전력 시스템의 전압 안정성 분석 및 사태 순위 매기기에 대한 새로운 붕괴 예측 지수
전압 불안정은 전력 시스템에서 임계 또는 스트레스 상태로 인해 발생할 수 있는 심각한 현상입니다. 이러한 불안정으로 인한 전압 붕괴를 방지하기 위해서는 정확한 전압 붕괴 예측이 전력 시스템 계획 및 운영에 필요합니다. 이 논문은 전력 시스템의 전압 안정성 조건과 선로의 임계 조건을 평가하기 위한 새로운 붕괴 예측 지수(NCPI)를 제안합니다. 제안된 지수의 효과성과 적용 가능성을 IEEE 30버스와 IEEE 118버스 시스템에서 여러 전력 시스템 운용 상황에서 기존의 잘 알려진 지수(Lmn, FVSI, LQP, NLSI, VSLI)와 비교하여 검증하였습니다. 본 연구는 또한 기존 지수의 민감도 가정을 제시하고 이를 통해 전압 붕괴 예측에 미치는 영향을 분석하였습니다. 결과적으로 제안된 지수가 다양한 전력 부하 운용 및 사고 상황에서 중대형 네트워크의 최대 부하능력 추정과 임계 선로, 약점 버스, 약점 지역 예측에서 우수함을 보여주었습니다.
1. 서론
전압 불안정은 소비자에게 전력을 안정적으로 공급하기 위해 고려해야 하는 전력 시스템의 주요 문제 중 하나입니다. 전기 부하의 지속적인 증가로 인해 현대의 전력 시스템은 안전한 전력 전송 시설이 절실하게 요구되고 있습니다. 환경적 및 경제적 측면에서 새로운 송전선 설치는 어려운 과제입니다. 또한 재생 에너지의 도입이 증가하면서 상황은 더욱 복잡해지고 있습니다. 네트워크가 직면한 가장 중요한 도전 과제 중 하나는 송전선의 과부하로 인한 대규모 전압 하락이며, 이는 선로의 과부하로 인한 전압 붕괴를 초래할 수 있습니다. 이러한 경우 선로는 임계 상태에 놓이게 되며, 작은 교란에서도 시스템 붕괴가 발생할 수 있습니다. 전압 붕괴는 부하가 허용 한도를 초과하면 선로가 시스템에서 탈락하는 것을 의미합니다. 선로가 시스템에서 탈락하면 다른 선로의 전력 흐름이 증가하여 연쇄적으로 선로들이 탈락하여 전체 네트워크의 정전을 초래할 수 있습니다.
2. 전압 안정성 지수(VSIs)
VSIs는 시스템이 안정적인지 여부를 측정하는 도구로 사용됩니다. 문헌에서는 많은 전압 안정성 평가 방법이 제안되었습니다. VSIs는 세 가지 범주로 분류되며, 이는 선로 VSIs, 버스 VSIs, 전체 VSIs입니다. VSIs의 분류는 다음과 같이 네 가지 유형으로 그룹화할 수 있습니다: (1) 선로 변수 기반 지수, (2) 버스 변수 기반 지수, (3) Jacobian 행렬 기반 지수, (4) Phasor Measurement Units(PMU) 기반 지수. Jacobian 행렬 기반 지수는 전압 붕괴 점을 식별하고 안정성 여유를 결정할 수 있습니다.
3. 제안된 새로운 붕괴 예측 지수 NCPI
LQP 지수의 공식화는 선로 저항을 완전히 무시하는 것에 기반하고 있습니다. 이로 인해 잘못된 붕괴 예측이 발생할 수 있습니다. 이 지수는 또한 선로의 활성 전력 흐름과 무효 전력 흐름 간의 상대적인 방향을 무시합니다. 이러한 단점을 피하기 위해, 부분적으로 선로 저항을 무시하면서 활성 및 무효 전력 흐름이 시스템 전압 안정성에 미치는 영향을 고려한 개선된 새로운 붕괴 예측 지수(NCPI)가 제안되었습니다.
4. NCPI 기반 전압 안정성 분석
전압 안정성 분석의 주요 목표는 제안된 지수 NCPI를 사용하여 전압 붕괴 점, 최대 부하능력, 약점 버스 및 임계 선로를 결정하는 것입니다. 전압 안정성은 일반적으로 무효 전력 부하에 대한 민감도가 높습니다. 따라서 각 특정 버스에서의 무거운 무효 전력을 결정하여 약점 버스와 임계 선로를 식별합니다.
5. NCPI 기반 사고 순위 및 분석
결과는 선로 또는 발전 장치의 중단으로 인해 가장 민감하거나 임계인 선로를 보여줍니다. 이 선로는 선로들 중에서 가장 높은 NCPI 값을 가집니다. 가장 임계적인 선로는 선로 중단으로 인해 서비스에서 중단될 자격이 있습니다. 이 경우, 운영자가 즉시 수정하지 않으면 일련의 선로 중단이 발생할 수 있습니다.
출처: IEE-Business Xplore
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