초록 ▼

국내 전력계통의 지속적인 부하증가에 따른 발전원 및 송전계통 확충으로 향후 고장전류 측면에서 심각한 문제가 예상되고 있어, 고장전류 수준 저감 및 상정고장 조건에서의 정상상태 안전도 수준 유지를 위한 계획 및 운영계획 기술이 절실히 요구되고 있다. 일반적인 전력계통 계획 및 운영 계획 수립 시, 전력망의 상정고장 상태에서의 조류해를 기반으로 수행되는 안전도 해석과 고장전류 해석은 문제의 복잡성으로 인하여 구분되어 수행되어 왔다. 본 연구에서는 발전 및 부하 패턴이 주어진 상태에서 심각한 수준의 고장전류가 발생 가능한 계통상태로부터

국내 전력계통의 지속적인 부하증가에 따른 발전원 및 송전계통 확충으로 향후 고장전류 측면에서 심각한 문제가 예상되고 있어, 고장전류 수준 저감 및 상정고장 조건에서의 정상상태 안전도 수준 유지를 위한 계획 및 운영계획 기술이 절실히 요구되고 있다. 일반적인 전력계통 계획 및 운영 계획 수립 시, 전력망의 상정고장 상태에서의 조류해를 기반으로 수행되는 안전도 해석과 고장전류 해석은 문제의 복잡성으로 인하여 구분되어 수행되어 왔다. 본 연구에서는 발전 및 부하 패턴이 주어진 상태에서 심각한 수준의 고장전류가 발생 가능한 계통상태로부터 전력망의 토폴로지를 변경시켜 예상 모선 고장전류의 수준이 물리적인 제약에 해당하는 차단기 차단정격 전류 이내를 만족할 수 있는 체계적으로 전력망 토폴로지 변경을 결정하는 연구를 수행하였다.

본 연구의 목적에 해당하는 “최적 전력망 토폴로지 결정 문제”는 CB차단 용량 대비 높은 수준에 있는 고장전류를 저감시키는 대책방안을 제공하며 이를 위해 기본적으로 조류해를 갖도록 하면서 추가적으로 계통 안전도를 고려하도록 하는 것이다. 여기에서 대책방안으로 모선 분리, 선로 오픈 그리고 한류 리액터 투입이 고려될 수 있으며, 이를 통합적으로 고려하기 위해서 투입 후보지에 직렬로 리액터를 삽입하고 대책방안에 따라서 이산화 (discretization) 수행하도록 기본 프로그램 모형을 개발하였다.

본 연구에서 제시한 수정 FCC-OPF 기반 최적 토폴로지 결정을 위한 프로그램 기본 모형에 대하여 대규모 계통에 적용 시 긴 계산시간이 소요되는 문제점을 극복하기 위하여 고속화 기법에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 i) Kron reduction 적용, ii) 전기적 거리의 개념 적용, iii) 병렬연산 적용의 기법을 추가로 적용하였다. 이를 통해 알고리즘 연산 속도를 획기적으로 저감시킬 수 있었다.

퍼지 고장전류제약의 적용으로 운영 부문제의 해를 안정적으로 구할 수 있는 퍼지 FCC-OPF 알고리즘을 기반으로 하여 본 연구에서는 고장전류 제약 해소를 위한 토폴로지 변경의 원문제를 분해법을 이용한 해법을 연구하였다. 본 연구에서는 토폴로지 변경 후보지의 X변화에 따른 고장전류의 저감의 감도를 별도의 모듈로 해석적인 방법 또는 secant법을 기반으로 계산하도록 하였으며 이를 주문제의 제약으로 적용하여 토폴로지 변경 후보지의 최적 X값을 결정 할 수 있도록 하였다.

고장전류 제약 위반 해소를 위한 대책방안 적용 후보지의 개소가 적은 경우 Hybrid GA-Tabu 탐색 기법을 기반으로 최적 토폴로지 변경을 결정하는 알고리즘을 추가적으로 연구하였다. 본 알고리즘은 대책방안 적용 후보지의 수가 적은 경우 본 탐색기법을 적용하는 경우 효과적으로 해를 구할 수 있었으며, 상정고장 안전도 제약들도 고려한 해를 제공하였다. 추가적으로 Kron reduction을 적용하여 시뮬레이션 기법 기반의 알고리즘 수행 속도를 획기적으로 저감할 수 있도록 개발하였다.

앞으로 본 연구 성과물을 한전/전력거래소 등 향후 심각한 고장전류 문제 해소를 위한 대책 방안을 수립해야 하는 실무자들이 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8