초록 ▼

본 연구는 스마트그리드를 위한 차세대 전력 계통 계획 및 운영 기법 연구를 위해 3년간 모의실험 및 선형 해석 기반 기존 계획/운영 기법의 약점을 극복하고, 보완적으로 사용할 목적으로 PMU, 전력 품질모니터 등 다양한 고급 전력 측정기기를 활용한 전력 계통 감시/해석/제어 기술을 개발했다.
1 차년도는 전력 계통의 복잡성, 불확실성의 본질 심층 이해/측정치 기반 감시/해석 기법 개발을 수행했다. 신재생 전력 에너지원 및 전력 부하의 급격한 시변성과 비선형성, 차세대 전력 계통의 복잡성, 불확실성의 본질 및 특징을 분석했다.

본 연구는 스마트그리드를 위한 차세대 전력 계통 계획 및 운영 기법 연구를 위해 3년간 모의실험 및 선형 해석 기반 기존 계획/운영 기법의 약점을 극복하고, 보완적으로 사용할 목적으로 PMU, 전력 품질모니터 등 다양한 고급 전력 측정기기를 활용한 전력 계통 감시/해석/제어 기술을 개발했다.
1 차년도는 전력 계통의 복잡성, 불확실성의 본질 심층 이해/측정치 기반 감시/해석 기법 개발을 수행했다. 신재생 전력 에너지원 및 전력 부하의 급격한 시변성과 비선형성, 차세대 전력 계통의 복잡성, 불확실성의 본질 및 특징을 분석했다. 또한, 차세대 계통 핵심 구성요소 (신재생 에너지원, 비선형 부하, 신/구전력기기 등)의 동적 특성, 전력계통 안정도에의 영향성, 구성 요소간의 상호 작용 메커니즘 이해를 위한 연구 수행, 측정치 기반 계통 계획 및 운영 기법 개발 및 성능 제고를 위한 연구를 수행하였다. 세부적으로 측정치 기반 계통 감시 및 해석을 위해 Empirical Mode Decomposition, Hilbert-Huang 변환, Wavelet 변환을 활용한 시간-주파수 영역 내에서의 전력 계통 해석 기법을 개발하고, 신전력기기의 영향성 분석을 위해 FACTS 기기 간 상호 간섭 연구, 초전도 전력 케이블 설치 시의 영향성 연구를 수행하고, 국내 동적 부하의 특성을 반영하는 전력 부하 모델링 연구로 최소자승법 및 Kalman filter를 통한 파라미터 추정을 수행하였다.
2 차년도는 차세대 계통 구성 요소 모델링 및 운영 시나리오 개발/측정치 기반 제어 및 보호 기법 개발을 목표로 연구를 수행하였다. 차세대 계통 계획 및 운영 적용을 위해 측정치 기반 알고리즘의 정확성 및 검증을 위한 차세대 전력 환경에 대한 모델링 연구를 수행하였다. 세부적으로 차세대 전력 계통 구성 요소에 대한 정밀 모델링을 위해 측정 기반 동적 부하 모델을 개발하였고, PMU 기반 시변/비선형 부하의 특성을 반영하는 부하 모델을 연구하였다. 또한 국내 전력 계통 해상 풍력 확대 및 신재생 에너지원의 증감을 고려한 계통 운영 시나리오를 개발하고, 신재생 에너지원에 대한 영향성 검토 및 에너지 저장 장치를 이용한 효과적인 전력 계통 운영 기법을 위한, 신재생 에너지 확대의 계통 계획 및 운영에의 영향성 검토 및 신재생 에너지원의 연계 시 예상되는 불확실성을 완화하기 위한 시각 동기 데이터를 이용한 제어 및 운영 기법을 연구하였다.
3 차년도에는 차세대 전력 계통 운영을 위한 온라인 전력 계통 감시, 해석, 제어 기법의 실 계통 적용 및 시스템 아키텍처 구축 방안 검토를 목표로 연구를 수행하였다. 통합적 온라인 전력 계통 감시, 해석, 제어 기법의 실 계통 적용을 위한 실측 데이터와의 비교 검증 및 실제적인 구현 문제들을 검토하였다. 세부적으로, Multi-level HVDC의 모델링 및 제어 기법에 대한 연구에 대해 개발된 알고리즘의 성능을 검증하고, Discrete Wavelet Transform 기반의 PMU 데이터 오류 감지 및 노이즈 제거 기법을 개발하였다. 또한 측정치 기반 모델 구성 파라미터 추정 기법으로 PMU 측정 데이터를 활용하여, 전력 계통의 동적 등가 모델링 기법을 개발하고, 계통 구성 요소 추정 기법을 개발하였다. 최적화된 전력 계통 운영을 위한 OPF 기반의 연구를 수행하였고, 차세대 광역 계통 감시/해석/제어 시스템의 아키텍처 및 명령 체계 구축을 위한 전력 계통 자가 치유 능력 향상 및 Controlled islanding 제어기법을 통한 광역 감시/해석/제어 시스템 구축 방안을 연구하였다.
3 개년 연구를 통해 스마트그리드를 위한 차세대 전력 계통 계획 및 운영 기법을 확립했으며, 효율성 및 신뢰성을 확보하는 차세대 전력 송배전 운영 기술의 구체화를 앞당겨, 국내외 스마트그리드 계획/운영 기술 발전에 보탬이 되었다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• Ⅲ. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 16