KR20200070884A - Method and Apparatus for Controlling Reactive Power in Electric Power System Connected with Distributed Generation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명이 속하는 기술 분야는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The technical field to which the present invention pertains relates to a method and apparatus for controlling reactive power in a power system in which distributed power is connected.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information for this embodiment, and do not constitute a prior art.
도 1은 전력조류에 의한 계통전압을 예시한 도면이다. 도 1의 (a)를 참조하면, 배전계통에서 변전소 변압기로부터 유효전력 및 무효전력을 전송받는 부하는 선로 또는 케이블의 임피던스에 의해 부하 접속지점의 전압을 강하시킨다. 도 1의 (b)를 참조하면, 전력을 공급하는 발전기는 접속지점의 전압을 상승시킨다. 배전계통에 접속된 발전기가 무효전력을 공급하게 되면 접속지점 전압의 상승을 가중시키게 되고, 무효전력을 흡수하게 되면 유효전력에 의한 전압상승을 완화시킬 수 있다.1 is a diagram illustrating a grid voltage by power birds. Referring to FIG. 1(a), in a distribution system, a load receiving active and reactive power from a transformer substation drops the voltage at a load connection point by the impedance of a line or cable. Referring to (b) of FIG. 1, a generator that supplies electric power increases a voltage at a connection point. When the generator connected to the distribution system supplies reactive power, the increase in the voltage at the connection point is increased, and when the reactive power is absorbed, the voltage rise due to the active power can be alleviated.
국외 대부분의 계통연계규정에서는 계통의 전압에 대한 정상운전범위와 전압품질을 관리하기 위해 분산전원에 무효전력공급 능력 및 기능을 갖출 것을 요구한다. 전압에 대한 정상운전범위는 분산전원이 계통 전압에 따라 계통 연계 모드로 계속 유지되어야 하는 정상운전 범위를 의미한다.Most grid-related regulations abroad require that the distributed power supply be equipped with reactive power supply capability and functions to manage the normal operating range and voltage quality of the grid voltage. The normal operating range for voltage refers to the normal operating range in which distributed power must be maintained in grid-connected mode according to the grid voltage.
전압상승 완화를 위한 분산전원의 무효전력제어 방식에는 (i) 고정역률 제어 방식, (ii) 유효전력 출력에 따른 역률 함수를 이용하는 무효전력 제어 방식, 및 (ii) 분산전원의 접속지점 전압에 대한 무효전력 함수를 이용하는 무효전력 제어 방식 등이 있다.Reactive power control method of distributed power supply to mitigate voltage rise includes (i) fixed power factor control method, (ii) reactive power control method using power factor function according to active power output, and (ii) distributed power supply connection point voltage. And a reactive power control method using a reactive power function.
고정역률 제어 방식 및 유효전력 출력에 따른 역률 함수를 이용하는 무효전력 제어 방식은 최대 유효전력 출력구간에서 역률이 동일하여 전압상승 완화 효과가 동일하게 나타난다. The fixed power factor control method and the reactive power control method using the power factor function according to the active power output have the same power factor in the maximum active power output section, so that the voltage rise mitigation effect is the same.
고정역률 제어 방식은 유효전력에 의한 전압상승이 낮은 저출력 구간에서도 무효전력을 흡수하게 되어 유효전력에 대한 역률 제어 방식에 비해 무효전력 흡수에 의한 계통손실이 크게 나타나게 된다. 따라서 계통손실 측면에서 유효전력에 대한 역률 제어 방식이 고정역률 제어 방식보다 유리하다.In the fixed power factor control method, reactive power is absorbed even in a low power section in which the voltage rise due to active power is low, so that the system loss due to reactive power absorption is greater than the power factor control method for active power. Therefore, in terms of system loss, the power factor control method for active power is more advantageous than the fixed power factor control method.
유효전력에 대한 역률 제어 방식은 분산전원의 위치에 상관없이 유효전력에 대해서만 무효전력 흡수량이 결정되므로 전체 분산전원의 무효전력 출력으로 전압상승 완화 효과를 평가하면 효율적인 무효전력 흡수량 분배가 이루어지지 않을 수 있다. 분산전원의 최대 발전 시간의 유효전력 출력과 주변 부하의 전력수요가 일치하는 상황과 같이 전압상승이 낮게 나타나는 경우에는 무효전력 흡수가 중요하지 않음에도 불구하고 높은 무효전력을 흡수하여 불필요한 계통손실이 발생한다.In the power factor control method for active power, the reactive power absorption amount is determined only for the active power regardless of the location of the distributed power, so if the voltage rise mitigation effect is evaluated by the reactive power output of the entire distributed power, efficient reactive power absorption distribution may not be achieved. have. If the voltage rise is low, such as the situation where the active power output of the maximum generation time of the distributed power supply matches the power demand of the surrounding load, the reactive power absorption is not important, but unnecessary reactive system losses are generated by absorbing the high reactive power. do.
전압에 대한 무효전력 제어 방식은 접속지점 전압을 직접 사용하므로 분산전원이 유효전력을 최대로 출력하는 상황에서 주변 부하의 전력 수요가 일치하여 전압상승이 낮으면 그에 따른 무효전력 흡수량도 낮아진다. 이에 따른 계통손실 측면에서 유효전력에 대한 역률 제어 방식보다 유리할 수 있다.Since the reactive power control method for the voltage uses the connection point voltage directly, if the power demand of the surrounding loads coincides with the distributed power outputting the maximum active power, the reactive power absorption amount is also lowered. Accordingly, in terms of system loss, it may be advantageous over the power factor control method for active power.
전압에 대한 무효전력 제어 방식은 전압에 따른 분산전원 제어에서의 Q-U 곡선을 예시한 도면한 도 2을 참조하면, 불감대가 넓고 Q-U 곡선의 기울기가 완만할수록 계통손실이 낮아지지만 전압상승이 극심한 모선의 전압상승 완화 효과가 적어진다. 만일, 전압에 대한 무효전력 제어의 설정이 적절하게 적용되지 않을 경우에는 전압상승이 극심한 모선의 전압이 임계 수준에 달하게 되어도 전압상승이 미비한 모선의 분산전원이 무효전력 흡수 용량의 여유가 있음에도 불구하고 무효전력을 흡수하지 않아서 전압상승이 높은 모선의 전압을 정상운전범위 내로 유지하지 못할 수 있다.Referring to FIG. 2, which is a diagram illustrating a QU curve in distributed power control according to voltage, the system loss is reduced as the dead band is wide and the slope of the QU curve is gentle, but the voltage rise is severe. The voltage rise mitigation effect is less. If the setting of reactive power control for the voltage is not properly applied, even if the voltage of the busbar with severe voltage rise reaches the critical level, the distributed power supply of the busbar with insufficient voltage rise has room for the reactive power absorption capacity. Because it does not absorb reactive power, it may not be possible to maintain the voltage of the busbar with a high voltage rise within the normal operating range.
선로 및 케이블의 임피던스가 크고 분산전원의 접속이 높아서 모든 분산전원이 무효전력을 대부분 정격에 가깝게 흡수하여야 전압상승이 극심한 모선의 전압이 정상운전범위 내로 유지할 수 있는 지역에서는 충분히 불감대가 좁고, 기울기가 커야 하는데 이러한 설정으로 전압에 대한 무효전력 제어를 동작시키는 경우에는 중출력 및 저출력 구간에서 유효전력 출력에 따른 역률 함수를 이용하는 무효전력 제어 방식보다 계통손실이 크게 나타날 수 있다.In a region where the impedance of the line and cable is large and the connection of distributed power is high, all distributed power must absorb reactive power to be close to the rating. When it is necessary to operate the reactive power control for the voltage with this setting, the system loss may be greater than the reactive power control method using the power factor function according to the active power output in the middle and low power sections.
본 발명의 실시예들은 유효전력 출력 구간에 따라 분산전원의 무효전력 흡수량을 결정함으로써, 중출력 및 저출력 구간에서는 전압에 대한 무효전력 제어의 계통손실 측면에서의 성능을 가지면서 고출력 구간에서는 역률 함수를 이용하는 무효전력 제어의 전압상승을 완화하는데 발명의 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention determine the amount of reactive power absorbed by the distributed power source according to the active power output section, and have performance in terms of system loss of reactive power control for voltage in the medium power and low power sections, while using the power factor function in the high power sections. The main purpose of the invention is to alleviate the voltage rise of the reactive power control used.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other unspecified objects of the present invention may be further considered within a range that can be easily deduced from the following detailed description and its effects.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치에 있어서, 상기 분산전원이 상기 전력계통에 연계된 접속지점의 전압을 산출하는 전압 산출부, 상기 분산전원의 유효전력을 산출하는 유효전력 산출부, 및 상기 유효전력의 출력구간에 따라 제1 가중치와 제2 가중치를 조절하고, (i) 상기 제1 가중치를 기반으로 상기 접속지점의 전압을 이용한 제1 무효전력 제어기가 출력한 제1 무효전력 및 (ii) 상기 제2 가중치를 기반으로 상기 유효전력에 따른 역률 함수를 이용한 제2 무효전력 제어기가 출력한 제2 무효전력을 혼합하여 출력하는 혼합 무효전력 제어부를 포함하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, in the reactive power control device of a power system in which distributed power is associated, a voltage calculating unit for calculating the voltage at a connection point in which the distributed power is associated with the power system, the effective power of the distributed power The active power calculation unit for calculating, and adjusting the first weight and the second weight according to the output section of the active power, (i) a first reactive power controller using the voltage of the access point based on the first weight And a mixed reactive power control unit mixing and outputting the second reactive power output by the second reactive power controller using the power factor function according to the active power based on the first reactive power output by the controller and (ii) the second weight. Provides an apparatus for controlling reactive power of a power system in which distributed power is connected.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 방법에 있어서, 상기 분산전원이 상기 전력계통에 연계된 접속지점의 전압을 산출하는 단계, 상기 분산전원의 유효전력을 산출하는 단계, 및 상기 유효전력의 출력구간에 따라 제1 가중치와 제2 가중치를 조절하고, (i) 상기 제1 가중치를 기반으로 상기 접속지점의 전압을 이용한 제1 무효전력 제어기가 출력한 제1 무효전력 및 (ii) 상기 제2 가중치를 기반으로 상기 유효전력에 따른 역률 함수를 이용한 제2 무효전력 제어기가 출력한 제2 무효전력을 혼합하여 혼합 무효전력을 출력하는 단계를 포함하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of this embodiment, in the reactive power control method of a power system associated with distributed power, the distributed power calculating a voltage at a connection point associated with the power system, and calculating the effective power of the distributed power And adjusting a first weight and a second weight according to the output section of the active power, and (i) the first output from the first reactive power controller using the voltage at the access point based on the first weight. The distributed power supply comprising the step of mixing the reactive power and (ii) the second reactive power output by the second reactive power controller using the power factor function according to the active power based on the second weight to output the mixed reactive power. It provides a method of controlling reactive power in an associated power system.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 유효전력 출력 구간에 따라 분산전원의 무효전력 흡수량을 결정함으로써, 중출력 및 저출력 구간에서는 전압에 대한 무효전력 제어의 계통손실 측면에서의 성능을 가지면서 고출력 구간에서는 역률 함수를 이용하는 무효전력 제어의 전압상승을 완화할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, by determining the amount of reactive power absorbed by the distributed power source according to the active power output section, the performance in terms of system loss of reactive power control for voltage in the medium and low power sections is determined. In addition, it has an effect of alleviating the voltage rise of the reactive power control using the power factor function in the high power section.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the potential effects thereof are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 전력조류에 의한 계통전압을 예시한 도면이다.
도 2는 전압에 따른 분산전원 제어에서의 Q-U 곡선을 예시한 도면이다.
도 3은 분산전원이 연계된 전력계통을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 혼합 무효전력 제어 모델 및 가중치 계수를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통이 적용한 전압 기반의 제1 무효전력 제어 모델, 접속지점 전압에 따른 무효전력을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통이 적용한 유효전력 기반의 제2 무효전력 제어 모델, 유효전력에 따른 역률, 및 유효전력에 따른 무효전력을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 방법을 예시한 흐름도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 모의실험 결과를 도시한 것이다.1 is a diagram illustrating a grid voltage by power birds.
2 is a diagram illustrating a QU curve in distributed power control according to voltage.
3 is a diagram illustrating a power system in which distributed power is connected.
4 is a diagram illustrating an apparatus for controlling reactive power in a power system in which distributed power is connected according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a mixed reactive power control model and a weighting coefficient of a power system in which distributed power is connected according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a voltage-based first reactive power control model applied by a power system connected to a distributed power supply according to an embodiment of the present invention, and reactive power according to a connection point voltage.
FIG. 7 is a diagram illustrating a second reactive power control model based on active power applied by a power system connected to a distributed power supply according to an embodiment of the present invention, a power factor according to active power, and reactive power according to active power.
8 is a flowchart illustrating a method for controlling reactive power in a power system in which distributed power is connected according to another embodiment of the present invention.
9 to 12 show simulation results performed according to embodiments of the present invention.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured by those skilled in the art with respect to known functions related to the present invention, the detailed description will be omitted, and some embodiments of the present invention will be omitted. It will be described in detail through exemplary drawings.
전력 자동화 시스템은 원거리에 산재하는 전력선로용 개폐기들이 통신망을 통해 서로 연결되어 전압이나 전류 등의 계통 운전 정보를 전력 자동화 서버로 전송하고 전력 자동화 서버에서는 수신된 데이터를 통해 전력계통의 상태를 감시하고 제어하여 운영되는 시스템이다. 각 배전선로용 개폐기에는 배전 자동화 단말(Feeder Remote Terminal Unit, FRTU)이 구비되며, 배전 자동화 서버에서는 각 RFTU 또는 전압제어장치의 동작을 제어하는데 필요한 여러 데이터를 측정하여 전송하는데, 이러한 데이터로는 FRTU가 연결된 노드의 전압과 전류의 크기 및 위상각 등이 있다.In the power automation system, the switchgears for power lines scattered over long distances are connected to each other through a communication network to transmit system operation information such as voltage or current to the power automation server, and the power automation server monitors the status of the power system through the received data. It is a system operated under control. Each switchgear for distribution lines is equipped with a Feeder Remote Terminal Unit (FRTU), and the distribution automation server measures and transmits various data necessary to control the operation of each RFTU or voltage control device. And the magnitude and phase angle of the voltage and current of the connected node.
전력계통에는 전압과 무효전력을 제어하는 여러 기기가 포함될 수 있는데, 예를 들어 자동 전압 조정기(Automatic Voltage Regulator, AVR)는 OLTC(On Load Tap Changer) 변압기의 동작에 따라 변전소에 있는 주 변압기의 2차 측 모선의 전압을 제어하기 위해 구비될 수 있으며, 션트 커패시터(Shunt Capacitor)는 주 변압기의 2차 측 모선의 역률을 제어하기 위해 모선 연결되어 설치될 수 있다. 이 때, AVR의 한 종류인 SVR(Step Voltage Regulator)은 배전선로 중간에 설치될 수 있으며, 선로 컨덴서(Line Condenser)가 전력 선로 중간에 설치될 수 있다.The power system may include several devices that control voltage and reactive power. For example, an automatic voltage regulator (AVR) operates 2 of the main transformer in a substation according to the operation of an On Load Tap Changer (OLTC) transformer. It may be provided to control the voltage of the primary busbar, and a shunt capacitor may be installed connected to the busbar to control the power factor of the secondary busbar of the main transformer. At this time, one type of AVR, SVR (Step Voltage Regulator) may be installed in the middle of the distribution line, and a line condenser (Line Condenser) may be installed in the middle of the power line.
도 3은 분산전원이 연계된 전력계통을 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a power system in which distributed power is connected.
전력계통에 연계될 수 있는 분산전원(210)은 회전기 타입(Rotating-type Generator)의 AC 전력을 발전하는 동기기와 유도기 등을 사용하는 풍력발전(Wind-Turbine)이나, 정적인 타입(Static-type Generator)의 분산전원 전력을 발전하는 태양광 발전(Photovoltaic array) 또는 연료전지(Fuel Cell) 등이 있다.The distributed power source 210 that can be connected to the power system is a wind-turbine or a static-type using a synchronous machine and an induction machine for generating AC power of a rotating-type generator. Generator) is a photovoltaic array or fuel cell that generates power for distributed power.
이러한 분산전원들은 인버터 및 컨버터를 통해 계통에 연계되어 전력을 공급하게 되며, 분산전원들을 전력 제어 설비로 간주하여 각 노드에 구비된 FRTU에서 분산전원의 출력 전압, 전류, 역률 등의 데이터를 계측하고 이에 따라 분산전원을 포함한 계통 전압을 조정한다.These distributed power supplies are connected to the grid through inverters and converters to supply power, and the distributed power is regarded as a power control facility, and data such as the output voltage, current, and power factor of the distributed power is measured in the FRTU provided at each node. Accordingly, the grid voltage including the distributed power is adjusted.
무효전력 흡수에 따른 전압상승 완화는 분산전원의 위치에 따라 다르다. 무효전력 흡수에 따른 전압상승 완화는 임피던스에 의존적인데 임피던스가 높을수록 무효전력 흡수에 따른 전압상승 완화가 크게 나타난다. 이에 따라 동일한 전체 분산전원의 무효전력 흡수량으로 임피던스가 높은 변전소 변압기로부터 멀리 떨어진 분산전원에 무효전력 흡수량을 우선적으로 높게 분배하는 것이 더 높은 전압상승 완화 효과를 얻을 수 있다.The relaxation of voltage rise due to absorption of reactive power depends on the location of the distributed power supply. The relaxation of voltage rise due to absorption of reactive power is dependent on the impedance. The higher the impedance, the greater the relaxation of voltage rise due to absorption of reactive power. Accordingly, it is possible to obtain a higher voltage increase mitigation effect by preferentially distributing the reactive power absorption amount to the distributed power source far away from the substation transformer having high impedance with the reactive power absorption amount of the same total distributed power source.
유효전력 기반의 무효전력 제어 방식은 전압상승이 크게 나타나는 모든 분산전원이 유효전력을 최대로 출력할 때, 정격에 가까운 무효전력을 흡수함으로써 전압상승 완화를 극대화할 수 있으나 부하에 관계없이 유효전력 출력만으로 무효전력 흡수량을 결정하여, 주변 부하의 전력 소비에 따른 전압상승이 미비한 상황에서도 필요 이상의 무효전력 흡수를 하여 계통손실을 가중시킬 수 있다.The reactive power control method based on active power can maximize the relaxation of voltage rise by absorbing the reactive power close to the rating when all distributed power sources where the voltage rise is largely output the maximum, but the active power is output regardless of the load. Only by determining the amount of reactive power absorption, even when the voltage rise due to the power consumption of the surrounding load is insufficient, the system loss can be increased by absorbing the reactive power more than necessary.
전압 기반의 무효전력 제어 방식은 넓은 불감대(dead band)와 Q-U 곡선의 기울기를 완만하게 설정하여 적용하게 되면, 계통손실을 줄일 수 있으나 전압상승이 극심한 모선의 전압을 정상운전범위 내로 유지하기 어려울 수 있다.If the voltage-based reactive power control method is applied by setting the slope of the wide dead band and the QU curve gently, it is possible to reduce the system loss, but it is difficult to maintain the voltage of the busbar whose voltage rise is severe within the normal operating range. Can be.
본 실시예에 따른 혼합 무효전력 제어 방법은 중출력 및 저출력 구간에서는 전압 기반의 무효전력 제어의 계통손실 측면에서의 성능을 가지면서 고출력 구간에서는 유효전력 기반의 무효전력 제어의 전압상승 완화 성능을 얻을 수 있도록, 유효전력 출력 구간에 따라 분산전원의 무효전력 흡수량 결정시 유효전력 기반의 무효전력(PF(P)) 제어를 통해 도출된 무효전력지령 Qref - PF(P)와 전압 기반의 무효전력(Q(U)) 제어를 통해 도출된 무효전력지령 Qref -Q(U)의 비중을 결정하는 가중치 계수를 적용한다. The mixed reactive power control method according to the present embodiment has performance in terms of system loss of voltage-based reactive power control in the medium and low power sections, and obtains the voltage rise mitigation performance of reactive power control in the high power section in the high power section. Reactive power command Q ref - PF(P) and voltage-based reactive power derived through reactive power-based reactive power (PF(P)) control when determining the reactive power absorption amount of distributed power according to the active power output section (Q(U)) Apply a weighting factor to determine the specific gravity of the reactive power command Q ref -Q(U) derived through control.
도 4는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치를 예시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an apparatus for controlling reactive power in a power system in which distributed power is connected.
도 4에 도시한 바와 같이, 무효전력 제어 장치(10)는 전압 산출부(100), 유효전력 산출부(200), 및 혼합 무효전력 제어부(300)를 포함한다. 무효전력 제어 장치(10)는 도 4에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 혼합 무효전력 제어부(300)는 가중치 조절기(310), 제1 무효전력 제어기(320), 제2 무효전력 제어기(330), 무효전력 혼합기(340), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, the reactive
전압 산출부(100)는 분산전원이 전력계통에 연계된 접속지점의 전압을 산출한다. 전압 산출부(100)는 물리적으로 계측하거나 인접 노드의 전압, 전류 및 역률 등을 고려하여 산출할 수 있다. The voltage calculator 100 calculates the voltage at the connection point where the distributed power source is connected to the power system. The voltage calculator 100 may physically measure or calculate the voltage, current, and power factor of adjacent nodes.
유효전력 산출부(200)는 분산전원의 유효전력을 산출한다. 유효전력 산출부(200)는 물리적으로 계측하거나 인접 노드의 전압, 전류 및 역률 등을 고려하여 산출할 수 있다.The
혼합 무효전력 제어부(300)는 유효전력의 출력구간에 따라 제1 가중치와 제2 가중치를 조절한다. 가중치 조절기(310)는 유효전력 산출부(200)에 연결되어 유효전력 출력 구간에 따라 제1 가중치와 제2 가중치를 설정한다. 가중치 조절기(310)는 제1 가중치와 제2 가중치의 합을 1로 설정하며, 제1 가중치 또는 제2 가중치는 0 이상 1 이하의 값을 갖는다.The mixed reactive
혼합 무효전력 제어부(300)는 (i) 제1 가중치를 기반으로 접속지점의 전압을 이용한 제1 무효전력 제어기가 출력한 제1 무효전력 및 (ii) 제2 가중치를 기반으로 유효전력에 따른 역률 함수를 이용한 제2 무효전력 제어기가 출력한 제2 무효전력을 혼합하여 출력한다.The mixed reactive
제1 가중치(w1) 및 제2 가중치(w2)를 통한 무효전력 지령은 수학식 1과 같이 표현된다. 제1 가중치 및 제2 가중치의 관계는 수학식 2와 같이 표현된다.The reactive power command through the first weight w 1 and the second weight w 2 is expressed by
혼합 무효전력 제어부(300)는 비중결정계수 K를 통해 분산전원의 무효전력 지령을 계산한다. 비중결정계수 K는 유효전력 출력 구간에 따라 분산전원의 무효전력 흡수량 결정시 유효전력에 따른 역률 함수를 이용한 제2 무효전력(PF(P)) 제어기를 통해 도출된 무효전력지령 Qref - PF(P)와 제1 무효전력(Q(U)) 제어기를 통해 도출된 무효전력지령 Qref-Q(U)의 비중을 결정하는 계수이다. The mixed reactive
도 5의 (a)는 수학식 1을 기반으로 유효전력에 따른 K 계수에 대한 함수 K(P) 설정을 통해 무효전력 지령을 결정하는 혼합 무효전력 제어 모델의 블록선도이다.FIG. 5(a) is a block diagram of a mixed reactive power control model that determines a reactive power command through setting a function K(P) for a K coefficient according to active power based on Equation (1).
혼합 무효전력 제어부(300)는 제1 가중치 또는 제2 가중치는 제1 기준 가중치를 하한으로 설정하고, 제2 기준 가중치를 상한으로 설정한다.The mixed reactive
혼합 무효전력 제어부(300)는 유효전력의 출력구간을 제1 구간, 제2 구간, 및 제3 구간으로 구분한다. 제2 가중치, 즉, 비중결정계수 K는 유효전력의 출력구간에 따라 수학식 3과 같이 구분된다.The mixed reactive
혼합 무효전력 제어부(300)는 제1 구간에서는 제1 무효전력만을 출력하고, 제2 구간에서는 제1 가중치와 제2 가중치를 기반으로 제1 무효전력과 제2 무효전력을 혼합하여 출력하고, 제3 구간에서는 제2 무효전력만을 출력할 수 있다.The mixed
제1 기준 가중치 K1은 0 이상의 값을 가지며, 제2 기준 가중치 K2는 1 이하의 값을 가진다. 제1 기준 가중치 K1이 0에 가까울수록 제1 기준 유효전력 P1 이하의 유효전력 출력 구간에서 혼합 모델은 Q(U) 제어에 가깝게 동작하게 되고, 제2 기준 가중치 K2가 1에 가까울수록 제2 기준 유효전력 P2 이상의 유효전력 출력 구간에서 PF(P) 제어에 가깝게 동작하게 된다.The first reference weight K 1 has a value of 0 or more, and the second reference weight K 2 has a value of 1 or less. The closer the first reference weight K 1 is to 0, the mixed model operates closer to Q(U) control in the active power output section of the first reference active power P 1 or less, and the second reference weight K 2 is closer to 1 In the active power output section of the second reference active power P 2 or higher, it is operated close to the PF(P) control.
즉, 혼합 무효전력 제어부는 유효전력이 제1 기준 유효전력보다 작으면, 제1 무효전력만을 출력한다. 혼합 무효전력 제어부는 유효전력이 제2 기준 유효전력보다 크면, 제2 무효전력만을 출력한다. 혼합 무효전력 제어부는 유효전력이 제1 기준 유효전력보다 크거나 동일하고 유효전력이 제2 기준 유효전력보다 작거나 동일하면, 연속 또는 불연속하는 함수로 정의된 관계에 따라 제1 무효전력과 제2 무효전력을 혼합하여 출력한다. 도 5의 (b)에 비중결정계수 K와 유효전력 P의 관계 곡선이 예시되어 있다.That is, the mixed reactive power control unit outputs only the first reactive power when the active power is less than the first reference active power. The mixed reactive power controller outputs only the second reactive power when the active power is greater than the second reference active power. If the mixed reactive power control unit has an active power greater than or equal to the first reference active power and the active power is less than or equal to the second reference active power, the first reactive power and the second reactive power according to a relationship defined as a continuous or discontinuous function Reactive power is mixed and output. The relationship curve between specific gravity determination coefficient K and active power P is illustrated in (b) of FIG. 5.
도 6은 분산전원이 연계된 전력계통이 적용한 전압 기반의 제1 무효전력 제어 모델, 접속지점 전압에 따른 무효전력을 예시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a voltage-based first reactive power control model applied by a power system connected to a distributed power supply and reactive power according to a connection point voltage.
제1 무효전력 제어기(320)는 접속지점의 전압의 범위에 따라 기 설정된 하한 내지 상한 범위에서 제1 무효전력을 결정한다. 유효전력 출력에 의한 전압상승은 분산전원의 접속 위치에 따라 다르게 나타날 수 있다.The first reactive power controller 320 determines the first reactive power from a preset lower limit to an upper limit according to the range of the voltage at the connection point. The voltage rise due to the active power output may appear differently depending on the connection location of the distributed power.
Q(U) 제어는 인접 지역의 전력 생산과 소비의 결과인 연계지점 전압을 직접 사용하여 무효전력 흡수량을 결정한다. Q(U) 제어의 전압구간에 따른 무효전력 흡수량이 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.The Q(U) control directly determines the amount of reactive power absorption by directly using the linking point voltage that is the result of power generation and consumption in the adjacent area. The amount of reactive power absorption according to the voltage section of the Q(U) control may be expressed as Equation (4).
전압상승은 분산전원의 접속지점에서의 임피던스(일반적으로 송전선로나 케이블, 변압기 등이 가지는 임피던스)에 따라 달라지는데 변전소 변압기로부터 가까운 지점에 위치한 모선의 전압은 상대적으로 멀리 위치한 모선의 전압보다 높게 나타난다. 전압에 대한 무효전력 Q(U) 제어를 사용하게 되면, 변전소 변압기에 가까이 위치한 분산전원이 멀리 위치한 분산전원보다 접속지점 전압이 낮으므로 무효전력 흡수량도 그만큼 낮게 나타나게 된다.The voltage rise depends on the impedance at the connection point of distributed power (generally, the impedance of a transmission line, cable, transformer, etc.). The voltage of the busbar located near the transformer substation appears higher than the voltage of the busbar located relatively far away. When the reactive power Q(U) control for voltage is used, the distributed power near the substation transformer has a lower connection point voltage than the distributed power located far away, so the reactive power absorption amount is also shown to be lower.
도 7은 분산전원이 연계된 전력계통이 적용한 유효전력 기반의 제2 무효전력 제어 모델, 유효전력에 따른 역률, 및 유효전력에 따른 무효전력을 예시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a second reactive power control model based on active power applied by a power system in which distributed power is connected, a power factor according to active power, and reactive power according to active power.
제2 무효전력 제어기(330)는 유효전력의 범위에 따라 기 설정된 하한 내지 상한 범위에서 제2 무효전력을 결정한다. 고정역률 제어 및 유효전력 기반의 무효전력 제어 방식은 부하변동에 관계없이 분산전원의 유효전력 P에 따라 전압이 상승한다고 가정하여 P에 따라 무효전력 흡수량을 결정한다. The second reactive power controller 330 determines the second reactive power from a preset lower limit to an upper limit according to the range of the active power. The fixed power factor control and the reactive power control method based on active power assume that the voltage rises according to the active power P of the distributed power regardless of the load fluctuation to determine the amount of reactive power absorption according to P.
역률 지령 PFref 값이 정해졌을 때, 유효전력 P에 따른 분산전원의 무효전력 지령 Qref을 계산하면, 수학식 1과 같이 표현된다.When the power factor command PF ref value is determined, when the reactive power command Q ref of the distributed power source according to the active power P is calculated, it is expressed as Equation (1).
고정역률 제어는 역률을 일정하게 유지하므로 유효전력 출력에 비례하는 무효전력을 흡수하며, 유효전력 기반의 무효전력(PF(P)) 제어는 유효전력 출력 구간에 따라 역률을 다르게 적용한다. PF(P) 제어는 유효전력에 의한 전압 상승 영향이 낮은 출력 구간에서는 역률을 1 또는 1에 가깝게 적용하게 되며 유효전력에 의한 전압 상승 영향이 일정 수준 이상 발생될 수 있는 출력 구간에서는 일정 기울기로 역률을 낮추고, 유효전력에 의한 전압 상승 영향이 높게 나타나는 출력 구간에서 최소 역률 또는 최소 역률에 가깝게 동작한다.Since the fixed power factor control maintains the power factor constant, it absorbs reactive power proportional to the active power output, and the reactive power based reactive power (PF(P)) control applies the power factor differently according to the active power output section. PF(P) control applies power factor close to 1 or 1 in the output section where the effect of voltage rise by active power is low, and power factor with a certain slope in the output section where the effect of voltage rise by active power can occur more than a certain level. And operate close to the minimum power factor or the minimum power factor in the output section where the effect of voltage rise due to active power is high.
유효전력 P에 따른 역률 PF(P) 제어는 도 7의 (b)로 표현될 수 있고, 수학식 6과 같다.The power factor PF(P) control according to the active power P can be expressed by (b) of FIG. 7 and is represented by Equation (6).
도 7의 (a)에 도시된 제어 블록선도에서 PF(P) 블록에 수학식 7을 적용하면, 고정역률 제어로 동작하게 된다. 고정 역률 제어 및 유효전력 기반의 무효전력 PF(P) 제어를 유효전력 출력 구간에 따른 무효전력으로 나타내면 도 7의 (c)와 같이 도시된다. 도 7의 (c)에서 빨간 점선은 고정역률 제어할 때 동작 곡선을 나타내며, 파란 점선은 PF(P) 제어할 때 동작 곡선을 나타낸다.When
전압 기반의 제1 무효전력 제어 모델 및 유효전력 기반의 제2 무효전력 제어 모델이 융합된 본 실시예에 따른 무효전력 제어 장치에 포함된 구성요소들이 도 4에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Although the components included in the reactive power control device according to the present embodiment in which the voltage-based first reactive power control model and the active power-based second reactive power control model are fused are illustrated separately in FIG. 4, a plurality of components are shown. The elements may be combined with each other and implemented as at least one module. The components are connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device to operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
무효전력 제어 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The reactive power control device may be implemented in a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, or may be implemented using a general purpose or specific purpose computer. The device may be implemented using a fixed-wired device, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and controllers.
무효전력 제어 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The reactive power control device may be mounted on a computing device provided with hardware elements in software, hardware, or a combination thereof. Computing devices include various devices or communication devices such as communication modems for performing communication with wired and wireless communication networks, memory for storing data for executing programs, and microprocessors for executing and calculating and executing programs. It can mean a device.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 방법을 예시한 흐름도이다. 무효전력 제어 방법은 무효전력 제어 장치에 의하여 수행될 수 있으며, 무효전력 제어 장치가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.8 is a flowchart illustrating a method for controlling reactive power in a power system in which distributed power is connected according to another embodiment of the present invention. The reactive power control method may be performed by a reactive power control device, and detailed descriptions of operations performed by the reactive power control device and overlapping descriptions will be omitted.
단계 S810에서, 무효전력 제어 장치는 분산전원이 전력계통에 연계된 접속지점의 전압을 산출한다.In step S810, the reactive power control device calculates the voltage at the connection point where the distributed power is connected to the power system.
단계 S820에서, 무효전력 제어 장치는 분산전원의 유효전력을 산출한다.In step S820, the reactive power control device calculates the active power of the distributed power.
단계 S830에서, 무효전력 제어 장치는 유효전력의 출력구간에 따라 제1 가중치와 제2 가중치를 조절하고, (i) 제1 가중치를 기반으로 접속지점의 전압을 이용한 제1 무효전력 제어기가 출력한 제1 무효전력 및 (ii) 제2 가중치를 기반으로 유효전력에 따른 역률 함수를 이용한 제2 무효전력 제어기가 출력한 제2 무효전력을 혼합하여 혼합 무효전력을 출력한다.In step S830, the reactive power control device adjusts the first weight and the second weight according to the output section of the active power, and (i) is output by the first reactive power controller using the voltage at the access point based on the first weight. Based on the first reactive power and (ii) the second weight, the second reactive power output by the second reactive power controller using the power factor function according to the active power is mixed to output the mixed reactive power.
혼합 무효전력을 출력하는 단계(S830)는 유효전력의 출력구간을 제1 구간, 제2 구간, 및 제3 구간으로 구분하고, 제1 구간에서는 제1 무효전력만을 출력하고, 제2 구간에서는 제1 가중치와 제2 가중치를 기반으로 제1 무효전력과 제2 무효전력을 혼합하여 출력하고, 제3 구간에서는 제2 무효전력만을 출력할 수 있다.In the step of outputting the mixed reactive power (S830), the output section of the active power is divided into a first section, a second section, and a third section. In the first section, only the first reactive power is output, and in the second section, The first reactive power and the second reactive power may be mixed and output based on the 1 weight and the second weight, and only the second reactive power may be output in the third section.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 모의실험 결과를 도시한 것이다. 무효전력 제어 혼합 모델의 특성을 확인하기 위해 표 1 및 도 9의 피더 모델을 MATLAB/Simulink에 적용하여 PF(P) 제어 및 Q(U) 제어, PF(P)-Q(U) 혼합모델의 비중결정계수 설정을 도 10과 같이 적용하여 모의하였다.9 to 12 illustrate simulation results performed according to embodiments of the present invention. In order to confirm the characteristics of the reactive power control mixed model, the feeder models of Table 1 and 9 are applied to MATLAB/Simulink to control the PF(P) control and Q(U) control, and the PF(P)-Q(U) mixed model. The specific gravity determination coefficient was applied and simulated as shown in FIG. 10.
표 1은 피더 모델의 파라미터이다.Table 1 is the parameters of the feeder model.
도 10의 (a)는 PF(P) 제어에서 PF-P 곡선을 설정한 값이고, 도 10의 (b)는 Q(U) 제어에서 Q-U 곡선을 설정한 값이고, 도 10의 (c)는 PF(P)-Q(U) 혼합 모델에서 비중결정계수 K-P 곡선을 설정한 값이다.10(a) is a value in which the PF-P curve is set in the PF(P) control, and FIG. 10(b) is a value in which the QU curve is set in the Q(U) control, and in FIG. 10(c) Is the value of setting the specific gravity coefficient KP curve in the PF(P)-Q(U) mixed model.
도 11은 피더 모델에서 변전소 변압기로부터 가까운 지점에 위치한 분산전원 DG1과 변전소 변압기로부터 먼 지점에 위치한 분산전원 DG8의 무효전력제어 방식에 따른 무효전력 출력을 나타낸다. 도 11의 (a)는 분산전원 DG1의 유효전력 출력과 무효전력제어 방식에 따른 무효전력 출력이고, 도 11의 (b)는 분산전원 DG8의 유효전력 출력과 무효전력제어 방식에 따른 무효전력 출력이다.11 shows reactive power output according to a reactive power control method of distributed power DG1 located at a point close to the substation transformer and distributed power DG8 located at a point far from the substation transformer in the feeder model. FIG. 11(a) shows the active power output of the distributed power DG1 and the reactive power output according to the reactive power control method, and FIG. 11(b) shows the active power output of the distributed power DG8 and the reactive power output according to the reactive power control method. to be.
PF(P) 제어 시에는 분산전원은 위치에 관계없이 유효전력 출력에 따라 무효전력을 흡수하게 되어 분산전원 DG1과 DG2의 무효전력 흡수량이 동일하게 나타난다. 반면에 Q(U) 제어 시에는 변전소 변압기로부터 멀리 떨어진 지점일수록 유효전력에 따른 전압상승이 크게 나타나서 변전소 변압기로부터 가까이에 위치한 분산전원 DG1은 유효전력 출력이 높은 구간에서도 무효전력 흡수량이 낮고, 먼 지점에 위치한 분산전원 DG8의 무효전력 흡수량은 PF(P) 제어 시와 동일한 수준으로 나타났다. PF(P)-Q(U) 혼합 제어 시에는 0.8 [p.u]이하의 구간에서는 Q(U) 제어와 동일하게 동작하다가 0.8 [p.u] 이후의 구간에서는 Q(U) 제어 시 무효전력 지원에 대한 기여가 거의 없었던 분산전원 DG1의 무효전력이 증가하였다.In the PF(P) control, the distributed power absorbs the reactive power according to the active power output regardless of the position, so that the reactive power absorption amount of the distributed power DG1 and DG2 is the same. On the other hand, during Q(U) control, the farther from the substation transformer, the greater the voltage rise according to the active power, so the distributed power DG1 located near the substation transformer has low reactive power absorption even in a section where the active power output is high, and is far away. The reactive power absorption of the distributed power DG8 located at was found to be at the same level as that of the PF(P) control. In the case of PF(P)-Q(U) mixed control, it operates the same as Q(U) control in the section below 0.8 [pu], and in the section after 0.8 [pu], the reactive power is supported in Q(U) control. The reactive power of the distributed power source DG1 with little contribution increased.
도 12의 (a)는 무효전력제어 방식에 따른 전압상승 영향이 가장 높은 지점의 전압을 나타낸다. 도 12의 (a)에 도시된 무효전력제어 방식에 따른 분산전원 DG8에서의 전압 변동을 참조하면, 분산전원이 무효전력제어를 수행하지 않은 경우, 분산전원 DG8에서의 전압이 1.1204 [p.u]까지 상승하였다. 무효전력제어를 수행하였을 경우에는 분산전원 DG8에서의 전압이 PF(P) 제어 시 1.0924 [p.u], Q(U) 제어 시 1.0996 [p.u], PF(P)-Q(U) 혼합 제어 시 1.0943 [p.u]까지 상승하여 PF(P) 제어가 전압상승 완화 효과가 가장 높게 나타났다. Q(U) 제어는 변전소 변압기로부터 가까이 위치한 분산전원의 무효전력 지원 능력에 여유가 있음에도 불구하고 매우 저조한 지원으로 분산전원 DG8에서의 전압이 임계수준에 근접하여 정상운전범위를 유지하기 어려울 수도 있다. PF(P)-Q(U) 혼합 제어는 변전소 변압기로부터 가까운 지점의 분산전원들도 출력이 높은 구간에서는 무효전력 지원을 하도록 하여 Q(U) 제어 시 보다는 전압상승을 완화하였다.12(a) shows the voltage at the point where the voltage increase effect is highest according to the reactive power control method. Referring to the voltage fluctuation in the distributed power DG8 according to the reactive power control method shown in (a) of FIG. 12, when the distributed power does not perform reactive power control, the voltage in the distributed power DG8 is up to 1.1204 [pu]. Rose. When reactive power control is performed, the voltage at distributed power DG8 is 1.0924 [pu] when controlling PF(P), 1.0996 [pu] when controlling Q(U), and 1.0943 when mixing PF(P)-Q(U) Rising to [pu], PF(P) control showed the highest voltage rise mitigation effect. The Q(U) control is very low support, although the distributed power of the distributed power located close to the substation transformer is very low, so the voltage at the distributed power DG8 may approach the critical level, making it difficult to maintain the normal operating range. The PF(P)-Q(U) mixed control provides reactive power support in the section where the output is high even at distributed power points close to the substation transformer, so that the voltage rise is lessened than in the Q(U) control.
도 12의 (b)는 무효전력제어 방식과 분산전원의 유효전력 출력구간에 따른 계통손실을 나타낸다. 도 12의 (b)를 참조하면, 무효전력제어에 따른 계통손실과 무효전력제어를 하지 않은 경우의 계통손실 간의 차를 분산전원의 유효전력 출력 구간에 따라 파형으로 나타낸다. 계통 유효전력 손실은 약 0.5 [p.u] 이하의 분산전원 유효전력 출력구간에서 PF(P) 제어와 Q(U) 제어가 거의 유사하게 나타났으며, 이후 구간에서는 Q(U) 제어가 PF(P) 제어보다 계통손실이 낮게 나타났다. PF(P)-Q(U) 혼합 제어 시에는 분산전원의 유효전력 출력이 0.8 [p.u] 이하 구간에서 Q(U) 제어와 동일한 계통손실이 나타났으며, 이후 구간에서는 계통손실이 Q(U) 제어보다 높지만 PF(P) 제어보다는 낮게 나타났다.12(b) shows the system loss according to the reactive power control method and the active power output section of the distributed power supply. Referring to (b) of FIG. 12, the difference between the system loss due to reactive power control and the system loss when reactive power is not controlled is represented by a waveform according to the active power output section of the distributed power. As for the system active power loss, the PF(P) control and the Q(U) control were almost similar in the distributed power active power output section of about 0.5 [pu] or less, and in the subsequent section, the Q(U) control was PF(P ) System loss was lower than control. In the PF(P)-Q(U) mixed control, the system power was equal to the Q(U) control in the section where the active power output of the distributed power was 0.8 [pu] or less, and the system loss was Q(U) in the subsequent section. ) Higher than control but lower than PF(P) control.
따라서 본 실시예에 따른 혼합 무효전력 제어 방식은 전압상승 문제가 크지 않은 유효전력 출력 구간에서는 계통손실 측면에서 효율을 높이기 위해 Q(U) 제어에 가깝게 동작하며, 전압상승 문제가 크게 발생할 수 있는 유효전력 출력 구간에서는 전압상승 완화 측면에서 성능을 높이기 위해 PF(P) 제어에 가깝게 동작한다. 이를 분산전원의 무효전력량을 Q(U)로 계산된 무효전력량과 PF(P)로 계산된 무효전력량의 비율로 결정할 수 있는 비중결정계수 K를 통해 구현 가능하다. 이를 통해 유효전력에 의한 전압상승이 낮게 나타나는 출력 구간에서는 계통손실 측면에서 Q(U) 제어와 동일한 수준의 효율을 달성할 수 있으며, 유효전력에 의한 전압상승이 높게 나타나는 출력 구간에서는 PF(P) 제어와 동일한 수준의 전압상승 완화 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the mixed reactive power control method according to the present embodiment operates close to the Q(U) control to increase efficiency in terms of system loss in the active power output section where the voltage rise problem is not large, and the voltage rise problem can be largely effective. In the power output section, it operates close to PF(P) control to improve performance in terms of mitigating voltage rise. This can be realized through the specific gravity determination coefficient K that can determine the ratio of the reactive power of distributed power to the reactive power of Q(U) and reactive power of PF(P). Through this, in the output section where the voltage rise due to active power is low, the same level of efficiency as Q(U) control can be achieved in terms of system loss, and in the output section where the voltage rise due to active power is high, PF(P) It is possible to obtain a voltage rise mitigation effect at the same level as control.
도 8에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 8에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.Although FIG. 8 describes that each process is executed sequentially, this is merely an example, and a person skilled in the art changes and executes the sequence described in FIG. 8 without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention. Or, it may be applied by various modifications and variations by executing one or more processes in parallel or adding other processes.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operation according to the present embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. Computer readable media refers to any media that participates in providing instructions to a processor for execution. Computer-readable media may include program instructions, data files, data structures, or combinations thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. The computer program may be distributed over a networked computer system to store and execute computer readable code in a distributed manner. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment can be easily inferred by programmers in the technical field to which this embodiment belongs.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.These embodiments are for explaining the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
10: 무효전력 제어 장치
100: 전압 산출부
200: 유효전력 산출부
300: 혼합 무효전력 제어부
310: 가중치 조절기
320: 제1 무효전력 제어기
330: 제2 무효전력 제어기
340: 무효전력 혼합기10: reactive power control device 100: voltage calculation unit
200: active power calculation unit 300: mixed reactive power control unit
310: weight regulator 320: first reactive power controller
330: second reactive power controller 340: reactive power mixer
Claims (11)
상기 분산전원이 상기 전력계통에 연계된 접속지점의 전압을 산출하는 전압 산출부;
상기 분산전원의 유효전력을 산출하는 유효전력 산출부; 및
상기 유효전력의 출력구간에 따라 제1 가중치와 제2 가중치를 조절하고, (i) 상기 제1 가중치를 기반으로 상기 접속지점의 전압을 이용한 제1 무효전력 제어기가 출력한 제1 무효전력 및 (ii) 상기 제2 가중치를 기반으로 상기 유효전력에 따른 역률 함수를 이용한 제2 무효전력 제어기가 출력한 제2 무효전력을 혼합하여 출력하는 혼합 무효전력 제어부
를 포함하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.In the reactive power control device of the power system associated with distributed power,
A voltage calculator configured to calculate a voltage at a connection point where the distributed power source is connected to the power system;
An active power calculator for calculating the active power of the distributed power supply; And
The first weight and the second weight are adjusted according to the output section of the active power, and (i) the first reactive power output from the first reactive power controller using the voltage of the access point based on the first weight and ( ii) A mixed reactive power control unit mixing and outputting the second reactive power output by the second reactive power controller using the power factor function according to the active power based on the second weight
Reactive power control device of a power system with a distributed power supply comprising a.
상기 혼합 무효전력 제어부는 상기 유효전력의 출력구간을 제1 구간, 제2 구간, 및 제3 구간으로 구분하고, 상기 제1 구간에서는 상기 제1 무효전력만을 출력하고, 상기 제2 구간에서는 상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치를 기반으로 상기 제1 무효전력과 상기 제2 무효전력을 혼합하여 출력하고, 상기 제3 구간에서는 상기 제2 무효전력만을 출력하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.According to claim 1,
The mixed reactive power control unit divides the output section of the active power into a first section, a second section, and a third section, and outputs only the first reactive power in the first section and the first in the second section. The power associated with the distributed power supply, characterized in that the first reactive power and the second reactive power are mixed and output based on the 1 weight and the second weight, and only the second reactive power is output in the third section. Reactive power control device of the system.
상기 혼합 무효전력 제어부는 상기 유효전력이 제1 기준 유효전력보다 작으면, 상기 제1 무효전력만을 출력하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.According to claim 2,
The mixed reactive power control unit outputs the first reactive power if the active power is less than the first reference active power, the reactive power control device of the power system associated with distributed power.
상기 혼합 무효전력 제어부는 상기 유효전력이 제2 기준 유효전력보다 크면, 상기 제2 무효전력만을 출력하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.According to claim 2,
The mixed reactive power controller outputs only the second reactive power when the active power is greater than the second reference active power, and the reactive power control device of the power system associated with distributed power.
상기 혼합 무효전력 제어부는 상기 유효전력이 제1 기준 유효전력보다 크거나 동일하고 상기 유효전력이 제2 기준 유효전력보다 작거나 동일하면, 연속 또는 불연속하는 함수로 정의된 관계에 따라 상기 제1 무효전력과 상기 제2 무효전력을 혼합하여 출력하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.According to claim 2,
The mixed reactive power controller, if the active power is greater than or equal to the first reference active power and the active power is less than or equal to the second reference active power, the first reactive power according to a relationship defined as a continuous or discontinuous function Reactive power control device of a power system with a distributed power supply, characterized in that the output by mixing the power and the second reactive power.
상기 혼합 무효전력 제어부는 상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 합을 1로 설정하며, 상기 제1 가중치 또는 상기 제2 가중치는 0 이상 1 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.According to claim 1,
The mixed reactive power control unit sets the sum of the first weight and the second weight to 1, and the distributed power is associated with the first weight or the second weight having a value of 0 or more and 1 or less. Reactive power control device of power system.
상기 제1 가중치 또는 상기 제2 가중치는 제1 기준 가중치를 하한으로 설정하고, 제2 기준 가중치를 상한으로 설정하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.The method of claim 6,
The first weight or the second weight is a reactive power control device for a power system associated with distributed power, wherein the first reference weight is set as a lower limit and the second reference weight is set as an upper limit.
상기 제1 무효전력 제어기는,
상기 접속지점의 전압의 범위에 따라 기 설정된 하한 내지 상한 범위에서 제1 무효전력을 결정하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.According to claim 1,
The first reactive power controller,
Reactive power control device of a power system associated with a distributed power supply, characterized in that for determining the first reactive power in a predetermined range from the lower limit to the upper limit according to the voltage range of the connection point.
상기 제2 무효전력 제어기는,
상기 유효전력의 범위에 따라 기 설정된 하한 내지 상한 범위에서 제2 무효전력을 결정하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 장치.According to claim 1,
The second reactive power controller,
Reactive power control device of a power system associated with distributed power supply, characterized in that for determining a second reactive power in a predetermined lower to upper limit range according to the range of the active power.
상기 분산전원이 상기 전력계통에 연계된 접속지점의 전압을 산출하는 단계;
상기 분산전원의 유효전력을 산출하는 단계; 및
상기 유효전력의 출력구간에 따라 제1 가중치와 제2 가중치를 조절하고, (i) 상기 제1 가중치를 기반으로 상기 접속지점의 전압을 이용한 제1 무효전력 제어기가 출력한 제1 무효전력 및 (ii) 상기 제2 가중치를 기반으로 상기 유효전력에 따른 역률 함수를 이용한 제2 무효전력 제어기가 출력한 제2 무효전력을 혼합하여 혼합 무효전력을 출력하는 단계;
를 포함하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 방법.In the reactive power control method of a power system with a distributed power supply,
Calculating a voltage at a connection point connected to the power system by the distributed power supply;
Calculating the effective power of the distributed power supply; And
The first weight and the second weight are adjusted according to the output section of the active power, and (i) the first reactive power output from the first reactive power controller using the voltage of the access point based on the first weight and ( ii) mixing the second reactive power output by the second reactive power controller using the power factor function according to the active power based on the second weight to output a mixed reactive power;
Reactive power control method of a power system associated with a distributed power supply comprising a.
상기 혼합 무효전력을 출력하는 단계는 상기 유효전력의 출력구간을 제1 구간, 제2 구간, 및 제3 구간으로 구분하고, 상기 제1 구간에서는 상기 제1 무효전력만을 출력하고, 상기 제2 구간에서는 상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치를 기반으로 상기 제1 무효전력과 상기 제2 무효전력을 혼합하여 출력하고, 상기 제3 구간에서는 상기 제2 무효전력만을 출력하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력계통의 무효전력 제어 방법.According to claim 1,
In the step of outputting the mixed reactive power, the output section of the active power is divided into a first section, a second section, and a third section. In the first section, only the first reactive power is output, and the second section In the distributed power supply, characterized in that the first reactive power and the second reactive power are mixed and output based on the first weight and the second weight, and only the second reactive power is output in the third section. Reactive power control method of linked power system.
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