전력 시스템 버스의 분류
전력 시스템에서의 버스의 정의 및 분류
전력 시스템에서 버스는 발전기, 부하, 피더 등의 다양한 시스템 구성 요소가 연결되는 연결점으로 정의되며, 일반적으로 수직선으로 표현됩니다. 각각의 버스는 전압 크기, 전압 위상각, 유효 전력(또는 진정한 전력), 무효 전력이라는 네 가지 주요 전기량으로 특징지어집니다. 이러한 양은 전력 시스템의 동작과 성능을 분석하고 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.
부하 유동 연구는 전력 시스템의 정상 상태 운전 조건을 분석하는 것을 목표로 하며, 각 버스와 관련된 네 가지 양 중 두 가지는 알려져 있고 나머지 두 가지는 결정되어야 합니다. 이러한 양 중 어떤 것이 지정되었는지에 따라 버스는 세 가지 서로 다른 범주로 분류될 수 있습니다: 발전 버스, 부하 버스, 슬랙 버스입니다. 이 분류는 부하 유동 방정식을 공식화하고 해결하는 데 도움이 되어 엔지니어들이 전력 시스템 운전을 효과적으로 분석하고 전력 생산 및 배전을 계획하며 전기 그리드의 전체적인 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있게 합니다.
아래 표는 버스의 종류와 관련된 알려진 값과 알려지지 않은 값을 보여줍니다.
발전 버스 (전압 제어 버스 또는 P-V 버스)
발전 버스, 종종 P-V 버스라고도 불리는 것은 전력 시스템 분석에서 핵심 요소입니다. 이 유형의 버스에서는 두 개의 매개변수가 미리 지정됩니다: 생성된 전압과 일치하는 전압 크기와 발전기 등급에 해당하는 유효 전력(P)입니다. 일정한 지정된 값으로 전압 크기를 유지하기 위해 필요한 경우 무효 전력을 시스템에 주입합니다. 따라서 P-V 버스에서의 무효 전력 발생(Q)과 전압의 위상각 δ는 전력 시스템 분석 알고리즘을 통해 계산해야 하는 미지수입니다. 일관된 전압 수준을 유지하는 것은 신뢰성 있는 전력 공급을 위한 필수 조건이며, 이 과정은 전력 그리드의 안정성과 적절한 작동을 보장하는 데 중요합니다.
부하 버스 (P-Q 버스)
부하 버스, 또는 P-Q 버스는 전기 네트워크에서 유효 전력과 무효 전력이 소모되거나 주입되는 연결점 역할을 합니다. 부하 유동 연구의 맥락에서, 이 버스에서는 연결된 부하의 특성에 따라 유효 전력(P)과 무효 전력(Q) 값이 지정됩니다. 여기서 주요 미지수는 전압의 크기와 위상각입니다. 부하 버스의 전압은 일반적으로 5% 정도의 허용 범위 내에서 변동할 수 있지만, 이러한 한계 내에서 유지하는 것은 연결된 전기 장치의 적절한 작동에 필수적입니다. 부하의 경우, 전압의 위상각 δ는 전압 크기에 비해 상대적으로 덜 중요합니다. 대부분의 전기 기기는 특정 범위의 전압 크기 내에서 효과적으로 작동하도록 설계되어 있기 때문입니다.
슬랙, 스윙 또는 참조 버스
슬랙 버스는 전력 시스템에서 독특하고 필수적인 역할을 합니다. 다른 버스와 달리 물리적 부하에 직접 전력을 공급하지 않습니다. 대신 필요에 따라 시스템에 유효 전력과 무효 전력을 흡수하거나 주입할 수 있는 전력 저장소 역할을 합니다. 부하 유동 분석에서 슬랙 버스의 전압 크기와 위상각은 미리 정의됩니다. 일반적으로 이 버스의 전압 위상각은 영으로 설정되어 전력 시스템 전체의 참조점이 됩니다. 슬랙 버스의 유효 전력과 무효 전력 값은 부하 유동 방정식의 해를 통해 결정됩니다.
슬랙 버스의 개념은 부하 유동 계산의 실제적인 어려움에서 비롯됩니다. 전력 시스템 내의 I2R 손실을 사전에 정확하게 예측할 수 없기 때문에, 각각의 개별 버스에서 주입되는 총 전력량을 정확하게 지정하는 것은 불가능합니다. 슬랙 버스를 지정함으로써 엔지니어들은 시스템 전체의 전력 방정식을 균형 잡아 전력 유동 계산이 일관되고 정확하게 이루어질 수 있도록 합니다. 슬랙 버스에서의 영 위상각 규칙은 전력 시스템의 수학적 모델링과 분석을 간소화하여 전기 관계와 그리드 내의 전력 교환을 더 직관적으로 이해할 수 있게 합니다.
