KR102325452B1 - 배전 시스템 내의 불안정성을 검출 및 정정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

배전 시스템 내의 불안정성을 검출 및 정정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

배전 시스템들의 안정성을 개선하기 위한 방법들과 장치들이 개시된다. 상기 방법들과 장치들은 배전 시스템 내의 장애들과 연관된 검출 및 반응 시간을 줄이도록 에지 프로세싱을 사용하는 것을 포함한다. 에지 프로세서는 샘플링된 페이저 데이터를 상기 배전 시스템과 연관된 관성 중심 데이터와 비교할 수 있다.

Description

배전 시스템 내의 불안정성을 검출 및 정정하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR DETECTING AND CORRECTING INSTABILITES WITHIN A POWER DISTRIBUTION SYSTEM}
본 출원은 2013년 10월 22일 출원된 미국 가 출원 번호 61/894,199의 이익을 청구하며, 그 전체가 본 명세서에 참조된다.
본 발명은 배전 시스템 내의 불안정성을 산출하고 상기 불안정성을 선택적으로 정정하기 위한 프로세스들 및 장치들에 관한 것이다.
전력 그리드(electrical power grids)로서 또한 알려진 배전 시스템들은 전력 발생기들로부터 소비자들에게 전력을 전송하는데 사용된다. 시간이 지남에 따라, 배전 시스템은 점진적으로 복잡하게 되었고, 통제하기가 더욱 어려워지게 되었으며, 그에 따라 그들의 불안정성이 증대하게 되었다. 이러한 것은 예를 들면 2003년의 미국 북동부 대정전에 의해 증명되었다.
보다 커지는 소비자의 요구를 수용하고 토폴로지의 증가 및 변경에 적응하기 위한 배전 시스템의 복잡성의 일반적인 증가에 더하여, (점진적으로 증가될 것으로 예측되는) 어느 정도까지의 몇몇 요인들이 배전 시스템들의 불안정성을 증가시키는데 기여한다. 하나의 그러한 요인은 전기 유틸리티 산업의 규제 철폐가 된다. 상기 산업의 규제 철폐는, 이전과 같이 규제가 있는 체계에 비하여 각각이 비교적 소수의 소비자들에게 서비스를 제공하는 전력 브로커들의 수효를 증가시키고 있다. 이러한 마켓의 분열은, 소비자들을 차지하기 위해 경쟁하고 소비자들에게 전달되는 전력 가격을 최적화하려는 시도로 상이한 경로들을 통해 전력을 전송하는 전력 브로커들로 인해, 상기 전력 그리드에서의 상이한 지점들을 통한 전력의 전송을 예측하기 어렵게 함으로써 상기 전력 그리드의 불안정성을 증가시키게 된다.
상기 전력 그리드의 안정성에 상당히 영향을 미치는 또 다른 요인은 스마트 기기들과 타이머들의 개발이 되어왔다. 이러한 기기들은 이전에 가능했던 것보다도 더 하루의 상이한 시간들에 동작하도록 프로그램될 수 있다. 이러한 것은 때때로 동작하지 않는 동안 낮은 전기료의 혜택을 얻게 하지만, 때때로 사용자들이 잠든 동안 동작하게 된다. 이들 기기들의 동작은, 피크 시간들 동안 수요를 낮추고 오프 시간들 동안 수요를 높임으로써 상기 배전 시스템에 대한 수요 예측을 어렵게 한다. 또 다른 요인은 배전 시스템들에서 재생 가능한 에너지의 공급 증가가 된다. 재생 가능한 자원들 중 많은 자원들, 특히 풍력 및 태양력은 석탄, 가스 및 원자력 발전소들에 비교하여 안정적인 전력 발생을 제공할 수 없으며, 그에 따라 전력 공급에 있어 변동을 발생시킨다.
따라서, 배전 시스템들은 갈수록 더, 불안정성의 증가로 이끄는 공급과 수요 양쪽 모두에서의 예측 불가능한 변동들에 놓이게 된다.
배전 시스템에서의 불안정성은 다양한 원인들로부터 일어나게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 소비자 수요에서의 차이들과 재생 에너지 자원들의 사용으로 인한 공급에서의 변동들은 불안정성의 근원을 증가시키고 있다. 또한, 배전 시스템에서 폴트들(faults)은 불안정성의 통상의 근원이 된다. 이들 시스템들에 사용되는 전기 발전기들은 일반적으로 동시 발생적이고 물리적으로 크기 때문에, 이들이 동작할 때 몇몇의 현상이 있게 된다. 첫 번째로, 상기 발전기들은 발전기로서 작용하거나 또는 상기 발전기와 상기 배전 시스템의 나머지 사이에서 전기의 흐름 방향에 따라서 부하로서 작용할 수 있다. 이러한 현상은 통상 부분적으로 상기 발전기와 상기 배전 시스템의 나머지의 위상 차에 따라 일어난다. 전체로서의 배전 시스템은 단일 발전기보다 훨씬 큰 양의 전력을 발생할 수 있다. 따라서, 하나의 발전기와 상기 시스템의 나머지 사이에 위상 차가 있다면, 상기 발전기는 상기 배전 시스템의 나머지와 (위상에서) 동기화되도록 그 자신을 정정하려고 할 것이다. 상기 발전기를 동기화하는데 사용되는 전력은 상기 배전 시스템으로부터 그리고 상기 발전기를 통해 흐를 수 있으며, 그에 따라서 상기 발전기의 감고있는 권선에 열이 발생하게 된다. 상기 동기화에 요구되는 전력이 너무 크다면, 돌발적인 장애가 일어날 수 있으며 상기 발전기에 영구적인 손상을 줄 수 있다. 또한, 배전 시스템의 어떤 두 부분들이 상당한 위상 차가 있고 서로 연결된 상태로 유지된다면, 상기한 바와 유사한 결과가 일어나게 될 것이다.
따라서, 각각의 발생기를 상기 배전 시스템의 나머지와 동기화하는 것은 중요하다. 하지만, 이러한 것은 상기 배전 시스템의 위상이 상기 시스템 전반에서 완전하게 일관적인 것이 아니라는 점에서 너무 간략화된 모델이 될 뿐이다. 상기 위상은 전송 라인들을 통한 전력의 전송, 소비자 기기들/장치들에 의한 상기 시스템의 부하량, 상기 부하들의 리액턴스(용량성 또는 유도성)의 변화, 이상 변압기들(phase shifting transformers) 및 다른 수단들을 통해 변경될 수 있다. 또한, 동작하는 발전기의 정확한 위상은 현재 확인하기 어렵다. 인코더 또는 다른 장치를 사용하여 위상을 직접적으로 판독하기 위한 방안들이 있긴 하지만, 현재 발전기의 위상은 일반적으로 상기 발전기에 근접한 전기의 위상을 감지함으로써 추정된다.
비교적 큰 크기의 발전기 회전자들은 또한 위상의 변동들에 응답하기에 충분히 빠른 속도로 상기 발전기의 위상을 조절하는 것을 어렵게 하는데, 이는 상기 발전기들이 회전자들이 회전함에 따라 비교적 큰 양의 관성을 갖기 때문이다. 때문에, 일반적으로 상기 시스템에서의 불안정성을 방지하거나 정정하기 위해 다른 메카니즘들이 사용된다. 이들은 전력 셰딩(power shedding), 폴트 클리어링(fault clearing), 션트 리엑터들(shunt reactors), 또는 상기 배전 시스템에서의 한 지점에서 전기의 위상을 변경하기 위한 다른 장치들을 포함할 수 있다.
하지만, 시스템 불안정성을 감소하기 위해서는 정확한 시간에 정확한 지속기간 동안 정확한 메카니즘(들)이 인에이블되어야 한다. 시스템 불안정성의 예측을 돕는데 있어 밝혀진 한 가지 방법은 상기 시스템의 관성 중심(center of inertia)을 계산하는 것이다. 상기 관성 중심은 수식
Figure 112016048647246-pct00001
에 의해 정의되며, 여기
Figure 112016048647246-pct00002
는 상기 관성 중심이고,
Figure 112016048647246-pct00003
는 영역 i에서 j 발전기의 내부 발전기 회전자 각이며,
Figure 112016048647246-pct00004
는 영역 i에서 j 발전기에 의해 발생된 전력이고, N은 영역 i에서 발전기들의 수이다. 상기 내부 발전기 회전자 각은 일반적으로, PMU(Phase Measurement Unit)로서 알려진 장치에 의해 샘플링된 발전기가 출력하는 전기의 위상과 유사하도록 추정된다. 하지만, 개선된 PMUs가 최근에 개발되었으며, 동기위상기(synchrophasors)로 알려져 있다.
동기위상기는 상기 배전 시스템에 부착된 장치이며, 상기 동기위상기가 위치된 배전 시스템을 통해 흐르는 전기의 진폭, 주파수 및 위상 정보를 감지한다. 이러한 정보는 모두 페이저(phasor)에 의해 통상 표현된다. 상기 정보는 이후 추가 분석을 위해 원격 사이트로 전달될 수 있다. 또한 상기 동기위상기들은, 상기 페이저 정보가 상기 정보가 감지된 시간과 관련될 수 있도록 공통 클록으로 동기화된다. 상기 동기위상기들의 공통 클록킹은 또한 상기 배전 시스템 전반에서의 위상 차들이 더욱 정확하게 확인될 수 있도록 한다. 하지만, 이러한 정보를 효과적으로 사용하는 알고리즘들은 여전히 개발 단계에 있으며, 상이한 동기위상기들의 제조자들은 상이한 허용오차들 또는 표준들을 가질 수 있다. 따라서, 동기위상기들은 적절한 방책이기는 하지만, 항상 일관되고 그에 따른 유용한 정보를 제공하는 것은 아니다.
상기 관성 중심은 배전 시스템의 전부 또는 일부 내의 전기의 위상을 추정하는데 유용하다. 상기 배전 시스템의 두 개의 영역들 사이 또는 전체 배전 시스템과 상기 배전 시스템의 일부 사이의 관성 중심들 사이의 차들은 상기 시스템 내의 불안정성을 나타낸다. 관성 중심 수식이 비교적 간단하기는 하지만, 최신의 배전 시스템에 대한 그 애플리케이션은 까다롭다는 것을 이해해야한다. 최신의 배전 시스템은 상기 시스템 내에서 일어나는 공급, 수요, 폴트의 변화에 기인하여 지속적으로 변동한다. 또한, 상기한 배전 시스템들 사이의 다양한 상호접속들이 존재할 수 있으며 및/또는 스위치 온/오프될 수 있어, 상기한 산출에 있어 더욱더 복잡성을 부가하게 된다. 상기 시스템에 있어서의 불안정성은 시스템 성분 장애 또는 정정 조치들을 통한 과보상으로 인해 전력 손실로 이끌게 한다.
배전 시스템 내의 불안정성들을 검출하고 더욱이 정정하는데 유용할 수 있도록 상기 관성 중심이 비교적 짧은 간격에서 계산될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 상기 관성 중심에 대해 통상 사용되는 산출들은 상기 관성 중심의 계산을 위해 중앙 프로세서에 의해 종합될 서로 다른 동기위상기들(disparate synchrophasors)로부터의 위상 정보에 의존한다. 상기 관성 중심을 산출하기 위한 전체 시간은 상기 관성 중심을 산출하는데 요구되는 시간에 더하여 위상 정보를 전송하기 위한 시간을 포함한다. 검출된 불안정성들에 대한 응답은 또한 상기 불안정성을 정정하도록 상기 시스템의 능동 구성요소(들)에 지시하기 위하여 추가적인 시간을 필요로 한다. 그러한 토폴로지를 사용하는 시스템은 따라서 배전 시스템 내의 불안정성들을 검출하고 그에 반응하는데 이상적이지 않다.
따라서, 상기 불안정성 검출을 개선하고 배전 시스템에 사용되는 메카니즘들을 정정하는 것이 소비자들에게 안정된 전력을 전달하고 전력 기반시설에 대한 위험을 방지하는 데 있어 가장 중요하다고 할 수 있다. 따라서, 이러한 분야에 있어서의 개선이 필요하다.
불안정성을 야기할 수 있는 배전 시스템 내의 장애(disturbances)와 연관된 검출 및 반응 시간을 줄임으로써 배전 시스템의 안정성을 개선하기 위한 방법들과 장치들이 개시된다. 배전 시스템의 안정성을 확인하기 위한 방법은 전력 분배의 관성 중심을 산출하는 단계, 제 3 샘플링 디바이스를 사용하여 상기 배전 시스템의 세그먼트로, 그 밖으로 또는 그를 통해 흐르는 전기의 특성을 나타내는 페이저를 샘플링하는 단계, 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기와 상기 배전 시스템의 나머지 사이의 불안정성을 확인하기 위해 상기 페이저로부터 추출된 데이터를 상기 관성 중심과 비교하도록 상기 제 3 샘플링 디바이스에 통신가능하게 결합된 에지 데이터 프로세서(edge data processor)를 사용하는 단계를 포함한다.
상기 관성 중심의 산출은 상기 에지 데이터 프로세서로부터 원격적으로 수행된다. 본 명세서에서 에지 데이터 프로세서는 상기 관성 중심이 산출되는 위치로부터 적어도 10 마일 및 일반적으로는 동기위상기인 상기 제 3 샘플링 디바이스의 위치로부터 1 마일 미만에 위치된 데이터 프로세서로서 규정되며, 그러한 경우에, 상기 시스템은 또한 일반적으로 릴레이인 반응형 스위치 디바이스를 포함하고, 상기 에지 데이터 프로세서는 상기 스위치 디바이스의 1 마일 이내에 있다. 이상적으로는, 상기 1 마일의 제한 대신에, 상기 에지 데이터 프로세서로부터 상기 제 3 샘플링 디바이스 및 반응형 스위치 디바이스까지의 거리들은 100 미터 미만에 있다. 전체로서 상기 시스템에 대해, 상기 관성 중심의 산출은 적어도 5개의 에지 데이터 프로세서들로부터 적어도 10 마일 벗어나서 수행되며, 바람직하게는, 적어도 10 개의 에지 데이터 프로세서들로부터 적어도 20 마일 벗어나서 수행되는 것이다.
에지 데이터 프로세서들은 예를 들면 중앙 데이터 프로세서로부터 관성 중심 정보를 주기적으로 수신할 수 있다. 상기 에지 데이터 프로세서는 또한 상기 페이저로부터 추출된 데이터의 미래 값들을 예측할 수 있으며, 상기 미래 값들을 상기 관성 중심 또는 예측된 미래의 관성 중심과 비교할 수 있다. 상기 에지 데이터 프로세서는 상기 제 3 샘플링 디바이스(tertiary sampling device)에 의해 샘플링된 전기의 위상 각이 상기 관성 중심의 위상 각에 비해 5, 10 또는 30도보다 큰 위상 각을 가질 때 불안정성을 검출하고 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기의 위상을 변경하기 위해 능동 구성요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 능동 구성요소는 또한 불안정성이 검출될 때 자동적으로 제어될 수 있다. 바람직하게, 상기 능동 구성요소는 상기 관성 중심과 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기 사이의 불안정성이 존재하고 800, 500 또는 300 밀리초 내에 지시된다.
상기 능동 구성요소는 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기의 위상 각이 상기 관성 중심의 위상 각에 비해 5도 또는 3도 미만의 위상 각을 가질 때 그 사전-불안정성 검출된 상태로 복귀하도록 지시될 수 있다.
상기 관성 중심은 상기 배전 시스템 내의 다수의 위치들에서 전기의 특성을 나타내는 페이저 정보를 측정하도록 구성된 복수의 동기위상기들의 사용을 통해 산출될 수 있다. 상기 위상 검출기들 중 적어도 두 개가 상기 관성 중심을 산출할 때 하나의 전기 발전기에 속하는 페이저 정보를 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 관성 중심의 산출은 상기 제 3 샘플링 디바이스에 적어도 10 마일 멀리서 수행될 수 있다. 상기 제 3 샘플링 디바이스는 상기 능동 디바이스의 1 마일 내에 위치될 수 있다. 상기 제 3 샘플링 디바이스는 초당 적어도 40회 페이저 데이터를 샘플링하도록 구성될 수 있다. 에러 정정 알고리즘은 샘플링된 페이저 데이터에 선택적으로 사용될 수 있다.
또한, 배전 시스템의 안정성을 확인하기 위한 시스템이 개시되며, 상기 시스템은 배전 시스템 내의 복수의 위치들에서 페이저 정보를 각각 샘플링하도록 구성된 복수의 샘플링 디바이스들로서, 각각의 페이저는 상기 배전 시스템의 상이한 부분들을 통해 흐르는 전기의 특성을 나타내는, 상기 복수의 샘플링 디바이스들, 상기 복수의 샘플링 디바이스들로부터의 데이터를 사용하여 상기 배전 시스템의 관성 중심을 산출하기 위한 중앙 데이터 프로세서, 및 상기 배전 시스템을 통해, 상기 시스템으로 또는 그 밖으로 흐르는 전기의 페이저 정보를 샘플링하도록 구성된 제 3 샘플링 디바이스에 통신가능하게 각각 결합된 5개 이상의 에지 데이터 프로세서들을 포함한다. 상기 에지 데이터 프로세서들은 상기 중앙 데이터 프로세서로부터 관성 중심 정보를 수신하고, 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기와 상기 배전 시스템의 나머지 사이의 안정성을 확인하도록 상기 제 3 샘플링 디바이스로부터의 페이저 정보를 상기 관성 중심 정보와 비교하도록 구성될 수 있다.
도 1은 전형적인 배전 시스템의 예를 도시하는 도면.
도 2는 그 관성 중심에 의해 표현되는 바와 같은 도 1의 배전 시스템(10) 부분에 흐르는 전력의 표현을 도시하는 그래프.
도 3은 도 1에 도시된 에지 데이터 프로세서를 도시하는 도면.
본 발명의 원리에 대한 이해를 촉진하기 위해, 도면들에 도시되는 실시예들에 참조 부호가 부가될 것이며, 특정의 표현이 동일한 것을 기술하는데 사용될 것이다. 하지만, 이러한 것에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 기술된 실시예들에서의 어떠한 변경이나 추가의 정정들과 본 명세서에서 기술된 바와 같은 본 발명의 원리들에 대한 어떠한 추가의 응용들도 본 발명이 관련하는 기술분야에 숙련된 사람들에게는 평이하게 발견될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 실시예가 상세히 설명되지만, 명료함을 위해 본 발명과 관련되지 않은 일부 특징들이 나타나지 않을 수 있다는 것을 당업자들은 명백히 이해할 것이다.
도 1은 예시적인 배전 시스템을 도시한다. 특히, 상호 접속 스위칭 스테이션(30)을 통해 상호 접속될 수 있는 제 1 배전 시스템(10) 및 제 2 배전 시스템(40)이 도시된다. 본 명세서에서, 배전 시스템은 전력 발생기들, 전력 전송선들, 서브 스테이션들, 및 전력의 발생, 전송, 분배 및 제어를 위한 다른 다른 구성요소들을 포함한다.
상기 제 1 배전 시스템는 다양한 전송선들(18)과 전력 버스들(16)을 통해 상호 접속되는 다수의 전력 발생기들(12)을 포함한다. 배전 시스템들은 일반적으로 본 예시적인 다이어그램보다 더 복잡한 규모의 단계를 가지며, 상기 시스템 전반에 걸쳐 많은 변압기들과 서브 스테이션들을 포함할 수 있다. 고전압 라인들이 저전압 라인들에 비해 적은 손실로 전력을 전도시키므로 주요 전선관(primary conduits)에는 고전압 라인들이 일반적으로 사용된다. 그리고 이들 라인들은 안정성과 다른 관련 사항들을 위해 보다 작은 지역들에 서비스하는 데 있어 전압을 낮추도록 스텝 다운된다. 또한, 일반적으로 3상 전력이 전력 전송을 위해 사용되며, 예를 들면 보통의 주택지 전력 전달을 위해 세 개의 별개의 단상 회로들로 분할될 수 있다.
상기 배전 시스템들은 또한 배전 시스템(10) 용의 동기위상기들(14, 15 및 17) 및 배전 시스템(40) 용의 동기위상기들(44)을 포함한다. 상기 동기위상기들은 샘플링되는 전압 및 전류에 관하여 진폭, 주파수 및 위상 정보에 대한 가치있는 통찰을 제공하는 샘플링 디바이스들이다. 상기 동기위상기들은 샘플링된 전기 파라미터들을 나타내는 페이저들을 발생하는데 사용될 수 있다. 몇몇 위치들로부터의 이러한 정보는, 특히 기준 지점으로서 관성 중심 정보와 함께 사용될 때 시스템 불안정성을 검출하고 예측하는데 사용될 수 있다.
상기 관성 중심은 시스템 안정성을 확인하기 위한 기준점 참조로서 각각의 위치에서 사용될 수 있다. 상기 배전 시스템과 상기 배전 시스템의 부분을 통해 흐르는 전기 사이의 상대적 불안정성은 상기 세그먼트의 전기와 상기 분배 시스템의 상기 관성 중심 사이의 위상 각들의 차이들을 비교함으로써 측정될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 일반적으로, 위상 각의 차가 증가함에 따라 불안정성이 발생한다.
상기 배전 시스템의 불안정성은 다수의 요인들에 의해 야기될 수 있다. 시스템 불안정성에 대한 공통의 원인 제공자는 단락된 전송 배선과 같이 상기 배전 시스템에서의 폴트 발생이 있게 된다. 폴트는 과도한 전류 드로잉을 야기할 수 있고, 결과적으로 상기 배전 시스템 내의 회로 브레이커(circuit breaker)를 작동시킨다. 브레이커가 작동(개방)되면, 상기 분배 시스템은 상기 브레이커가 폐쇄될 때와는 다른 구성을 갖게 된다. 따라서, 구성에서의 이러한 예기치 않은 변경에 의해 야기된 불안정성을 피하기 위해 가능한 빠르게 상기 브레이커가 다시 폐쇄되는 것이 바람직하다. 이러한 프로세스는 상기 폴트를 클리어링하는 것으로서 공지된다. 상기 폴트의 존재로부터 1초 간격과 그 클리어링이 시스템 불안정성을 피하는데 바람직한 것으로 밝혀졌다.
도 1에서, 로드(22)는 거주하는 가정이나 상업적 독립체의 형태에 있을 수 있는 사용자를 나타내도록 도시된다. 상기 부하는 또한 복수의 상이한 사용자들, 사용자들의 상이한 유형들 또는 다른 전기적 부하들을 나타낼 수 있다. 전력 전송선(23)은 상기 배전 시스템(10)으로부터의 전력을 상기 부하(22)에 제공한다. 만일 폴트가 상기 부하(22) 내에서 발생한다면, 상기 배전 시스템(10)의 나머지로부터 상기 부하(22)를 분리하기 위해 스위칭 스테이션/브레이커(26)가 상기 전송선(23)을 개방할 수 있다. 상기 폴트 및 상기 브레이커(26)의 동반하는 개방은 전기의 위상을 변경할 수 있어, 상기 배전 시스템(10)을 통한 불안정성의 리플 효과를 야기할 수 있다. 그러한 예에서, 상기 배전 시스템(10)이 더욱 불안정하게 되는 것을 피하기 위해 가능한 빠르게 상기 폴트가 클리어되는 것이 바람직하다. 상기 폴트를 클리어하는 것은, 그 초기 원인이 일시적이었다고 가정하면, 부하(22)에 대한 전력을 복원하도록 상기 스위칭 스테이션/브레이커(26)를 폐쇄함으로써 달성될 수 있다.
대안적으로, 때때로 상기 배전 시스템(10)의 나머지로부터 상기 전송선(23)을 개방하고 분리하도록 상기 스위칭 스테이션(26)에 단호하게 지시함으로써 달성될 수 있는 로드 셰딩을 수행하는 것이 유익하다. 이러한 "제어된 정전(controlled blackout)"의 유형은 또한 어떠한 예들에서 상기 배전 시스템(10)에 대한 안정화를 복원하는데 사용될 수 있다. 상기 스위칭 스테이션/브레이커(26)는 또한 커패시터, 인덕터, 셰드 리액터, 이상 변압기, 또는 상기 배전 시스템의 부분을 통해 흐르는 전기의 위상을 변경하기 위한 앞선 성분들의 임의의 조합과 같은 도시되지 않은 다른 요소들에 전력을 제공하도록 작동될 수 있다.
제 3 동기위상기(17)는 상기 스위칭 스테이션/브레이커(26) 및 상기 부하(22)를 통해 흐르는 전기를 샘플링한다. 이러한 제 3 동기위상기(17)는, 위상 또는 상기 부하(22)를 통해 흐르는 전기에 속하는 다른 데이터를 비교하도록 구성된 에지 데이터 프로세서(20)와 통신할 수 있다. 상기 에지 데이터 프로세서(20)는 이러한 데이터를 관성 중심과 비교할 수 있다. 실례로, 중앙 데이터 프로세서(24)가 상기 배전 시스템(10)의 관성 중심을 산출하도록 사용될 수 있다. 이러한 방법에서, 상기 제 3 동기위상기(17)는 상기 관성 중심을 산출하는 디바이스로부터 원격으로 위치된다. 본 발명의 시스템은 과제의 해결 수단에서 설명한 바와 같이 상기 관성 중심이 산출되는 위치로부터 원격으로 위치된 많은 수의 제 3 동기위상기들(17)을 가질 것이다.
상기 배전 시스템(10)의 상기 에지에서의 정보를 처리함으로써, 상기 시스템 내의 불안정성에 대한 검출 및 반응 시간이 상당하게 줄어들 수 있다. 이 시간들을 줄임으로써, 상기 배전 시스템의 안정성이 상당히 증가될 수 있어 케스케이드 및 다른 장애들을 줄이고 정전들을 줄게 하며, 로드 셰드들을 줄이고 시스템 구성요소들 상의 스트레스를 낮추게 된다.
또한, 불안정성 검출에 대한 상기 에지 프로세싱은 중앙 제어 시스템과 연관될 수 있는 위험들(fitfalls)을 피하게 한다. 예를 들면 상기 중앙 데이터 프로세서(24)가 폴트 클리어링을 제어하는 중앙 제어 시스템에서, 상기 관성 중심을 산출하도록 상기 복수의 동기위상기들(14)로부터의 페어저 정보를 전송 및 처리하고, 원격 동기위상기에서의 차를 검출하고, 폴트를 능동 구성요소를 작동시키거나 또는 안정성을 증가하도록 상기 분산 시스템 내의 전기의 위상을 변경하는 것과 연관된 시간이 있게 된다. 상기한 지연은 또한 데이터 프로세스(들)과 동기위상기들과 능동 구성요소들 사이에 데이터를 전송하는데 사용되는 전송 수단의 신뢰성, 대역폭 및 속도에 의존하여 복합될 수 있다. 무선 주파수(RF) 전송이 통신에 사용되는 것이 통상적이다. 이러한 RF 전송은 다른 RF 전송 및/또는 번개와 같은 자연 현상에 의해 방해될 수 있다. 또한, 번개를 발생시키는 폭풍우는 상기 배전 시스템에 손상을 주는 것을 단정할 수 있으며, 따라서 이들 불안정성에 적절하게 응답하는 문제를 더 심각하게 한다.
상기 관성 중심이 중앙 데이터 프로세서(24)에 의해 상기 에지 데이터 프로세서(20)로 주기적으로 전송될 수 있다는 것이 또한 밝혀졌다. 복수의 샘플링 디바이스들에 의존하는 상기 관성 중심은 그 자체의 특성상 비교적 안정적일 수 있으며, 상기 배전 시스템 내의 개별적인 장애/불안정성에 의해 심각하게 변동하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 에지 데이터 프로세서(20)는 상기 중앙 데이터 프로세서(24)와의 연속하는 통신 링크를 가질 필요가 없으며, 폴트들을 클리어하거나 또는 상기 배전 시스템의 안정성을 개선하기 위하여 자체적으로 어느 정도 또는 완전하게 기능할 수 있다. 상기 에지 데이터 프로세서(20)는 또한 상기 배전 시스템의 불안정성을 액세스하기 위한 상이한 기준으로 주기적으로 갱신될 수 있다.
상기 에지 데이터 프로세서(20)는 페이저 데이터의 미래 값들을 선택적으로 예측할 수 있다. 이들 예측된 값들은 테일러 급수 또는 다른 컨버전스 알고리즘들을 사용하여 산출될 수 있다. 또한 상기 페이저 데이터는 최소 제곱 또는 퍼지 논리와 같은 에러 정정 알고리즘을 사용하여 처리될 수 있다. 유사하게, 상기 관성 중심 데이터는 예측될 수 있고 정정될 수 있다. 그래서, 상기 예측 값들이 비교되어 시스템 불안정성을 야기할 수 있는 현상을 정확하게 더욱 검출하고 반응할 수 있다.
도 1은 제 2 배전 시스템(40)을 포함하며, 상기 시스템은 그 자신의 전력 발생기들(42), 전력 버스들(46), 전송선들(48), 상기 제 2 시스템(40) 내의 원격 위치들로부터 데이터를 획득하는 중앙 데이터 프로세서(54), 및 스위칭 스테이션(50)을 갖는다. 상기 제 2 배전 시스템(40)이 상기한 복수의 성분들을 포함하는 것은 배전 시스템과 그 연관된 관성 중심이 임의적으로 선택될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면에서는 공통적으로 발생하는 것으로서 두 개 이상의 배전 시스템들이 그들 사이에서 전력을 전송하도록 연결될 수 있다는 것을 나타내고 있다. 상기 배전 시스템들이 스위치(30)와 같은 것을 통해 연결되면, 그들 사이에 어떠한 위상 차는, 그들이 연결될 때 두 시스템들 사이에 불안정성이 있게될 것이라는 것을 나타낸다.
동기위상기(15) 및 대응하는 에지 프로세서(21)가 상기 시스템들 사이의 불안정성을 검출하고 정정하도록 두 개의 상이한 배전 시스템들 사이의 교차지점에 포함될 수 있다. 또한, 배전 시스템(10)과 배전 시스템(40)의 총체가 단일 형태의 커다란 배전 시스템 및 상기 두 개의 시스템들의 모든 원격 위치들로부터 산출된 대응하는 관성 중심으로 고려될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 배전 시스템들을 통해 흐르는 전력의 예들을 도시한다. 상기 도면들은 이해를 용이하게 하기 위해 간략화된 것이며, 따라서 실제로는 상기 시스템들이 3상이 될 때, 각각의 배전 시스템에서 개념상의 단상만을 도시한다는 것을 이해해야 한다. 도 2a에서, 그래프(60)는 그 관성 중심으로 표현되는 것으로서, 상기 배전 시스템(10)에서 흐르는 전력의 가능한 표현을 도시한다. 반대로, 도 2b에서, 그래프(64)는 별개의 배전 시스템(40)을 통해 흐르는 전력의 표현을 도시한다. 그래프(60) 및 그래프(64)는 만약 상기 두 시스템들이 스위칭 스테이션(30)을 통해 결합되어 있다면 상기 두 시스템들 사이에 불안정성이 있다는 것을 나타내는 이상(out of phase)이 된다. 상기 두 시스템들이 이상 상태에 있으므로, 상기 두 시스템들 사이의 상호접속은 상기 두 시스템들 사이에 전위차를 일으키고 이는 불안정성을 야기한다. 지점들(66 및 70)은 그래프들(60 및 64) 상에서의 등가의 지점들을 각각 나타낸다. 이들 지점들은 중앙 산마루의 정점을 나타낸다. 지점(70)이 지점(66)에 대해 상이한 시간에 발생하므로, 그래프(64)는 그래프(60)와 이상 상태에 있는 것이다. 이러한 위상 차는 71로 표시된다.
도 3은 에지 데이터 프로세서(80)를 도시한다. 상기 에지 데이터 프로세서(80)는 동기위상기(82)에 대한 통신 채널(83)을 포함할 수 있다. 또한 상기 에지 데이터 프로세서(80)는, 상호접속 또는 로드들을 스위칭하는 것과 같이 상기 배전 시스템 내의 전기의 위상 각을 변경하도록 상기 배전 시스템의 능동 디바이스(92)에 대한 제어 채널(93)을 포함할 수 있다. 또한 통신 채널(91)이 예로서 관성 중심 데이터를 검색하기 위해 데이터 프로세서와 통신하는데 사용될 수 있다. 상기 도면은 RF 데이터 링크를 나타내도록 안테나(90)를 도시하였다. 하지만, 데이터 링크들의 복수의 유형들과 프로토콜들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 하드라인 연결, 가시선 마이크로웨이브(line of sight microwave) 또는 광학 전송 시스템, 또는 반송 전류 방식으로 전력 전송선들에 상기 데이터를 중첩하는 것 등의 모두가 상기 에지 데이터 프로세서(80)에 사용하기 위하여 고려될 수 있다.
상기 에지 데이터 프로세서(80)는 프로세서(84)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 FPGA, ASIC, CPLD 또는 유사한 디바이스로 대체될 수 있다. 유익하게도, 이들 부류의 디바이스는 정보를 비교적 빠르게 처리할 수 있으며, 비트 플립(bit flip)과 고전력 전송선들에 근접하여 연관된 다른 현상들에 덜 민감하다. FPGA 또는 유사한 디바이스를 구성하기 위한 이미지는 외부 메모리(86)에 또는 FPGA 또는 유사한 장치 자체 내부에 저장될 수 있다. 대안적으로 상기 메모리는 상기 프로세서(84)가 마이크로프로세서 또는 마이크로콘트롤러이거나 또는 소프트웨어 프로세싱을 위한 내장된 코어를 갖는다면, 소프트웨어 프로그램을 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 통신 채널(91)을 통해 검색된 정보는 메모리(88)에 저장될 수 있다. 상기 에지 데이터 프로세서(80)는 마이크로프로세서와 FPGA 유형 디바이스들의 조합을 포함할 수 있으며, 그 일부는 상기 통신 채널(91)로부터의 정보를 처리하고 저장하도록 구성될 수 있고, 일부는 상기 동기위상기(82) 또는 능동 디바이스(92)로 또는 그로부터의 정보를 처리하기 위한 것이다.
본 발명이 도면들과 전술한 설명들에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 이와 같은 것은 단지 설명을 위한 것이므로 본 발명은 그 도면과 설명 자체로 제한되지 않는다는 것을 고려해야 하며, 단지 적절한 실시예가 도시되고 설명되었으며 다음의 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 정신 내에 포함되는 모든 변경들, 등가물들 및 수정들은 보호되어야 한다. 본 명세서에서 인용되는 모든 공보들, 특허들 및 특허출원들은, 각각의 개별적인 공보, 특허 및 특허출원이 분명하게 개별적으로 참조로서 여기에 포함되어 그 전체가 설명되는 것과 같이, 참조로서 여기에 포함된다.
10, 40: 배전 시스템
12: 전력 발생기
14, 15, 17: 동기위상기
20: 에지 데이터 프로세서
44: 동기위상기
24, 54: 중앙 데이터 프로세서

Claims (18)

  1. 배전 시스템의 안정성을 확인하기 위한 방법에 있어서:
    a. 제 1 위치에서 전력 분배의 관성 중심(center of inertia)를 산출하는 단계,
    b. 상기 제 1 위치로부터 적어도 10 마일에 위치된 5개의 제 3 샘플링 디바이스들을 사용하여 상기 배전 시스템의 세그먼트로, 그 밖으로 또는 그를 통해 흐르는 전기의 특성을 나타내는 페이저(phasor)를 샘플링하는 단계, 및
    c. 상기 제 1 위치로부터 적어도 10 마일에 위치된 5개의 에지 데이터 프로세서들(edge data processors)을 사용하는 단계로서, 상기 에지 데이터 프로세서들의 각각은 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 상기 전기와 상기 배전 시스템의 나머지 사이의 불안정성을 확인하기 위해 상기 페이저로부터 추출된 데이터를 상기 관성 중심과 비교하도록 상기 제 3 샘플링 디바이스들의 각각에 통신가능하게 결합되는, 상기 5개의 에지 데이터 프로세서들을 사용하는 단계, 및
    d. 불안정성이 상기 에지 데이터 프로세서들 중 하나에 의해 검출될 때 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기의 위상을 변경하도록 능동 구성요소를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 관성 중심의 상기 산출은 상기 에지 데이터 프로세서로부터 적어도 10 마일에서 수행되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 데이터 프로세서들의 각각은 중앙 데이터 프로세서로부터 관성 중심 정보를 주기적으로 수신하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 데이터 프로세서들의 각각은 또한 상기 페이저로부터 추출된 상기 데이터의 미래 값들을 예측하고, 상기 미래 값들을 상기 관성 중심 또는 예측된 미래의 관성 중심과 비교하는, 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    불안정성이 검출될 때 상기 능동 구성요소가 자동으로 제어되는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 능동 구성요소는 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기와 상기 관성 중심 사이에 불안정성이 존재하고 800 밀리초 내에 지시되는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 능동 구성요소는 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기와 상기 관성 중심 사이에 불안정성이 존재하고 500 밀리초 내에 지시되는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 능동 구성요소는 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기와 상기 관성 중심 사이에 불안정성이 존재하고 300 밀리초 내에 지시되는, 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 능동 구성요소는 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기의 위상 각이 상기 관성 중심의 위상 각에 비해 5도 미만의 위상 각을 가질 때 그 사전-불안정성 검출된 상태로 복귀하도록 지시되는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 능동 구성요소는 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기의 위상 각이 상기 관성 중심의 위상 각에 비해 2도 미만의 위상 각을 가질 때 그 사전-불안정성 검출된 상태로 복귀하도록 지시되는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관성 중심은 상기 배전 시스템 내의 다수의 위치들에서 전기의 특성을 나타내는 페이저 정보를 측정하도록 구성된 복수의 동기위상기들(synchrophasors)의 사용을 통해 산출되는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    위상 검출기들 중 적어도 두 개가 상기 관성 중심을 산출할 때 하나의 전기 발전기에 속하는 페이저 정보를 측정하는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관성 중심의 상기 산출은 상기 제 3 샘플링 디바이스에 적어도 10 마일 멀리서 수행되는, 방법.
  14. 제 1 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 샘플링 디바이스들 중 하나는 능동 디바이스의 1 마일 내에 위치되는, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 샘플링 디바이스는 초당 적어도 40회 페이저 데이터를 샘플링하도록 구성되는, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    샘플링된 페이저 데이터에 대해 에러 정정 알고리즘을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 배전 시스템의 안정성을 확인하기 위한 시스템에 있어서:
    a. 배전 시스템 내의 복수의 위치들에서 페이저 정보를 샘플링하도록 각각 구성된 복수의 샘플링 디바이스들로서, 각각의 페이저는 상기 배전 시스템의 상이한 부분들을 통해 흐르는 전기의 특성을 나타내는, 상기 복수의 샘플링 디바이스들,
    b. 상기 복수의 샘플링 디바이스들로부터의 데이터를 사용하여 상기 배전 시스템의 관성 중심을 산출하기 위한 중앙 데이터 프로세서,
    c. 상기 중앙 데이터 프로세서로부터 적어도 10 마일 떨어진 적어도 5개의 에지 데이터 프로세서들로서, 그 각각은 상기 배전 시스템을 통해, 상기 시스템으로 또는 그 밖으로 흐르는 전기의 페이저 정보를 샘플링하도록 구성된 제 3 샘플링 디바이스에 통신가능하게 결합되는, 상기 적어도 5개의 에지 데이터 프로세서들, 및
    d. 불안정성이 상기 에지 데이터 프로세서들 중 하나에 의해 검출될 때 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기의 위상을 변경하도록 구성된 능동 구성요소를 포함하고,
    상기 에지 데이터 프로세서들의 각각은 상기 중앙 데이터 프로세서로부터 관성 중심 정보를 수신하고, 상기 제 3 샘플링 디바이스에 의해 샘플링된 전기와 상기 배전 시스템의 나머지 사이의 안정성을 확인하도록 상기 제 3 샘플링 디바이스로부터의 상기 페이저 정보를 상기 관성 중심 정보와 비교하도록 구성되는, 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 17 항에 나타낸 상기 5개가 규정됨에 따라 규정된 5개 이상의 에지 데이터 프로세서들이 존재하는, 시스템.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10191506B2 (en) * 2016-09-29 2019-01-29 Enel X North America, Inc. Demand response dispatch prediction system including automated validation, estimation, and editing rules configuration engine
GB2557220B (en) * 2016-11-30 2019-05-15 Reactive Tech Limited Determining a characteristic of an inertial contribution to an electric power grid
US10837995B2 (en) 2017-06-16 2020-11-17 Florida Power & Light Company Composite fault mapping
US10852341B2 (en) 2017-06-16 2020-12-01 Florida Power & Light Company Composite fault mapping
US10489019B2 (en) 2017-06-16 2019-11-26 Florida Power & Light Company Identifying and presenting related electrical power distribution system events
CN108574290B (zh) * 2018-04-12 2020-06-26 国家电网有限公司 受迫振荡的振荡源定位方法、装置、终端及可读存储介质
CN108988347B (zh) * 2018-08-01 2020-09-22 中国南方电网有限责任公司 一种电网暂态电压稳定样本集类别失衡的调节方法及***
US20200116772A1 (en) * 2018-10-15 2020-04-16 Sentient Energy, Inc. Power line sensors with automatic phase identification

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003111274A (ja) * 2001-10-01 2003-04-11 Mitsubishi Electric Corp 電力系統の送電限界算出方法および送電限界算出プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US20110022240A1 (en) 2009-07-23 2011-01-27 Athula Dayanarth Rajapaske Rotor Angle Stability Prediction Using Post Disturbance Voltage Trajectories
US20130205900A1 (en) 2012-02-14 2013-08-15 Tollgrade Communications, Inc. Power line management system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199482B2 (en) * 2005-06-30 2007-04-03 General Electric Company System and method for controlling effective wind farm power output
US8155901B2 (en) * 2008-05-01 2012-04-10 Southern California Edison System for remedying electrical power instability
US8121741B2 (en) * 2008-05-09 2012-02-21 International Business Machines Corporation Intelligent monitoring of an electrical utility grid
JP5424760B2 (ja) * 2009-07-17 2014-02-26 三菱電機株式会社 系統安定化システム
US8340931B2 (en) * 2009-10-05 2012-12-25 Mehta Tech, Inc. Power grid with comparison of differences in remote phasor changes
KR101152362B1 (ko) * 2010-11-29 2012-06-11 한국전력공사 Ｈｖｄｃ용 스마트 필터
US20120303300A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 General Electric Company Power distribution network load forecasting
EP2721710B1 (en) * 2011-06-20 2017-11-01 The AES Corporation Hybrid electric generating power plant that uses a combination of real-time generation facilities and energy storage system
US8310105B2 (en) * 2011-08-30 2012-11-13 Renewable Power Conversion, Inc. Centralized islanding protection for distributed renewable energy generators
US8941372B2 (en) * 2011-12-20 2015-01-27 General Electric Company Systems and methods for predicting power system instability
US20150073735A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-12 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method for adaptive fault location in power system networks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003111274A (ja) * 2001-10-01 2003-04-11 Mitsubishi Electric Corp 電力系統の送電限界算出方法および送電限界算出プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US20110022240A1 (en) 2009-07-23 2011-01-27 Athula Dayanarth Rajapaske Rotor Angle Stability Prediction Using Post Disturbance Voltage Trajectories
US20130205900A1 (en) 2012-02-14 2013-08-15 Tollgrade Communications, Inc. Power line management system

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