KR20200144410A - Control System and Method of Renewable Energy Generator for Improving Frequency Stability - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 재생에너지 발전 제어에 관한 것으로, 구체적으로 이벤트 발생시에 재생에너지 발전기의 저장에너지를 사용하여 순간적인 출력 증가와 함께 동기발전기의 협조 제어를 통해 주파수 안정도를 향상시킬 수 있도록 한 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to renewable energy generation control, and in particular, the improvement of frequency stability by using the stored energy of the renewable energy generator when an event occurs to improve the frequency stability through the instantaneous output increase and cooperative control of the synchronous generator. It relates to a control system and method of a renewable energy generator for.
풍력발전 설비의 경우 기상조건에 따라 출력이 상시로 변동하는 특성을 가지고 있으며, 특히 섬 계통이나 상대적으로 규모가 적은 약소계통과 풍력발전 설비가 연결되어 있는 경우 이러한 과도한 출력변동으로 인한 주파수 변동, 전압 변동, 및 고조파 발생 등에 의해 풍력발전 설비가 공급하는 전력 품질이 저하되어 결국 풍력발전 설비 인근의 전력 계통에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.In the case of wind power generation facilities, the output fluctuates at all times depending on weather conditions, and in particular, when an island system or a relatively small, small system and wind power generation facilities are connected, frequency fluctuations and voltages due to such excessive output fluctuations There is a problem in that the quality of power supplied by the wind power generation facility is deteriorated due to fluctuations and generation of harmonics, thereby adversely affecting the power system adjacent to the wind power generation facility.
전력 시스템의 안정적인 운영을 위해 이벤트가 발생할 경우에도 주파수를 안정적으로 유지해야 한다.For the stable operation of the power system, the frequency must be kept stable even when an event occurs.
이벤트란 주파수의 급격한 변동을 야기하는 계통 내 발전기의 탈락이나 부하의 급격한 변동을 말한다. 이벤트가 발생하면, 동기발전기의 회전자에서 운동에너지가 순간적으로 방출되면서 주파수가 기준 값(nominal frequency)에서 하락한다.An event refers to the dropout of a generator in the system or a sudden change in load that causes a rapid change in frequency. When an event occurs, kinetic energy is momentarily released from the rotor of the synchronous generator, and the frequency decreases from the nominal frequency.
주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 1차 주파수 제어(primary frequency control, PFC)가 동작하여 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화시킨다.When the frequency falls beyond the deadband of the generator, the primary frequency control (PFC) operates to prevent the frequency from falling and stabilize it to a certain value.
이때 수렴하는 주파수를 안정화 주파수(settling frequency)라고 한다.At this time, the frequency that converges is called the settling frequency.
안정화 주파수를 기준 값으로 회복시키기 위해서 2차 주파수 제어(secondary frequency control, SFC)의 일종인 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행한다.In order to restore the stabilization frequency to the reference value, automatic generation control (AGC), a type of secondary frequency control (SFC), is performed.
그런데, 자동발전제어가 동작하기 위해서는 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차(maximum steady-state frequency deviation)보다 반드시 커야 한다.However, in order for automatic generation control to operate, the stabilization frequency must be greater than the maximum steady-state frequency deviation.
현재 풍력발전용으로 주로 사용되는 가변속 풍력발전기는 풍속에 따라 최대출력을 내기 위해 회전자속도를 제어하는 최대출력추종(Maximum power point tracking, MPPT) 제어를 수행한다.Variable speed wind turbines, which are currently mainly used for wind power generation, perform maximum power point tracking (MPPT) control that controls the rotor speed in order to produce the maximum output according to the wind speed.
MPPT 제어는 전력망 주파수의 변동에 관계없이 수행되므로, 풍력수용률이 높으면, 전력망의 관성이 감소한다.MPPT control is performed irrespective of the fluctuation of the power grid frequency, so when the wind power acceptance rate is high, the inertia of the power grid decreases.
이로 인해 전력망에 외란이 발생하면 주파수 하락이 커지므로, 이를 방지하기 위해 풍력발전기의 주파수 제어 기능이 필요하다.As a result, when a disturbance occurs in the power grid, the frequency drop increases, and a frequency control function of the wind turbine is required to prevent this.
풍력발전기가 전력망의 주파수 회복에 기여할 수 있는 많은 방법들이 제안되었다. Many methods have been proposed by which wind turbines can contribute to the frequency recovery of the power grid.
종래 기술의 하나로는 풍력발전기의 MPPT 제어를 수행하기 위한 출력의 기준값에, 전력망 주파수 변화율(Rate of change of frequency) 루프에 의해서 생성된 기준값을 더하는 방식이 제안되었다.As one of the prior art, a method of adding a reference value generated by a rate of change of frequency loop to a reference value of an output for performing MPPT control of a wind turbine has been proposed.
이와 같이 전력 시스템에 이벤트가 발생한 경우에, 전력 시스템에 연계되어 있는 재생에너지원이 최대출력제어(Maximum Power Point Tracking, MPPT)을 수행하면 주파수의 안정도는 떨어진다.When an event occurs in the power system as described above, the stability of the frequency decreases when the renewable energy source linked to the power system performs maximum power point tracking (MPPT).
현재 풍력발전기와 같은 재생에너지의 수용률이 증가함에 따라 주파수 안정도를 이전전력 시스템의 수준으로 유지하기 위한 새로운 방안이 필요하다.As the current acceptance rate of renewable energy such as wind turbines increases, a new method is needed to maintain frequency stability at the level of the previous power system.
최대출력제어로만 동작하는 재생에너지의 수용률이 증가하면 동기발전기로만 구성된 계통에 비해 주파수 안정도가 상당히 떨어지게 된다.When the acceptance rate of renewable energy operating only with maximum power control increases, the frequency stability decreases considerably compared to a system composed only of synchronous generators.
만약, 이벤트 발생 이후에 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 작게 되면 자동발전제어가 동작하지 않아서 주파수가 기준 값으로 회복하지 못한다.If the stabilization frequency is smaller than the maximum steady state frequency deviation after the event occurs, the automatic generation control does not operate and the frequency cannot be restored to the reference value.
이 경우 안정화 주파수를 최대 정상상태 주파수 편차 이상으로 회복시키기 위해서는, 급속 시동 발전기(quick-starting generator) 기동 및 차단가능 부하(interruptible load) 절체 등의 방어 조치를 취해야 한다.In this case, in order to recover the stabilization frequency beyond the maximum steady state frequency deviation, it is necessary to take defensive measures such as starting a quick-starting generator and switching the interruptible load.
이러한 방어 조치는 추가적인 비용이 소요되므로, 전력 시스템 운영 비용의 상승을 초래하게 될 뿐만 아니라, 주파수 회복에 소요되는 시간이 증가하게 되는 단점이 있다.Since these defense measures require additional costs, there is a disadvantage that not only increases the operating cost of the power system, but also increases the time required for frequency recovery.
따라서, 추가적인 방어 조치를 사용하지 않고 계통에 연계되어 있는 재생에너지 발전기와 동기발전기의 제어로만 계통의 주파수 안정성을 향상시킬 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for the development of a new technology that can improve the frequency stability of the system only by controlling the renewable energy generator and synchronous generator connected to the system without using additional defense measures.
본 발명은 종래 기술의 재생에너지 발전기 제어의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이벤트 발생시에 재생에너지 발전기의 저장에너지를 사용하여 순간적인 출력 증가와 함께 동기발전기의 협조 제어를 통해 주파수 안정도를 향상시킬 수 있도록 한 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of controlling the renewable energy generator of the prior art, and to improve the frequency stability through cooperative control of the synchronous generator with an instantaneous increase in output by using the stored energy of the renewable energy generator when an event occurs. An object of the present invention is to provide a control system and method for a renewable energy generator for improving frequency stability.
본 발명은 전력 시스템에 풍력발전기와 같은 재생에너지원이 연계되었을 경우에서의 이벤트 발생시에 추가적인 방어 조치를 사용하지 않고 계통에 연계되어 있는 재생에너지 발전기와 동기발전기의 제어로만 계통의 주파수 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention improves the frequency stability of the system only by controlling the renewable energy generator and the synchronous generator connected to the system without using additional protective measures when an event occurs when a renewable energy source such as a wind turbine is connected to the power system. It is an object of the present invention to provide a control system and method of a renewable energy generator for improving frequency stability.
본 발명은 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 높은 경우에도 주파수 상승을 통한 안정화가 필요하다면 적용 가능하도록 한 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a control system and method for a renewable energy generator for improving frequency stability, which is applicable when stabilization through frequency rise is necessary even when the stabilization frequency is higher than the maximum steady state frequency deviation.
본 발명은 풍력발전기를 비롯하여 출력을 비슷한 형태로 증가시켰다가 다시 감소시킬 수 있는 모든 컨버터 기반 발전원, 에너지 저장장치, 전기자동차 및 수용 반응 등에도 적용 가능하도록 한 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is applicable to all converter-based power generation sources, energy storage devices, electric vehicles, and acceptance reactions, which can increase and decrease the output in a similar form, including wind turbines, of a renewable energy generator for improving frequency stability. An object thereof is to provide a control system and method.
본 발명은 발전기가 탈락하여 주파수가 떨어지는 상황뿐만 아니라, 부하 변동에 의해 주파수가 감소하거나 상승한 경우에도 적용 가능하여 주파수의 안정화를 위해 상승이나 하락이 필요한 모든 경우에 적용 가능하도록 한 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is applicable not only to the situation where the frequency falls due to the dropout of the generator, but also to the case that the frequency decreases or rises due to load fluctuations, so that it is applicable to all cases where rise or fall is required for stabilization of the frequency. An object thereof is to provide a control system and method for a renewable energy generator.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템은 전력 시스템에 재생에너지원이 연계된 계통에서의 이벤트 발생이 검출되면 안정화 주파수를 최대 정상상태 주파수 편차 이상으로 회복시키기 위하여, 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 낮게 형성되어 주파수가 기준 값으로 회복되지 못하는 것으로 판단되면, 재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소되도록 제어하는 재생에너지 발전기 출력 제어부; 및 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 하는 동기발전기 제어부;를 포함하고, 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복되도록 하는 것을 특징으로 한다.In the control system of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention for achieving the above object, when an event occurs in a system in which a renewable energy source is connected to the power system, the stabilization frequency is adjusted to the maximum steady state frequency deviation or more. In order to recover, if it is determined that the frequency cannot be recovered to the reference value because the stabilization frequency is formed lower than the maximum steady state frequency deviation, a certain amount of output (ΔP) from the renewable energy generator is increased for a certain time (ΔT) and then the original Renewable energy generator output control for controlling to be reduced to output; And a synchronous generator control unit for controlling the mechanical input of the synchronous generator to be kept constant, wherein the automatic power generation control operates normally to restore a frequency to a reference value.
여기서, 전력 시스템에 재생에너지원이 연계된 계통에서의 이벤트 발생을 검출하는 이벤트 발생 검출부와, 동기발전기의 회전자에서 운동에너지가 순간적으로 방출되면서 주파수가 기준 값(nominal frequency)에서 하락하여 주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 1차 주파수 제어(primary frequency control, PFC)를 수행하여 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화시키는 1차 주파수 제어부와, 1차 주파수 제어부에 의한 안정화 주파수(settling frequency)를 기준 값으로 회복시키기 위해서 2차 주파수 제어(secondary frequency control, SFC)인 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행하는 2차 주파수 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the event occurrence detection unit detects the occurrence of an event in the system in which the renewable energy source is connected to the power system, and the frequency decreases from the nominal frequency as the kinetic energy is momentarily released from the rotor of the synchronous generator. When it falls beyond the deadband of the generator, it performs primary frequency control (PFC) to prevent the frequency from dropping and stabilizes it to a certain value, and stabilization by the primary frequency control unit. It characterized in that it further comprises a secondary frequency control unit for performing automatic generation control (Automatic Generation Control (AGC)) which is a secondary frequency control (SFC) in order to recover the settling frequency to a reference value.
그리고 안정화 주파수가 기준 값으로 회복되지 못하는 것으로 판단되면 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복되도록 하기 위하여, 상기 재생에너지 발전기 출력 제어부에 의한 재생에너지 발전기의 출력 제어 및 동기발전기 제어부에 의한 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.And, if it is determined that the stabilization frequency cannot be restored to the reference value, the automatic generation control operates normally and the output control of the renewable energy generator by the renewable energy generator output control unit and the synchronous generator control unit are used to restore the frequency to the reference value. It is characterized in that it simultaneously performs control to keep the mechanical input of the synchronous generator constant.
그리고 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어에 의해 동기발전기의 전기적인 출력(Pe)과 기계적인 입력(Pm)의 차이가 생겨 시스템 관성 J가 일정하다면 
그리고 재생에너지 발전기에서의 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소시키는 제어에 의해, 주파수가 상승하고 주파수의 상승 속도와 상승폭은 ΔP 와 ΔT에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.And by controlling that a certain amount of output (ΔP) from a renewable energy generator is increased for a certain time (ΔT) and then decreased to the original output, the frequency increases, and the rate of increase and the width of the increase are ΔP. It is characterized in that it is determined according to and ΔT.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법은 전력 시스템에 재생에너지원이 연계된 계통에서 이벤트 발생이 검출되면 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화하는 단계;안정화 주파수를 기준 값으로 회복시키기 위해서 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행하는 단계;안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 낮게 형성되어 주파수가 기준 값으로 회복되지 못 하는지 판단하는 단계;재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소되도록 제어하고, 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 함께 수행하여 자동발전제어가 정상적으로 동작되도록 하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for controlling a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention for achieving another object includes the steps of preventing a decrease in frequency and stabilizing to a predetermined value when an event is detected in a system in which a renewable energy source is connected to a power system; Performing automatic generation control (AGC) to restore the stabilization frequency to the reference value; determining whether the stabilization frequency is lower than the maximum steady state frequency deviation and thus the frequency cannot be recovered to the reference value; In the energy generator, a certain amount of output (ΔP) is increased for a certain period of time (ΔT) and then reduced to the original output, and the automatic power generation control operates normally by performing a control that keeps the mechanical input of the synchronous generator constant. And recovering the frequency to a reference value.
여기서, 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화하는 단계에서, 동기발전기의 회전자에서 운동에너지가 순간적으로 방출되면서 주파수가 기준 값(nominal frequency)에서 하락하여 주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 1차 주파수 제어(primary frequency control, PFC)를 수행하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step of preventing the frequency from falling and stabilizing to a certain value, the kinetic energy is momentarily released from the rotor of the synchronous generator, and the frequency falls from the nominal frequency, so that the frequency exceeds the deadband of the generator. When it falls, it is characterized in that primary frequency control (PFC) is performed.
그리고 자동발전제어가 정상적으로 동작되도록 하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계는, 안정화 주파수가 어디에 있는지를 판단하여 얼마나 주파수를 빠르게 끌어올릴 것인지 
그리고 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어에 의해 동기발전기의 전기적인 출력(Pe)과 기계적인 입력(Pm)의 차이가 생겨 시스템 관성 J가 일정하다면 
그리고 재생에너지 발전기에서의 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소시키는 제어에 의해, 주파수가 상승하고 주파수의 상승 속도와 상승폭은 ΔP 와 ΔT에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.And by controlling that a certain amount of output (ΔP) from a renewable energy generator is increased for a certain time (ΔT) and then decreased to the original output, the frequency increases, and the rate of increase and the width of the increase are ΔP. It is characterized in that it is determined according to and ΔT.
그리고 자동발전제어가 정상적으로 동작되도록 하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계를, 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 큰 경우에 적용하여 주파수 상승을 통한 안정화를 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of restoring the frequency to a reference value by allowing the automatic power generation control to operate normally is applied when the stabilization frequency is greater than the maximum steady state frequency deviation, and stabilization is performed by increasing the frequency.
그리고 재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시키는 모양과 시간은 계통 상황과 안정화 주파수에 따라서 달라지는 것을 특징으로 한다.In addition, the shape and time of increasing a certain amount of output (ΔP) for a certain time (ΔT) in a renewable energy generator is characterized in that it varies depending on the system situation and the stabilization frequency.
그리고 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소되도록 제어하는 단계를, 유사한 형태의 출력 증가 및 감소가 가능한 컨버터 기반 발전원 또는 전기자동차에 적용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of controlling a certain amount of output (ΔP) to increase and decrease to the original output after increasing a certain amount of output (ΔP) for a certain time (ΔT) is applied to a converter-based power generation source or electric vehicle capable of increasing and decreasing the output of a similar type. .
그리고 자동발전제어가 정상적으로 동작되도록 하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계를, 발전기가 탈락하여 주파수가 떨어지는 경우 또는 부하 변동에 의해 주파수가 감소하거나 상승한 경우에 적용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of restoring the frequency to a reference value by allowing the automatic power generation control to operate normally is applied when a generator is dropped and a frequency falls, or when a frequency decreases or rises due to a load fluctuation.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The control system and method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, 이벤트 발생시에 재생에너지 발전기의 저장에너지를 사용하여 순간적인 출력 증가와 함께 동기발전기의 협조 제어를 통해 주파수 안정도를 향상시킬 수 있도록 한다.First, it is possible to improve the frequency stability through cooperative control of the synchronous generator with an instantaneous increase in output using the stored energy of the renewable energy generator when an event occurs.
둘째, 전력 시스템에 재생에너지원이 연계되었을 경우, 추가적인 방어 조치를 사용하지 않고 계통에 연계되어 있는 재생에너지 발전기와 동기발전기의 제어로만 계통의 주파수 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.Second, when a renewable energy source is connected to the power system, the frequency stability of the system can be improved only by controlling the renewable energy generator and synchronous generator connected to the system without using additional protective measures.
셋째, 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 높은 경우에도 주파수 상승을 통한 안정화가 필요하다면 적용하여 효율적인 전력 시스템의 운용을 가능하게 한다.Third, even when the stabilization frequency is higher than the maximum steady-state frequency deviation, it is applied if stabilization through frequency rise is necessary to enable efficient power system operation.
넷째, 풍력발전기를 비롯하여 출력을 비슷한 형태로 증가시켰다가 다시 감소시킬 수 있는 모든 컨버터 기반 발전원, 에너지 저장장치, 전기자동차 및 수용 반응 등에도 적용 가능하다.Fourth, it is applicable to wind turbines, all converter-based power generation sources, energy storage devices, electric vehicles, and acceptance reactions that can increase the output in a similar form and then decrease again.
다섯째, 발전기가 탈락하여 주파수가 떨어지는 상황뿐만아니라, 부하 변동에 의해 주파수가 감소하거나 상승한 경우에도 적용 가능하여 주파수의 안정화를 위해 상승이나 하락이 필요한 모든 경우에 적용하여 효율적인 전력 시스템의 운용을 가능하게 한다.Fifth, it can be applied not only when the frequency falls due to the dropout of the generator, but also when the frequency decreases or rises due to load fluctuations, so that it is applicable to all cases where rise or fall is required to stabilize the frequency, enabling efficient power system operation. do.
여섯째, 이미 설치된 재생에너지 발전기만을 이용하여 적은 비용으로 주파수를 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 안정화 주파수 상승시간이 적게 소요되므로, 주파수 안정도에 크게 기여할 수 있다.Sixth, since it is possible to increase the frequency at a low cost by using only the already installed renewable energy generator, it takes less time to increase the stabilization frequency, and thus can greatly contribute to frequency stability.
도 1a와 도 1b는 전력 시스템에서의 이벤트 발생시의 주파수 변화 특성을 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법을 나타낸 플로우 차트
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기 및 동기발전기의 제어 특성을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법이 적용되는 계통 구성 모식도
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 이용한 시뮬레이션 결과 그래프1A and 1B are graphs showing frequency change characteristics when an event occurs in a power system
2 is a block diagram of a control system of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention
3 is a flow chart showing a control method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention
4A and 4B are graphs showing control characteristics of a renewable energy generator and a synchronous generator for improving frequency stability according to the present invention.
5 is a schematic diagram of a system configuration to which a control system and method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention are applied
6A to 6E are graphs of simulation results using a control system and method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a control system and method for a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the control system and method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention will become apparent through detailed description of each embodiment below.
도 1a와 도 1b는 전력 시스템에서의 이벤트 발생시의 주파수 변화 특성을 나타낸 그래프이고, 도 2는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템의 구성도이다.1A and 1B are graphs showing frequency change characteristics when an event occurs in a power system, and FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention.
본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법은 이벤트 발생시에 재생에너지 발전기의 저장에너지를 사용하여 순간적인 출력 증가와 함께 동기발전기의 협조 제어를 통해 주파수 안정도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The control system and method of the renewable energy generator for improving the frequency stability according to the present invention is to improve the frequency stability through the cooperative control of the synchronous generator with an instantaneous increase in output by using the stored energy of the renewable energy generator when an event occurs. I did it.
이와 같은 본 발명은 전력 시스템에 재생에너지원이 연계되었을 경우, 추가적인 방어 조치를 사용하지 않고 계통에 연계되어 있는 재생에너지 발전기와 동기발전기의 제어로만 계통의 주파수 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.In the present invention, when a renewable energy source is connected to a power system, the frequency stability of the system can be improved only by controlling the renewable energy generator and the synchronous generator connected to the system without using additional protective measures.
이하의 설명에서 전력 시스템에 연계되는 재생에너지원을 풍력을 일 예로 설명하였으나, 이로 한정되지 않고 재생 가능한 자원 모두가 포함될 수 있다.In the following description, wind power is used as an example of a renewable energy source linked to a power system, but it is not limited thereto, and all renewable resources may be included.
전력 시스템에 재생에너지원이 연계된 계통에 이벤트가 발생하면 도 1a에서와 같이, 여러 단계를 거쳐 주파수가 기준 값까지 회복된다.When an event occurs in a system in which a renewable energy source is connected to the power system, the frequency is recovered to the reference value through several steps, as shown in FIG. 1A.
하지만 대용량의 재생에너지원이 연계된 경우, 도 1b에서와 같이 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 낮게 형성되어 주파수가 기준 값으로 회복되지 못 하는 경우가 생긴다.However, when a large-capacity renewable energy source is connected, the stabilization frequency is formed lower than the maximum steady state frequency deviation as shown in FIG. 1B, so that the frequency cannot be recovered to the reference value.
도 1a와 도 1b에서의 각 파라미터를 다음과 같이 정의된다.Each parameter in FIGS. 1A and 1B is defined as follows.
본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템은 도 2에서와 같이, 전력 시스템에 풍력발전기와 같은 재생에너지원이 연계된 계통에서의 이벤트 발생을 검출하는 이벤트 발생 검출부(10)와, 동기발전기의 회전자에서 운동에너지가 순간적으로 방출되면서 주파수가 기준 값(nominal frequency)에서 하락하여 주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 1차 주파수 제어(primary frequency control, PFC)를 수행하여 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화시키는 1차 주파수 제어부(20)와, 1차 주파수 제어부(20)에 의한 안정화 주파수(settling frequency)를 기준 값으로 회복시키기 위해서 2차 주파수 제어(secondary frequency control, SFC)의 일종인 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행하는 2차 주파수 제어부(30)와, 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 낮게 형성되어 주파수가 기준 값으로 회복되지 못하는 것으로 판단되면, 재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소되도록 제어하는 재생에너지 발전기 출력 제어부(40)와, 재생에너지 발전기 출력 제어부(40)의 제어와 동시에 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 하는 동기발전기 제어부(50)를 포함하고, 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복되도록 하는 것이다.The control system of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention includes an event
본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템은 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복되도록 하기 위하여 다음과 같은 제어 동작을 수행한다.The control system of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention performs the following control operation in order to restore the frequency to a reference value by operating automatic power generation control normally.
도 3은 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법을 나타낸 플로우 차트이다.3 is a flow chart showing a method of controlling a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention.
본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법은 크게 전력 시스템에 풍력발전기와 같은 재생에너지원이 연계된 계통에서 이벤트 발생을 검출하는 단계와, 주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화하고, 안정화 주파수를 기준 값으로 회복시키기 위한 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행하는 단계와, 안정화 주파수의 기준 값 회복 여부를 판단하여 재생에너지 발전기의 출력 제어 및 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 동시에 수행하여 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계를 포함한다.The control method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention is largely a step of detecting the occurrence of an event in a system in which a renewable energy source such as a wind turbine is connected to a power system, and the frequency changes the deadband of the generator. If it falls in excess, the step of performing automatic generation control (AGC) to prevent the frequency from falling and to stabilize to a certain value and to restore the stabilization frequency to the reference value, and to determine whether to recover the reference value of the stabilization frequency And controlling the output of the renewable energy generator and controlling the mechanical input of the synchronous generator at the same time, so that the automatic power generation control operates normally and recovers the frequency to a reference value.
여기서, 자동발전제어가 정상적으로 동작되도록 하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계는, 안정화 주파수가 어디에 있는지를 판단하여 얼마나 주파수를 빠르게 끌어올릴 것인지 
구체적으로 도 3에서와 같이, 전력 시스템에 풍력발전기와 같은 재생에너지원이 연계된 계통에서 이벤트 발생이 검출되면(S301), 동기발전기의 회전자에서 운동에너지가 순간적으로 방출되면서 주파수가 기준 값(nominal frequency)에서 하락하여 주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 1차 주파수 제어(primary frequency control, PFC)를 수행하여 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화하는 단계를 수행한다.(S302)Specifically, as shown in FIG. 3, when an event is detected in the system in which a renewable energy source such as a wind turbine is connected to the power system (S301), kinetic energy is momentarily released from the rotor of the synchronous generator, and the frequency is set to the reference value ( If the frequency falls from the nominal frequency) and falls beyond the deadband of the generator, the primary frequency control (PFC) is performed to prevent the frequency from falling and stabilize to a constant value. (S302)
이어, 안정화 주파수를 기준 값으로 회복시키기 위해서 2차 주파수 제어(secondary frequency control, SFC)의 일종인 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행한다.(S303)Subsequently, in order to restore the stabilization frequency to the reference value, automatic generation control (AGC), which is a type of secondary frequency control (SFC), is performed (S303).
그리고 안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 낮게 형성되어 주파수가 기준 값으로 회복되지 못 하는지 판단한다.(S304)And it is determined whether the stabilization frequency is formed lower than the maximum steady state frequency deviation and the frequency cannot be recovered to the reference value (S304).
이어, 재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소되도록 제어하고(S305), 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 함께 수행하여 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계를 수행한다.(S306)Then, in the renewable energy generator, a certain amount of output (ΔP) is increased for a certain period of time (ΔT) and then controlled to decrease to the original output (S305), and a control that keeps the mechanical input of the synchronous generator constant is performed. The automatic power generation control operates normally and performs a step of recovering the frequency to the reference value (S306).
이와 같은 본 발명에 따른 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A detailed description of the process of recovering the frequency to the reference value by operating the automatic power generation control according to the present invention will be described in detail.
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기 및 동기발전기의 제어 특성을 나타낸 그래프이다.4A and 4B are graphs showing control characteristics of a renewable energy generator and a synchronous generator for improving frequency stability according to the present invention.
본 발명은 안정화 주파수의 기준 값 회복 여부를 판단하여 기준 값 회복이 이루어지지 않은 경우에는 도 4a에서와 같이, 재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소시킨다.The present invention determines whether or not the reference value of the stabilization frequency is recovered, and when the reference value is not recovered, as shown in FIG. 4A, a certain amount of output (ΔP) from the renewable energy generator is increased for a certain time (ΔT) and then the original output Decrease to
이때 주파수의 상승 속도와 상승폭은 ΔP 와 ΔT에 따라 결정된다. At this time, the rising speed and width of the frequency are ΔP And ΔT.
그리고 일정량의 출력(ΔP) 및 일정 시간(ΔT)은 본 발명이 적용되는 계통의 특성 및 적용 시스템의 특성에 따라 달라질 수 있음은 당연하다.In addition, it is natural that a certain amount of output (ΔP) and a certain time (ΔT) may vary depending on the characteristics of the system to which the present invention is applied and the characteristics of the application system.
재생에너지 발전기의 출력을 도 4a에서와 같이 변동시키면, 계통에 연계된 동기발전기의 전기적인 출력 (P e )은 도 4b에서와 같이 형태가 된다.When the output of the renewable energy generator is varied as shown in FIG. 4A, the electrical output P e of the synchronous generator connected to the system becomes in the form as in FIG. 4B.
이 경우, 기존 동기발전기의 기계적인 입력 (P m )은 전기적인 출력을 따라가도록 제어가 되는데, 이렇게 되면 주파수의 상승 효과는 적어진다.In this case, the mechanical input ( P m ) of the existing synchronous generator is controlled to follow the electrical output, but in this case, the effect of increasing the frequency is reduced.
따라서, 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법에서는 재생에너지 발전기의 출력을 도 4a에서와 같이 증가시키는 동시에, 동기발전기의 기계적인 입력을 도 4b에서와 같이 일정하게 유지시켜 주는 제어를 함께 수행한다. Therefore, in the method for controlling a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention, the output of the renewable energy generator is increased as shown in FIG. 4A and the mechanical input of the synchronous generator is kept constant as shown in FIG. 4B. Take control together.
이와 같은 제어에 의해 도 4b에서와 같이, 동기발전기의 전기적인 출력(Pe)과 기계적인 입력(Pm)의 차이가 생긴다.Due to this control, as shown in FIG. 4B, a difference between the electrical output (P e ) and the mechanical input (P m ) of the synchronous generator occurs.
이와 같은 차이는 수학식 1에 의해 시스템 관성 J가 일정하다면 
이와 같은 제어 방법에 의해 상승한 주파수는 최대 정상상태 주파수 편차보다 크게 증가될 수 있고 그 결과로 추가적인 방어 조치 없이도 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복시킬 수 있다.The increased frequency by this control method can be increased to a greater extent than the maximum steady state frequency deviation, and as a result, automatic power generation control can operate normally and restore the frequency to the reference value without additional protective measures.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 이용한 시뮬레이션 결과를 설명하면 다음과 같다.A simulation result using the control system and method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention having such a configuration will be described as follows.
도 5는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법이 적용되는 계통 구성 모식도이고, 도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법을 이용한 시뮬레이션 결과 그래프이다.5 is a schematic diagram of a system configuration to which a control system and method for a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention is applied, and FIGS. 6A to 6E are a control system for a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention and This is a graph of the simulation result using the method.
도 5는 본 발명의 실시 예를 시뮬레이션하기 위한 풍력발전단지가 연계된 계통을 나타낸 모식도이고, IEEE 14-bus 모선을 수정하여 만들었으며 9번 모선에 60MW의 이중여자유도발전기(doubly-fed induction generator) 기반 풍력발전단지가 연계되어 있다. 동기발전기는 5대, 부하는 11개가 연계되어 있다.5 is a schematic diagram showing a system in which a wind farm is connected for simulating an embodiment of the present invention, made by modifying the IEEE 14-bus bus, and a 60MW doubly-fed induction generator on bus 9 ) Based wind power complex is linked. There are 5 synchronous generators and 11 loads.
4번 발전기(SG4)가 탈락하는 것을 이벤트로 설정하였고 시뮬레이션 결과는 도 6a 내지 도 6e에서와 같다.The fourth generator (SG 4 ) dropping out was set as an event, and the simulation results are the same as in FIGS. 6A to 6E.
도 6a는 주파수 그래프, 도 6b는 주파수(영역 확대) 그래프, 도 6c는 풍력발전단지의 출력, 도 6d는 동기발전기의 기계적인 입력과 전기적인 출력의 합, 도 6e는 재생에너지 발전기의 회전자 속도를 나타낸 것이다.Figure 6a is a frequency graph, Figure 6b is a frequency (area enlarged) graph, Figure 6c is the output of the wind farm, Figure 6d is the sum of the mechanical input and electrical output of the synchronous generator, Figure 6e is the rotor of the renewable energy generator It shows the speed.
도 6a와 도 6b를 보면, 10초에 4번 발전기가 탈락하는 주파수 이벤트가 발생하여 주파수가 급격히 감소한 이후 20.2초에 안정화 주파수로 수렴한다.6A and 6B, a frequency event in which the generator is dropped four times in 10 seconds occurs, and the frequency rapidly decreases, and then converges to the stabilization frequency in 20.2 seconds.
이벤트 발생이후 60초 후인 70초에 본 발명에 따른 제어가 동작하면 도 6c에서와 같이, 재생에너지 발전기의 출력이 일정 시간동안 증가한다.When the control according to the present invention operates in 70 seconds, 60 seconds after the occurrence of the event, as shown in FIG. 6C, the output of the renewable energy generator increases for a certain period of time.
이와 동시에 도 6d에서와 같이 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시킨다. At the same time, as shown in Fig. 6D, the mechanical input of the synchronous generator is kept constant.
재생에너지 발전기의 출력 증가에 의해 감소한 전기적인 출력과, 일정하게 유지시킨 기계적인 입력과의 차이에 의해 도 6a와 도 6b에서 알 수 있듯이 주파수가 상승한다. As can be seen in Figs. 6A and 6B, the frequency increases due to the difference between the electrical output reduced by the increase in the output of the renewable energy generator and the mechanical input kept constant.
도 6e에서 알 수 있듯이 증가시킨 재생에너지 발전기의 출력 시간만큼 회전자의 운동에너지를 방출하였으므로, 회전자의 회전 속도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 6E, since the kinetic energy of the rotor is released for the amount of the increased output time of the renewable energy generator, it can be seen that the rotational speed of the rotor decreases.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템 및 방법은 전력 시스템에 풍력발전기와 같은 재생에너지원이 연계되었을 경우에서의 이벤트 발생시에 추가적인 방어 조치를 사용하지 않고 계통에 연계되어 있는 풍력발전기와 동기발전기의 제어로만 계통의 주파수 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The control system and method of a renewable energy generator for improving frequency stability according to the present invention described above are linked to the system without using additional protective measures when an event occurs when a renewable energy source such as a wind turbine is connected to the power system. It is possible to improve the frequency stability of the system only by controlling the existing wind turbine and synchronous generator.
안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 높은 경우에도 주파수 상승을 통한 안정화가 필요하다면 적용 가능하고, 재생에너지 발전기의 출력을 증가시키는 그래프상에서의 형태와 시간은 계통 상황과 안정화 주파수에 따라서 달라질 수 있다.Even when the stabilization frequency is higher than the maximum steady-state frequency deviation, it is applicable if stabilization is required through frequency increase, and the shape and time on the graph for increasing the output of the renewable energy generator may vary depending on the system condition and the stabilization frequency.
또한, 풍력발전기를 비롯하여 출력을 비슷한 형태로 증가시켰다가 다시 감소시킬 수 있는 모든 컨버터 기반 발전원, 에너지 저장장치, 전기자동차 및 수용 반응 등에도 적용 가능하다.In addition, it is applicable to wind turbines, all converter-based power generation sources, energy storage devices, electric vehicles, and acceptance reactions that can increase the output in a similar form and then decrease it again.
그리고 발전기가 탈락하여 주파수가 떨어지는 상황을 예시로 들었지만 부하 변동에 의해 주파수가 감소하거나 상승한 경우에도 적용 가능하다. 즉, 주파수의 안정화를 위해 상승이나 하락이 필요한 모든 경우에 적용 가능하다.In addition, although the generator is dropped and the frequency falls as an example, it is applicable even when the frequency decreases or rises due to load fluctuations. That is, it can be applied in all cases where an increase or decrease is necessary for stabilizing the frequency.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto are included in the present invention. It will have to be interpreted.
10. 이벤트 발생 검출부 20. 1차 주파수 제어부
30. 2차 주파수 제어부 40. 재생에너지 발전기 출력 제어부
50. 동기발전기 제어부10. Event
30. Secondary
50. Synchronous generator control unit
Claims (14)
안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 낮게 형성되어 주파수가 기준 값으로 회복되지 못하는 것으로 판단되면, 재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소되도록 제어하는 재생에너지 발전기 출력 제어부; 및
동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 하는 동기발전기 제어부;를 포함하고, 자동발전제어가 정상적으로 동작하여 주파수를 기준 값으로 회복되도록 하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템.In order to recover the stabilization frequency above the maximum steady state frequency deviation when an event occurs in the system where a renewable energy source is connected to the power system,
If the stabilization frequency is formed lower than the maximum steady state frequency deviation and it is determined that the frequency cannot be recovered to the reference value, the renewable energy generator increases the output of a certain amount (ΔP) for a certain time (ΔT) and then decreases to the original output. A renewable energy generator output control unit; And
Renewable energy generator for improving frequency stability, comprising; a synchronous generator control unit for controlling the mechanical input of the synchronous generator to be kept constant, and allowing the automatic generation control to operate normally and recover the frequency to a reference value. Control system.
동기발전기의 회전자에서 운동에너지가 순간적으로 방출되면서 주파수가 기준 값(nominal frequency)에서 하락하여 주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 1차 주파수 제어(primary frequency control, PFC)를 수행하여 주파수의 하락을 막고 일정 값으로 안정화시키는 1차 주파수 제어부와,
1차 주파수 제어부에 의한 안정화 주파수(settling frequency)를 기준 값으로 회복시키기 위해서 2차 주파수 제어(secondary frequency control, SFC)인 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행하는 2차 주파수 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템.The method of claim 1, further comprising: an event occurrence detection unit that detects occurrence of an event in a system in which a renewable energy source is connected to a power system;
When the kinetic energy is momentarily released from the rotor of the synchronous generator and the frequency falls from the nominal frequency and the frequency falls beyond the deadband of the generator, the primary frequency control (PFC) A primary frequency control unit that prevents the frequency from falling and stabilizes at a constant value by performing
A secondary frequency control unit that performs automatic generation control (AGC), which is a secondary frequency control (SFC), is further provided to recover the settling frequency by the primary frequency control unit to a reference value. A control system for a renewable energy generator for improving frequency stability, comprising: a.
상기 재생에너지 발전기 출력 제어부에 의한 재생에너지 발전기의 출력 제어 및 동기발전기 제어부에 의한 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템.The method of claim 1, wherein when it is determined that the stabilization frequency cannot be restored to the reference value, automatic power generation control operates normally to restore the frequency to the reference value,
The renewable energy generator for improving frequency stability, characterized in that the output control of the renewable energy generator by the renewable energy generator output control unit and the control to keep the mechanical input of the synchronous generator constant by the synchronous generator control unit are simultaneously performed. Control system.
주파수 상승은
Frequency rise
주파수가 상승하고 주파수의 상승 속도와 상승폭은 ΔP 와 ΔT에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 시스템.The method according to claim 1, wherein by a control in which a certain amount of output (ΔP) from the renewable energy generator is increased for a certain time (ΔT) and then decreased to the original output,
The frequency rises, and the rate and width of the frequency rise are ΔP A control system of a renewable energy generator for improving frequency stability, characterized in that it is determined according to and ΔT.
안정화 주파수를 기준 값으로 회복시키기 위해서 자동발전제어(Automatic Generation Control, AGC)를 수행하는 단계;
안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 낮게 형성되어 주파수가 기준 값으로 회복되지 못 하는지 판단하는 단계;
재생에너지 발전기에서 일정량의 출력(ΔP)을 일정 시간(ΔT)동안 증가시켰다가 원래 출력으로 감소되도록 제어하고, 동기발전기의 기계적인 입력을 일정하게 유지시켜 주는 제어를 함께 수행하여 자동발전제어가 정상적으로 동작되도록 하여 주파수를 기준 값으로 회복시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법.When an event occurs in a system in which a renewable energy source is connected to a power system, preventing a frequency drop and stabilizing it to a predetermined value;
Performing automatic generation control (AGC) to restore the stabilization frequency to a reference value;
Determining whether the stabilization frequency is formed lower than the maximum steady state frequency deviation so that the frequency cannot be recovered to a reference value;
In a renewable energy generator, a certain amount of output (ΔP) is increased for a certain period of time (ΔT) and then reduced to the original output, and the automatic power generation control is normally performed by controlling the mechanical input of the synchronous generator to be kept constant. The method for controlling a renewable energy generator for improving frequency stability, comprising: restoring the frequency to a reference value by operating.
동기발전기의 회전자에서 운동에너지가 순간적으로 방출되면서 주파수가 기준 값(nominal frequency)에서 하락하여 주파수가 발전기의 불감대(deadband)를 초과하여 하락하게 되면 1차 주파수 제어(primary frequency control, PFC)를 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법.The method of claim 6, wherein in the step of preventing the frequency from falling and stabilizing to a predetermined value,
When the kinetic energy is momentarily released from the rotor of the synchronous generator and the frequency falls from the nominal frequency and the frequency falls beyond the deadband of the generator, the primary frequency control (PFC) Control method of a renewable energy generator for improving frequency stability, characterized in that performing.
안정화 주파수가 어디에 있는지를 판단하여 얼마나 주파수를 빠르게 끌어올릴 것인지
주파수 상승을 산출하는 수식과 안정화 주파수를 이용하여 ΔP와 ΔT를 결정하는 단계와,
ΔP와 ΔT의 제어에 의해 전기적인 출력(Pe)과 기계적인 입력(Pm)의 차이가 발생하여 실제
Determine where the stabilization frequency is and how quickly it will raise the frequency
Determining ΔP and ΔT using an equation for calculating a frequency rise and a stabilization frequency; and
The difference between the electrical output (P e ) and the mechanical input (P m ) is generated by the control of ΔP and ΔT.
주파수 상승은
Frequency rise
주파수가 상승하고 주파수의 상승 속도와 상승폭은 ΔP 와 ΔT에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법.The method according to claim 8, by controlling that a certain amount of output (ΔP) from the renewable energy generator is increased for a certain time (ΔT) and then decreased to the original output,
The frequency rises, and the rate and width of the frequency rise are ΔP A method of controlling a renewable energy generator for improving frequency stability, characterized in that it is determined according to and ΔT.
안정화 주파수가 최대 정상상태 주파수 편차보다 큰 경우에 적용하여 주파수 상승을 통한 안정화를 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법.The method of claim 6, wherein the step of recovering the frequency to a reference value by allowing the automatic power generation control to operate normally,
A method for controlling a renewable energy generator for improving frequency stability, characterized in that applying when the stabilization frequency is greater than the maximum steady state frequency deviation and performing stabilization through a frequency increase.
유사한 형태의 출력 증가 및 감소가 가능한 컨버터 기반 발전원 또는 전기자동차에 적용하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법.The method of claim 6, wherein the step of controlling a certain amount of output (ΔP) to increase for a certain period of time (ΔT) and then decrease to the original output is performed,
A method of controlling a renewable energy generator for improving frequency stability, characterized in that it is applied to a converter-based power generation source or an electric vehicle capable of increasing and decreasing the output of a similar type.
발전기가 탈락하여 주파수가 떨어지는 경우 또는 부하 변동에 의해 주파수가 감소하거나 상승한 경우에 적용하는 것을 특징으로 하는 주파수 안정도 향상을 위한 재생에너지 발전기의 제어 방법.
The method of claim 6, wherein the step of recovering the frequency to a reference value by allowing the automatic power generation control to operate normally,
A method of controlling a renewable energy generator for improving frequency stability, characterized in that it is applied when a frequency falls due to a generator dropping or a frequency decreases or rises due to a load fluctuation.
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