KR20220062874A - Apparatus and method for controlling the frequency of the power system - Google Patents

Apparatus and method for controlling the frequency of the power system Download PDF

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송지영
오승찬
구현근
이재걸
정솔영
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한국전력공사
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Abstract

The present invention is a frequency control device which comprises: a control unit for generating a control signal based on a system frequency and a reference voltage value received from a system voltage control facility; and a signal generating unit for generating an auxiliary signal based on a control signal of the control unit or a trigger signal provided from a higher-level system of the voltage control facility. The signal generating unit transmits the auxiliary signal to the voltage control facility.

Description

전력계통의 주파수 제어 장치 및 이의 동작 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE FREQUENCY OF THE POWER SYSTEM}Frequency control device of power system and operating method thereof

본 발명은 전력계통의 주파수 제어 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계통의 안정도를 확보하고, 신뢰도 기준의 최저주파수 유지기준을 충족할 수 있는 주파수 제어 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency control device for a power system and an operating method thereof, and more particularly, to a frequency control device capable of ensuring system stability and satisfying the lowest frequency maintenance standard of reliability standards and an operating method thereof .

전력계통 부하는 그 부하의 특성에 따라 정전력, 정전류, 및 정임피던스의 조합으로 모델링되어 있고, 계통의 전압 변동에 따라 부하량도 함께 변하는 특징을 가지고 있다.The power system load is modeled as a combination of constant power, constant current, and positive impedance according to the characteristics of the load, and the load amount also changes according to the voltage change of the system.

최근 순환 정전시 계통의 주파수 하락을 억제하기 위해 일부 부하 차단뿐만 아니라 부하측 변압기 OLTC(On-Load Tap Changer)를 동작시켜 부하량을 임의로 저감시킨 사례가 있다. 이 경우, 수요와 공급(예를 들어, 부하와 발전) 사이에서 수요급증에 의한 수급 불균형으로 인해 주파수 하락이 발생할 수 있으며, 부하측 전압을 임의로 낮추어 직간접적으로 부하량 감소에 따른 주파수 상승효과를 가져올 수 있다.Recently, there is a case in which the load is arbitrarily reduced by operating the load-side transformer OLTC (On-Load Tap Changer) as well as blocking some loads in order to suppress the frequency drop of the system during a cyclic power failure. In this case, a frequency drop may occur due to a supply-demand imbalance between demand and supply (eg, load and power generation) due to a surge in demand, and by arbitrarily lowering the load-side voltage, it may directly or indirectly bring about a frequency increase effect due to a decrease in load. there is.

한편, 이러한 주파수 상승을 위한 OLTC 동작은 물리적인 변압기 탭 동작시간이 100초가량 소요되고, 시스템이 아닌 계통운영자의 급전지시를 통해 수동으로 이루어지기 때문에 계통 고장시 주파수 하락에 보다 신속하게 대응하기가 어렵다는 문제점이 있었다.On the other hand, the OLTC operation for increasing the frequency takes about 100 seconds for the physical transformer tap operation time, and it is done manually through the power supply instruction of the grid operator rather than the system, so it is difficult to respond more quickly to the frequency drop in the event of a grid failure. There was a problem.

또한, 종래에는 발전제약을 해소하기 위한 추가적인 대용량 송전선로, 초고압직류송전(HVDC, high-voltage direct current), ESS(energy storage system), 등의 추가적인 설비 투자비용이 증가한다는 단점이 존재하였다.In addition, in the prior art, there was a disadvantage in that additional facility investment costs such as additional large-capacity transmission lines, high-voltage direct current (HVDC), energy storage system (ESS), etc. to solve the power generation constraint increased.

따라서, 계통의 안정도를 확보하고, 신뢰도 기준의 최저주파수 유지기준을 충족할 수 있는 전력계통의 주파수 제어 장치 및 이의 동작 방법에 대한 필요가 당업계에서 점차 증가하고 있는 실정이다.Therefore, the need for a frequency control device and an operating method of the power system that can secure the stability of the system and satisfy the minimum frequency maintenance standard of the reliability standard is gradually increasing in the art.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 계통의 안정도를 확보하고, 신뢰도 기준의 최저주파수 유지기준을 충족할 수 있는 전력계통의 주파수 제어 장치 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus for controlling a frequency of a power system and an operating method thereof that can secure system stability and satisfy the minimum frequency maintenance criterion of reliability standards will be.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 주파수 제어 장치는 계통의 전압제어 설비로부터 수신된 계통 주파수와 기준 전압값을 기초로 제어신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어신호 또는 상기 전압제어 설비의 상위 시스템에서 제공된 트리거 신호를 기초로 보조신호를 생성하는 신호 생성부를 포함하고, 상기 신호 생성부는 상기 보조신호를 상기 전압제어 설비로 전달한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the frequency control apparatus includes a control unit for generating a control signal based on the system frequency and the reference voltage value received from the voltage control equipment of the system; and a signal generator for generating an auxiliary signal based on the control signal of the control unit or a trigger signal provided from the upper system of the voltage control facility, wherein the signal generator transmits the auxiliary signal to the voltage control facility.

또한, 상기 제어부는 상기 계통 주파수가 미리 지정된 불감대 영역을 벗어나는 경우 전압 변동값을 산출하고, 상기 전압 변동값을 반영하여 제어신호를 생성한다.In addition, the control unit calculates a voltage change value when the system frequency is out of a predetermined deadband region, and generates a control signal by reflecting the voltage change value.

또한, 상기 제어부는 수학식을 이용해 상기 전압 변동값을 산출한다.In addition, the control unit calculates the voltage fluctuation value using the equation.

또한, 상기 제어부는 상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 리셋하기 위한 제어신호를 생성한다.In addition, the control unit generates a control signal for resetting the system voltage value of the voltage control equipment.

또한, 상기 신호 생성부는 상기 트리거 신호를 수신하는 경우 상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 유지하기 위한 보조신호를 생성한다.In addition, the signal generator generates an auxiliary signal for maintaining the system voltage value of the voltage control equipment when receiving the trigger signal.

추가로, 상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주파수 제어 장치의 동작 방법은 계통의 전압제어 설비로부터 계통 주파수와 기준 전압값을 수신하는 동작; 상기 수신된 계통 주파수와 기준 전압값을 기초로 제어신호를 생성하는 동작; 상기 생성된 제어신호 또는 상기 전압제어 설비의 상위 시스템에서 제공된 트리거 신호를 기초로 보조신호를 생성하는 동작; 및 상기 생성된 보조신호를 상기 전압제어 설비로 전달하는 동작을 포함한다.In addition, the method of operating a frequency control device according to another embodiment of the present invention for solving the above technical problem is the operation of receiving a grid frequency and a reference voltage value from a voltage control equipment of the grid; generating a control signal based on the received grid frequency and a reference voltage value; generating an auxiliary signal based on the generated control signal or a trigger signal provided from an upper system of the voltage control facility; and transmitting the generated auxiliary signal to the voltage control device.

또한, 상기 제어신호를 생성하는 동작은 상기 계통 주파수가 미리 지정된 불감대 영역을 벗어나는 경우 전압 변동값을 산출하는 동작; 및 상기 산출된 전압 변동값을 반영하여 상기 제어신호를 생성하는 동작을 포함한다.In addition, the generating of the control signal may include calculating a voltage fluctuation value when the grid frequency is out of a predetermined dead band region; and generating the control signal by reflecting the calculated voltage change value.

또한, 상기 전압 변동값은 수학식을 이용해 산출하는 동작을 포함한다.In addition, the voltage fluctuation value includes an operation of calculating using an equation.

또한, 상기 제어신호를 생성하는 동작은 상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 리셋하기 위한 제어신호를 생성하는 동작을 포함한다.In addition, the operation of generating the control signal includes the operation of generating a control signal for resetting a system voltage value of the voltage control facility.

또한, 상기 트리거 신호를 기초로 보조신호를 생성하는 동작은 상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 유지하기 위한 보조신호를 생성하는 동작을 포함한다.In addition, the operation of generating the auxiliary signal based on the trigger signal includes the operation of generating the auxiliary signal for maintaining the system voltage value of the voltage control equipment.

추가로, 상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 상기의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록될 수 있다.In addition, in the computer-readable recording medium according to another embodiment of the present invention for solving the above technical problem, a program for performing the above method may be recorded.

본 발명은 계통의 안정도를 확보하고, 신뢰도 기준의 최저주파수 유지기준을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of ensuring the stability of the system and meeting the minimum frequency maintenance standard of the reliability standard.

또한, 본 발명은 계통의 주파수 하락시 제어 신호를 자동으로 제공할 수 있으므로, 보다 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention can automatically provide a control signal when the frequency of the system is lowered, there is an effect that can respond more quickly.

또한, 본 발명은 ESS(energy storage system) 등의 추가적인 설비 투자 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can reduce additional equipment investment costs such as ESS (energy storage system).

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 시스템의 개괄도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 장치(100)의 기능적 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도(S200)를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계통 고장시 주파수 제어 시스템에 의한 모의 파형을 도시한다.1 shows a schematic diagram of a frequency control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a functional block diagram of a frequency control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart S200 for explaining a method of operating a frequency control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph for explaining the operating characteristics of the frequency control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 shows a simulated waveform by the frequency control system in case of a system failure according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto, and may be variously implemented by those skilled in the art.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another element interposed therebetween. . Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the essence, order, or order of the component is not limited by the term.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 시스템의 개괄도를 도시한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 주파수 제어 장치(100)의 일단에는 계통의 전압제어 설비(300)가 연결되고, 타단에는 계통의 상위 시스템(200)이 연결될 수 있다.1 shows a schematic diagram of a frequency control system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , the voltage control facility 300 of the system may be connected to one end of the frequency control device 100 , and the upper system 200 of the system may be connected to the other end of the frequency control device 100 .

계통의 전압제어 설비(300)는 일정 지역 내에서 이용할 수 있는 모든 전압제어 설비(300)를 포함할 수 있고, 전압제어 설비(300)는 예를 들어, 발전기, 커패시터, 리액터, 병렬형 FACTS(flexible AC transmission system) 등을 포함할 수 있다. The voltage control facility 300 of the system may include all voltage control facilities 300 available within a certain area, and the voltage control facility 300 is, for example, a generator, a capacitor, a reactor, a parallel type FACTS ( flexible AC transmission system) and the like.

계통의 상위 시스템(200)은 일정 지역 내에서 전압 정보를 실시간으로 취득하여 감시하는 상위 시스템(200)을 포함할 수 있고, 상위 시스템(200)은 예를 들어, 집중 원격감시 시스템(SCADA, supervisory control and data acquisition), 전력계통운영시스템(EMS, energy management system), 등을 포함할 수 있다.The upper system 200 of the system may include an upper system 200 that acquires and monitors voltage information in real time within a certain area, and the upper system 200 is, for example, a centralized remote monitoring system (SCADA, supervisory). control and data acquisition), power system operating system (EMS, energy management system), and the like.

이 경우, 일정 지역은 전압제어 설비(300)의 전압 조정 효과가 부하측 전압변동에 영향을 미치는 전기적 민감도를 고려하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 일정 지역은 다수의 일정 지역을 포괄하는 의미일 수 있다.In this case, the predetermined region may be set in consideration of the electrical sensitivity in which the voltage adjustment effect of the voltage control facility 300 affects the load-side voltage fluctuation. For example, the predetermined region may mean encompassing a plurality of predetermined regions.

일 실시 예에서, 주파수 제어 장치(100)는 전압제어 설비(300)의 부하량을 직간접적으로 저감시킴으로써, 고장으로 인한 주파수 감소를 보다 신속하게 회복시킬 수 있다.In an embodiment, the frequency control apparatus 100 may directly or indirectly reduce the load of the voltage control equipment 300 , thereby more rapidly recovering the frequency reduction due to a failure.

또한, 일 실시 예에서, 상위 시스템(200)은 전압제어 설비(300)의 인근 전압 상태를 실시간으로 감시하고, 계통의 전압 상태에 따라 주파수 제어 장치(100)를 통해 전압제어 설비(300)의 전압을 제어할 수 있다.In addition, in one embodiment, the upper system 200 monitors the nearby voltage state of the voltage control equipment 300 in real time, and according to the voltage state of the system, the voltage control equipment 300 is voltage can be controlled.

주파수 제어 장치(100)와 관련된 본 발명의 구체적인 설명은 이하의 도 2 및 도 3에 도시된 블록도, 순서도, 등을 기초로 하여 이하에서 보다 상술하기로 한다.A detailed description of the present invention related to the frequency control device 100 will be described in more detail below based on the block diagrams, flowcharts, and the like shown in FIGS. 2 and 3 below.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 장치(100)의 기능적 블록도를 도시하고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도(S200)를 도시한다. 이하에서 도 3의 적어도 일부 동작은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 장치(100)의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프를 도시한다. 2 is a functional block diagram of the frequency control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart (S200) for explaining an operation method of the frequency control apparatus according to an embodiment of the present invention. shows Hereinafter, at least some operations of FIG. 3 will be described with reference to FIG. 4 . 4 is a graph for explaining the operating characteristics of the frequency control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

주파수 제어 장치(100)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압제어 설비(300)의 주파수 제어 방법을 구성하는 각 동작들을 실행하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 도 3에 예시적으로 도시되는 바와 같이, 주파수 제어 장치(100)의 동작 방법(S200)의 각 동작들을 실행하도록 구성될 수 있다.The frequency control apparatus 100 may be configured to execute each operation constituting the frequency control method of the voltage control facility 300 according to an embodiment of the present invention, for example, as exemplarily shown in FIG. As described above, it may be configured to execute each operation of the operation method S200 of the frequency control apparatus 100 .

한편, 도 3에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 동작들의 순서가 변경될 수도 있으며, 적어도 두 동작들이 병렬적으로 수행될 수도 있다. 여기에서, 상위 시스템(200) 및 전압제어 설비(300)는 도 1의 상위 시스템(200) 및 전압제어 설비(300)일 수 있다.Meanwhile, each operation in FIG. 3 may be sequentially performed, but is not necessarily performed sequentially. For example, the order of each operation may be changed, and at least two operations may be performed in parallel. Here, the upper system 200 and the voltage control facility 300 may be the upper system 200 and the voltage control facility 300 of FIG. 1 .

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 제어 장치(100)는 제어부(110), 신호 생성부(120) 및 저장부(130)를 포함할 수 있다.2 and 3 , the frequency control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a control unit 110 , a signal generation unit 120 , and a storage unit 130 .

제어부(110)는 계통의 전압제어 설비(300)의 계통 주파수와 기준 전압값을 수신할 수 있다(S210). 이 때, 주파수 제어 장치(100)는 전압제어 설비(300)에 직접 연결되거나, 또는 추가의 측정부를 구비하여 전압제어 설비(300)의 계통 주파수와 기준 전압값을 수신할 수 있다.The control unit 110 may receive the system frequency and the reference voltage value of the voltage control facility 300 of the system (S210). In this case, the frequency control device 100 may be directly connected to the voltage control device 300 , or may have an additional measuring unit to receive the system frequency and the reference voltage value of the voltage control device 300 .

제어부(110)는 수신된 계통 주파수가 불감대 영역(예를 들어, 도 4의 음영 표시된 영역)을 이탈하였는지 여부를 판단할 수 있다(S220). 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 불감대 영역(111)은 사용자에 의해 미리 지정된 상하 주파수(f_upper)와 하한 주파수(f_lower)를 포함하는 영역일 수 있다. 즉, 제어부(110)는 계통 주파수가 불감대 영역(111)을 벗어나는 경우 전압제어 설비(300)의 계통 주파수의 이상을 판단할 수 있다.The controller 110 may determine whether or not the received system frequency deviated from the deadband region (eg, the shaded region of FIG. 4 ) ( S220 ). For example, as shown in FIG. 4 , the deadband region 111 may be a region including an upper and lower frequency f_upper and a lower limit frequency f_lower previously designated by a user. That is, when the system frequency is out of the dead band region 111 , the controller 110 may determine an abnormality in the system frequency of the voltage control facility 300 .

제어부(110)는 계통 주파수가 불감대 영역(111)을 벗어나는 경우, 전압제어 설비(300)의 전압 변동값을 산출하고, 이를 반영한 제어신호를 생성할 수 있다(S230). 예를 들어, 제어부(110)는 전압제어 설비(300)의 기준 전압값을 입력받아 드룹(droop) 제어를 통해 계통 주파수의 회복을 위한 전압 변동값을 산출할 수 있다. 참고로, 드룹(droop) 제어와 전압 변동값을 아래의 수학식 1과 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.When the system frequency deviates from the deadband region 111 , the controller 110 may calculate a voltage variation value of the voltage control facility 300 and generate a control signal reflecting this ( S230 ). For example, the control unit 110 may receive the reference voltage value of the voltage control facility 300 and calculate a voltage change value for recovery of the grid frequency through droop control. For reference, droop control and voltage fluctuation values may be calculated by Equations 1 and 2 below.

[수학식1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Vaux는 전압 변동값을 의미하고, f는 계통 주파수, Vref는 기준 전압값을 각각 의미할 수 있다. 또한, fmean는 사용자에 의해 미리 지정된 상한 주파수 값보다 크거나, 또는 하한 주파수 값보다 작은 값을 가질 수 있다.Here, Vaux may mean a voltage change value, f may mean a grid frequency, and Vref may mean a reference voltage value, respectively. Also, fmean may have a value greater than an upper limit frequency value predefined by a user or smaller than a lower limit frequency value.

일 실시 예에서, 제어부(110)는 전압제어 설비(300)의 계통 전압값을 리셋하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.In an embodiment, the control unit 110 may generate a control signal for resetting the system voltage value of the voltage control facility 300 .

신호 생성부(120)는 제어부(110)의 제어신호 또는 전압제어 설비(300)의 상위 시스템(100)으로부터 제공된 트리거 신호를 기초로 보조신호를 생성할 수 있다(S240). 트리거 신호는 전압제어 설비(300)의 계통 전압값을 유지시키기 위한 제어신호일 수 있다.The signal generator 120 may generate an auxiliary signal based on a control signal of the controller 110 or a trigger signal provided from the upper system 100 of the voltage control facility 300 (S240). The trigger signal may be a control signal for maintaining the system voltage value of the voltage control facility 300 .

신호 생성부(120)는 생성된 보조신호를 전압제어 설비(300)로 전달할 수 있다(S250).The signal generator 120 may transmit the generated auxiliary signal to the voltage control facility 300 (S250).

일 실시 예에서, 전압제어 설비(300)의 계통 주파수가 불감대 영역(111)을 벗어나는 경우, 제어부(110)는 전압 변동값을 산출하여, 이를 반영한 제어신호를 생성하여 신호 생성부(120)에 전달하고, 신호 생성부(120)는 전달된 제어신호를 기초로 보조신호를 생성하여 전압제어 설비(300)로 전달할 수 있다. 주파수 제어 장치(100)는 전압제어 설비(300)의 계통 전압값의 변동이 크게 변하는 것을 방지하고, 따라서 계통 주파수가 크게 하락하는 것을 방지할 수 있다.In one embodiment, when the system frequency of the voltage control facility 300 is out of the dead band region 111 , the control unit 110 calculates a voltage fluctuation value, generates a control signal reflecting this, and generates a signal generating unit 120 . and the signal generation unit 120 may generate an auxiliary signal based on the transmitted control signal and transmit it to the voltage control facility 300 . The frequency control apparatus 100 may prevent a large change in the system voltage value of the voltage control facility 300 from greatly changing, and thus may prevent a large decrease in the system frequency.

다른 일 실시 예에서, 제어부(110)는 전압제어 설비(300)의 계통 전압값을 리셋하기 위한 제어신호를 생성하여 신호 생성부(120)로 전달하고, 신호 생성부(120)는 전달된 제어신호를 기초로 전압제어 설비(300)의 계통 전압값을 리셋하기 위한 보조신호를 생성 및 출력할 수 있다.In another embodiment, the control unit 110 generates a control signal for resetting the system voltage value of the voltage control facility 300 and transmits it to the signal generation unit 120 , and the signal generation unit 120 receives the transmitted control signal. An auxiliary signal for resetting the system voltage value of the voltage control facility 300 may be generated and output based on the signal.

또 다른 일 실시 예에서, 상위 시스템(200)은 전압제어 설비(300)의 계통 전압값을 유지하기 위한 트리거 신호를 생성하여 신호 생성부(120)에 전달하고, 신호 생성부(120)는 전달된 트리거 신호를 기초로 전압제어 설비(300)의 계통 전압값을 마지막 계통 전압값으로 유지하기 위한 보조신호를 생성 및 출력할 수 있다.In another embodiment, the upper system 200 generates a trigger signal for maintaining the system voltage value of the voltage control facility 300 and transmits it to the signal generator 120 , and the signal generator 120 transmits it It is possible to generate and output an auxiliary signal for maintaining the system voltage value of the voltage control facility 300 as the last system voltage value based on the trigger signal.

저장부(130)는 측정부(미도시)를 통해 측정된 계통 주파수, 기준 전압값, 계통 전압값 등, 전압제어 설비(300)와 관련된 다양한 데이터가 저장될 수 있다.The storage unit 130 may store various data related to the voltage control facility 300 , such as a system frequency, a reference voltage value, and a system voltage value measured by a measuring unit (not shown).

참고로, 저장부(130)는 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, HDD(Hard Disk Drive), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), CF(Compact Flash) 카드, SD(Secure Digital) 카드, SM(Smart Media) 카드, MMC(Multimedia) 카드 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 다양한 형태의 저장 장치로 구현될 수 있으며, 주파수 제어 장치(100)의 내부에 구비되거나, 또는 별도의 외부 장치에 구비될 수 있다.For reference, the storage unit 130 is, as known to those skilled in the art, a hard disk drive (HDD), read only memory (ROM), random access memory (RAM), electrically erasable and programmable read only memory (EEPROM), flash Various types of storage devices that allow input and output of information, such as flash memory, CF (Compact Flash) card, SD (Secure Digital) card, SM (Smart Media) card, MMC (Multimedia) card, or Memory Stick may be implemented, and may be provided inside the frequency control device 100 or provided in a separate external device.

또한, 본 발명의 추가 실시 예에 따르면, 저장부(130)에는 또는 저장부(130)와는 별개로 데이터 백업(data backup)을 위한 추가 메모리가 더 구비될 수 있으며, 제어부(110)는 저장부(130)에 저장된 전압제어 설비(300)와 관련된 다양한 데이터를 백업하여 상기 추가 메모리에 저장함으로써, 데이터 유실 또는 분실에 대한 능동적인 대처를 가능하게 한다.In addition, according to an additional embodiment of the present invention, an additional memory for data backup may be further provided in the storage unit 130 or separately from the storage unit 130 , and the controller 110 includes the storage unit By backing up various data related to the voltage control facility 300 stored in 130 and storing it in the additional memory, it is possible to actively cope with data loss or loss.

참고로, 도 2에 도시되는 주파수 제어 장치(100)의 각 엘리멘트(110, 120, 130)은 주파수 제어 장치(100)의 동작 및 기능을 설명하기 위한 예시적인 엘리먼트에 해당할 뿐 이에 한정되지 않으며, 추가의 엘리먼트(예를 들어, 계통 주파수와 전압값을 측정하는 측정부, 신호를 변환하는 변환부, 원격 통신을 위한 통신부, 등)가 더 구현될 수 있음은 명백할 것이다.For reference, each element 110 , 120 , 130 of the frequency control apparatus 100 shown in FIG. 2 corresponds to an exemplary element for explaining the operation and function of the frequency control apparatus 100 and is not limited thereto. , it will be apparent that additional elements (eg, a measuring unit for measuring system frequency and voltage values, a converting unit for converting a signal, a communication unit for remote communication, etc.) may be further implemented.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계통 고장시 주파수 제어 시스템에 의한 모의 파형을 도시한다.5 shows a simulated waveform by the frequency control system in case of a system failure according to an embodiment of the present invention.

도 5의 실선으로 표시된 바와 같이, 종래에는 계통의 과도 안정도를 확보하기 위해 발전기를 차단하는 경우, 신뢰도 기준 최저 주파수인 59.2Hz를 만족하지 않으므로, 사전에 발전량을 감발하여 운전하거나, 또는 이에 상응하도록 대용량 에너지 저장장치(ESS) 등을 필수적으로 설치하였다. 즉, 종래의 기술에 따르면, 전압제어 설비(300)의 주파수 회복을 위한 사전 발전 제약 비용이 증가할 수밖에 없었다.As indicated by the solid line in FIG. 5 , in the prior art, when the generator is shut off to secure the transient stability of the system, it does not satisfy the reliability standard minimum frequency of 59.2Hz, so that the amount of power generation is reduced in advance, or to be operated correspondingly. A large-capacity energy storage system (ESS) was essential. That is, according to the prior art, the cost of the pre-generation constraint for the frequency recovery of the voltage control facility 300 was inevitably increased.

한편, 본 발명의 주파수 제어 장치(100)를 전원제어 설비(300)에 적용하는 경우, 도 5의 점선으로 표시된 바와 같이, 계통의 과도 안정도를 확보하면서, 동시에 신뢰도 기준의 최저 주파수의 유지 기준을 충족할 수 있다.On the other hand, when the frequency control device 100 of the present invention is applied to the power control facility 300, as indicated by the dotted line in FIG. 5, while ensuring the transient stability of the system, at the same time maintaining the minimum frequency of the reliability standard can be satisfied

즉, 본 발명에 의하면, 전원제어 설비(300)에 계통 주파수를 일정하게 유지하기 위한 보조신호를 인가함으로써, 발전 제약 비용과 추가적 설비 투자 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 유연하게 계통을 운영할 수 있다.That is, according to the present invention, by applying an auxiliary signal for maintaining the system frequency constant to the power control facility 300, the power generation constraint cost and additional facility investment cost can be reduced, and the system can be operated more flexibly. there is.

상술한 바와 같이, 본 발명은 계통의 안정도를 확보하고, 신뢰도 기준의 최저주파수 유지기준을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of ensuring the stability of the system and satisfying the minimum frequency maintenance standard of the reliability standard.

또한, 본 발명은 계통의 주파수 하락시 제어 신호를 자동으로 제공할 수 있으므로, 보다 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention can automatically provide a control signal when the frequency of the system is lowered, there is an effect that can respond more quickly.

또한, 본 발명은 ESS(energy storage system) 등의 추가적인 설비 투자 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can reduce additional equipment investment costs such as ESS (energy storage system).

한편, 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들은 하드웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들은 하나 이상의 주문형 반도체(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스(DSPD)들, 프로그램어블 논리 디바이스(PLD)들, 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 컨트롤러들, 마이크로컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 여기서 제시되는 기능들을 수행하도록 설계되는 다른 전자 유닛들 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수 있다.Meanwhile, various embodiments described herein may be implemented by hardware, middleware, microcode, software, and/or a combination thereof. For example, various embodiments may include one or more application specific semiconductors (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs). ), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, other electronic units designed to perform the functions presented herein, or a combination thereof.

또한, 예를 들어, 다양한 실시예들은 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록되거나 인코딩될 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록 또는 인코딩된 명령들은 프로그램 가능한 프로세서 또는 다른 프로세서로 하여금 예컨대, 명령들이 실행될 때 방법을 수행하게끔 할 수 있다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수도 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터-판독가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광학 디스크 저장 매체, 자기 디스크 저장 매체 또는 기타 자기 저장 디바이스, 또는 원하는 프로그램 코드를 컴퓨터에 의해 액세스가능한 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 저장하는데 이용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. Also, for example, the various embodiments may be embodied in or encoded on a computer-readable medium comprising instructions. The instructions embodied in or encoded on a computer-readable medium may cause a programmable processor or other processor to perform a method, eg, when the instructions are executed. A storage medium may be any available medium that can be accessed by a computer. For example, such computer-readable medium may include RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage medium, magnetic disk storage medium or other magnetic storage device, or desired program code, containing instructions or may include any other medium that can be used for storage in the form of data structures.

이러한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 등은 본 명세서에 기술된 다양한 동작들 및 기능들을 지원하도록 동일한 디바이스 내에서 또는 개별 디바이스들 내에서 구현될 수 있다. 추가적으로, 본 발명에서 "~부"로 기재된 구성요소들, 유닛들, 모듈들, 컴포넌트들 등은 함께 또는 개별적이지만 상호 운용가능한 로직 디바이스들로서 개별적으로 구현될 수 있다. 모듈들, 유닛들 등에 대한 서로 다른 특징들의 묘사는 서로 다른 기능적 실시예들을 강조하기 위해 의도된 것이며, 이들이 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 실현되어야만 함을 필수적으로 의미하지 않는다. 오히려, 하나 이상의 모듈들 또는 유닛들과 관련된 기능은 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 수행되거나 또는 공통의 또는 개별의 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.Such hardware, software, firmware, etc. may be implemented in the same device or in separate devices to support the various operations and functions described herein. Additionally, components, units, modules, components, etc. described as “parts” in the present invention may be implemented together or individually as separate but interoperable logic devices. Depictions of different features of modules, units, etc. are intended to emphasize different functional embodiments, and do not necessarily imply that they must be realized by separate hardware or software components. Rather, functionality associated with one or more modules or units may be performed by separate hardware or software components or integrated within common or separate hardware or software components.

특정한 순서로 동작들이 도면에 도시되어 있지만, 이러한 동작들이 원하는 결과를 달성하기 위해 도시된 특정한 순서, 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 또는 모든 도시된 동작이 수행되어야 할 필요가 있는 것으로 이해되지 말아야 한다. 임의의 환경에서는, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 더욱이, 상술한 실시예에서 다양한 구성요소들의 구분은 모든 실시예에서 이러한 구분을 필요로 하는 것으로 이해되어서는 안되며, 기술된 구성요소들이 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.Although acts are shown in the figures in a particular order, it should not be understood that such acts need to be performed in the particular order shown, or sequential order, or all shown acts to achieve a desired result. . In certain circumstances, multitasking and parallel processing may be advantageous. Moreover, the division of various components in the above-described embodiments should not be construed as requiring such division in all embodiments, and that the described components will generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products. It should be understood that there can be

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms are used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the meaning or scope of the present invention described in the claims. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 주파수 제어 장치 110: 제어부
120: 신호 생성부 130: 저장부
200: 상위 시스템 300: 전원제어 설비100: frequency control device 110: control unit
120: signal generator 130: storage
200: upper system 300: power control equipment

Claims (11)

계통의 전압제어 설비로부터 수신된 계통 주파수와 기준 전압값을 기초로 제어신호를 생성하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어신호 또는 상기 전압제어 설비의 상위 시스템에서 제공된 트리거 신호를 기초로 보조신호를 생성하는 신호 생성부를 포함하고,
상기 신호 생성부는 상기 보조신호를 상기 전압제어 설비로 전달하는, 주파수 제어 장치.
a control unit for generating a control signal based on a system frequency and a reference voltage value received from a system voltage control facility; and
And a signal generator for generating an auxiliary signal based on the control signal of the control unit or the trigger signal provided from the upper system of the voltage control equipment,
The signal generator transmits the auxiliary signal to the voltage control device, the frequency control device.
 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 계통 주파수가 미리 지정된 불감대 영역을 벗어나는 경우 전압 변동값을 산출하고, 상기 전압 변동값을 반영하여 제어신호를 생성하는, 주파수 제어 장치.
The method of claim 1,
Wherein the control unit calculates a voltage fluctuation value when the system frequency is out of a predetermined deadband region, and generates a control signal by reflecting the voltage fluctuation value.
 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 아래의 수학식을 이용해 상기 전압 변동값을 산출하는, 주파수 제어 장치.
[수학식]
Figure pat00003

3. The method of claim 2,
The control unit calculates the voltage fluctuation value using the following equation, a frequency control device.
[Equation]
Figure pat00003

 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 리셋하기 위한 제어신호를 생성하는, 주파수 제어 장치.
The method of claim 1,
The control unit generates a control signal for resetting the system voltage value of the voltage control equipment, frequency control device.
 제 1 항에 있어서,
상기 신호 생성부는 상기 트리거 신호를 수신하는 경우 상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 유지하기 위한 보조신호를 생성하는, 주파수 제어 장치.
The method of claim 1,
When the signal generator receives the trigger signal, the frequency control device generates an auxiliary signal for maintaining the system voltage value of the voltage control equipment.
 계통의 전압제어 설비로부터 계통 주파수와 기준 전압값을 수신하는 동작;
상기 수신된 계통 주파수와 기준 전압값을 기초로 제어신호를 생성하는 동작;
상기 생성된 제어신호 또는 상기 전압제어 설비의 상위 시스템에서 제공된 트리거 신호를 기초로 보조신호를 생성하는 동작; 및
상기 생성된 보조신호를 상기 전압제어 설비로 전달하는 동작을 포함하는, 주파수 제어 장치의 동작 방법.
receiving a grid frequency and a reference voltage value from a voltage control facility of the grid;
generating a control signal based on the received grid frequency and a reference voltage value;
generating an auxiliary signal based on the generated control signal or a trigger signal provided from an upper system of the voltage control facility; and
and transmitting the generated auxiliary signal to the voltage control device.
 제 6 항에 있어서,
상기 제어신호를 생성하는 동작은,
상기 계통 주파수가 미리 지정된 불감대 영역을 벗어나는 경우 전압 변동값을 산출하는 동작; 및
상기 산출된 전압 변동값을 반영하여 상기 제어신호를 생성하는 동작을 포함하는, 주파수 제어 장치의 동작 방법.
7. The method of claim 6,
The operation of generating the control signal is
calculating a voltage change value when the grid frequency is outside a predetermined deadband region; and
and generating the control signal by reflecting the calculated voltage change value.
 제 7 항에 있어서,
상기 전압 변동값은 아래의 수학식을 이용해 산출하는 동작을 포함하는, 주파수 제어 장치의 동작 방법.
[수학식]
Figure pat00004

8. The method of claim 7,
The operating method of the frequency control device, including the operation of calculating the voltage fluctuation value using the following equation.
[Equation]
Figure pat00004

 제 6 항에 있어서,
상기 제어신호를 생성하는 동작은,
상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 리셋하기 위한 제어신호를 생성하는 동작을 포함하는, 주파수 제어 장치의 동작 방법.
7. The method of claim 6,
The operation of generating the control signal is
and generating a control signal for resetting a system voltage value of the voltage control device.
 제 6 항에 있어서,
상기 트리거 신호를 기초로 보조신호를 생성하는 동작은,
상기 전압제어 설비의 계통 전압값을 유지하기 위한 보조신호를 생성하는 동작을 포함하는, 주파수 제어 장치의 동작 방법.
7. The method of claim 6,
The operation of generating an auxiliary signal based on the trigger signal comprises:
and generating an auxiliary signal for maintaining a system voltage value of the voltage control device.
 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서,
컴퓨터 상에서 실행될 때, 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 따른 주파수 제어 장치의 동작 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.A computer readable storage medium comprising:
A computer-readable storage medium comprising a computer program that, when executed on a computer, performs the method of operating a frequency control device according to any one of claims 6 to 10.
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