단계 전압 조정기 솔루션을 통한 농촌 배전망의 안정성 및 효율성 향상

Ⅰ. 기술 원리와 핵심 장점​

​1. 작동 원리​
32단계 전압 조정기는 시리즈 권선의 탭 위치를 자동으로 스위칭하여 전압을 조정하는 탭 스위칭 방식의 전압 조정 장치입니다:
• ​부스트/벅 모드:​​ 역전 스위치가 시리즈 및 병렬 권선의 상대적인 극성을 선택하여 ±10% 범위의 전압 조정을 달성합니다.
• ​32단계 세밀한 조정:​​ 각 단계에서 전압을 0.625% (총 32단계)로 조정하여 갑작스러운 전압 변화를 방지하고 지속적인 전력 공급을 보장합니다.
• ​브레이크 전 스위칭:​​ "트윈 컨택트 + 브리지 리액터" 설계를 활용합니다. 탭 스위칭 중에 부하 전류는 일시적으로 리액터를 통해 분산되며, 부하에 대한 전력 공급이 중단되지 않도록 합니다.

​2. 농촌 전력망 적응의 장점​

표: 기존 장비와 32단계 조정기의 성능 비교

​II. 농촌 배전 네트워크의 전압 문제와 요구사항​

농촌 전력망은 다음과 같은 특성으로 인해 전압 품질 문제가 발생하기 쉽습니다:

1. ​과도한 공급 반경:​​ 선로 끝에서 유의미한 전압 강하가 발생합니다.
2. ​심각한 부하 변동:​​ 농업 부하 (예: 관개 장비)로 인해 낮에는 고전압, 밤에는 저전압의 전압 편차가 발생합니다.
3. ​삼상 불균형:​​ 집중된 단상 부하로 인해 중성점 이동이 발생하여 전압 불안정성이 악화됩니다.
4. ​노후화된 장비:​​ 작은 도체 직경과 부족한 변압기 용량으로 인해 선로 손실이 증가합니다.

​III. 솔루션 설계​

​1. 시스템 구조​
계층적 배치 전략을 채택합니다:
• ​변전소 출구:​​ B형 조정기(정자자 자기)를 설치하여 주급전 전압을 안정화합니다.
• ​긴 분기 중간/끝:​​ A형 조정기(예: VR-32)를 배치하여 지역 전압 강하를 보상합니다.

​2. 주요 구현 단계​
• ​설치 원칙:​​ 최대 부하 상태에서의 전압 강하 곡선을 기반으로 사이트를 선택하며, 전압 강하가 5%를 초과하는 노드에 설치합니다.
• ​용량 매칭:​​ 피크 선 전류에 따라 조정기 용량을 선택합니다(예: 장무 현의 VR-32는 7700kVA 부하를 지원).
• ​지능형 조정:​​

• 감성 부하의 변동을 억제하기 위해 정적 무효 전력 발생기(SVG)와 연동합니다.
• 태양광 인버터의 무효 전력 조절과 결합하여 낮의 과전압을 완화합니다.

​3. 통신 및 자동화​
• ​현지 제어:​​ 전압 센서가 실시간 피드백을 제공하여 탭 변경을 트리거합니다(중앙 명령 필요 없음).
• ​원격 모니터링:​​ 운영 데이터(전압, 탭 위치, 부하 비율)를 중앙 제어 시스템에 업로드하여 예측 유지 관리를 지원합니다.

​IV. 적용 사례 및 결과​

​V. 혁신 방향 및 미래 트렌드​

1. ​분산 에너지 자원(DER)과의 시너지:​​
   태양광 에너지 저장(DES)과 통합하여 재생 에너지 변동으로 인한 전압 위반을 억제합니다.
2. ​인공 지능 최적화:​​
   딥 강화 학습(DRL)을 적용하여 부하 변화를 예측하고 탭 위치를 미리 조정합니다(예: 관개 피크를 대비하여 전압을 미리 상승).
3. ​하이브리드 전압 조정 시스템:​​
   소프트 오픈 포인트(SOP)와 결합하여 다단계 조정 네트워크를 형성합니다: SOP는 유효/무효 전력을 조절하고, 조정기는 정상 상태 전압 강하를 처리합니다.

​VI. 경제적 및 사회적 이점​

• ​투자 수익률:​​ 단일 조정기의 비용은 약 10,000-15,000 USD이며, 선로 손실을 3%–8% 감소시킵니다.
• ​개선된 전력 공급 품질:​​ 전압 적격률이 <90%에서 >99%로 증가하여 농촌 산업화(예: 냉장 체인 및 가공 장비의 안정적인 운영)를 지원합니다.