) for estimating the model constants for the estimation target generator G on the secondary side of the transformer, And a PB generator (a simulated regenerative generator for estimating the system change). This simulated contraction system contributes to minimizing the operator circle for estimating the model constants.

측정 데이터에 기초하여 결정된 추정 대상 정수가 포함된 모의 입력 데이터를 PB 발전기로 투입하여, 이와 같은 계통 상의 전력망(모델)에서의 PB 발전기의 출력에 대하여 모의하여, 그 시뮬레이션 결과에 따라, 발전기(G)에 대한 모델 정수를 결정하기 위하여, 중앙 서버의 모의 장치는, 해당 회로의 동작 시뮬레이션을 수행하기 위한 소정의 응용 프로그램을 이용하여 모의할 수 있으며, PB 발전기의 출력 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력 등 시뮬레이션 결과 데이터를 생성할 수 있다. PB 발전기의 시뮬레이션 결과 데이터를 이용하여, 도 3의 원리에 따라 추정 대상 발전기(G)에서 측정되는 값과 근사하도록 만족시킬 수 있는 추정 대상 발전기(G)의 모델 정수가 결정될 수 있다.The simulated input data including the estimated object constants determined based on the measurement data is input to the PB generator to simulate the output of the PB generator in the system of such a grid network and the generator G ), The simulator of the central server can simulate using a predetermined application program for simulating the operation of the circuit, and the output voltage, frequency, effective and reactive power of the PB generator And so on. Using the simulation result data of the PB generator, the model constant of the estimation subject generator G that can be satisfied to approximate the value measured in the estimation subject generator G according to the principle of FIG. 3 can be determined.

도 4a는 본 발명의 발전기 모델 정수 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 여기서는 소정의 시작 시각(t0)부터 종료 시각(tf)까지 모의를 수행하여 발전기(G)의 모델 정수를 확정하는 방법을 나타낸다. 4A is a diagram for explaining an example of a generator model constant estimation method of the present invention. Here, a method of determining the model constants of the generator G by performing simulations from a predetermined start time (t 0 ) to an end time (t f ) is shown.

도 4a를 참조하면, 모의 장치에서 수행하는 발전기 모델 정수 추정 방법의 일례에서, 먼저, 전력망(Main Grid) 상의 계통에 대하여, 위와 같은 실효치 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력와 같은 실측 데이터인 측정값에 기초하여 결정된 추정 대상 정수가 포함된 PB 발전기의 모의 입력 데이터와 함께 소정의 모의 시작 시각(t0)부터 종료 시각(tf)까지 전력망에서의 PB 발전기의 출력에 대하여 한번 모의하여 시뮬레이션 결과(예, 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력 등)를 생성한 후(S10), 추정 대상 정수를 일부 수정하여 한번 더 모의하기 위하여 시뮬레이션 결과(예, 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력 등)를 기초로 추정 대상 정수에 대한 모델의 민감도를 분석한다(S11). 추정 대상 정수의 개수 증가에 따라 민감도 분석을 위한 모의 횟수가 선형적으로 증가하는 특성을 갖는다. Referring to FIG. 4A, in an example of a method of estimating the generator model constants performed in the simulator, first, a method of estimating the generator model constants is performed on the grid on the main grid by using the measured values such as the effective value voltage, frequency, Simulation results (simulated results) of the output of the PB generator in the power network from the simulated start time (t 0 ) to the end time (t f ) together with the simulated input data of the PB generator including the estimated target constants determined on the basis (E.g., voltage, frequency, effective, and reactive power, etc.) in order to simulate a part of the estimation target constant after modifying the estimation target constant The sensitivity of the model to the target integer is analyzed (S11). The number of simulations for sensitivity analysis increases linearly with increasing number of estimated constants.

예를 들어, 민감도 분석에 따라 추정 대상 정수들(예, 입출력 전압/전류, 유효/무효 전력, 이득, 임피던스 등과 연관된 값) 중 파라미터값 변경에 대한 감도가 높은 하나 이상의 모델정수를 수정 대상으로 선택할 수 있다. 이후 이와 같은 민감도 산출을 기반으로 선택된 해당 추정 대상 정수의 값을 수정하고(S12), 계통 모의를 더 수행한 후 시뮬레이션 결과(예, 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력 등)와 발전기(G)에서의 측정값과의 오차를 계산한다(S13). 추정한 정수에 의한 오차가 충분히 작은 경우(임계치보다 작은 경우)(S14) 해당 추정 대상 정수들을 발전기(G)의 모델 정수로 확정하여 소정의 계통해석 프로그램의 발전기 모델에 반영하며(S15), 그렇지 않을 경우에는 오차가 충분히 작아질 때까지 위와 같은 민감도 해석부터 반복 수행하여 최종 수정되는 모델 정수가 포함된 추정 대상 정수들을 발전기(G)의 모델 정수로 확정한다. 일반적인 로컬 최적화 기법의 경우가 이에 해당하며, 도 4a의 방법은 도 4b의 방법 보다 성능이 우수할 것이므로 이를 선택하는 것이 합리적일 것으로 보인다. For example, one or more model constants that are highly sensitive to parameter value changes among the estimation target constants (e.g., values associated with input / output voltage / current, effective / reactive power, gain, impedance, etc.) . Thereafter, the value of the corresponding estimation target integer selected on the basis of the sensitivity calculation is modified (S12), and the simulation results (e.g., voltage, frequency, validity and reactive power, etc.) Is calculated (S13). If the error due to the estimated integer is sufficiently small (smaller than the threshold value) (S14), the estimation target constants are determined as the model constants of the generator G and reflected in the generator model of the predetermined systematic analysis program (S15) If the error is sufficiently small, it is repeated from the above sensitivity analysis to determine the estimated constants including the finally corrected model constants as the model constants of the generator (G). This is the case for a typical local optimization technique, and the method of FIG. 4A would be superior to the method of FIG. 4B, so it would be reasonable to select it.

도 4b는 본 발명의 발전기 모델 정수 추정 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 여기서는 측정값의 한 샘플씩 나누어 계통 모의를 수행하여 발전기(G)의 모델 정수를 확정하는 방법을 나타낸다. 칼만필터와 같은 트래킹 기법이 이에 해당하는데, 발전기 모델 정수 추정은 비선형성이 매우 강해 일반적인 트래킹 기법으로는 추정이 매우 어렵다. 확률적 접근으로 비선형 해석 능력이 매우 뛰어난 앙상블 칼만필터의 경우가 적용이 가능한 정도이다. FIG. 4B is a diagram for explaining another example of a generator model constant estimation method of the present invention. Here, a method of determining the model constants of the generator (G) by performing a system simulation by dividing one sample of measured values is shown. This is equivalent to the Kalman filter tracking technique. Estimation of the generator model constants is very difficult due to the strong nonlinearity. The ensemble Kalman filter, which has a very good nonlinear analytical ability due to its probabilistic approach, is applicable to the case.

도 4b를 참조하면, 먼저, 전력망(Main Grid) 상의 계통에 대하여, 위와 같은 실효치 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력와 같은 측정값을 수신하면, 이에 기초하여 결정된 추정 대상 정수가 포함된 PB 발전기의 모의 입력 데이터와 함께 전력망에서의 PB 발전기의 출력에 대하여 시뮬레이션 결과(예, 전압, 주파수, 유효 및 무효 전력 등)를 생성하되, 소정의 시작 시각(t0)부터 종료 시각(tf)까지를 소정의 시간단위(△t)로 n개 샘플구간들(tn= t0 ~ tn=tf)로 나눌 때, 처음 샘플 구간부터 시뮬레이션을 수행하기 시작한다(S21). 이와 같은 시뮬레이션 결과에 대하여 앙상블 칼만필터 방식 등을 이용하여 추정 대상 정수들을 발전기(G)의 모델 정수로 확정하기 위한 민감도 분석 등 통계적 분석을 수행하고(S22), 이를 기초로 해당 추정 대상 정수를 수정한다(S23). 이와 같은 과정은 전체 샘플구간들(tn= t0 ~ tn=tf)에 대하여 반복적으로 수행된다(S24, S25). 즉, 하나의 샘플 구간만큼 계통 모의를 한 후, 확률적으로 가능한 추정 대상 정수들의 가상 샘플을 다수 생성하고, 각각에 대해 계통 모의를 수행한다. 이 과정에서 수백 개 이상의 가상 샘플이 생성될 수 있고, 수신되는 본래의 데이터 기반 계통해석 한번당 상당수(예, 수백 번)의 계통해석이 수반된다. Referring to FIG. 4B, when a measured value such as the effective value voltage, frequency, effective, and reactive power is received for the system on the main grid, a simulation of the PB generator including the estimated target constants determined based thereon but with the input data to the output of the PB generator in the grid generate simulation results (for example, voltage, frequency, active and reactive power, etc.), given the up from a predetermined starting time (t 0), end time (t f) the n samples of the interval (in hours) (△ t) when divided by (t n = t 0 ~ t n = t f), and starts to perform the simulation in the first place the sample interval (S21). A statistical analysis such as a sensitivity analysis for determining the estimation target constants as the model constants of the generator G is performed (S22) using the ensemble Kalman filter method or the like with respect to the simulation result (S22) (S23). This process is repeatedly performed for all the sample intervals (t n = t 0 to t n = t f ) (S 24, S 25). That is, after systematic simulation is performed for one sample period, a plurality of virtual samples of probable target constants are generated, and a system simulation is performed for each virtual sample. In this process, hundreds of virtual samples can be generated and many (eg, hundreds) of systematic interpretations are involved per analysis of the original data-based system received.

이와 같은 각 가상 샘플에 대한 계통 모의 후 가장 유력한 새로운 가상 샘플을 통계적으로 구하고, 이를 기초로 추정 대상 정수들의 가상 샘플을 수정한 후, 측정값의 다음 샘플에서 반복해 나감에 따라 소요되는 연산이 매우 많아진다. 또한, 이에 따른 추정 결과가 측정값에 비교하여 충분히 작은 오차인 경우에는 현재까지 추정된 추정 대상 정수들을 발전기(G)의 모델 정수로 확정하여 업데이트하지만(S27), 비선형을 위한 다른 칼만필터 처럼, 앙상블 칼만필터는 최종 수렴값이 최적의 값인 것이 보증되지 않으므로, 최종 결과의 비교를 통해 충분히 작은 오차가 아니라고 판명되는 경우(S26), 앞선 과정을 모두 반복해야 한다(S27).After the system simulation for each virtual sample is performed, the most likely new virtual sample is statistically obtained, and the virtual samples of the estimated target constants are modified based on the statistical result. More. If the estimated result is sufficiently small compared with the measured value, the estimated estimated constants to date are determined to be the model constants of the generator G and updated (S27). However, like other Kalman filters for nonlinearity, Since the ensemble Kalman filter does not guarantee that the final convergence value is the optimal value, if it is determined that the error is not a sufficiently small error through comparison of the final results (S26), all the above processes must be repeated (S27).

발전기(G)의 정수 추정은 비선형성이 매우 강하며, 발전기(G)의 다양한 정수들은 조합에 의해 다양한 특성을 나타낸다. 즉, 측정 데이터를 정확하게 표현할 수 있는 정수들의 조합이 복수로 존재할 수 있다. 복수의 로컬 최적점을 포함한 문제의 글로벌 최적값을 찾는 것은 글로벌 최적화 문제로 정의되며, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Gravity Algorithm 등의 글로벌 최적화 기법으로 해결될 수 있다. 위의 글로벌 최적화 기법은 로컬 최적화에 비해 연산자원이 매우 많이 필요하며, 도출된 값이 글로벌 최적값이 될 가능성은 연산자원 투입량이 많을수록 높아진다. 따라서, 전국 규모의 다수 발전기 모델 추정에는 적합하지 않으며, 실제 발전기 특성의 빠른 계통해석 프로그램 반영도 어렵다.The integer estimates of the generator (G) are very nonlinear, and the various constants of the generator (G) exhibit various characteristics in combination. That is, there may be a plurality of combinations of integers that can accurately represent measurement data. Finding a global optimal value for a problem involving multiple local optimal points is defined as a global optimization problem and can be solved by global optimization techniques such as Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, and Gravity Algorithm. The above global optimization technique requires much more operator resources than local optimization, and the possibility that the derived values become the global optimal values increases as the operator input amount increases. Therefore, it is not suitable for estimating the number of generators of a nationwide scale, and it is difficult to reflect the program analysis program of the actual generator characteristics.

발전기 정수 추정의 궁극적인 목표는 실제 발전기의 특성을 정확하게 반영하는 것이므로, 해당 목적을 만족한다면 발전기의 정수들의 조합이 실제와 동일한가 여부는 중요성이 높지 않다. 따라서, 로컬 최적화 기법을 발전기 정수 추정에 적용하는 것이 합리적이다. 또한, 일반적으로, 발전기의 정수는 단기간에 크게 변하지 않으므로, 일정 기간 이내에 측정된 데이터는 일관성 있는 결과를 보이게 된다. 즉, 측정 데이터가 누적됨에 따라 발전기의 특성은 다양한 상황을 만족해야 하며, 모든 데이터를 만족시키도록 추정된 발전기 정수 각각은 실제 발전기의 정수에 다가가게 된다. Since the ultimate goal of estimating the generator constant is to accurately reflect the characteristics of the actual generator, it is not important whether the combination of the constants of the generator is the same as the actual one. Therefore, it is reasonable to apply the local optimization technique to the generator constant estimation. Also, in general, the constant of a generator does not change significantly in a short period of time, so that data measured within a certain period of time shows a consistent result. That is, as the measurement data accumulates, the characteristics of the generator must satisfy various conditions, and each of the estimated generator constants to satisfy all the data approaches the actual generator constant.

발전기 정수 추정을 위해 로컬 최적화 기법 중 현재까지 가장 강력한 것 중 하나인 Levenberg-marquardt 알고리즘(L-M 알고리즘)을 먼저 적용하였다. 해당 알고리즘은 [수학식1]에 의해 동작한다. 즉, 추정 대상 정수들(β)의 수정량(δ)에 따른 측정값 y와 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 차이를 기초로 민감도에 대한 자코비안 매트릭스(J)를 계산하고, 민감도 계산 시에 측정값 y와 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 차이가 최소화되고 하기의 수학식을 만족하도록 목적함수 f의 변수들인 상기 추정 대상 정수들(β)을 결정할 수 있다. The Levenberg-marquardt algorithm (LM algorithm), which is one of the most powerful local optimization methods, was applied first to estimate generator constants. The algorithm operates according to [Equation 1]. That is, the Jacobian matrix J for the sensitivity is calculated based on the difference between the measured value y according to the correction amount ? Of the estimation target constants ? And the simulation result data, and the Jacobian matrix J for the sensitivity is calculated. And the estimation target constants ? That are variables of the objective function f are determined so that the difference between the simulation result data is minimized and the following equation is satisfied.

[수학식1][Equation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, 매트릭스, JI 는 각각 민감도에 대한 자코비안(Jacobian) 매트릭스 및 아이덴티티(identity) 매트릭스이다. J T 는 J의 트랜스포스(transpose) 매트릭스. 벡터 βP, βQ)는 목적함수(f())를 결정하는 파라미터들(예, 추정 대상 정수들로서, 입출력 전압/전류, 유효/무효 전력, 이득, 임피던스 등과 연관된 값)의 집단이며, 파라미터들의 변화량(수정량)으로 이루어진 벡터 δ에 의해 매 반복 계산 때 마다 갱신되어 목적함수를 최적화한다. 즉, 벡터 β는 측정값(y)와 시뮬레이션 결과 데이터(예, 전압, 주파수, 유효 전력(P) 및 무효 전력(Q) 등) 차이로 민감도(J)를 계산할 때, 측정값(y)와 시뮬레이션 결과 데이터 간의 차이를 최소화하도록 결정된다. 상대적으로 작거나 큰 조정계수 μ는 L-M 알고리즘을 Gauss-Newton 또는 gradient descent(기울기 하강) 방법으로 오차가 작아지도록 하며, 민감도 계산 과정에서 발산 방지 및 수렴속도 향상시키게 된다. L-M 알고리즘의 각 파라미터는 [수학식2] ~ [수학식5]으로 결정된다. 즉, 유효 전력(P) 및 무효 전력(Q)에서의 각각의 파라미터 βP, βQ에 대한 유효 전력(P) 및 무효 전력(Q)에 대한 RMSE(Root Mean Square Error)의 변화량을 계산하여, 발전기(G)와 그에 포함된 조속기(governor), PSS(Power system stabilizer, 전력안정화기), 여자기(exciter) 등과 관련된 각각의 파라미터 βP, βQ를 추정할 수 있다. Where the matrices, J and I, are a Jacobian matrix and an identity matrix for sensitivity, respectively. J T is the transpose matrix of J. The vector βP , β Q ) is a group of parameters that determine the objective function (f ()) (eg, values associated with input / output voltage / current, valid / reactive power, gain, And a vector delta consisting of the amount of change in parameters (correction amount), and is updated every time the iteration is performed to optimize the objective function. That is, the vector β is the measured value (y) and the simulation result data (e. G., Voltage, frequency, real power (P) and reactive power (Q), etc.) in calculating the sensitivity (J) as the difference between the measured value (y) The simulation results are determined to minimize the difference between the data. The relatively small or large adjustment coefficient μ reduces the error by the Gauss-Newton or gradient descent method of the LM algorithm and improves the convergence speed and prevention of divergence in the sensitivity calculation process. Each parameter of the LM algorithm is determined by [Equation 2] - [Equation 5]. That is, the variation amount of the root mean square error (RMSE) with respect to the effective power P and the reactive power Q with respect to the respective parameters β P and β Q in the active power P and the reactive power Q is calculated , The parameters β P and β Q related to the generator (G) and its associated governor, PSS (Power System Stabilizer), exciter and the like can be estimated.

[수학식2] &Quot; (2) &quot;

Figure pat00003
Figure pat00003

[수학식3] &Quot; (3) &quot;

Figure pat00004
Figure pat00004

[수학식4]&Quot; (4) &quot;

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식5]&Quot; (5) &quot;

Figure pat00006
Figure pat00006

이와 같이 정수 추정에 모든 값들을 대상으로 하는 것도 가능하지만, 이 경우 연산량이 매우 많이 요구되며, 추정의 성공여부를 확신할 수 없다. 따라서, 주요 파라미터를 적절히 선택하는 것이 중요하다. 예를 들어, 발전기(G) 모델 중 IEEEG1에 대하여, 조속기의 주요 정수는 K 및 T5이며, 여자기(예, ESST4B)의 주요 정수는 Kpr, Kir, 및 Kp 이다. PSS2A(전력안정화기)의 주요 정수는 Ks1 이다. 이를 토대로 [수학식2]~[수학식5]는 [수학식2]~[수학식5]로 다시 나타낼 수 있다. 이와 같은 발전기(G) 모델 정수는 예시적인 것이며, 모의 목적이나 발전 환경 등에 따라서 적절한 정수가 선택될 수 있다.In this way, it is possible to target all the values to the integer estimation, but in this case, the computation amount is very high and it is not possible to confirm the success of the estimation. Therefore, it is important to select the main parameters appropriately. For example, for IEEEG1 in the generator (G) model, the main constants of the governor are K and T5, and the major constants of the exciter (eg ESST4B) are Kpr, Kir, and Kp. The main integer of PSS2A (power stabilizer) is Ks1. Based on this, Equations (2) to (5) can be rewritten as Equations (2) to (5). Such a generator (G) model constant is an example, and an appropriate constant can be selected according to a simulation purpose or a development environment.

[수학식6] &Quot; (6) &quot;

Figure pat00007
Figure pat00007

[수학식7] &Quot; (7) &quot;

Figure pat00008
Figure pat00008

[수학식8] &Quot; (8) &quot;

Figure pat00009
Figure pat00009

[수학식9]&Quot; (9) &quot;

Figure pat00010
Figure pat00010

이와 유사한 방법으로 Gauss-Newton 알고리즘을 적용할 수 있으며, 이는 [수학식10]에 의해 동작한다.A Gauss-Newton algorithm can be applied in a similar manner, which operates on Equation (10).

[수학식10]&Quot; (10) &quot;

Figure pat00011
Figure pat00011

<4. 복수의 측정데이터 기반 모델 정수 추정><4. Estimation of model constants based on multiple measurement data>

측정이 지속되면, 다양한 시점에서 취득한 복수의 데이터가 존재하게 되는데, 특정 시점에서 추정한 발전기(G) 정수는 모든 시점에서의 특성을 대표한다고 볼 수 없으므로, 복수의 데이터를 대표하는 발전기 정수를 선정해야 한다. When the measurement is continued, a plurality of data acquired at various points of time exist. Since the generator (G) constants estimated at a specific point in time can not be regarded as representative of characteristics at all points in time, Should be.

도 5는 본 발명에서 모델 정수 추정 및 대표 정수 선정 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining an example of a model constant estimation and representative integer selection method in the present invention.

가장 간단하게 생각할 수 있는 방법으로, 모든 데이터에 대한 RMSE를 하나의 목적함수로 놓고 정수를 추정하는 방법이 있다. 도 5의 510과 같이 복수의 측정값(Data)(예, 도면에서 4개)로부터 파라미터(추정 대상 정수들/모델 정수)를 추정하되, 다음 추정에서는 이전에 사용된 측정값 일부(예, 하나)를 제외하고 새로이 측정된 값을 그 만큼 추가하면서 추정을 반복해 나가는 방식은 구성이 간단할 수 있다. 다만, 측정 데이터가 늘어남에 따라 추정에 필요한 연산자원이 함께 늘어나는 단점이 있다. 또한, 새로운 데이터가 측정된 경우, 기존의 추정에 사용된 모든 데이터를 새로운 데이터와 함께 다시 추정에 사용해야 하므로, 측정데이터의 저장에 많은 공간이 필요하고 매번 추정에 많은 연산자원이 동원되어야 한다. 저장 공간 문제 또는 발전기 정수의 정확성 등의 이유로 오래된 데이터에 대한 추정을 하지 않는 경우에도, 오래된 데이터의 삭제와 동시에 남은 데이터를 사용하여 다시 추정을 해야하는 만큼 연산 자원이 매우 많이 투입된다. 또한, 이 방법은 각 측정 값을 만족하는 발전기 정수가 서로 상반된 방향에 놓일 경우에는 상반된 측정 값을 모두 반영하지 못하고 엉뚱한 정수가 도출되는 치명적 문제를 가지고 있다.In the simplest way, there is a way to estimate the integer by setting the RMSE for all the data as an objective function. (Estimation target constants / model constants) from a plurality of measured values Data (for example, four in the drawing) as in 510 of FIG. 5, but in the next estimation, a part of the previously used measurement values ), The method of repeating the estimation while adding the newly measured value may be simple. However, as the measurement data increases, there is a disadvantage that the number of operators required for estimation increases. Also, when new data are measured, all the data used in the existing estimation must be used again with the new data, so that it takes a lot of space to store the measurement data and many operators must be mobilized in each estimation. Even when the estimation of the old data is not performed due to the storage space problem or the accuracy of the generator constant, the calculation resources are very much used as the old data must be deleted and the remaining data must be estimated again. In addition, this method has a fatal problem in that, when the generator constants satisfying the respective measured values are placed in directions opposite to each other, all the opposite measured values are not reflected and an incorrect integer is derived.

연산 자원과 저장공간의 소요를 획기적으로 줄이는 방법으로는, 도 5의 520과 같이, 각 측정값에 대해 개별로 파라미터(추정 대상 정수들/모델 정수)를 추정한 후, 추정된 파라미터들만으로 적절한 대표값을 선정하고, 다음 추정에서는 이전에 사용된 파라미터 일부(예, 하나)를 제외하고 새로이 측정된 값으로부터 추정된 파라미터를 그 만큼 추가하면서, 추정을 반복해 나가는 방법이 있다. 이 방법의 효과는 유효데이터 선별과 대표값 선정을 어떻게 하느냐에 따라 달라지며, 가장 간단한 방법으로서 통계기법을 활용할 수 있다.As a method of drastically reducing the computational resources and the storage space, there is a method of estimating parameters (estimation target constants / model constants) separately for each measured value as shown in 520 of FIG. 5, In the next estimation, there is a method of repeating the estimation while adding the estimated parameter from the newly measured value except for a part of the parameter used previously (for example, one). The effect of this method depends on how to select effective data selection and representative values, and statistical techniques can be used as the simplest method.

도 6은 본 발명에서 모델 정수 추정 시의 통계기법을 사용할 때의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 두 개의 모델 정수 쌍으로 구성된 10개의 순서쌍이 추정된 값들을 상대적 위치 관계로 나타낸 경우를 예로 들고 있다. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of using statistical techniques for model constant estimation in the present invention. FIG. 6 shows an example in which ten ordered pairs each consisting of two model integer pairs represent estimated values in a relative positional relationship.

개별 정수의 평균을 나타내는 순서쌍은 포인트 610과 같은 경우에, 이는 10개의 어떤 정수 쌍도 대표하지 못하는 엉뚱한 결과를 초래하는 문제가 발생할 수 있다. 각 정수의 최빈값을 갖는 순서쌍은 포인트 620으로 나타나며, 이 역시 어떤 정수 쌍도 대표하지 못한다. 도 6에서, 10개의 정수 쌍 중 2개의 정수 쌍만이 특정 영역에 집중되어있으며, 나머지 8개의 정수 쌍은 산발적으로 존재하므로, 8개의 정수 쌍을 제거하고 2개의 집중된 정수 쌍의 대표 포인트 630을 선정하는 것이 더 합리적일 것이다. 추정된 정수 쌍이 다수일 경우 이러한 선택의 합리성은 증가될 것이다.If the ordered pair representing the average of the individual integers is the same as the point 610, this can lead to a problem that results in an erroneous result that does not represent any integer pair of ten. The ordered pair having the mode of each integer is represented by point 620, which also does not represent any integer pair. 6, only two integer pairs of 10 integer pairs are concentrated in a specific area, and the remaining 8 integer pairs are sporadic, so that 8 integer pairs are removed and representative points 630 of two concentrated integer pairs are selected It would be more reasonable to do so. The rationality of this choice will be increased if there are a large number of estimated integer pairs.

추정 정수들이 산발적으로 존재할 때, 대표 값 선정에 사용할 정수 쌍들과 제거할 정수 쌍들을 선별하는 기준을 세우는 것이 매우 어려우므로, 사람이 직접 데이터를 분류하며 대표값을 뽑는 것은 현실적으로 불가능하다. 또한, 앞서 선정한 추정 대상 정수는 총 6개(K, T5, Kpr, Kir, Kp, Ks1 등)이며, 도 6의 개념을 도입할 때, 총 6차원 공간에 순서쌍들이 나열되게 되므로, 이는 더욱 어려운 작업이 된다.When the estimated integers are sporadic, it is very difficult to establish a criterion for selecting the integer pairs and the integer pairs to be used in the representative value selection. Therefore, it is practically impossible for a person to directly classify the data and extract representative values. In addition, when the concept of FIG. 6 is introduced, since the ordered pairs are listed in the total six-dimensional space, the above-mentioned estimation target constants are six (K, T5, Kpr, Kir, Kp and Ks1) Work.

이와 같이 추정 대상 정수들에 대해 추정된 값들 중 어느 하나를 대표값으로 선정하기 위하여, 하기와 같이 중력장 이론으로 해결하는 방식을 설명한다. In order to select any one of the estimated values for the estimation target constants as the representative value, a method of solving it by the gravitational field theory will be described as follows.

도 7은 2차원 평면에 임의의 10개의 순서쌍이 있을 때, 각 점이 발생시키는 중력장의 합에 대한 3차원 분포의 일례이다. 매우 까다로운 데이터 선별 문제를 해결하기 위한 방법으로, 자연계에 존재하는 중력장 이론을 도입할 수 있다. 2차원 평면에 임의의 10개의 순서쌍(추정 대상 정수들에 해당)이 있을 때, 각 점이 발생시키는 중력장의 합은 도 7과 같이 분포할 수 있다.7 is an example of a three-dimensional distribution of the sum of the gravitational fields generated by each point when there are arbitrary 10 ordered pairs in the two-dimensional plane. As a way to solve very difficult data selection problems, we can introduce the gravitational field theory that exists in nature. When there are arbitrary ten ordered pairs (corresponding to the estimation target integers) in the two-dimensional plane, the sum of gravity fields generated by each point can be distributed as shown in FIG.

도 8은 도 7의 중력장의 합에 대한 분포를 등고선으로 나타낸 도면이다. 도 8에서, 2차원 평면의 10개의 임의의 점(녹색점 810), 중력장의 등고선, 각 로컬 최적점 (검은색 별표), 글로벌 최적점(검은색 십자 830), 임의의 점의 평균 값 (파란색 엑스 850), 및 실제 최적점 (빨간색 십자 840)을 나타내었다.FIG. 8 is a diagram showing the distribution of the sum of the gravitational fields of FIG. 7 by contour lines. FIG. In Fig. 8, the average values of arbitrary points (a green point 810), a global optimal point (black asterisk), a global optimum point (black cross 830) Blue X 850), and the actual optimum point (red cross 840).

많은 점들이 집중적으로 모인 곳은 강한 중력장이 형성되므로, 중력장이 가장 강한 지점에 대응되는 값(추정 대상 정수의 값)을 대표값으로 선정할 수 있다. 즉, 도 8의 세로축 0을 기준으로 아래쪽에 6개의 점이 있으나, 이들은 산발적으로 존재하여 강한 중력장을 만들지 못한다. 반면, 위쪽 4개의 점은 절대적 숫자는 적으나 한곳에 집중적으로 존재하여 강한 중력장을 만든다. 따라서, 이는 도 6에서 언급한 문제를 해결할 방법으로 적합하다.Since a strong gravitational field is formed in a place where many points are gathered intensively, a value corresponding to the strongest point of the gravitational field (a value of the estimation target constant) can be selected as a representative value. That is, although there are six points on the lower side with respect to the vertical axis 0 in FIG. 8, they exist sporadically and do not produce a strong gravitational field. On the other hand, the upper four points have few absolute numbers, but they exist intensely in one place, creating a strong gravitational field. Therefore, this is suitable as a method for solving the problem mentioned in Fig.

도 9는 두 개의 모델 정수 쌍으로 구성된 많은 수의 순서쌍에 대한 중력장의 합에 대한 분포를 등고선으로 나타낸 도면이다. 도 8의 경우에는 사람이 직접 분류하는 것도 가능하겠으나, 도 9와 같이 임의의 순서쌍들이 매우 많은 경우에는 사람이 직접 분류하는 것이 매우 어렵다. 그러나, 제안된 기법으로는 어려움 없이 대표값을 선정할 수 있다.Fig. 9 is a contour map showing the distribution of the sum of gravity fields for a large number of ordered pairs composed of two model integer pairs. In the case of Fig. 8, it is also possible to directly classify by a person, but it is very difficult for a person to directly classify if there are many ordered pairs as shown in Fig. However, the representative value can be selected without difficulty by the proposed technique.

도 7에서 나타내는 곡면은 극 값이 여러 개 존재하므로, 여러 개의 로컬 최적 점이 존재한다. 따라서 글로벌 최적 점을 구하기 위해서는 일반적으로 Genetic algorithm, Particle swarm optimization, gravity algorithm 등으로 대표되는 글로벌 최적화 알고리즘을 적용해야 한다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 글로벌 최적화 알고리즘은 많은 연산자원이 필요하고 결과의 신뢰도를 높이기 위해서 연산자원 투입이 증가되어야 하는 문제를 갖는다.Since there are several pole values in the curved surface shown in Fig. 7, there are several local optimum points. Therefore, global optimization algorithms such as genetic algorithm, particle swarm optimization and gravity algorithm should generally be applied to find the global optimal point. However, as mentioned above, the global optimization algorithm has a problem in that it requires a lot of operator resources and an increase in operator input to increase the reliability of the result.

본 중력장 이론을 도입한 데이터 분류 및 대표 값 선정 방법은 이러한 글로벌 최적화 알고리즘 적용의 문제도 해결한다. 즉, 중력장은 각 점들이 존재하는 곳에서 강하게 나타나게 되므로, 최적 점 주변에는 다수의 점들이 존재하고 있다. 따라서, 중력장을 만들어내는 점들 각각에서 시작하여 로컬 최적화를 수행하면, 각 점들은 주변에 존재하는 로컬 최적 점으로 각각 수렴하게 된다. 따라서, 개별 로컬 최적 점에는 하나 이상의 점들이 수렴하며, 글로벌 최적 점 (대표 값)에는 가장 많은 점들이 수렴하게 된다. 따라서, 로컬 최적 점이 갖는 중력장의 세기를 비교하여 가장 센 곳이 글로벌 최적 점으로 선택하면, 글로벌 최적 점이 선택되고 이를 대표 값으로 사용할 수 있다.The data classification and representative value selection method using this gravity field theory solves the problem of applying this global optimization algorithm. In other words, the gravitational field appears strongly at each point, so there are many points around the optimal point. Thus, starting from each of the points producing the gravitational field and performing a local optimization, each point converges to a local optimal point existing around it. Therefore, one or more points are converged on the individual local optimum points, and the largest number of points converge on the global optimum point (representative value). Therefore, by comparing the intensity of the gravity field possessed by the local optimum point and selecting the global optimum point as the highest point, the global optimum point can be selected and used as a representative value.

로컬 최적화는 Levenberg-Marquardt(L-M), Gauss-Newton(G-N), Gradient descent 등의 로컬 최적화 알고리즘은 모두 적용이 가능하며, L-M 또는 G-N 에는 [수학식11] 및 [수학식12]가 사용된다.Local optimization can be applied to all local optimization algorithms such as Levenberg-Marquardt (L-M), Gauss-Newton (G-N) and Gradient descent, and L-M or G-N uses [11] and [12].

[수학식11]&Quot; (11) &quot;

Figure pat00012
Figure pat00012

[수학식12]&Quot; (12) &quot;

Figure pat00013
Figure pat00013

이 때, 변수들은 6차원 공간에 존재하며, [수학식13] 및 [수학식14]와 같이 유효 및 무효전력에 대한 정수를 분리하면 각각 2차원 평면 및 4차원 공간에 존재하게 된다.At this time, the variables exist in the six-dimensional space, and when integers for the effective and reactive power are separated as shown in [Equation 13] and [Equation 14], they exist in the two-dimensional plane and the four-dimensional space, respectively.

[수학식13]&Quot; (13) &quot;

Figure pat00014
Figure pat00014

[수학식14]&Quot; (14) &quot;

Figure pat00015
Figure pat00015

도 10, 도 11, 도 12는 어느 발전기를 예로 들어 실측 데이터 기반의 추정된 모델 정수 K, T5의 분포, 등고선, 무효전력 관련 정수의 순서쌍을 각각 나타낸다. FIGS. 10, 11, and 12 show an ordered pair of distributions, contour lines, and reactive power-related constants of the estimated model constants K and T5 based on the measured data based on any generator.

예를 들어, PMU 등을 이용하여 소정의 발전기에서 실측 데이터를 기반으로 추정한 정수 중 유효전력과 관계되는 모델 정수 K, T5의 분포는 도 10과 같은 중력장을 만들고, 이는 도 11의 등고선으로 표현된다. 도 11에서, 정수 순서쌍 (녹색 점), 각 로컬 최적점 (검은색 별), 글로벌 최적점 (검은색 십자 910), 임의의 점의 평균 값 (파란색 엑스 920), 및 실제 최적점 (빨간색 십자 930)를 나타낸다. For example, the distribution of model constants K and T5 related to the active power among the constants estimated on the basis of the measured data in a predetermined generator using a PMU or the like makes the gravity field as shown in FIG. 10, do. In Fig. 11, the average value (blue x 920) of an arbitrary point (green dot), the local optimal point (black star), the global optimum point (black cross 910) 930).

녹색점은 각 측정 데이터의 유효전력으로부터 추정된 정수 순서쌍이며, 대표 값(910)은 점들이 가장 집중된 곳에 존재한다. 반면 평균값(920)은 근처에 점이 존재하지 않는 엉뚱한 곳을 지칭한다. 무효전력 관련 정수의 순서쌍은 도 12와 같이 나타나며, 빨간색 십자로 나타난 대표값은 순서쌍이 밀집된 곳을 가리킨다.The green point is an integer ordered pair estimated from the effective power of each measurement data, and the representative value 910 is located at the most concentrated point. Whereas the mean value 920 refers to the wrong spot where there are no nearby points. Order pairs of reactive power-related constants appear as shown in FIG. 12, and representative values indicated by red crosses indicate places where ordered pairs are dense.

기타 이외에도 다른 발전소에 대한 모의 추정 결과에서도 위와 같은 본 발명의 실측 데이터 기반의 발전기 모델 정수 추정 방식이 유효하게 적용됨을 확인하였다.It is confirmed that the generator model constant estimation method based on the actual data of the present invention as described above is effectively applied to the simulation results of other power plants as well.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 등 전자 장치에서의 발전기 모델정수 추정 방법에서 입출력 데이터 처리에 사용되는 기능은 컴퓨터 등 장치로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하며, 이와 같은 기록 매체와 컴퓨터 등 장치의 결합으로 기능 수행에 필요한 데이터나 정보를 입력하거나 출력하고 디스플레이하도록 구현할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치, 하드 디스크, 이동형 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크(예, 인터넷, 이동통신 네트워크 등)로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장된 형태가 가능하며 네트워크를 통해 실행될 수도 있다.In the method of estimating generator model constants in an electronic device such as a computer according to an embodiment of the present invention, the functions used for input / output data processing are implemented as computer-readable codes on a recording medium readable by an apparatus such as a computer A combination of such a recording medium and a computer can be used to input or output data and information necessary for performing a function. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, a hard disk, a removable storage device, And the like. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a computer system connected to a network (e.g., the Internet, a mobile communication network, or the like) and may store computer readable codes in a distributed manner and may be executed through a network.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발전기 모델정수 추정 방법에 따라, 실제 계통 운전 조건에서 계통 고장 발생시 나타나는 발전기의 응동 특성과 시뮬레이션에서 나타나는 발전기의 응동 특성을 동일하게 나타나도록 발전기 모델 정수를 추정하고 조정할 수 있다. 본 방법을 이용하면 기존의 특정 시험조건에서 도출한 발전기 모델 정수가 실제 계통 운전 상황에서의 응동 특성을 반영하지 못하는 단점을 계통에 연계된 PMU 데이터에서 추출한 결과와 시뮬레이션 결과를 비교 분석하여 시뮬레이션 결과가 PMU 데이터와 유사하도록 발전기 모델 정수를 조정함으로써 보다 실계통과 가까운 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다. 계통 안정도 시뮬레이션은 전력계통을 계획 운영하는 입장에서 가장 기본이 되는 시뮬레이션으로서, 해당 시뮬레이션의 신뢰성을 높여 실계통의 특성을 시뮬레이션에 그대로 반영하게 한다면, 보다 정확하고 신뢰성 있는 안정도 해석 결과를 도출할 수 있게 하며, 이는 결과적으로 안정적인 계통 계획 및 운영의 기반 기술이 되어, 계통 고장에 대한 대책 방안 수립 등에 정확하고 용이하게 활용할 수 있게 한다.As described above, according to the method for estimating the generator model constant according to the present invention, it is possible to estimate and adjust the generator model constant so that the dynamic characteristics of the generator when the system failure occurs in the actual system operation conditions and the dynamic characteristics of the generator, . The simulation results are compared with the results obtained by extracting PMU data related to the system from the results of the simulation. By adjusting the generator model constants to be similar to the PMU data, simulation results closer to the real system can be obtained. The system stability simulation is the most basic simulation in planning and operating the power system. If the reliability of the simulation is raised to reflect the characteristics of the actual system in the simulation, it is possible to obtain more accurate and reliable stability analysis results As a result, it becomes the base technology of stable system planning and operation, so that it can be used accurately and easily for establishment of measures for system failure.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics of the invention. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all technical ideas which are equivalent to or equivalent to the claims of the present invention are included in the scope of the present invention .

Claims (11)

(A) 변압기를 통해 전력망에 연결된 하나 이상의 발전기가 포함된 전력 계통 상에 설치된 측정 장치를 이용하여 각 발전기에 대한 순시치 전압과 전류를 포함하는 측정값을 수신하는 단계;
(B) 소정의 프로그램을 이용하여 상기 전력망 상의 모의 재생 발전기 출력에 대한 시뮬레이션을 위한 모의 축약 계통에 대하여, 상기 측정값에 기초하여 결정된 복수의 추정 대상 정수들이 포함된 모의 입력 데이터를 상기 모의 재생 발전기에 투입하여 시뮬레이션을 수행함으로써, 상기 모의 재생 발전기의 출력에 대한 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계; 및
(C) 상기 추정 대상 정수들에 대한 민감도 분석에 기초하여 상기 추정 대상 정수들 중 하나 이상에 대한 수정 후, 상기 시뮬레이션을 재수행하여 오차에 따라 상기 발전기에 대한 모델 정수들을 결정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
(A) receiving a measurement including an instantaneous voltage and current for each generator using a measurement device installed on a power system including at least one generator connected to the power grid via a transformer;
(B) generating simulation input data including a plurality of estimated object constants determined based on the measured values for a simulated reduction system for simulating the output of the simulated regenerative power generator on the power grid using a predetermined program, Generating simulated result data for an output of the simulated regeneration generator by performing simulation on the simulation output data; And
(C) re-executing the simulation after correcting at least one of the estimated constants based on the sensitivity analysis on the estimated constants, and determining model constants for the generator according to the error
And estimating a generator model constant.
제1항에 있어서,
상기 측정값과 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 상기 오차가 임계보다 작으면 해당 추정 대상 정수들을 상기 발전기에 대한 모델 정수들로 결정하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
If the error between the measured value and the simulation result data is smaller than a threshold value, estimating target constants are determined as model constants for the generator.
제1항에 있어서,
상기 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계에서, 소정의 시작 시각부터 종료 시각까지에 대하여 (A), (B) 단계를 수행하여 상기 오차에 따라 시뮬레이션을 재수행하는 방식 또는
상기 시작 시각부터 종료 시각까지를 복수의 샘플 구간으로 나누어 각 샘플 구간에 대하여 (A), (B) 단계를 수행하되, 상기 복수의 샘플 구간 전체에 대한 시뮬레이션 수행 후의 상기 오차에 따라 상기 복수의 샘플 구간 전체에 대하여 시뮬레이션을 재수행하는 방식
중 어느 하나의 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
A step of performing the steps (A) and (B) for the predetermined start time to ending time in the step of generating the simulation result data and re-executing the simulation according to the error, or
(A) and (B) are performed for each sample interval by dividing the start time to the end time by a plurality of sample intervals, wherein the plurality of sample intervals A method of re-executing the simulation for the entire section
The method estimating the generator model constant.
제1항에 있어서,
상기 측정값은 상기 발전기에 연결된 상기 변압기의 1차측 또는 2차측에 대한 데이터인 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the measured value is data for a primary side or a secondary side of the transformer connected to the generator.
제1항에 있어서,
상기 측정값은 상기 발전기에 대한 상기 순시치 전압과 전류로부터 환산된 실효치 전압, 주파수, 유효 전력 및 무효전력을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the measured value includes an effective value voltage, a frequency, an effective power, and an ineffective power converted from the instantaneous value voltage and current for the generator.
제1항에 있어서,
네트워크 상의 중앙 서버에서 상기 측정 장치로부터의 상기 측정값을 온라인으로 수신하여, 상기 시뮬레이션의 수행, 상기 추정 대상 정수의 수정, 상기 발전기에 대한 모델 정수들의 결정을 수행하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the central server on the network receives the measured values from the measurement device on-line to perform the simulation, modify the estimated constants, and determine model constants for the generator. Way.
제1항에 있어서,
시각 동기화를 통해 복수의 발전기에 대하여 실측하고 상기 복수의 발전기에 대한 모델 정수를 동시에 결정하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
The model constants for the plurality of generators are simultaneously determined for the plurality of generators through the time synchronization, and the model constants for the plurality of generators are simultaneously determined.
제1항에 있어서,
상기 추정 대상 정수들(β)의 수정량(δ)에 따른 상기 측정값 y와 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 차이를 기초로 상기 민감도에 대한 자코비안 매트릭스(J)를 계산하고, 상기 민감도 계산 시에 상기 측정값 y와 상기 시뮬레이션 결과 데이터 간의 차이가 최소화되고 하기의 수학식을 만족하도록 목적함수 f의 변수들인 상기 추정 대상 정수들(β)을 결정하되,
Figure pat00016

여기서, I는 아이덴티티 매트릭스, μ는 민감도 계산 과정에서 발산 방지 및 수렴속도 향상을 위한 조정계수인 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
Calculating a Jacobian matrix J for the sensitivity on the basis of the difference between the measured value y and the simulation result data according to the correction amount delta of the estimation target constants beta , Determining the estimated constants ? That are variables of the objective function f such that the difference between the measured value y and the simulation result data is minimized and the following equation is satisfied,
Figure pat00016

Wherein I is an identity matrix, and μ is an adjustment coefficient for preventing divergence and improving convergence speed in the sensitivity calculation process.
제1항에 있어서,
상기 모델 정수들을 결정하는 단계에서,
다음 추정에서는 이전에 사용된 측정값 일부를 제외하고 새로운 측정값을 그만큼 추가하면서, 복수의 측정값으로부터 상기 추정 대상 정수들인 파라미터를 추정하는 방식, 또는
다음 추정에서는 이전에 사용된 파라미터 일부를 제외하고 새로운 측정값으로부터 추정된 파라미터를 그만큼 추가하면서, 측정값들로부터 개별로 파리미터를 추정 후 추정된 복수의 파라미터로부터 대표값을 선정하는 방식
을 사용하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
In determining the model constants,
In the next estimation, a method of estimating a parameter, which is the estimation object constants, from a plurality of measurement values while adding a new measurement value as much as a part of the previously used measurement values, or
In the following estimation, except for a part of the parameters used previously, a parameter is selected from a plurality of parameters estimated after separately estimating the parameter from the measured values while adding the estimated parameter from the new measured value,
Is used for estimating the generator model constants.
제1항에 있어서,
상기 모델 정수들을 결정하는 단계에서,
상기 추정 대상 정수들에 대해 추정된 값들 중 어느 하나를 대표값으로 선정하기 위하여, 상기 추정 대상 정수들의 순서쌍에 대한 중력장의 합에 대한 분포를 산출해 중력장이 가장 강한 지점의 해당값을 상기 추정 대상 정수들의 순서쌍의 대표값으로 선정하는 것을 특징으로 하는 발전기 모델 정수 추정 방법.
The method according to claim 1,
In determining the model constants,
Calculating a distribution of a sum of the gravitational fields with respect to a pair of ordered pairs of the estimated object constants to select one of the estimated values for the estimated constants as a representative value, And a representative value of an ordered pair of integers.
(A) 변압기를 통해 전력망에 연결된 하나 이상의 발전기가 포함된 전력 계통 상에 설치된 측정 장치를 이용하여 각 발전기에 대한 순시치 전압과 전류를 포함하는 측정값을 수신하는 기능;
(B) 소정의 프로그램을 이용하여 상기 전력망 상의 모의 재생 발전기 출력에 대한 시뮬레이션을 위한 모의 축약 계통에 대하여, 상기 측정값에 기초하여 결정된 복수의 추정 대상 정수들이 포함된 모의 입력 데이터를 상기 모의 재생 발전기에 투입하여 시뮬레이션을 수행함으로써, 상기 모의 재생 발전기의 출력에 대한 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 기능; 및
(C) 상기 추정 대상 정수들에 대한 민감도 분석에 기초하여 상기 추정 대상 정수들 중 하나 이상에 대한 수정 후, 상기 시뮬레이션을 재수행하여 오차에 따라 상기 발전기에 대한 모델 정수들을 결정하는 기능
을 수행하여, 전력망 계통 상의 발전기의 모델 정수를 추정하기 위한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드로 구현된 기록 매체.
(A) receiving a measurement comprising an instantaneous voltage and current for each generator using a measurement device installed on a power system comprising at least one generator connected to the grid via a transformer;
(B) generating simulation input data including a plurality of estimated object constants determined based on the measured values for a simulated reduction system for simulating the output of the simulated regenerative power generator on the power grid using a predetermined program, To generate simulated result data for the output of the simulated regeneration generator; And
(C) a function of re-executing the simulation after correcting at least one of the estimated constants based on the sensitivity analysis on the estimated constants, and determining model constants for the generator according to the error
And estimating the model constants of the generators on the power grid system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200118924A (en) * 2019-04-08 2020-10-19 주식회사 팩테크 Method for Automatically Determining Control Parameter for Controlling Synchronous Generator and AVR System Using Same
KR20230035175A (en) * 2021-09-03 2023-03-13 한국철도기술연구원 Apparatus for detecting islanding of distributed generation and method thereof

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