[논문]전력계통 주파수응답 실적 기반의 국내 AGC 주파수 바이어스 설정치 산정에 관한 연구

강보람; 권한나; 국경수

doi:10.5370/kiee.2015.64.7.978

문제 정의

이에 대해 본 논문에서는 국내 전력계통에 적합한 AGC 주파수 바이어스를 설정하기 위해 국내 전력계통의 주파수 운전 실적으로부터 주파수응답 값을 도출하고 이를 주파수 바이어스 설정치로 적용하는 방안을 제안하고 그 유효성을 모의해석을 통해 검증하였다.

가설 설정

이때, AGC 주파수제어는 국내 전력계통이 독립계통임에 따라 10B×∆f와 같이 계산된 ACE값과 이에 대한 적분치가 각각 불감대(Dead Band)를 거친 후 저대역 필터(LPF: Low Pass Filter)를 통과하여 AGC 신호로 발전기에 전달되는 것으로 가정하였다[11].

제안 방법

본 논문에서는 주파수 회복을 안정적이고 효율적으로 하기 위한 AGC 주파수 바이어스를 설정하는 방안으로 전력계통 주파수 응답 성능을 기반하였으며 주파수 바이어스 설정치 산정의 과정을 요약하면 다음 그림과 같다.
본 논문은 국내 전력계통의 주파수 운전 응답 실적으로부터 주파수응답 값을 도출하고 이를 주파수 바이어스 설정치로 적용하는 방안을 제안하고 그 유효성을 모의해석을 통해 검증하였다. AGC를 통한 주파수제어가 전력계통에 외란이 발생 한 직후 발전기의 조속기에 의한 주파수응답 후에 주파수를 기준 주파수인 60Hz로 회복시키는 역할을 함에 따라 AGC 주파수제어의 제어게인 값인 바이어스 설정치를 전력계통의 실제 주파수응답 값으로 설정함으로써 주파수 회복에 필요한 유효전력을 AGC 주파수 제어로 보상 하게 된다.
본 논문의 사례연구에서는 발전기의 조속기, AGC 주파수제어, 전력계통 동특성을 기반으로 국내 전력계통의 주파수 특성을 모델링한 후 다양한 방법으로 설정된 AGC 주파수 바이어스에 따른 과도 상태 주파수제어 결과를 비교함으로써 전력계통의 주파수응답 실적을 기준으로 산정한 AGC 주파수 바이어스 설정치의 적정성을 확인하였다.
본 절에서는 구현된 전력계통 주파수응답 모델이 국내 전력계통의 주파수응답과 유사한 응답을 갖도록 계통 동특성과 조속기 응답 특성, AGC 등을 조정하였다. 그림 7은 구현된 모델의 주파수응답을 동일한 수준의 발전기 탈락시의 실제 국내 전력계통의 주파수응답과 비교한 것으로 사고발생 직후 주파수 변동률, 최소 과도주파수 및 도달시간 그리고 주파수 회복수준이 유사함을 알 수 있다.
본 절에서는 국내 전력계통의 AGC 주파수제어를 보다 안정적이고 효율적으로 운영하기 위해 AGC 주파수 바이어스를 설정하는 방안으로 국내 전력계통 주파수응답 성능을 기반 하였다. 이를 위해, 국내 전력계통 주파수 운전실적을 분석하여 주파수 외란 판단 기준을 만족하는 case들을 선정하고 설정한 주파수응답 분석기준을 토대로 AGC 주파수 바이어스 설정치를 산정하였다.
본 절에서는 앞절에서 구현된 전력계통 동적모델을 기준으로 다양한 AGC 주파수 바이어스 설정치를 적용하여 발전기 탈락시에 대한 AGC 주파수제어응답을 비교하였다. 이때, 주파수 바이어스 값으로는 국내 전력계통 첨두수요 기준의 설정치인 787MW/0.
AGC를 통한 주파수제어가 전력계통에 외란이 발생 한 직후 발전기의 조속기에 의한 주파수응답 후에 주파수를 기준 주파수인 60Hz로 회복시키는 역할을 함에 따라 AGC 주파수제어의 제어게인 값인 바이어스 설정치를 전력계통의 실제 주파수응답 값으로 설정함으로써 주파수 회복에 필요한 유효전력을 AGC 주파수 제어로 보상 하게 된다. 이를 위해 본 논문에서는 발전기의 조속기, AGC 주파수제어, 전력계통 동특성을 기반으로 국내 전력계통의 주파수 응답특성을 모델링한 후 다양한 방법으로 설정된 AGC 주파수 바이어스 값들과 제안한 방법으로 산정된 AGC 주파수 바이어스 값을 적용하여 과도상태의 주파수제어 결과를 비교함으로써 제안된 AGC 주파수 바이어스 설정치의 적정성을 확인하였다. 향후, 국내 전력계통 운전실적을 기반으로 한 주파수응답 특성의 꾸준한 분석과 이를 통한 AGC 주파수 바이어스 값의 정기적인 검토를 진행할 예정이다.
본 절에서는 국내 전력계통의 AGC 주파수제어를 보다 안정적이고 효율적으로 운영하기 위해 AGC 주파수 바이어스를 설정하는 방안으로 국내 전력계통 주파수응답 성능을 기반 하였다. 이를 위해, 국내 전력계통 주파수 운전실적을 분석하여 주파수 외란 판단 기준을 만족하는 case들을 선정하고 설정한 주파수응답 분석기준을 토대로 AGC 주파수 바이어스 설정치를 산정하였다.

대상 데이터

이때, 정의된 전력계통 주파수 외란 판단기준은 다음 표 1과 같으며 국내 전력계통 주파수응답 산정을 위한 주파수 외란 판단기준은 NERC의 사례를 참고하고 국내 전력계통 주파수 운영실적을 분석하여 설정하였다[6, 7].

데이터처리

freqB 계산에서는 1차 주파수제어가 적용되는 구간이므로 좀 더 정밀한 구간 설정이 필요하다. freqB 계산 구간 설정을 위해, 구간별 주파수응답의 일관성과 주파수응답간의 대표성을 비교하였다.
위의 표에서 freqA, freqB 계산을 위한 구간 설정을 위해 국내 전력계통 SCADA 주파수 측정 운영 기준으로 구간을 달리하여 주파수응답의 평균값과 표준편차를 계산하였다. freqA 계산에서는 구간별 평균값과 표준편차의 차이가 크게 없음을 알 수 있는데, 이는 freqA가 외란 발생 이전에 대한 주파수 평균 값이므로 대부분 정상상태 주파수인 60Hz와 근사한 값으로 NERC의 4초주기 샘플링 기준과 동일하게 설정하여도 무방한 것으로 사료되어 T−1~T+3 구간으로 설정하였다.
이러한 AGC 주파수 바이어스 설정치에 따른 AGC 주파수제어응답을 제어성능을 나타내는 백분율 오버슈트(overshoot)와 출력이 최종값의 0.005%안에 들어가는데 걸리는 시간을 나타내는 정정시간(settling time)을 적용하여 비교하였다. 다음 표 3은 이러한 비교결과를 정리한 것이다.
먼저, 국내 전력계통의 주파수 운전실적을 분석하여 주파수 외란 기준을 만족하는 외란 case들을 선정하고 외란 전, 후의 주파수 평균 계산 구간을 달리하여 주파수응답 분석기준을 설정한다. 이를 기반하여 주파수응답과 주파수응답들의 평균값, 중간값과 국내 첨두수요의 1% 값을 비교분석하고 이를 토대로 AGC 주파수 바이어스 설정치를 산정한다.

성능/효과

본 논문은 국내 전력계통의 주파수 운전 응답 실적으로부터 주파수응답 값을 도출하고 이를 주파수 바이어스 설정치로 적용하는 방안을 제안하고 그 유효성을 모의해석을 통해 검증하였다. AGC를 통한 주파수제어가 전력계통에 외란이 발생 한 직후 발전기의 조속기에 의한 주파수응답 후에 주파수를 기준 주파수인 60Hz로 회복시키는 역할을 함에 따라 AGC 주파수제어의 제어게인 값인 바이어스 설정치를 전력계통의 실제 주파수응답 값으로 설정함으로써 주파수 회복에 필요한 유효전력을 AGC 주파수 제어로 보상 하게 된다. 이를 위해 본 논문에서는 발전기의 조속기, AGC 주파수제어, 전력계통 동특성을 기반으로 국내 전력계통의 주파수 응답특성을 모델링한 후 다양한 방법으로 설정된 AGC 주파수 바이어스 값들과 제안한 방법으로 산정된 AGC 주파수 바이어스 값을 적용하여 과도상태의 주파수제어 결과를 비교함으로써 제안된 AGC 주파수 바이어스 설정치의 적정성을 확인하였다.
1Hz로 설정된 경우가 가장 우수한 것으로 나타났다[12]. 이를 통해, 주파수응답보다 주파수 바이어스를 작거나 큰 값으로 설정할 경우 AGC 주파수 제어가 계통의 요구수준을 정확히 반영하지 못해 오버슈트가 생기고 정정시간에 도달하는 시간이 길어져 주파수 제어가 비효율적일 수 있음을 알 수 있다.

후속연구

이를 위해 본 논문에서는 발전기의 조속기, AGC 주파수제어, 전력계통 동특성을 기반으로 국내 전력계통의 주파수 응답특성을 모델링한 후 다양한 방법으로 설정된 AGC 주파수 바이어스 값들과 제안한 방법으로 산정된 AGC 주파수 바이어스 값을 적용하여 과도상태의 주파수제어 결과를 비교함으로써 제안된 AGC 주파수 바이어스 설정치의 적정성을 확인하였다. 향후, 국내 전력계통 운전실적을 기반으로 한 주파수응답 특성의 꾸준한 분석과 이를 통한 AGC 주파수 바이어스 값의 정기적인 검토를 진행할 예정이다.

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

전력계통 주파수응답 실적 기반의 국내 AGC 주파수 바이어스 설정치 산정에 관한 연구
A Study on the Frequency Bias Setting of the AGC based on Frequency Response in Korea 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

전력계통 주파수응답 실적 기반의 국내 AGC 주파수 바이어스 설정치 산정에 관한 연구 A Study on the Frequency Bias Setting of the AGC based on Frequency Response in Korea 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

권한나 (1)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

전력계통 주파수응답 실적 기반의 국내 AGC 주파수 바이어스 설정치 산정에 관한 연구
A Study on the Frequency Bias Setting of the AGC based on Frequency Response in Korea 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper