GIS 전압 변환기: 디지털 트윈 및 적응형 제어 솔루션
핵심 과제: 신재생 에너지 그리드 통합이 그리드 역학을 강화, 전통적인 VT 성능이 임계 한도에 도달
대규모 변동성 전력원 (예: 풍력 및 태양광)의 통합은 그리드 보호 시스템의 민감성, 속도, 신뢰성에 대한 예상치 못한 요구를 가한다. 전통적인 GIS 전압 변환기(VTs)는 다음과 같은 중요한 제한 사항을 나타낸다:
• 응답 지연: 고정된 샘플링 속도(일반적으로 ≤1kHz)와 선형 처리 논리로 인해 실시간으로 고주파, 비주기적인 그리드 일시적 이벤트(예: 전압 저하, 고조파 왜곡)를 포착하는 데 어려움을 겪는다.
• 결정 제약: 단일 보호 전략은 재생 가능 에너지에 의해 유발되는 복잡한 그리드 시나리오에 적응하지 못하여 오작동(과민 반응) 또는 작동 실패(고장 미응답)를 초래하여 그리드 보안과 효율성을 위협한다.
솔루션: 스마트 센싱 + 데이터 기반 GIS-VT 결정 루프
이러한 도전 과제를 해결하기 위해 디지털 트윈과 적응형 제어를 통합한 혁신적인 솔루션을 제안한다:
- 전방위 디지털 트윈 모델링:
GIS-VT 물리 구조, 전자자기 특성, 운영 환경 데이터를 기반으로 고정밀 디지털 미러를 구성한다.
주요 돌파구: 고속 센싱 데이터(온도, 압력, 진동, 누설 감시)와 실시간 전기 데이터 스트림을 통합하여 가상 공간에서 물리적 GIS-VT 상태를 동적으로 매핑한다. - 지능형 적응형 샘플링 메커니즘:
디지털 트윈을 통해 그리드 상태를 지속적으로 분석한다. 고동적 이벤트(예: 스위칭 작업, 고장 서지, 극단적인 재생 가능 변동)를 감지하면 밀리초 수준의 샘플링 속도 증가(1kHz → 100kHz)를 트리거하여 전이 현상을 포착한다.
안정적인 조건에서는 자동으로 속도를 낮추어 엣지 컴퓨팅 리소스와 통신 대역폭을 최적화한다. - 엣지 컴퓨팅 기반 실시간 결정 허브:
내장 산업용 엣지 컴퓨팅 노드에서 머신 러닝 및 고장 서명 매칭 알고리즘을 실행한다.
초고속 고장 위치 확인: 고주파 샘플링 데이터를 사용하여 ≤5ms 고장 위치 정확도를 달성한다.
적응형 보호 전략 전환: 식별된 고장 유형(단락, 섬화, 고조파 진동 등) 및 그리드 조건(고 재생 가능 침투/약한 그리드)에 따라 최적의 보호 논리를 동적으로 배포하여 "감지-식별-전략 자가 최적화" 폐쇄 루프를 가능하게 한다.
제공 가치: 고도의 회복력 있는 그리드 미래를 가능케 함
• 초고속 응답: 일시적 전압 감지 및 보호 응답 속도가 ≥300% 향상되어 대규모 그리드의 강력한 "첫 번째 방어선"을 확립한다.
• 신뢰성 향상: 보호 시스템 오작동률이 ≥45% 감소하여 불필요한 다운타임 손실을 최소화한다.
• 고 침투 재생 가능 지원: 변동성이 높고 재생 가능 에너지가 많은 상황에서 신뢰할 수 있는 센싱 및 적응형 보호 기능을 제공하여 에너지 전환을 가속화한다.
• 지능형 O&M: 디지털 트윈 기반 예측 유지보수로 GIS 가용성 및 수명 주기 관리 효율성을 크게 향상시킨다.
