KR20210034303A - EVALUATION METHOD and SYSTEM OF POWER NETWORK RELIABILITY - Google Patents
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Abstract
Description
신재생에너지를 구비한 전력망을 신속하고 정확하게 모니터링할 수 있는 전력망 신뢰도 평가 방법 및 이를 수행하는 전력망 평가 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a power grid reliability evaluation method that can quickly and accurately monitor a power grid equipped with renewable energy and a power grid evaluation system that performs the same.
일반적인 전력망 계획 수립은 공급과 수요의 균형을 위한 전원구성을 최우선으로 하여 주요 전력설비의 고장정지 조건만을 반영한 발전기 용량 산정을 수행한다. 예컨대, LOLP(Loss of Load Probability)와 같은 지표를 반영하여 전력망 신뢰도 지수로 활용한다. In general power grid planning, the power supply configuration for the balance of supply and demand is the top priority, and the generator capacity is calculated by reflecting only the failure and shutdown conditions of the main power facilities. For example, it is used as a power grid reliability index by reflecting an indicator such as LOLP (Loss of Load Probability).
하지만, 최근 신재생에너지와 같은 분산전원의 도입 증가로 인하여 전력망 안정성에 대한 우려가 커지고 있는 상황에서 기존 신뢰도 지수를 통한 전력망 계획은 많은 어려움이 있다. 기존 전통 발전기와 달리 신재생에너지는 변동성이 매우 큰 에너지 자원이기 때문에 매우 짧은 시간 안에 예비력 등 안정도 유지를 위한 조치를 취하여야 한다. However, in a situation where concerns about the stability of the power grid are increasing due to the recent increase in the introduction of distributed power sources such as new and renewable energy, there are many difficulties in planning the power grid using the existing reliability index. Unlike existing traditional generators, new and renewable energy is an energy resource with very high volatility, so measures must be taken to maintain stability, such as reserves, within a very short time.
그런데, 기존의 신뢰도 지수들은 장기 시간영역에서 정상상태를 기반으로 만들어져 있어, 과도상태에서 신재생에너지원과 같은 변동성이 큰 전원의 안정성을 평가하기에는 적절하지 않다. 신재생에너지의 변동성에 의한 예비력 수준을 평가하고, 계획 DB 전원 구성의 적정성을 평가하기 위해서는 단기 변동성에 의한 전원구성의 적정성을 평가할 수 있는 새로운 지표가 요망된다..However, the existing reliability indices are made based on a steady state in a long time domain, so it is not appropriate to evaluate the stability of a power source with high volatility such as a renewable energy source in a transient state. In order to evaluate the reserve power level due to volatility of new and renewable energy and to evaluate the adequacy of the power supply configuration of the planned DB, a new indicator that can evaluate the adequacy of the power supply configuration due to short-term volatility is required.
본 발명은 신재생에너지를 구비한 전력망을 신속하고 정확하게 모니터링할 수 있는 전력망 신뢰도 평가 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a power grid reliability evaluation system capable of quickly and accurately monitoring a power grid equipped with renewable energy.
구체적으로, 본 발명에서는 전력망의 동적 특성을 대표하는 전력망의 주파수를 주 관심대상으로 지정하고, 반복 검토 과정을 통해 확률과 통계에 기반을 둔 새로운 단기 신뢰도 평가 모델과 이를 통한 전력망 신뢰도 평가 시스템을 제안한다.Specifically, in the present invention, a new short-term reliability evaluation model based on probability and statistics and a new short-term reliability evaluation model based on probability and statistics through an iterative review process designating the frequency of the power grid representing the dynamic characteristics of the power grid as a target of interest is proposed. do.
본 발명의 일 측면에 따른 전력망 신뢰도 평가 방법은, 전력망 모델을 구성하는 단계; 소정 기간의 전력 운용에 대한 시나리오를 구성하는 단계; 상기 시나리오상에서 전력의 주파수 변화를 추정하는 단계; 및 상기 주파수 변화에 의한 신뢰도 평가를 수행하여 그 평가 결과가 기준치를 넘으면 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for evaluating power grid reliability according to an aspect of the present invention includes the steps of constructing a power grid model; Configuring a scenario for power operation for a predetermined period; Estimating a frequency change of power in the scenario; And performing reliability evaluation based on the frequency change and determining that the evaluation result is reliable if the evaluation result exceeds a reference value.
여기서, 상기 신뢰도 평가 결과가 기준치를 넘지 않으면 전력망 구성을 조정하여, 상기 전력망 모델 구성 단계로 복귀할 수 있다.Here, if the reliability evaluation result does not exceed the reference value, the power grid configuration may be adjusted to return to the power grid model configuration step.
여기서, 전력망 모델 구성을 위한 전력망 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 신뢰도 평가 결과가 기준치를 넘지 않으면, 상기 전력망 정보 중 운영 중 변경이 가능한 것들만을 조정하여 복귀할 수 있다.Here, the step of acquiring power grid information for configuring a power grid model may be further included, and if the reliability evaluation result does not exceed a reference value, only those of the power grid information that can be changed during operation may be adjusted and returned.
여기서, 상기 전력망 구성 단계에서는, 일반 동기발전기 발전 부분, 신재생에너지 자원, 예비력 제한, 부하를 변동성분으로 고려할 수 있다.Here, in the power grid construction step, a general synchronous generator power generation part, a renewable energy resource, a reserve power limitation, and a load may be considered as variable components.
여기서, 일반 동기발전기 발전 부분에 있어, 원동기 요소와 조속기 요소를 고려할 수 있다.Here, in the power generation part of a general synchronous generator, a prime mover element and a governor element can be considered.
여기서, 상기 시나리오 구성 단계 및 상기 주파수 변화 추정 단계는, 다수의 시나리오에 대하여 수행되며, 상기 각 시나리오에서는 신재생에너지 및 부하에 대한 변동이 다르게 설정될 수 있다.In this case, the scenario configuration step and the frequency change estimation step are performed for a plurality of scenarios, and in each of the scenarios, changes in new renewable energy and load may be set differently.
여기서, 상기 주파수 변화 추정 단계에서는, 하기 수학식에 따라 주파수 변화를 확인할 수 있다.Here, in the frequency change estimation step, the frequency change can be checked according to the following equation.
(: 신재생에너지와 부하의 변동성, ( : Renewable energy and load volatility,
Tp : 등가모델로 표현된 원동기의 시정수,T p : Time constant of the prime mover expressed by the equivalent model,
Tg : 등가모델로 표현된 조속기의 시정수, T g : Time constant of the governor expressed by the equivalent model,
Req : 계통의 속도조정률, : 주파수 변화 출력R eq : system speed adjustment rate, : Frequency change output
Meq : 등가 계통 시스템 관성, Deq : 부하 등가 댐핑 계수)M eq : equivalent system system inertia, D eq : load equivalent damping factor)
여기서, 상기 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계에서는, 상기 주파수 변화가 정격주파수 대비 허용폭의 범위를 소정의 '1에 근사하는 확률 수준'을 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수에 따라 판단할 수 있다.Here, in the step of determining that the frequency change is reliable, the frequency change may be determined according to a frequency-based reliability index of the power grid maintaining a predetermined'probability level approximating 1'in the range of the allowable width relative to the rated frequency.
여기서, 상기 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계에서는, 하기 수학식에 따라 정의되며, 상기 주파수 변화가 정격주파수 대비 ±0.1㎐ 또는 ±0.2㎐를 범위를 99.99%수준으로 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수에 따라 판단할 수 있다.Here, in the step of determining that it is reliable, the frequency change is defined according to the following equation, and the frequency change is based on the frequency-based reliability index of the power grid maintaining a range of ±0.1 Hz or ±0.2 Hz relative to the rated frequency at a level of 99.99%. You can judge accordingly.
(N : 주파수 셈플 개수, (N: number of frequency samples,
: 개의 주파수 샘플을 갖는 집단에서의 표준편차, : Standard deviation in a population of 4 frequency samples,
FI : 주파수 기반 신뢰도 지수)FI: frequency-based reliability index)
본 발명의 다른 측면에 따른 전력망 신뢰도 평가 시스템은, 전력망 모델 구성을 위한 전력망 정보를 확보하는 입력부; 상기 전력망 정보를 이용하여 주파수 변동특성을 반영할 수 있는 전력망 모델을 생성하는 모델링부; 신재생에너지 발전량 및 전력망 부하 중 적어도 하나를 상기 생성된 전력망 모델에 적용할 수 있는 2 이상의 시나리오들을 작성하는 시나리오 구성부; 상기 작성된 각 시나리오를 수행하고 그 결과를 취합하는 시나리오 수행부; 상기 취합된 결과들에 대한 통계적 처리를 수행하는 결과 처리부; 상기 통계적 처리 결과로부터 전력망 신뢰도를 판단하는 판단부; 상기 판단된 전력망 신뢰도를 표시하는 표시부; 및 상기 판단된 전력망 신뢰도가 미흡한 경우, 상기 전력망 정보의 일부를 변경하는 전력망 조정부를 포함할 수 있다.A system for evaluating power grid reliability according to another aspect of the present invention includes: an input unit for obtaining power grid information for configuring a power grid model; A modeling unit that generates a power grid model capable of reflecting frequency fluctuation characteristics using the power grid information; A scenario construction unit for creating two or more scenarios that can apply at least one of a new renewable energy generation amount and a power grid load to the generated power grid model; A scenario execution unit that executes each of the created scenarios and collects the results; A result processing unit that performs statistical processing on the collected results; A determination unit that determines the reliability of the power grid from the statistical processing result; A display unit for displaying the determined power grid reliability; And a power grid adjustment unit that changes part of the power grid information when the determined power grid reliability is insufficient.
여기서, 상기 모델링부는, 일반 동기발전기 발전 부분, 신재생에너지 자원, 예비력 제한, 부하를 변동성분으로 고려하여 모델을 생성할 수 있다.Here, the modeling unit may generate a model by considering a power generation part of a general synchronous generator, a renewable energy resource, a reserve power limitation, and a load as a variable component.
여기서, 상기 시나리오 구성부는, 신재생에너지 및 부하에 대한 변동이 다르게 설정된 다수의 시나리오를 작성하며, 상기 시나리오 수행부는, 상기 신재생에너지 및 부하에 대한 변동에 의한 주파수 변화를 추정할 수 있다.Here, the scenario construction unit creates a plurality of scenarios in which variations on the new and renewable energy and the load are set differently, and the scenario execution unit may estimate a frequency change due to the variation on the new and renewable energy and the load.
여기서, 상기 시나리오 수행부는, 하기 수학식에 따라 주파수 변화를 확인할 수 있다.Here, the scenario execution unit may check the frequency change according to the following equation.
(: 신재생에너지와 부하의 변동성, ( : Renewable energy and load volatility,
Tp : 등가모델로 표현된 원동기의 시정수,T p : Time constant of the prime mover expressed by the equivalent model,
Tg : 등가모델로 표현된 조속기의 시정수, T g : Time constant of the governor expressed by the equivalent model,
Req : 계통의 속도조정률, : 주파수 변화 출력R eq : system speed adjustment rate, : Frequency change output
Meq : 등가 계통 시스템 관성, Deq : 부하 등가 댐핑 계수)M eq : equivalent system system inertia, D eq : load equivalent damping factor)
여기서, 상기 판단부는, 상기 주파수 변화가 정격주파수 대비 허용폭의 범위를 소정의 '1에 근사하는 확률 수준'을 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수에 따라 판단할 수 있다.Here, the determination unit may determine the range of the allowable width relative to the rated frequency according to the frequency-based reliability index of the power grid maintaining a predetermined'probability level approximating 1'.
상술한 구성에 따른 본 발명의 주파수 변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 시스템을 실시하면, 신재생에너지를 구비한 전력망을 신속하고 정확하게 모니터링할 수 있는 이점이 있다.If the power grid reliability evaluation system based on the frequency fluctuation model of the present invention according to the above-described configuration is implemented, there is an advantage in that it is possible to quickly and accurately monitor a power grid equipped with renewable energy.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 2는 도 1의 전력망 신뢰도 평가 방법에서 구성하는 전력망 모델에 대한 수학적 등가 블록다이어그램.
도 3은 도 1의 흐름도에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법을 수행할 수 있는 전력망 신뢰도 평가 시스템을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 사상에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법을 중장기 전원계획, 중장기 설비계획 및 단기 운영계획에 적용한 흐름도.1 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the idea of the present invention.
FIG. 2 is a mathematical equivalent block diagram of a power grid model configured in the power grid reliability evaluation method of FIG. 1.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a power grid reliability evaluation system capable of performing a method of evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the flowchart of FIG. 1.
4 is a flowchart showing another embodiment of a method for evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the idea of the present invention.
5 to 7 are flowcharts in which a method for evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the idea of the present invention is applied to a mid- to long-term power plan, a mid- to long-term facility plan, and a short-term operation plan.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is connected to or is referred to as being connected to another component, it can be understood that it is directly connected to or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. .
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In the present specification, terms such as include or include are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It may be understood that the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts, or combinations thereof, is not preliminarily excluded.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the idea of the present invention.
도시한 주파수 변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법은, 전력망 모델을 구성하는 단계(S20); 소정 기간의 전력 운용에 대한 시나리오를 구성하는 단계(S30); 상기 시나리오상에서 전력의 주파수 변화를 추정하는 단계(S40); 상기 주파수 변화에 의한 신뢰도 평가를 수행하여 그 평가 결과가 기준치를 넘으면 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계(S60)를 포함할 수 있다. 또한 상기 S10 단계 이전에 전력망 모델 구성을 위한 전력망 정보를 확보하는 단계(S10)를 더 포함할 수 있다.The illustrated method for evaluating power grid reliability based on a frequency variation model includes the steps of constructing a power grid model (S20); Configuring a scenario for power operation for a predetermined period (S30); Estimating a frequency change of power in the scenario (S40); It may include a step (S60) of performing reliability evaluation based on the frequency change and determining that the evaluation result is reliable if the evaluation result exceeds a reference value. In addition, prior to the step S10, the step (S10) of obtaining power grid information for configuring a power grid model may be further included.
도시한 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법의 구체적인 연산 절차를 아래에서 단계별로 예시한다.The detailed calculation procedure of the method for evaluating the reliability of the power grid based on the illustrated frequency fluctuation model is illustrated step by step below.
도시한 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가는, 전력망 운영 중에 전력망 구성을 변경해야할 사정이 발생한 경우, 전력망 구조를 변경할 다수 후보들로서 전력망 케이스들을 평가한다. 이때, 각 전력망 케이스에 대하여 상기 전력망 모델을 구성한다.In the illustrated frequency fluctuation model-based power grid reliability evaluation, when a situation to change the power grid configuration occurs during power grid operation, power grid cases are evaluated as multiple candidates to change the power grid structure. At this time, the power grid model is configured for each power grid case.
상기 전력망 모델 구성 단계(S20)에서는 주파수 변동 전력망 모델을 구성하는데, 먼저, 이를 구성하기 위한 변동성분들을 입력한다.In the power grid model construction step (S20), a frequency fluctuation power grid model is constructed. First, fluctuation components for configuring it are input.
첫 번째로 고려하는 설비는 일반 동기발전기이다. 일반 동기 발전기들은 일정한 기본 발전량을 유지하는 발전기(주파수 조정에 참여하지 않는 발전기, 원자력발전기 등), 조절 가능한 발전기(주파수 조정에 참여하는 발전기, 가스발전기 등)로 구분된다. 발전기를 구성하는 제어계 중에 주파수 특성과 관계된 주요 제어기만을 축약, 시간모의에 따른 주파수 변화를 모의할 수 있도록 구성한다. The first facility to consider is a general synchronous generator. General synchronous generators are divided into generators that maintain a constant basic power generation (generators that do not participate in frequency regulation, nuclear generators, etc.), and adjustable generators (generators that participate in frequency regulation, gas generators, etc.). Among the control systems constituting the generator, only the main controllers related to the frequency characteristics are abbreviated, and the frequency change according to the time simulation is configured to be simulated.
두 번째로 고려하는 대상은 신재생에너지 자원이다. 신재생에너지 자원의 제어계 중 주파수 특성과 관련된 주요 제어기만을 축약, 시간모의에 따른 주파수 변화를 모의할 수 있도록 구성한다. 신재생에너지는 전원구성에서 고려하고 있는 설비용량을 대상으로 기상정보 등을 반영한 출력량을 몬테카를로 모의에 따른 확률적인 변동성을 고려하여 예측하도록 구성한다.The second target to be considered is renewable energy resources. Among the control systems of renewable energy resources, only the main controllers related to frequency characteristics are abbreviated, and the frequency change according to the time simulation is configured to be simulated. Renewable energy is configured to predict the amount of output reflecting meteorological information, etc. for the facility capacity considered in the power supply configuration, taking into account the probabilistic variability according to the Monte Carlo simulation.
세 번째는 예비력(최대 공급가능전력 - 부하량) 제약이다. 모의 시점에서 필요한 전력망의 예비력을 반영하여 전원구성을 조정한다.The third is the limit of reserve power (maximum power supply-load). At the time of the simulation, the power supply configuration is adjusted by reflecting the reserve power of the power grid required.
네 번째는 부하모델이다. 전원계획을 위해 사전에 예측된 수요량을 기준으로 몬테카를로 모의에 따른 확률적인 변동성을 고려하여 반영한다.The fourth is the load model. Based on the amount of demand predicted in advance for the power plan, the probabilistic volatility according to the Monte Carlo simulation is considered and reflected.
상기 4개의 변동성분들 중 일반 동기발전기는 모델링 구성 과정에서 반영 변수는 많은 편이나 전력망에서 항상 일정하게 운전되므로, 피드백 제어시 전력망 조정에 반영되는 변수에서는 제외하는 것이 바람직하다. Among the four fluctuation components, the general synchronous generator has a large number of variables reflected in the modeling configuration process, but since it always operates constantly in the power grid, it is preferable to exclude it from the variables reflected in the power grid adjustment during the feedback control.
상기 전력망 모델 구성 단계(S20)에서는, 상술한 4개의 변동 성분들에 대하여 입력받은 정보를 바탕으로 전력망 모델을 구성한다. 도 2는 상기 구성된 전력망 모델에 대한 수학적 등가 블록다이어그램이다.In the power grid model construction step (S20), a power grid model is constructed based on the information received for the above-described four fluctuation components. 2 is a mathematical equivalent block diagram of the constructed power grid model.
전력망 모델을 구성하는 방법을 예시하면 다음과 같다. 전력망을 구성하는 요소 중 주파수 변동에 영향을 주는 요소만을 고려하여 블록다이어그램을 구성하면 상기 도 2와 같다. 도시한 간략 등가모델은 가장 기본적인 조속기, 원동기, 회전자 및 부하 모델을 기반으로 한다.An example of how to configure the power grid model is as follows. If the block diagram is constructed in consideration of only the elements that affect the frequency fluctuation among the elements constituting the power grid, it is as shown in FIG. 2. The simplified equivalent model shown is based on the most basic governor, prime mover, rotor and load models.
도시한 블록다이어그램 Mason’s Rule을 적용하여 하나의 등가 전달함수로 간소화 될 수 있다. 입력을 , 출력을 로 정의할 때, 루프 이득 는 하기 수학식 1과 같이 규정될 수 있다.The block diagram shown can be simplified into one equivalent transfer function by applying Mason's Rule. Input , The output When defined as, loop gain May be defined as in
한편, 패스 이득 는 하기 수학식 2와 같이 정의될 수 있으며, Δ는 하기 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.Meanwhile, pass gain May be defined as in Equation 2 below, and Δ may be defined as in Equation 3 below.
패스 이득 가 모든 에 관계되어 이므로 간략화된 등가모델의 전체 이득은 하기 수학식 4와 같이 정의된다.Pass gain Going all In relation to Therefore, the overall gain of the simplified equivalent model is defined as in Equation 4 below.
상기 수학식 4를 출력 에 대하여 다시 정의하면 하기 수학식 5와 같다.Output Equation 4 If it is defined again as in Equation 5 below.
상기 수학식 5와 같이 정의된 전달함수 모형을 통해 신재생에너지와 부하의 변동성을 에 인가하여 소정 기간, 특히, 신재생에너지와 부하의 단기 변동성을 고려한 주파수변화를 구할 수 있는 모델을 구성할 수 있다. Through the transfer function model defined as in Equation 5, the variability of renewable energy and load It is possible to construct a model capable of obtaining a frequency change in consideration of short-term variability of new and renewable energy and load for a predetermined period by applying to.
상술한 바와 같이 정의된 주파수응답 등가모델의 파라미터를 이미 알고 있는 전력망의 동특성 정보로부터 추출하여, 간략화된 등가모델을 구성할 수 있다.A simplified equivalent model can be constructed by extracting the parameters of the frequency response equivalent model defined as described above from known dynamic characteristic information of the power grid.
상기 수학식 5에서의 변수들을 정의하면 다음과 같다.The variables in Equation 5 are defined as follows.
앞서 언급한 바와 같이 은 신재생에너지와 부하의 변동성이고, 는 주파수 변화 출력이다. Tp는 prime mover time constant로서 '등가모델로 표현된 원동기의 시정수'로 정의하고, Tg는 governor time constant로서 '등가모델로 표현된 조속기의 시정수'로 정의할 수 있다. Req는 계통의 속도조정률(equivalent speed droop characteristic)이며, Meq는 등가 계통 시스템 관성(inertia)이며, Deq는 부하 등가 댐핑(damping) 계수이다.as I mentioned before Is the volatility of renewable energy and load, Is the frequency change output. T p is the prime mover time constant and can be defined as'the time constant of the prime mover expressed by the equivalent model', and T g is the governor time constant and can be defined as the'time constant of the governor expressed by the equivalent model'. R eq is the equivalent speed droop characteristic of the system, M eq is the equivalent system inertia, and D eq is the load equivalent damping coefficient.
도시한 전력망 모델 구성 단계(S20)에서 시간모의가 가능한 간략모델을 구성한 후, 도시한 시나리오 구성 단계(S30)에서는, 각 자원의 고유의 변동패턴을 고려하여 확률모델로 구성하고 사전에 정의된 수만큼 모의 시나리오를 생성한다. 예컨대, 부하모델의 경우 정규 분포로 모델링하는 방식을 적용할 수 있다. After constructing a simple model capable of time simulation in the illustrated power grid model configuration step (S20), in the illustrated scenario configuration step (S30), a probability model is configured in consideration of the unique variation pattern of each resource, and a predefined number Create as many mock scenarios as possible. For example, in the case of a load model, a method of modeling with a normal distribution can be applied.
보다 구체적인 예시로서, 주파수 추종을 위한 기본 시간영역은 5분으로 구성되며, 이 시간동안 일관된 확률적 입력모델을 사용한다. 이 시간은 수요, 발전 중단과 같은 확률적 입력 모델에 따라 변경될 수 있다. As a more specific example, the basic time domain for frequency tracking consists of 5 minutes, and a consistent probabilistic input model is used during this time. This time can be changed according to the probabilistic input model, such as demand and power interruption.
일반적으로 신재생에너지가 적용된 전력망에서는 신재생에너지의 발전량의 변동이 매우 빈번하게 일어나는 바, 다수개의 시나리오 마다 가장 빈번하게 변경 적용되는 변수는 신재생에너지 발전량이며, 다음으로 빈번하게 변경 적용되는 변수는 부하(수요)량이다. 도 2에서는 신재생에너지 및 부하의 변동분을 입력으로 반영하고 있다. 다른 구현에서는, 도 1에서 변동성분으로 도시한, 예비력, 부하수준, 재생에너지 수준을 모두 입력으로 반영한 시나리오들을 구성할 수 있다.In general, in the power grid to which new and renewable energy is applied, fluctuations in the amount of generation of new and renewable energy occur very frequently. The variable that is most frequently changed for each scenario is the amount of generation of new and renewable energy, and the next variable that is frequently changed is It is the amount of load (demand). In Figure 2, the variation of new and renewable energy and load It is reflected as input. In another implementation, scenarios in which all reserves, load levels, and renewable energy levels, shown as variable components in FIG. 1, are reflected as inputs may be configured.
구현에 따라, 상기 시나리오 구성 단계(S30)에서는, 소정 기간동안 발생될 수 있는 전력망 사건들을 확률적으로 구성할 수 있다. 예컨대, 동기발전 중단 확률이 1/100000이고, 부하의 부분적 단락 확률이 1/100000이라면, 모두 1000000개의 시나리오 중 1개에만 동기발전 중단에 대하여 반영하고, 10개에는 부하 부분적 단락에 대하여 반영할 수 있다.Depending on the implementation, in the scenario configuration step (S30), power grid events that may occur during a predetermined period may be probabilistically configured. For example, if the probability of interruption of synchronous power generation is 1/100000 and the probability of partial short circuit of the load is 1/100000, only one out of 1,000,000 scenarios can be reflected for interruption of synchronous power generation, and 10 can reflect partial short circuit of the load. have.
상기 시나리오상에서 전력의 주파수 변화를 추정하는 단계(S40)(시나리오 주파수 추정 단계로 약칭하겠다)에서는, 생성한 시나리오를 기반으로 시모의를 실시하고 주파수 변동결과를 DB에 저장한다. 상당히 많은 수의 시나리오에 대하여 시모의를 실시하여야 하지만, 본 발명에서는 등가모델로 간략화한 전력망 모델을 사용하므로, 시나리오 개수가 많은 경우에도 모의 시간의 제약을 줄일 수 있다. 상기 주파수 변동 결과는 상기 수학식 5에 따른 로 얻어질 수 있다.In the step of estimating the frequency change of the power in the above scenario (S40) (abbreviated as the scenario frequency estimation step), simulation is performed based on the generated scenario and the frequency change result is stored in the DB. Simultaneous simulation should be performed for a large number of scenarios, but since the present invention uses a simplified power grid model as an equivalent model, it is possible to reduce the limitation of simulation time even when the number of scenarios is large. The frequency variation result is according to Equation 5 Can be obtained with
다른 구현에서는, 도 1에서 변동성분으로 도시한, 예비력, 부하수준, 재생에너지 수준을 모두 고려하여 구성된 보다 다양한 시나리오들에 대하여 전력의 주파수 변화를 추정할 수 있다.In another implementation, the frequency change of the power may be estimated for more diverse scenarios configured by considering all of the reserve power, the load level, and the renewable energy level, which are shown as fluctuation components in FIG. 1.
도시한 S60 단계에서, 상기 주파수 변화에 의한 신뢰도 평가를 수행하는 방안으로서, 다수개의 시나리오에 대한 시간모의 결과로 생성된 DB를 기반으로 N개의 주파수 샘플에 대한 평균과 분산, 표준편차를 계산하고 최종적으로 주파수기반 신뢰도지수를 계산하는 것을 제안한다.In the illustrated step S60, as a method of performing the reliability evaluation by the frequency change, the average, variance, and standard deviation for N frequency samples are calculated based on the DB generated as a result of time simulation for a plurality of scenarios, and finally We propose to calculate the frequency-based reliability index.
예컨대, 제안하는 주파수 기반 신뢰도지수 FI(Frequency based reliability Index)는 다음과 같은 방법에 의해 계산될 수 있다.For example, it proposed a frequency-based reliability index FI (F requency based reliability I ndex) which may be calculated by the following method.
정규 주파수 60㎐를 기준으로 ±0.1㎐ 구간에서 99.99%로 수준으로 주파수를 유지한다는 것은 하기 수학식 6과 같이 정의할 수 있다.Keeping the frequency at a level of 99.99% in the ±0.1 Hz section based on the normal frequency of 60 Hz can be defined as in Equation 6 below.
위 식에서 는 모 표준편차를 의미한다. 모 표준편차 는 하기 수학식 7과 같이 정의할 수 있다. 즉, 개의 주파수 값 이 있고 이 때 모 평균을 이라고 할 때, 모 표준편차 를 정의한 것이다.In the above equation Means the parent standard deviation. Parent standard deviation Can be defined as in Equation 7 below. In other words, Frequency values And at this time, the parent average When is, the parent standard deviation Is the definition of
상기 수학식 6을 만족하는 값은 주파수가 정규분포를 따른다는 가정 하에 표준정규분포표를 통해 확인할 수 있다. 정규분포표에 따르면 해당 조건을 만족하는 값은 임을 알 수 있다. Satisfying Equation 6 The value can be checked through the standard normal distribution table under the assumption that the frequency follows a normal distribution. According to the normal distribution table, The value is It can be seen that it is.
따라서, 이어야 하므로, 임을 알 수 있으며, 이 가 본 발명에서 제시하고 있는 주파수변동기반 신뢰도 지표로 정규주파수 60㎐를 기준으로 ±0.1㎐를 구간을 99.99% 수준으로 유지하는 신뢰도 평가의 기준이 된다. 즉, ±0.1㎐를 구간을 99.99% 수준으로 유지하는 , ±0.2㎐를 구간을 99.99% 수준으로 유지하는 로 정의할 수 있다. 위에서 제시하는 방법을 적용한 전력망의 특성에 맞추어 유지구간 또는 유지율을 변경하면 별도의 를 산정할 수 있다.therefore, Should be, You can see that this Is a frequency fluctuation-based reliability index proposed in the present invention, which is a standard for reliability evaluation in which ±0.1 Hz is maintained at a level of 99.99% of the normal frequency of 60 Hz. In other words, ±0.1㎐ is maintained at the 99.99% level. , ±0.2㎐ is maintained at the 99.99% level It can be defined as If the maintenance section or maintenance rate is changed according to the characteristics of the power grid to which the method presented above is applied, a separate Can be calculated.
이와 같은 방식으로 본 발명에서 제안하는 주파수기반 신뢰도 지수 는 다음과 같이 정의할 수 있다.In this way, the frequency-based reliability index proposed by the present invention Can be defined as follows.
를 개의 주파수 샘플을 갖는 집단에서의 표준편차라고 할 때, 정격주파수 대비 ±0.1㎐를 범위를 99.99%수준으로 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수를 나타내는 와 정격주파수 대비 ±0.2㎐를 범위를 99.99%수준으로 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수를 나타내는 는 하기 수학식 8 및 9와 같이 정의할 수 있다. To When it is the standard deviation in the group with four frequency samples, it represents the frequency-based reliability index of the power grid that maintains the range of ±0.1 Hz compared to the rated frequency at 99.99%. And the frequency-based reliability index of the power grid maintaining the range of ±0.2㎐ compared to the rated frequency at 99.99% level. Can be defined as in Equations 8 and 9 below.
상기 평가 결과를 판정하는 단계에서는, 상술한 수학식의 가 1보다 작으면 전력망이 요구하는 주파수 수준을 유지하여 전력망 신뢰도를 만족하며, 1보다 크면 전력망이 요구하는 주파수 수준을 유지하지 못해 전력망 신뢰도를 만족하지 못하는 것으로 판정할 수 있다. 즉, 하기 수학식 10의 조건으로 전력망 신뢰도를 판정할 수 있다. In the step of determining the evaluation result, If is less than 1, the reliability of the power grid is maintained by maintaining the frequency level required by the power grid, and if it is greater than 1, it can be determined that the reliability of the power grid is not satisfied because the frequency level required by the power grid cannot be maintained. That is, the reliability of the power grid can be determined under the condition of Equation 10 below.
도 1의 흐름도에서는 상기 신뢰도 평가 결과가 기준치를 넘지 않으면 전력망 구성을 조정하여, 상기 전력망 구성 단계로 복귀한다. In the flowchart of FIG. 1, if the reliability evaluation result does not exceed the reference value, the power grid configuration is adjusted and the power grid configuration step returns.
다시말해, 상술한 바와 같이 를 통해 전력망의 신뢰도 만족여부를 확인하고, 신뢰도를 만족하지 못할 경우, 전력망의 구성요소, 즉 전원구성, 예비력 등을 조정하여 신재생에너지의 변동성에 대한 주파수 유지가 가능한지 여부를 반복검토하기 위해, 전력망 구성 단계로 복귀하여 전력망 구성을 조정하고 이후 단계들을 다시 수행한다. 복귀한 전력망 구성 단계에서는, 다음 후보로서 다른 전력망 케이스에 대한 전력망 모델을 구성한다.In other words, as described above In order to check whether the reliability of the power grid is satisfied or not, and if the reliability is not satisfied, it is possible to repeatedly review whether it is possible to maintain the frequency for the variability of new and renewable energy by adjusting the components of the power grid, that is, power configuration and reserve power Return to the grid configuration step, adjust the grid configuration, and perform the subsequent steps again. In the returned power grid construction step, a power grid model for other power grid cases is constructed as the next candidate.
상기 복귀하여 전력망 구성을 조정하는 경우, 구현에 따라, 상기 S10 단계에서 수집한 전력망 정보 중 운영 중 변경이 가능한 것들만을 조정하여 복귀할 수 있다. 예컨대, 상기 S10 단계 및 S20 단계에서는 일반 동기발전기 발전 부분, 신재생에너지 자원, 예비력 제한, 부하를 변동성분으로 고려하였으나, 상기 S60 단계이후 복귀하는 경우에는 계통에 안정 전력을 공급하기 위해 실질적으로 변경이 곤란한 일반 동기발전기 발전 부분을 제외하고, 신재생에너지 자원, 예비력 제한, 부하에 대해서만 조정할 수 있다.When the power grid configuration is adjusted by returning, depending on implementation, only those that can be changed during operation among the power grid information collected in step S10 may be adjusted and returned. For example, in the steps S10 and S20, the power generation part of the general synchronous generator, the renewable energy resource, the reserve power limit, and the load are considered as variable components, but when the step is returned after the step S60, it is substantially changed to supply stable power to the system. Excluding this difficult general synchronous generator power generation part, it can only be adjusted for renewable energy resources, reserve power limit, and load.
도 3은 도 1의 흐름도에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법을 수행할 수 있는 전력망 신뢰도 평가 시스템을 도시한 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a power grid reliability evaluation system capable of performing a method of evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the flowchart of FIG. 1.
도시한 신뢰도 평가 시스템은, 전력망 모델 구성을 위한 전력망 정보를 확보하는 입력부(110); 상기 전력망 정보를 이용하여 주파수 변동특성을 반영할 수 있는 전력망 모델을 생성하는 모델링부(120); 신재생에너지 발전량 및 전력망 부하 중 적어도 하나를 상기 생성된 전력망 모델에 적용할 수 있는 2 이상의 시나리오들을 작성하는 시나리오 구성부(130); 상기 작성된 각 시나리오를 수행하고 그 결과를 취합하는 시나리오 수행부(140); 상기 취합된 결과들에 대한 통계적 처리를 수행하는 결과 처리부(150); 상기 통계적 처리 결과로부터 전력망 신뢰도를 판단하는 판단부(160); 상기 판단된 전력망 신뢰도를 표시하는 표시부(180); 상기 판단된 전력망 신뢰도가 미흡한 경우, 상기 전력망 정보의 일부를 변경하는 전력망 조정부(170)를 포함할 수 있다.The illustrated reliability evaluation system includes: an
상기 전력망 신뢰도 평가 시스템은 주파수변동 모델을 기반하며, 각 구성부의 기능은 다음과 같다.The power grid reliability evaluation system is based on a frequency fluctuation model, and functions of each component are as follows.
상기 입력부(110)는 변동성을 반영하는 동기발전기, 신재생에너지, 예비력 등의 자원을 입력받아 전력망 구성을 담당하는 상기 모델링부(120)로 전달한다.The
상기 모델링부(120)는 상기 입력부(110)에서 취득한 정보를 이용하여 주파수 변동특성을 반영하여 시간모의가 가능한 간략화된 전력망 등가모델을 구성한다.The
상기 입력부(110)와 상기 모델링부(120)는 도 1에 도시한 상기 전력망 모델을 구성하는 단계(S20)를 수행한다.The
상기 시나리오 구성부(130)는 상기 모델링부(120)에서 구성한 전력망 등가모델을 기본으로 하여 확률기반의 변동성을 반영하여 신재생에너지, 전력망 수요 등의 변동성을 반영하여 사전에 정의된 개수만큼 모의 시나리오 케이스(Case)들을 구성한다. 즉, 상기 시나리오 구성부(130)는, 도 1에 도시한 상기 시나리오 구성 단계(S30)를 수행한다.The
상기 시나리오 수행부(140)는 상기 시나리오 구성부(130에서 구성한 각 모의 케이스(Case)를 활용하여 주파수 변동을 모의하기 위한 시간모의를 실시하고, 주파수의 시간변화 결과를 기록하며, 다수 시나리오 모의 케이스들에 대하여 실시된 결과들을 저장부(145)에 DB화 한다. 즉, 상기 시나리오 수행부는, 도 1에 도시한 상기 주파수 추정 단계(S40)를 수행한다.The
상기 결과 처리부(150)는, 상기 시나리오 수행부(140)에서 계산한 주파수변동결과의 DB에서 주파수의 평균과 분산을 계산하고, 사전에 정의된 , 값을 활용하여 를 연산한다.The
상기 판단부(160)는 상기 결과 처리부(150)에서 계산한 를 이용하여, 가 1보다 작을 경우 신뢰도 만족, 1보다 클 경우 신뢰도 미흡으로 판정한다.The
상기 결과 처리부(150) 및 상기 판단부(160)는, 도 1의 신뢰도 평가를 수행하여 그 평가 결과가 기준치를 넘으면 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계(S60)를 수행한다.The
상기 전력망 조정부(170)는, 상기 판단부에서 판단한 신뢰도 충족여부에 따라, 신뢰도 미충족 시 전력망을 구성하는 요소들을 변경하여 입력부에서부터 판단부까지 상기에서 기술한 일련의 과정을 반복 시행하도록 한다. The power
상기 전력망 조정부(170)는, 도 1의 피드백 루프 및 이에 따른 변경된 값으로 상기 전력망 모델을 구성하는 단계를 재수행한다.(S10 단계의 재수행) The power
상기 표시부(180)는 상기 입력부(110), 모델링부(120), 시나리오 구성부(130), 시나리오 수행부(140), 결과 처리부(150) 및 판단부(160)의 주요 사용자 정의 값과 입력값 및 최종 지수와 신뢰도 판정결과를 표시하고 저장한다. 구현에 따라 상기 판정결과도 저장부(146)에 저장할 수 있다.The
도 4는 본 발명의 사상에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating another embodiment of a method for evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the idea of the present invention.
도시한 흐름도에서 전력망 모델 구성을 위한 전력망 정보를 확보하는 단계(S110)에서, ESS 및 수요자원에 대한 정보 및 기타 유연 자원에 대한 정보를 입력받는 것을 제외하고는 도 1의 흐름도과 거의 동일함을 알 수 있다.It can be seen that in the step of obtaining power grid information for configuring the power grid model in the illustrated flowchart (S110), it is almost the same as the flowchart of FIG. 1 except that information on ESS and demand resources and other flexible resources are input. I can.
도시한 흐름도의 전력망 신뢰도 평가 방법은, 전력망의 변동성을 반영한 주파수 기반의 신뢰도 지수를 제공함으로써, 주파수 유지 혹은 예비력 제공을 위해 전력망에 연계되는 ESS, 수요자원 등의 효과검토에 활용할 수 있게 한다. 즉, 도 1에서는 변동성분으로서 예비력, 부하모델 및 재생에너지만을 반영한 반면, 도 4이 경우 변동성분으로서 전력망 구성을 할 수 있는 요소로, ESS, 수요자원 등 기타 유연자원을 반영한다. The power grid reliability evaluation method in the illustrated flow chart provides a frequency-based reliability index reflecting the volatility of the power grid, so that it can be used to review the effects of ESS and demand resources linked to the power grid to maintain frequency or provide reserve power. That is, in FIG. 1, only reserve power, load model, and renewable energy are reflected as variable components, whereas in FIG. 4, other flexible resources such as ESS and demand resources are reflected as elements that can configure the power grid as variable components.
도시한 바와 같이 구성하여 간략 전력망을 구성하면 각각의 변동량에 따라 가 변하게 되고, 그 결과에 의해 해당 유연자원의 유효성을 확인하여 전력망 계획자가 전력망 계획시 유용하게 활용할 수 있다.If you configure a simple power grid by configuring it as shown, Is changed, and the power grid planner can use it usefully when planning the power grid by checking the validity of the flexible resource according to the result.
본 발명에서 제안하고 있는 장치 및 시스템의 시간영역을 변경함으로써, 장기, 중기, 단기 전력망의 계획 및 운영에서 전원구성, 전력설비, 예비력 수준의 적정성의 판단이 가능하여 전력망 계획의 검증과 신재생에너지가 포함된 전력망에서의 단기 전력망 운영계획 수립에 효과적으로 활용이 가능하다.By changing the time domains of the devices and systems proposed in the present invention, it is possible to determine the appropriateness of the power configuration, power facilities, and reserve levels in the planning and operation of the long-term, mid-term, and short-term power grids. It can be effectively used in establishing a short-term power grid operation plan in the power grid including.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 사상에 따른 주파수변동 모델 기반 전력망 신뢰도 평가 방법을 중장기 전원계획(도 5), 중장기 설비계획(도 6) 및 단기 운영계획에 적용한 흐름도이다.5 to 7 are flowcharts in which a method for evaluating power grid reliability based on a frequency fluctuation model according to the idea of the present invention is applied to a mid- to long-term power plan (Fig. 5), a mid- to long-term facility plan (Fig. 6), and a short-term operation plan.
중장기 전원계획, 중장기설비계획, 단기운영계획은 도 1과는 다른 FI 기준값을 가질 수도 있다. The mid- to long-term power plan, mid- to long-term facility plan, and short-term operation plan may have FI reference values different from those of FIG. 1.
도 5에 도시한 중장기 전원계획의 경우, 비교적 먼 장래에 설치할 신규 발전기나 폐지할 노후 발전기에 의한 전력망 영향을 알아 볼 수 있다. 즉, 중장기 전원계획에 대한 전력망 모델의 신뢰도 평가 결과로서 기준 FI를 만족시키기 위해, 원동기/신재생 전원구성을 조정하거나, 예비력 자원을 추가확보할 수 있다.In the case of the mid- to long-term power plan shown in FIG. 5, it is possible to find out the effect of the power grid caused by a new generator to be installed in a relatively distant future or an old generator to be abolished. That is, in order to satisfy the standard FI as a result of evaluating the reliability of the power grid model for the mid- to long-term power plan, it is possible to adjust the configuration of the prime mover/renewable power source or additionally secure reserve resources.
한편, 중장기 전원계획이 결정되면, 결정된 발전기 구성을 운영하기 위한 송전망, 변전소, 특수설비의 신규, 폐지 계획으로서, 중장기 전원설비계획이 도출된다. 도 6에 도시한 바와 같이 중장기 설비계획의 경우에도, 중장기 설비계획에 대한 전력망 모델의 신뢰도 평가 결과로서 기준 FI를 만족시키기 위해, 송전/변전 설비 계획을 조정하거나, FACTS(Flexible Alternating Current Transmission Systems : 유연전송시스템) 등 유연자원을 추가확보할 수 있다.On the other hand, when a mid- to long-term power plan is determined, a mid- to long-term power facility plan is derived as a new or abolished plan for the transmission network, substation, and special facilities for operating the determined generator configuration. As shown in Fig. 6, even in the case of a mid- to long-term facility plan, in order to satisfy the standard FI as a result of the reliability evaluation of the power grid model for the mid- to long-term facility plan, the transmission/substation facility plan is adjusted or FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems: Flexible transmission system) and other flexible resources can be additionally secured.
도 7에 단기 전력망 운영계획의 경우, 전력망 신뢰도 평가 결과로서 기준 FI를 만족시키기 위해, 원동기 전원 기동정지계획을 조정하거나, 재생에너지 발전의 출력을 조정하거나, 속응성 예비력자원(양수발전 등)을 추가 확보할 수 있다.In the case of the short-term power grid operation plan in FIG. 7, in order to satisfy the standard FI as a result of power grid reliability evaluation, the prime mover power start-up and stop plan is adjusted, the output of renewable energy generation is adjusted, or quick-response reserve resources (such as pumped-up power generation) are used. You can secure more.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains, since the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. Only do it. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .
110 : 입력부
120 : 모델링부
130 : 시나리오 구성부
140 : 시나리오 수행부
150 : 결과 처리부
160 : 판단부
170 : 전력망 조정부
180 : 표시부110: input unit
120: modeling unit
130: Scenario configuration unit
140: scenario execution unit
150: result processing unit
160: judgment unit
170: power grid control unit
180: display
Claims (14)
소정 기간의 전력 운용에 대한 시나리오를 구성하는 단계;
상기 시나리오상에서 전력의 주파수 변화를 추정하는 단계; 및
상기 주파수 변화에 의한 신뢰도 평가를 수행하여 그 평가 결과가 기준치를 넘으면 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계
를 포함하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
Constructing a power grid model;
Configuring a scenario for power operation for a predetermined period;
Estimating a frequency change of power in the scenario; And
Performing reliability evaluation by the frequency change and determining that the evaluation result is reliable if the evaluation result exceeds the reference value
Power grid reliability evaluation method comprising a.
상기 신뢰도 평가 결과가 기준치를 넘지 않으면 전력망 구성을 조정하여, 상기 전력망 모델 구성 단계로 복귀하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
The method of claim 1,
If the reliability evaluation result does not exceed the reference value, the power grid configuration is adjusted, and the power grid reliability evaluation method returns to the power grid model configuration step.
전력망 모델 구성을 위한 전력망 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
상기 신뢰도 평가 결과가 기준치를 넘지 않으면, 상기 전력망 정보 중 운영 중 변경이 가능한 것들만을 조정하여 복귀하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
The method of claim 2,
Further comprising the step of obtaining power grid information for configuring a power grid model,
If the reliability evaluation result does not exceed the reference value, the power grid reliability evaluation method of adjusting and returning only those that can be changed during operation among the power grid information.
상기 전력망 구성 단계에서는,
일반 동기발전기 발전 부분, 신재생에너지 자원, 예비력 제한, 부하를 변동성분으로 고려하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
The method of claim 1,
In the power grid configuration step,
Power grid reliability evaluation method that considers the power generation part of general synchronous generator, renewable energy resources, reserve power limitation, and load as variable components.
일반 동기발전기 발전 부분에 있어, 원동기 요소와 조속기 요소를 고려하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
The method of claim 4,
In the power generation part of a general synchronous generator, a power grid reliability evaluation method that considers the prime mover element and the governor element.
상기 시나리오 구성 단계 및 상기 주파수 변화 추정 단계는, 다수의 시나리오에 대하여 수행되며,
상기 각 시나리오에서는 신재생에너지 및 부하에 대한 변동이 다르게 설정된 것을 특징으로 하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
The method of claim 4,
The scenario configuration step and the frequency change estimation step are performed for a plurality of scenarios,
In each of the above scenarios, the power grid reliability evaluation method, characterized in that the variation for the new and renewable energy and the load are set differently.
상기 주파수 변화 추정 단계에서는, 하기 수학식에 따라 주파수 변화를 확인하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
(: 신재생에너지와 부하의 변동성,
Tp : 등가모델로 표현된 원동기의 시정수,
Tg : 등가모델로 표현된 조속기의 시정수,
Req : 계통의 속도조정률, : 주파수 변화 출력
Meq : 등가 계통 시스템 관성, Deq : 부하 등가 댐핑 계수)
The method of claim 4,
In the frequency change estimation step, the power grid reliability evaluation method for checking the frequency change according to the following equation.
( : Renewable energy and load volatility,
T p : Time constant of the prime mover expressed by the equivalent model,
T g : Time constant of the governor expressed by the equivalent model,
R eq : system speed adjustment rate, : Frequency change output
M eq : equivalent system system inertia, D eq : load equivalent damping factor)
상기 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계에서는,
상기 주파수 변화가 정격주파수 대비 허용폭의 범위를 소정의 '1에 근사하는 확률 수준'을 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수에 따라 판단하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
The method of claim 4,
In the step of determining that it is reliable,
A power grid reliability evaluation method in which the frequency change is determined according to a frequency-based reliability index of a power grid maintaining a predetermined'probability level approximating 1'in a range of an allowable width compared to a rated frequency.
상기 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 단계에서는,
하기 수학식에 따라 정의되며, 상기 주파수 변화가 정격주파수 대비 ±0.1㎐ 또는 ±0.2㎐를 범위를 99.99%수준으로 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수에 따라 판단하는 전력망 신뢰도 평가 방법.
(N : 주파수 셈플 개수,
: 개의 주파수 샘플을 갖는 집단에서의 표준편차,
FI : 주파수 기반 신뢰도 지수)
The method of claim 8,
In the step of determining that it is reliable,
The power grid reliability evaluation method is defined according to the following equation, and the frequency change is determined according to the frequency-based reliability index of the power grid maintaining a range of ±0.1 Hz or ±0.2 Hz compared to the rated frequency at a level of 99.99%.
(N: number of frequency samples,
: Standard deviation in a population of 4 frequency samples,
FI: frequency-based reliability index)
상기 전력망 정보를 이용하여 주파수 변동특성을 반영할 수 있는 전력망 모델을 생성하는 모델링부;
신재생에너지 발전량 및 전력망 부하 중 적어도 하나를 상기 생성된 전력망 모델에 적용할 수 있는 2 이상의 시나리오들을 작성하는 시나리오 구성부;
상기 작성된 각 시나리오를 수행하고 그 결과를 취합하는 시나리오 수행부;
상기 취합된 결과들에 대한 통계적 처리를 수행하는 결과 처리부;
상기 통계적 처리 결과로부터 전력망 신뢰도를 판단하는 판단부;
상기 판단된 전력망 신뢰도를 표시하는 표시부; 및
상기 판단된 전력망 신뢰도가 미흡한 경우, 상기 전력망 정보의 일부를 변경하는 전력망 조정부
를 포함하는 전력망 신뢰도 평가 시스템.
An input unit for obtaining power grid information for configuring a power grid model;
A modeling unit that generates a power grid model capable of reflecting frequency fluctuation characteristics using the power grid information;
A scenario construction unit for creating two or more scenarios that can apply at least one of a new renewable energy generation amount and a power grid load to the generated power grid model;
A scenario execution unit that executes each of the created scenarios and collects the results;
A result processing unit that performs statistical processing on the collected results;
A determination unit that determines the reliability of the power grid from the statistical processing result;
A display unit for displaying the determined power grid reliability; And
When the determined power grid reliability is insufficient, a power grid adjustment unit that changes a part of the power grid information
Power grid reliability evaluation system comprising a.
상기 모델링부는,
일반 동기발전기 발전 부분, 신재생에너지 자원, 예비력 제한, 부하를 변동성분으로 고려하여 모델을 생성하는 전력망 신뢰도 평가 시스템.
The method of claim 10,
The modeling unit,
Power grid reliability evaluation system that generates a model by considering the power generation part of general synchronous generator, renewable energy resource, reserve power limit, and load as variable components.
상기 시나리오 구성부는,
신재생에너지 및 부하에 대한 변동이 다르게 설정된 다수의 시나리오를 작성하며,
상기 시나리오 수행부는,
상기 신재생에너지 및 부하에 대한 변동에 의한 주파수 변화를 추정하는 전력망 신뢰도 평가 시스템.
The method of claim 11,
The scenario configuration unit,
Create a number of scenarios in which the fluctuations for renewable energy and load are set differently,
The scenario execution unit,
A power grid reliability evaluation system for estimating a frequency change due to a change in the renewable energy and load.
상기 시나리오 수행부는, 하기 수학식에 따라 주파수 변화를 확인하는 전력망 신뢰도 평가 시스템.
(: 신재생에너지와 부하의 변동성,
Tp : 등가모델로 표현된 원동기의 시정수,
Tg : 등가모델로 표현된 조속기의 시정수,
Req : 계통의 속도조정률, : 주파수 변화 출력
Meq : 등가 계통 시스템 관성, Deq : 부하 등가 댐핑 계수)
The method of claim 10,
The scenario execution unit, the power grid reliability evaluation system to check the frequency change according to the following equation.
( : Renewable energy and load volatility,
T p : Time constant of the prime mover expressed by the equivalent model,
T g : Time constant of the governor expressed by the equivalent model,
R eq : system speed adjustment rate, : Frequency change output
M eq : equivalent system system inertia, D eq : load equivalent damping factor)
상기 판단부는,
상기 주파수 변화가 정격주파수 대비 허용폭의 범위를 소정의 '1에 근사하는 확률 수준'을 유지하는 전력망의 주파수기반 신뢰도 지수에 따라 판단하는 전력망 신뢰도 평가 시스템.
The method of claim 10,
The determination unit,
The power grid reliability evaluation system for determining the frequency change according to the frequency-based reliability index of the power grid maintaining a predetermined'probability level approximating 1'in the range of the allowable width compared to the rated frequency.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190116069A KR20210034303A (en) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | EVALUATION METHOD and SYSTEM OF POWER NETWORK RELIABILITY |
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KR1020190116069A KR20210034303A (en) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | EVALUATION METHOD and SYSTEM OF POWER NETWORK RELIABILITY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210034303A true KR20210034303A (en) | 2021-03-30 |
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ID=75264939
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020190116069A KR20210034303A (en) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | EVALUATION METHOD and SYSTEM OF POWER NETWORK RELIABILITY |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113610359A (en) * | 2021-07-20 | 2021-11-05 | 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 | Photovoltaic access power distribution network adaptability evaluation method based on quantitative hierarchical index system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101543303B1 (en) | 2013-07-22 | 2015-08-11 | 한양대학교 산학협력단 | Reliability Evaluation of Power System Considering Reliability Model of Demand Response |
-
2019
- 2019-09-20 KR KR1020190116069A patent/KR20210034303A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101543303B1 (en) | 2013-07-22 | 2015-08-11 | 한양대학교 산학협력단 | Reliability Evaluation of Power System Considering Reliability Model of Demand Response |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113610359A (en) * | 2021-07-20 | 2021-11-05 | 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 | Photovoltaic access power distribution network adaptability evaluation method based on quantitative hierarchical index system |
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