첨단기술의 급속한 발전과 생활수준의 향상으로 수용가 요구가 다양해지면서 전압품질에 대해 관심이 높아져가고 있다. 또한 전력망에 정보통신기술를 접목하여 전력공급자와 전력소비자가 실시간 정보를 양방향으로 교환함으로써 에너지 효율을 최적화할 수 있는 차세대 전력망인 스마트그리드의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 향후 배전계통에 풍력 발전, ...
첨단기술의 급속한 발전과 생활수준의 향상으로 수용가 요구가 다양해지면서 전압품질에 대해 관심이 높아져가고 있다. 또한 전력망에 정보통신기술를 접목하여 전력공급자와 전력소비자가 실시간 정보를 양방향으로 교환함으로써 에너지 효율을 최적화할 수 있는 차세대 전력망인 스마트그리드의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 향후 배전계통에 풍력 발전, 태양광 발전, 연료전지 등과 같은 분산전원의 연계가 급속도로 증가할 뿐만 아니라 배전계통은 더욱 복잡하게 될 것이다. 여기서 발생하는 문제점은 사고 전류 증가, 고조파 발생, 역률 저하, 상불평형 등이 있지만, 가장 중요한 문제는 분산전원 연계지점 부근에서 역조류에 의한 전압상승 및 전압변동이 발생하는 것이라고 할 수 있다. 아직까지는 이에 대한 뚜렷한 대책을 마련하지 못하고 있으며, 복잡해진 전압상승 및 전압변동 문제를 해결하지 못하면 스마트그리드 계통의 전압품질에 악영향을 미치게 된다. 이러한 관점에서 일정 수준의 전압품질을 유지하면서 기존의 배전계통에 분산전원을 확대․보급해 나아갈 수 있는 기술의 개발이 상당히 중요하다고 할 수 있다. 현행의 배전계통의 전압은 대부분 고압배전선로의 주상변압기 탭을 초기 설치시 선정된 탭으로 고정하고, 주변압기의 부하시 탭 절환장치(Under Load Tap Changer : ULTC)에 의해 송출전압을 선로전압강하보상기(Line Drop Compensator : LDC)에 의한 전압제어방법으로 제어되어 왔다. 그리고 최근에는 대용량의 태양광 발전, 풍력 발전과 같은 분산전원이 배전용변전소에서 멀리 떨어진 배전선로에 연계되어 운용되는 경우가 많아, 장거리 고압배전선로나 부하변동이 심한 고압배전선로 등에서 효과적인 선로전압조정장치(Step Voltage Regulator : SVR)의 도입이 증가되고 있는 추세이다. 그러나 주변압기 ULTC와 고압배전선로의 SVR이 서로 독립적으로 운용되고 있기 때문에 SVR의 효율성이 떨어지고 빈번한 탭 조정이 발생할 수 있다. 또한 분산전원이 계통에 연계되어 운용될 경우, 또 다른 전원으로 작용하게 됨으로써 부하 감소와 유사한 결과를 보이게 되기 때문에, 기존의 전압제어방법으로는 수용가의 전압을 규정전압 이내로 유지하기가 어렵게 된다. 뿐만 아니라 기존에 설치된 SVR은 부하 밀집도, 분산전원의 도입 그리고 부하 패턴의 변화 등을 고려하지 않고 설치하여 운용상에 문제점이 발생되고 있다. 따라서 분산전원이 연계된 스마트그리드 환경에서 전압문제를 해결하기 위한 SVR의 설치방안과 전압제어 개선방안에 대한 연구가 필요한 시점이다. SVR의 설치위치선정방식에 대한 기존 연구를 살펴보면, 대부분 규정전압 유지만을 고려하고 설치위치에 따른 고압배전선로 손실을 고려하지 않았기 때문에 SVR 설치 전 보다 오히려 손실이 증가되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 PSO(Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 적용하여 고압배전선로의 손실을 최소화 할 수 있는 SVR의 최적 설치위치선정방식을 제시하였다. 또한 분산전원이 연계된 배전계통의 전압제어 방안에 대한 기존의 연구들을 정리하면 두 가지로 요약이 된다. 첫 번째는 주변압기 ULTC와 SVR이 서로 협조 운용할 수 있는 LDC 파라미터를 선정하는 연구이고, 두 번째는 중앙전압제어센터에서 주요 노드에 설치된 센서의 전압, 전류 측정 데이터를 습득하여 전압제어 기기들을 제어하는 연구이다. 하지만, SVR의 LDC 방식은 SVR을 통과하는 전류를 이용하는 방식으로 양방향 조류가 발생하는 환경에서는 규정전압 유지에 한계가 있다. 그리고 중앙전압제어센터에서 통신을 통한 전압제어는 데이터 정보량이 너무 많고, 전압제어 알고리즘이 매우 복잡하다. 따라서 본 논문에서는 SVR의 전압제어방법으로 주변압기의 2차측 전압 데이터 정보만 습득하여 데이터 정보량을 줄이고, 전압제어 알고리즘을 단순화시킨 새로운 개념의 SLDC(Smart Line Drop Compensation) 전압제어 방식을 제안하였다.
첨단기술의 급속한 발전과 생활수준의 향상으로 수용가 요구가 다양해지면서 전압품질에 대해 관심이 높아져가고 있다. 또한 전력망에 정보통신기술를 접목하여 전력공급자와 전력소비자가 실시간 정보를 양방향으로 교환함으로써 에너지 효율을 최적화할 수 있는 차세대 전력망인 스마트그리드의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 향후 배전계통에 풍력 발전, 태양광 발전, 연료전지 등과 같은 분산전원의 연계가 급속도로 증가할 뿐만 아니라 배전계통은 더욱 복잡하게 될 것이다. 여기서 발생하는 문제점은 사고 전류 증가, 고조파 발생, 역률 저하, 상불평형 등이 있지만, 가장 중요한 문제는 분산전원 연계지점 부근에서 역조류에 의한 전압상승 및 전압변동이 발생하는 것이라고 할 수 있다. 아직까지는 이에 대한 뚜렷한 대책을 마련하지 못하고 있으며, 복잡해진 전압상승 및 전압변동 문제를 해결하지 못하면 스마트그리드 계통의 전압품질에 악영향을 미치게 된다. 이러한 관점에서 일정 수준의 전압품질을 유지하면서 기존의 배전계통에 분산전원을 확대․보급해 나아갈 수 있는 기술의 개발이 상당히 중요하다고 할 수 있다. 현행의 배전계통의 전압은 대부분 고압배전선로의 주상변압기 탭을 초기 설치시 선정된 탭으로 고정하고, 주변압기의 부하시 탭 절환장치(Under Load Tap Changer : ULTC)에 의해 송출전압을 선로전압강하보상기(Line Drop Compensator : LDC)에 의한 전압제어방법으로 제어되어 왔다. 그리고 최근에는 대용량의 태양광 발전, 풍력 발전과 같은 분산전원이 배전용변전소에서 멀리 떨어진 배전선로에 연계되어 운용되는 경우가 많아, 장거리 고압배전선로나 부하변동이 심한 고압배전선로 등에서 효과적인 선로전압조정장치(Step Voltage Regulator : SVR)의 도입이 증가되고 있는 추세이다. 그러나 주변압기 ULTC와 고압배전선로의 SVR이 서로 독립적으로 운용되고 있기 때문에 SVR의 효율성이 떨어지고 빈번한 탭 조정이 발생할 수 있다. 또한 분산전원이 계통에 연계되어 운용될 경우, 또 다른 전원으로 작용하게 됨으로써 부하 감소와 유사한 결과를 보이게 되기 때문에, 기존의 전압제어방법으로는 수용가의 전압을 규정전압 이내로 유지하기가 어렵게 된다. 뿐만 아니라 기존에 설치된 SVR은 부하 밀집도, 분산전원의 도입 그리고 부하 패턴의 변화 등을 고려하지 않고 설치하여 운용상에 문제점이 발생되고 있다. 따라서 분산전원이 연계된 스마트그리드 환경에서 전압문제를 해결하기 위한 SVR의 설치방안과 전압제어 개선방안에 대한 연구가 필요한 시점이다. SVR의 설치위치선정방식에 대한 기존 연구를 살펴보면, 대부분 규정전압 유지만을 고려하고 설치위치에 따른 고압배전선로 손실을 고려하지 않았기 때문에 SVR 설치 전 보다 오히려 손실이 증가되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 PSO(Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 적용하여 고압배전선로의 손실을 최소화 할 수 있는 SVR의 최적 설치위치선정방식을 제시하였다. 또한 분산전원이 연계된 배전계통의 전압제어 방안에 대한 기존의 연구들을 정리하면 두 가지로 요약이 된다. 첫 번째는 주변압기 ULTC와 SVR이 서로 협조 운용할 수 있는 LDC 파라미터를 선정하는 연구이고, 두 번째는 중앙전압제어센터에서 주요 노드에 설치된 센서의 전압, 전류 측정 데이터를 습득하여 전압제어 기기들을 제어하는 연구이다. 하지만, SVR의 LDC 방식은 SVR을 통과하는 전류를 이용하는 방식으로 양방향 조류가 발생하는 환경에서는 규정전압 유지에 한계가 있다. 그리고 중앙전압제어센터에서 통신을 통한 전압제어는 데이터 정보량이 너무 많고, 전압제어 알고리즘이 매우 복잡하다. 따라서 본 논문에서는 SVR의 전압제어방법으로 주변압기의 2차측 전압 데이터 정보만 습득하여 데이터 정보량을 줄이고, 전압제어 알고리즘을 단순화시킨 새로운 개념의 SLDC(Smart Line Drop Compensation) 전압제어 방식을 제안하였다.
Recently, interests for voltage quality are being increased with various demands of customers by the rapid development of advanced technology and a rise in the standard of living. And, it is actively ongoing to study smart grid which is a next generation power grid. It can improve the energy efficie...
Recently, interests for voltage quality are being increased with various demands of customers by the rapid development of advanced technology and a rise in the standard of living. And, it is actively ongoing to study smart grid which is a next generation power grid. It can improve the energy efficiency by using communication technology to exchange information between utilities and customers in real time and bi-directionally. Thereby, distributed generation such as wind power, solar power and fuel cell system will be continuously increased in the future distribution system, and the network configuration will become more complex. Many power quality problems such as increase in fault current, power factor degradation and unbalanced voltage can be caused. Especially over-voltage and voltage variations generated by reversed power flow around interconnection points of distributed generation are one of the most serious problems. But there hasn't been found a perfect solution for these problems until now. If these problems are not solved, Those would exert a bad influence upon voltage quality of smart grid system. For these reasons, it is important to continuously maintain voltage quality and technical development in the existing distribution system with distributed generation. In early days, voltage of the distribution system is controlled by fixed tap of a pole transformer on the primary feeder and by Line Drop Compensator (LDC) control of Under Load Tap Changer (ULTC) on a main transformer. And these days, there are many cases that are operating with distributed generation like large scale wind farms connected by distribution lines in far distance from distribution class substation. In addition, the introduction of Step Voltage Regulator (SVR) has been on the rise because it is effective at long distance lines and high voltage distribution lines which have a lot of load fluctuations. However, because there are independent operations between ULTC of a main transformer and SVR in high voltage distribution lines, efficiency of SVR could be decreased and tap changing could happen frequently. Furthermore, In case of distribution system connected with distributed generation, this extra source seems like causing load reductions. As a result, the conventional voltage control method is not suitable for the voltage maintenance of the end user. Besides, previously installed SVRs have caused issues due to not consider load density, variable load patterns and distributed generation. For these reasons, this essential study on optimum installation position and new control methods of SVR are absolutely needed. Earlier studies about selecting installation place show that it might happen to increase loss after SVR is installed because primary feeder loss is not considered. To solve these problems, in this paper, we proposed optimum installation place determination of SVR to minimize loss through the Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm. Also, conventional studies for voltage control method on distribution system with distributed generation can be summarized as following two subjects. First, one is a study for determination of LDC’s parameters that could operate together in cooperation with SVR and ULTC of the main transformer. The other is a study about voltage control systems of central voltage control center by analyzing voltage and current data measured at particular node. The conventional LDC way of SVR is the method using load current which is passing through SVR. But, the conventional LDC method of SVR has limitations to maintain standard voltage in circumstances that base on bi-directional power flow. The voltage control using communication at the central voltage control center needs a lot of information and the control algorithm is so complex. For these reasons, in this paper, we proposed Smart Line Drop Compensation (SLDC) which is simplified by reducing the amount of information from accepting only secondary voltage of a main transformer.
Recently, interests for voltage quality are being increased with various demands of customers by the rapid development of advanced technology and a rise in the standard of living. And, it is actively ongoing to study smart grid which is a next generation power grid. It can improve the energy efficiency by using communication technology to exchange information between utilities and customers in real time and bi-directionally. Thereby, distributed generation such as wind power, solar power and fuel cell system will be continuously increased in the future distribution system, and the network configuration will become more complex. Many power quality problems such as increase in fault current, power factor degradation and unbalanced voltage can be caused. Especially over-voltage and voltage variations generated by reversed power flow around interconnection points of distributed generation are one of the most serious problems. But there hasn't been found a perfect solution for these problems until now. If these problems are not solved, Those would exert a bad influence upon voltage quality of smart grid system. For these reasons, it is important to continuously maintain voltage quality and technical development in the existing distribution system with distributed generation. In early days, voltage of the distribution system is controlled by fixed tap of a pole transformer on the primary feeder and by Line Drop Compensator (LDC) control of Under Load Tap Changer (ULTC) on a main transformer. And these days, there are many cases that are operating with distributed generation like large scale wind farms connected by distribution lines in far distance from distribution class substation. In addition, the introduction of Step Voltage Regulator (SVR) has been on the rise because it is effective at long distance lines and high voltage distribution lines which have a lot of load fluctuations. However, because there are independent operations between ULTC of a main transformer and SVR in high voltage distribution lines, efficiency of SVR could be decreased and tap changing could happen frequently. Furthermore, In case of distribution system connected with distributed generation, this extra source seems like causing load reductions. As a result, the conventional voltage control method is not suitable for the voltage maintenance of the end user. Besides, previously installed SVRs have caused issues due to not consider load density, variable load patterns and distributed generation. For these reasons, this essential study on optimum installation position and new control methods of SVR are absolutely needed. Earlier studies about selecting installation place show that it might happen to increase loss after SVR is installed because primary feeder loss is not considered. To solve these problems, in this paper, we proposed optimum installation place determination of SVR to minimize loss through the Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm. Also, conventional studies for voltage control method on distribution system with distributed generation can be summarized as following two subjects. First, one is a study for determination of LDC’s parameters that could operate together in cooperation with SVR and ULTC of the main transformer. The other is a study about voltage control systems of central voltage control center by analyzing voltage and current data measured at particular node. The conventional LDC way of SVR is the method using load current which is passing through SVR. But, the conventional LDC method of SVR has limitations to maintain standard voltage in circumstances that base on bi-directional power flow. The voltage control using communication at the central voltage control center needs a lot of information and the control algorithm is so complex. For these reasons, in this paper, we proposed Smart Line Drop Compensation (SLDC) which is simplified by reducing the amount of information from accepting only secondary voltage of a main transformer.
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