국내 전력계통 안정도 확보를 위한 이동평균필터 기반의 에너지저장장치 하이브리드 제어 효과에 관한 연구 Impact of the Moving Average Filter on Hybrid-Control of Energy Storage Systems in Korean Power Systems원문보기
본 연구는 서해안 및 동해안 발전단지 내에 대규모 고장 발생 시 주파수 안정도 확보를 위한 ESS (Energy Storage System)의 제어 방안에 관한 연구이다. 전 세계적으로 ‘2050 탄소중립’을 목표로 전통적인 동기발전기에서 재생에너지 발전설비로의 전환이 시행되고 있다. 그러나 동기발전기의 투입이 감소할 경우 전력계통의 관성은 감소하며, 관성이 낮은 전력계통 내에 사고 발생 시 ROCOF (Rate of Change of Frequency)의 증가로 인해 주파수가 급격하게 하락하여 계통 붕괴를 일으킬 수 있다. 주파수 및 ROCOF는 재생에너지 발전설비 투입량이 높은 미래 전력계통의 안정성을 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 따라서 주파수와 ROCOF 측정의 정확도는 계통의 안정성을 향상시키기 위해 중요한 요소이다. 그러나 실제 전력계통에서 주파수와 ROCOF 측정 시 미분으로 인해 노이즈가 증폭된다. 이와 같은 노이즈는 ...
본 연구는 서해안 및 동해안 발전단지 내에 대규모 고장 발생 시 주파수 안정도 확보를 위한 ESS (Energy Storage System)의 제어 방안에 관한 연구이다. 전 세계적으로 ‘2050 탄소중립’을 목표로 전통적인 동기발전기에서 재생에너지 발전설비로의 전환이 시행되고 있다. 그러나 동기발전기의 투입이 감소할 경우 전력계통의 관성은 감소하며, 관성이 낮은 전력계통 내에 사고 발생 시 ROCOF (Rate of Change of Frequency)의 증가로 인해 주파수가 급격하게 하락하여 계통 붕괴를 일으킬 수 있다. 주파수 및 ROCOF는 재생에너지 발전설비 투입량이 높은 미래 전력계통의 안정성을 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 따라서 주파수와 ROCOF 측정의 정확도는 계통의 안정성을 향상시키기 위해 중요한 요소이다. 그러나 실제 전력계통에서 주파수와 ROCOF 측정 시 미분으로 인해 노이즈가 증폭된다. 이와 같은 노이즈는 전력품질을 저하시키며, 불확실한 ROCOF는 계전기의 임계값을 초과하여 잘못된 선로 차단을 초래할 수 있다. 선로 차단의 오류는 계통 운영에 있어서 차질과 비용이 발생되기 때문에 바람직하지 않은 현상이다. 따라서 본 논문에서는 실제 전력계통의 발생할 수 있는 노이즈를 저하시킴으로써 전력품질을 향상시키기 위해 주파수 및 ROCOF 측정 시 이동핑균필터 (MAF, Moving Average Filter)를 적용하였다. 본 논문에서는 국내 전력계통 특징에 따른 시뮬레이션 시나리오를 구성하고, 이동평균필터 기반의 다양한 ESS 제어 효과를 검토한다. 그 과정에서 윈도우 크기, 시간 지연, 주파수 최저점의 상관관계를 분석하고, 실제 계통에 사용되는 주파수 및 ROCOF 취득 방법 적용 시 ESS 하이브리드 제어의 효과를 검토한다.
본 연구는 서해안 및 동해안 발전단지 내에 대규모 고장 발생 시 주파수 안정도 확보를 위한 ESS (Energy Storage System)의 제어 방안에 관한 연구이다. 전 세계적으로 ‘2050 탄소중립’을 목표로 전통적인 동기발전기에서 재생에너지 발전설비로의 전환이 시행되고 있다. 그러나 동기발전기의 투입이 감소할 경우 전력계통의 관성은 감소하며, 관성이 낮은 전력계통 내에 사고 발생 시 ROCOF (Rate of Change of Frequency)의 증가로 인해 주파수가 급격하게 하락하여 계통 붕괴를 일으킬 수 있다. 주파수 및 ROCOF는 재생에너지 발전설비 투입량이 높은 미래 전력계통의 안정성을 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 따라서 주파수와 ROCOF 측정의 정확도는 계통의 안정성을 향상시키기 위해 중요한 요소이다. 그러나 실제 전력계통에서 주파수와 ROCOF 측정 시 미분으로 인해 노이즈가 증폭된다. 이와 같은 노이즈는 전력품질을 저하시키며, 불확실한 ROCOF는 계전기의 임계값을 초과하여 잘못된 선로 차단을 초래할 수 있다. 선로 차단의 오류는 계통 운영에 있어서 차질과 비용이 발생되기 때문에 바람직하지 않은 현상이다. 따라서 본 논문에서는 실제 전력계통의 발생할 수 있는 노이즈를 저하시킴으로써 전력품질을 향상시키기 위해 주파수 및 ROCOF 측정 시 이동핑균필터 (MAF, Moving Average Filter)를 적용하였다. 본 논문에서는 국내 전력계통 특징에 따른 시뮬레이션 시나리오를 구성하고, 이동평균필터 기반의 다양한 ESS 제어 효과를 검토한다. 그 과정에서 윈도우 크기, 시간 지연, 주파수 최저점의 상관관계를 분석하고, 실제 계통에 사용되는 주파수 및 ROCOF 취득 방법 적용 시 ESS 하이브리드 제어의 효과를 검토한다.
This thesis is a study on the effect of Hybrid-control of ESS depending on the window size when a large-scale fault occurs in the power system in terms of frequency stability, and applied the moving average filter to alleviate noise considered when obtaining frequency and ROCOF in the actual power s...
This thesis is a study on the effect of Hybrid-control of ESS depending on the window size when a large-scale fault occurs in the power system in terms of frequency stability, and applied the moving average filter to alleviate noise considered when obtaining frequency and ROCOF in the actual power system. Net-zero is aggressively being promoted to cope with climate change caused by increased greenhouse gas emissions worldwide. Accordingly, conventional generators are being substituted by renewable energy sources (RES). However, RES is based on a power electronic converter so they cannot provide system inertia which is important for power system stability. To address this, researchers explored and verified that ESS can provide system inertia for frequency stability. In line with that, this thesis proposes a method to control the hybrid response of ESS using frequency and ROCOF measurements. Using the proposed control method that utilizes the moving average filter, faster response are obtained. To verify the proposed method, a dynamic simulation was conducted using practical power system data of Korea. The results show that the hybrid-control of ESS can provide faster response effectively even though the window size for calculating the ROCOF is reduced.
This thesis is a study on the effect of Hybrid-control of ESS depending on the window size when a large-scale fault occurs in the power system in terms of frequency stability, and applied the moving average filter to alleviate noise considered when obtaining frequency and ROCOF in the actual power system. Net-zero is aggressively being promoted to cope with climate change caused by increased greenhouse gas emissions worldwide. Accordingly, conventional generators are being substituted by renewable energy sources (RES). However, RES is based on a power electronic converter so they cannot provide system inertia which is important for power system stability. To address this, researchers explored and verified that ESS can provide system inertia for frequency stability. In line with that, this thesis proposes a method to control the hybrid response of ESS using frequency and ROCOF measurements. Using the proposed control method that utilizes the moving average filter, faster response are obtained. To verify the proposed method, a dynamic simulation was conducted using practical power system data of Korea. The results show that the hybrid-control of ESS can provide faster response effectively even though the window size for calculating the ROCOF is reduced.
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