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- 본 논문에서는 단위 변전소 차원의 지역협조제어 방식을 채택하였다. SCADA/EMS 전압지령을 기준 전압으로 하여 실제 측정된 시스템 전압과의 비교를 통해 전압오차를 발생시켜 설정된 허용범위를 초과하면 전압 불안정상태로 가정하였다. 각 전압보상 기기의 응동 특성을 반영한 협조제어 알고리즘을 자체 개발한 HMI시스템에 적용해서 시뮬레이션하였다.
제안 방법
- 실시간 조류계산을위해 API(Application Program Interface)기능을 이용하였다. API 기능에서 PSS/E와 Python과의 호환이 된다는 점을 이용하여 PSS/E의 CLI에서 Python 코딩 프로그램을 실행시켰다. PSS/E에서 조류계산한 결과 값(P,Q,V)을 InTouch 화면상에 나타내려면 먼저 SQL DB에 저장 되어야 한다.
- 프로그램으로 PSS/E를 이용하였고, PSS/E Data를 통신 시켜주기 위해 Python 언어로 프로그램을 코딩 하였다. DB는 SQL을 사용하였으며 최종적으로 계통해석을 시각화하고 제어 할수는 HMI는 Intouch로 구현하였다. 마지막으로 최적화 기법을 이용해 목적함수를 풀기 위해서 Matlab의 DLL을 C++에 인크루드 시켰다.
- C++에서는 미금변전소의 1차측, 2차측 전압값과 기준 전압 Statcom의 초기 용량에 따른 전압 변화량을 SQL DB로부터 수신하여 DLL 실행을 통해 최적의 해를 도출하였다. DB와의 연결을 위해 MFC를 이용하였다.
- Data의 통신에서 한걸음 더 나아가서 실시간 통신 여부를 확인하기 위해서 미금 변전소의 실제 설비들을 인터치 상에서 구현해서 투입에 따른 전압변화를 확인해 보았다. Intouch에서 제어 신호를 보내면 PSS/E에서 그 신호에 따라 조류계산을 실행하고 그 결과값을 Intouch로 보내는 과정이 자동으로 실시간 이루어진다.
- PSS/E 조류계산 결과와 Intouch 화면상의 Data 값의 일치여부를 확인하기 위해 PSS/E Diagram으로 미금 인근 45모선을모델링하였다.실시간 조류계산을위해 API(Application Program Interface)기능을 이용하였다.
- SCADA/EMS 전압지령을 기준 전압으로 하여 실제 측정된 시스템 전압과의 비교를 통해 전압오차를 발생시켜 설정된 허용범위를 초과하면 전압 불안정상태로 가정하였다. 각 전압보상 기기의 응동 특성을 반영한 협조제어 알고리즘을 자체 개발한 HMI시스템에 적용해서 시뮬레이션하였다.
- H/W 호환 부분에서 RTDS 시스템은 매우 고가의 고성능 하드웨어를 사용하여 개발되었기 때문에 적은 규모의 전력 시스템을 모의하기 위해서도 많은 설치 비용이 드는 문제점이 있고 시뮬레이터를 구성하는 대부분의 하드웨어나 프로세서가 시뮬레이션 목적만을 위한 전용 장비들이기 때문에 고가의 고성능 시스템을 다른 목적에 사용하기가 사실상 불가능하여 장비의 활용 효율이 떨어지게 된다. 그에 반에 최적화 시스템은 전압전류 인가장치, IED, 통신 제어장치와 최적화 시스템의 제어신호를 이용하여 쉽게 연결되고 동작하도록 개발하였다.
- 기존에 개발된 실시간 전력계통 해석시스템에 최적화 기법을 도입하였다. 매트랩을 이용하여 목적함수를 설계하고 최적화 기법으로 계산한 DLL파일을 C++로 Link 시켰다.
- DB는 SQL을 사용하였으며 모니터링하고 제어 할수는 HMI는 Intouch로 구현하였다. 마지막으로 최적화 기법을 이용해 목적함수를 풀기 위해서 Matlab의 DLL을 C++에 인크루드시켰다. 이를 DB와 링크시킴으로써 결과값을 PSS/E에서 조류계산하고 Intouch 화면으로 나타내 주었다.
- DB는 SQL을 사용하였으며 모니터링하고 제어 할수는 HMI는 Intouch로 구현하였다. 마지막으로 최적화 기법을 이용해 목적함수를 풀기 위해서 Matlab의 DLL을 C++에 인크루드시켰다. 이를 DB와 링크시킴으로써 결과값을 PSS/E에서 조류계산하고 Intouch 화면으로 나타내 주었다.
- 기존에 개발된 실시간 전력계통 해석시스템에 최적화 기법을 도입하였다. 매트랩을 이용하여 목적함수를 설계하고 최적화 기법으로 계산한 DLL파일을 C++로 Link 시켰다. C++에서는 미금변전소의 1차측, 2차측 전압값과 기준 전압 Statcom의 초기 용량에 따른 전압 변화량을 SQL DB로부터 수신하여 DLL 실행을 통해 최적의 해를 도출하였다.
- 본 논문에서는 단위 변전소 차원의 지역협조제어 방식을 채택하였다. SCADA/EMS 전압지령을 기준 전압으로 하여 실제 측정된 시스템 전압과의 비교를 통해 전압오차를 발생시켜 설정된 허용범위를 초과하면 전압 불안정상태로 가정하였다.
- 본 연구에서는 최적화기법이 적용된 전력계통 안정화 시스템 개발을 위해 계통해석 프로그램으로 PSS/E를 이용 하였고, 자동으로 입력값과 출력값을 DB와 연동시키기 위해 Python언어를 사용하였다. DB는 SQL을 사용하였으며 모니터링하고 제어 할수는 HMI는 Intouch로 구현하였다.
- 어플리케이션 투입에 따른 미금 변전소의 전압제어와 함께 계통 전체의 변화를 해석하기 위해서 각각의 모선의 전압, 무효전력, 유효전력을 나타냈다. 사용자가 변전소 내부 어플리케이션의 투입에 따른 전압값의 변화뿐만 아니라 계통 전체의 변화도 확인할 수 있게 개발하였다. 최종적으로 계통해석의 시각화를 통한 HMI를 구현하였다.
- 제어와 계통 해석의 시각화를 통한 HMI 과정은 Intouch로 개발 하였다. 실시간 Data 통신을 위한 Intouch와 PSS/E 간의 연결은 DB를 매개체로 Python과 Intouch 스크립터로 코딩한 알고리즘으로 구현하였다.
- 실시간 계통해석과 함께 기존의 공급자 중심의 계통해석 시뮬레이터를 사용자 중심으로 바꿔줌으로써 HMI를 구현하였다. 전력해석 엔진을 기반으로 InTouch상에서 사용자의 편의에 맞게 시스템을 설계, 변경할 수 있었고 이는 계통해석의 시각화로 이어졌고 다양한 기능들을 이용하여 계통해석을 보다 쉽고 정확하게 해주었다.
- 이 과정은 주어진 초기 전압에 따라 Intouch 내부 알고리즘에서 수행되어 자동으로 전압 값이 변화게 된다. 실시간 전압이 바뀌는 모습을 시각화하기 위해서 Intouch에서 Real-Time Trend를 구성하였다.
- PSS/E 조류계산 결과와 Intouch 화면상의 Data 값의 일치여부를 확인하기 위해 PSS/E Diagram으로 미금 인근 45모선을모델링하였다.실시간 조류계산을위해 API(Application Program Interface)기능을 이용하였다. API 기능에서 PSS/E와 Python과의 호환이 된다는 점을 이용하여 PSS/E의 CLI에서 Python 코딩 프로그램을 실행시켰다.
- 어플리케이션 투입에 따른 미금 변전소의 전압제어와 함께 계통 전체의 변화를 해석하기 위해서 각각의 모선의 전압, 무효전력, 유효전력을 나타냈다. 사용자가 변전소 내부 어플리케이션의 투입에 따른 전압값의 변화뿐만 아니라 계통 전체의 변화도 확인할 수 있게 개발하였다.
- 이를 DB와 링크시킴으로써 결과값을 PSS/E에서 조류계산하고 Intouch 화면으로 나타내 주었다.이 시스템의 테스트를 위해 미금 인근 지역 계통과 미금 변전소를 모델링하고 시뮬레이션 해 보았다.
- 후자의 경우 AVQC(Automatic Voltage and Reactive Control) 장치에 의해 전압무효전력제어를 수행하는 방식으로서 해당 전력소의 정보만을 분석하여 제어하므로 중앙제어방식에 비해 빠른 대응이 가능하지만 계통 상황에 대응하는 제어가 불가능하다. 이러한 단점을 보완하기 위해 해당 전력소 현장에서 측정된 전압과 무효전력을 AVQC 장치에 포함하여 수시로 변화하는 계통 상황에 대응하도록 한다.
- 마지막으로 최적화 기법을 이용해 목적함수를 풀기 위해서 Matlab의 DLL을 C++에 인크루드시켰다. 이를 DB와 링크시킴으로써 결과값을 PSS/E에서 조류계산하고 Intouch 화면으로 나타내 주었다.이 시스템의 테스트를 위해 미금 인근 지역 계통과 미금 변전소를 모델링하고 시뮬레이션 해 보았다.
- 마지막으로 최적화 기법을 이용해 목적함수를 풀기 위해서 Matlab의 DLL을 C++에 인크루드시켰다. 이를 DB와 링크시킴으로써 결과값을 PSS/E에서 조류계산하고 Intouch 화면으로 나타내 주었다.이 시스템의 테스트를 위해 미금 인근 지역 계통과 미금 변전소를 모델링하고 시뮬레이션 해 보았다.
- 이를 해결하기 위하여 DB를 이용하여 기존의 조류계산엔진과 HMI 소프트웨어를 연결해서 실시간 계통해석 시스템을 개발하였다. DB를 이용한 소프트웨어간의 통신기술 발달은 전산업분야에 걸쳐 나타나고 있다.
- 제어와 계통 해석의 시각화를 통한 HMI 과정은 Intouch로 개발 하였다. 실시간 Data 통신을 위한 Intouch와 PSS/E 간의 연결은 DB를 매개체로 Python과 Intouch 스크립터로 코딩한 알고리즘으로 구현하였다.
- 최적화 기법 적용 Data 확인하기 위해 매트랩에서 최적화 기법으로 계산한 값과 C++의 Data 값을 비교해 보았다.
- 변화된 모든 상황은 사용자의 편의에 맞게 개발된 InTouch 화면상에 나타나게 된다. 최적화 알고리즘은 MATLAB으로 구현하였고 DLL 형태로 생성해서 C++에 인클루드 시켜서 최종적으로 DB와 연결하였다.
- 사용자가 변전소 내부 어플리케이션의 투입에 따른 전압값의 변화뿐만 아니라 계통 전체의 변화도 확인할 수 있게 개발하였다. 최종적으로 계통해석의 시각화를 통한 HMI를 구현하였다.
- RTDS는 하드웨어와 소프트웨어가 함께 구성되어 있는 고속의 전용 프로세서로 분산 병렬 시스템이다. 표1은 RTDS 와 Intouch-PSS/E를 가격과 기능 그리고 각 소프트웨어와 하드웨어와의 호환을 중심으로 최적화 시스템과 비교해 보았다.
대상 데이터
- 실시간 계통 해석에서 조류 계산 엔진으로 PSS/E를 사용하였다. 실계통도와 동일하게 구현되도록 미금인근 계통 Data를 이용하여 시뮬레이션 하였다.
데이터처리
- 최적화 시스템의 효용성을 검증하기 위해 기존의 실시간 시뮬레이터인 RTDS, Intouch-PSS/E와 비교해 보았다. RTDS는 하드웨어와 소프트웨어가 함께 구성되어 있는 고속의 전용 프로세서로 분산 병렬 시스템이다.
- 프로그램으로 PSS/E를 이용하였고, PSS/E Data를 통신 시켜주기 위해 Python 언어로 프로그램을 코딩 하였다. DB는 SQL을 사용하였으며 최종적으로 계통해석을 시각화하고 제어 할수는 HMI는 Intouch로 구현하였다.
성능/효과
- C++에서는 미금 변전소의 1차측, 2차측 전압값과 기준 전압 Statcom의 초기 용량에 따른 전압 변화량을 SQL DB로부터 수신하여 DLL 실행을 통해 최적의 해를 도출한다는 것을 확인 할 수 있었다.
- 기능면에서 비교해 보면 RTDS는 계전기 시험, 각종 Controller시험, FACTS(SVC,UPFC,TCSC등), HVDC 시뮬레이션, 각종 전력계통 과도현상 시뮬레이션 및 교육, 훈련 발전기 다이나믹 시뮬레이션 및 Control등의 기능이 있고, Intouch-PSS/E도 과도현상 해석, 과도해석, 각종 어플리케이션의 설치에 따른 시뮬레이션이 가능하다. 최적화 시스템의 경우 기존 계통해석 시스템의 기능에 최적화 기법을 적용하여 결과의 신뢰성을 높였다.
- 전력해석 엔진을 기반으로 InTouch상에서 사용자의 편의에 맞게 시스템을 설계, 변경할 수 있었고 이는 계통해석의 시각화로 이어졌고 다양한 기능들을 이용하여 계통해석을 보다 쉽고 정확하게 해주었다. 또한 객체지향적(Object Oriented Programming)으로 시스템 개발이 이루어지게 되어있어 시스템 설계 변경시 편의성을 도모할 수 있게 해주었다. 상용제품들은 패키지화 되어 있어 주어진 환경에서만 사용가능하고 외부 환경의 변화에 능동적으로 대처하지 못한다는 관념을 깨고, HMI 소프트웨어와의 연동을 통해 사용자가 직접 시스템의 설계, 변경을 자유롭게 할 수 있게 해주었다.
- 또한 객체지향적(Object Oriented Programming)으로 시스템 개발이 이루어지게 되어있어 시스템 설계 변경시 편의성을 도모할 수 있게 해주었다. 상용제품들은 패키지화 되어 있어 주어진 환경에서만 사용가능하고 외부 환경의 변화에 능동적으로 대처하지 못한다는 관념을 깨고, HMI 소프트웨어와의 연동을 통해 사용자가 직접 시스템의 설계, 변경을 자유롭게 할 수 있게 해주었다.
- 실시간 계통해석과 함께 기존의 공급자 중심의 계통해석 시뮬레이터를 사용자 중심으로 바꿔줌으로써 HMI를 구현하였다. 전력해석 엔진을 기반으로 InTouch상에서 사용자의 편의에 맞게 시스템을 설계, 변경할 수 있었고 이는 계통해석의 시각화로 이어졌고 다양한 기능들을 이용하여 계통해석을 보다 쉽고 정확하게 해주었다. 또한 객체지향적(Object Oriented Programming)으로 시스템 개발이 이루어지게 되어있어 시스템 설계 변경시 편의성을 도모할 수 있게 해주었다.
후속연구
- 전력계통에서 신뢰할 수 있고 효율적인 전력시스템을 개발하기 위해서, 설계 엔지니어들이 현재의 상황에서 가장 효율적인디자인을 위한 연구가 필요하다. 전통적으로 내려오는 분석 방법들은 정확한 분석을 위해 많은 시간동안 교육을 받으며, 그러한 교육을 받은 전문가들에게 의존할 수 밖에 없다.
- 이번에 구축된 Optimaziton System은 전력공급을 24시간 계획, 실시간 운영 및 관리하는 전력관제센터용 EMS다. 특히, 최적화 기능을 고도화하여 전력공급의 경제성과 안전성을 확립함에 따라 차세대 EMS는 전력수급 안정과 대규모 전력계통의 안정운영, 대정전방지 등에 활용될 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.