[논문]대규모 전력계통의 부하역률 대표모델 산정을 위한 데이터베이스 구축

조종만; 이효상; 이정희; 김진오

doi:10.5207/jieie.2004.18.5.083

대규모 전력계통의 부하역률 대표모델 산정을 위한 데이터베이스 구축
Database Construction to Compute Representative Model of Load Power Factor in Bulk Power System 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.18 no.5, 2004년, pp.83 - 89

조종만 (전력거래소 중앙급전소) , 이효상 (전력거래소 정보기술처) , 이정희 (한양대학교 대학원 전기공학과) , 김진오 (한양대학교 전자전기공학부)

초록
AI-Helper

최근 전력계통의 대형화와 중조류 설비의 증가 등으로 계통내부에서 소모되는 무효전력 급증에 따라 계통전압관리차원에서 부하역률 관리의 중요성이 새롭게 대두되고 있다. 따라서 본 논문에서는 최소자승법(Least Square Method)을 이용하여 변압기 무효전력 손실량을 산출하였으며, 유량평균법(Average Flow Method)을 사용하여 부하특성에 따른 지역별, 계절별, 시간대별 부하역률 대표모델을 수립하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The importance of the Load Power Factor(LPF) management is newly noticed from the voltage management and operation of the power system due to the rapidly increasing reactive power consumed. Therefore, this paper proposes the regional, seasonal and hourly Representative Model of Load Power Factor(RMLPF) considering load characteristics of all 154/22.9[kV] substations. The RMLPF is used to present a precision improvement of power system analysis and security. Computation of representative model of load utilizes the average flow method based on moving average method. The Energy Management System(EMS) data are used as the source to assess the load power factor.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이러한 데이터는 에너지관리시스템(EMS) 및 변전소 운전실적 관리시스템(Substation Operating results Management System : SOMAS)을 통하여 데이터를 얻을 수 있으나, EMS 포인트가 변압기 2차측에 설치되어 있으므로 여기에는 변압기 손실분이 포함되어 있지 않다. 따라서 변압기 손실분을 고려하기 위하여 본 논문에서는 최소자승법을 이용하여 변압기 무효전력 손실량을 산출하였다.
특히, 저장 시 동일한 데이터가 중복 저장될 우려가 있으며, 데이터의 갱신 비용 및 데이터 불일치성(Inconsistency)이 발생하기 때문에 데이터의 효율적인 관리 및 필요한 데이터의 빠른 검색에 있어서 데이터베이스 구축은 필수적이라 하겠다. 본 논문에서는 수많은 배전용 변압기로부터 얻어지는 EMS 부하데이터를 관리하기 위하여 데이터베이스를 구축하였다.
본 논문에서는 우리나라 154[kv] 전 변전소의 지역별, 계절별, 시간대별 부하역률 대표모델을 수립하였다. 대량의 부하데이터의 효율적인 관리 및 이용을 위해서 데이터베이스의 기능을 도입하였으며 사용자 편의를 위한 CRJI 응용프로그램 FDMS을 개발하였다.
본 논문에서는 지역별, 계절별, 시간대별 부하역률 대표모델을 산정하기 위하여, 전국 9개 관리처를 대표 지역으로 선정하고, 계절별 대표지역과 대표월을 선정하여 대표모델을 산정한 수식은 각각 다음과 같다E.

제안 방법

구축된 데이터베이스를 이용하여 지역별, 계절별, 시간대별 부하특성에 따른 부하역률 대표모델을 구하였다. 사용된 데이터는 2001년 11월~2002년 10월 EMS와 SOMAS에서 취득된 부하데이터를 사용하였다[6].
데이터의 공유 및 보안유지를 위해 데이터베이스를 계정하였으며, 데이터가입력될 수 있는 테이블을 구조화하였다. 그리고 취득된 EMS 부하데이터와 SOMAS 데이터 및 변전소일괄처리명을 입력하였다. 그림 6은 MySql을 사용하여 데이터베이스를 구현한 그림이다.
대량의 부하데이터의 효율적인 관리 및 이용을 위해서 데이터베이스의 기능을 도입하였으며 사용자 편의를 위한 CRJI 응용프로그램 FDMS을 개발하였다. PDMS 프로그램은 계통운용자의 감시가 편리하도록 부하역률을 시각화였다.
데이터베이스 관리시스템은 상용 데이터베이스 프로그램인 MySql을 사용하였다. 데이터의 공유 및 보안유지를 위해 데이터베이스를 계정하였으며, 데이터가입력될 수 있는 테이블을 구조화하였다. 그리고 취득된 EMS 부하데이터와 SOMAS 데이터 및 변전소일괄처리명을 입력하였다.
그림에서 변압기무효전력 손실량과 거의 일치함을 알 수 있다. 따라서 변압기 무효전력 손실량의 산출 시 부하 역률에 따른 2차 함수의 계수를 먼저 구하고 부하역률에 맞는 2차 함수를 이용하여 부하의 무효전력에 따른 변압기 무효전력 손실량을 산출한다.
따라서 본 논문에서는 구축된 데이터베이스를 기반으로 우리나라 154[kV] 전 변전소를 지역별, 계절별, 시간대별 부하역률 대표모델을 산정하였으며 윈도우 환경에서 GUI(&aphic User Interface) 응용프로그램인 PDMS(Power Database Managanent System)을 개발하였다. 또한 데이터베이스화한 모든 부하역률 자료는 사용자의 감시가 편리하도록 지리정보를 활용하여 시각화하였다.
그러나 현장 변전소에서 운전되는 실제변압기의 내부 임피던스는 변압기 상태(온도 노화등에 따라 달라진다. 따라서 본 논문에서는 그림 1 의 배전용 변압기의 구조에서 아날로그 미터에 의해 측정된 데이터를 바탕으로 최소자승법을 이용하여실제 변전소에서 운전되는 변압기의 무효전력 손실량을 근사화 하였다
개발하였다. 또한 데이터베이스화한 모든 부하역률 자료는 사용자의 감시가 편리하도록 지리정보를 활용하여 시각화하였다.
무효전력 (P2, Q)의 측정치를 바탕으로 변압기 무효전력 손실량을 계산한다. 그림 2는 서울전력 관리처 관할 도봉변전소의 M Tr.
본 논문에서는 그림 5에 나타낸 순서도와 같은 방법으로 지역별, 계절별, 시간대별 부하역률 대표모델을 수립하였다.
이러한 최소자승법을 이용하여 변압기 무효전력손실량을 산출하기 위해 본 논문에서는 변압기 무효전력 손실량이 그림 2와 같은 2차 함수 특성을 나타내므로 2차 함수를 갖는 함수로 규정하여 실시하였다. 변압기 무효전력 손실량이 (Qi, Qti), (Q22, Q2), …, (Qn, Qtn) 라고 가정하면, 이때 최소자숭법을 이용하여 식 (5)를 만족하는 2차 함수의 계수사 a0,a1,a2를 구하고, 마찬가지로 부하역률을 변화시킨 경우 변압기 무효전력 손실량의 데이터를 식 (5)에서 또 다른 계수 b0,b1,b2를 구한다.

대상 데이터

사용된 데이터는 2001년 11월~2002년 10월 EMS와 SOMAS에서 취득된 부하데이터를 사용하였다[6]..
우리나라 154[kV] 전 변전소를 대상으로 부하역률을 평가하기 위한 자료로는 에너지관리시스템 (Energy Management System : EMS) 데이터를 이용할 수 있다. 그러나 EMS 데이터는 배전용변압기의 2차측 데이터이므로 변압기 무효전력 손실량을 고려해야 하며, 또한 배전계통에서 운전된 무효전력보상량을 제거해야만 한다.

후속연구

향후 전력시장이 개방된 환경에서 부하역률 대표모델의 특성분석 결과는 전력계통 해석의 정밀도 향상과 계통의 안정성에 관한 자료로서 유용하게 활용될 것이라 사료된다. 마지막으로, 본 논문에서 개발된 FDMS의 기능을 다양화하여 계통의 무효전력을 평가하거나 전압제어 그리고 부하제어에 필요한 다양한 기초데이터를 제공하는 시스템으로 그 용도를 넓힐 수 있는 기능으로 향상시킬 필요가 있다.
PDMS 프로그램은 계통운용자의 감시가 편리하도록 부하역률을 시각화였다. 향후 전력시장이 개방된 환경에서 부하역률 대표모델의 특성분석 결과는 전력계통 해석의 정밀도 향상과 계통의 안정성에 관한 자료로서 유용하게 활용될 것이라 사료된다. 마지막으로, 본 논문에서 개발된 FDMS의 기능을 다양화하여 계통의 무효전력을 평가하거나 전압제어 그리고 부하제어에 필요한 다양한 기초데이터를 제공하는 시스템으로 그 용도를 넓힐 수 있는 기능으로 향상시킬 필요가 있다.

참고문헌 (6)

P. Nedwick, A.F. Mistr, Jr, Sr, E.B. CroasdaIe. 'Reactive Management A key to Survival in the 1990s', IEEE Trans. on Power System, Vol. 10, No.2, May 1995
So, E. Hanique, E., 'In-situ calibration of high-voltage three-phase transfonner loss measuring systems', IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, Vol 50 Issue 2, pp.422 -425, Apr 2001

상세보기
ERCOT, 'Proposed ERCOT Reactive Standards', 2001
NEPOOL, 'NEPOOL Operating Procedure No.17-load Power Factor Correction', Aug 1998
안영태 외, '한국 전력 송전계통 보호 데이터베이스 구축', 대한 전기학회 논문집, Vol. 48A, No.7. pp.847-854, 1999
한국전력거래소 급전처, '전력계통 전압운용 및 부하역률 결정방안에 관한 연구', Jan 2003

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증