연계계통 주파수응답

정의

연계계통 주파수응답은 연계선으로 묶인 계통에서 유효전력 불균형이 주파수와 연계선 조류를 어떻게 바꾸는지 보는 해석이다.

계통 운영자는 이 변화량을 미리 계산해 주파수 유지 대책과 연계선 조류 한계를 정한다.

이 개념은 계산 문제로 반복해 출제되며, 단독운전과 연계운전을 비교하는 형태로 나온다.

주파수 특성정수

주파수 특성정수 K는 주파수가 변할 때 발전기와 부하가 스스로 바꾸는 전력의 합이다.

K_G는 조속기 속도조정률과 발전기 용량으로 정해지고, K_L은 전동기 부하가 많을수록 커진다.

두 값을 더한 K = K_G + K_L이 계통 전체의 주파수 특성정수다.

단위는 MW/Hz다. 불균형 전력당 주파수가 얼마나 변할지를 이 값이 정한다.

단독계통 주파수 변화

단독계통에서 부하가 늘면 정상상태 주파수 변화는 Δf = -ΔP/K로 구한다.

부하가 늘면 ΔP가 양수이므로 주파수는 내려간다.

부하를 차단하면 ΔP가 음수가 되어 주파수가 올라간다.

이 식은 계통 전체가 하나의 덩어리로 움직인다는 가정에서 나온다. 그래서 단독계통 해석의 기본식이 된다.

연계선 조류 분담

두 계통이 연계선으로 묶이면 불균형 전력은 두 계통이 나눠 분담한다.

연계선 조류 변화 ΔP_T는 탈락 전력 중 상대 계통이 분담하는 몫이다.

상대 계통 B의 분담 비율은 K_B를 전체 K로 나눈 값이다.

탈락이 A에서 생기면 연계선 조류는 B에서 A로 흐른다. 이 조류 증가분이 ΔP_T다.

계산 절차와 직접 풀기

계산은 다섯 단계다. 사고 전 조류와 특성정수를 먼저 확인한다.

운전 방식에 맞춰 K를 정하고 주파수 변화량 ΔF를 구한다.

이어서 연계선 조류 변화 ΔP_T를 구한다.

마지막으로 결과가 상식 범위인지 확인한다. 탈락량보다 큰 조류면 오류다.

직접 풀어 보자. 두 특성정수가 같을 때 ΔP_T는 탈락 전력의 얼마인가?

정답은 절반이다. 두 특성정수가 같으면 탈락 전력의 절반이 연계선으로 배분된다.

시험 포인트와 정리

시험에서는 단독운전과 연계운전의 차이를 비교하는 형태로 나온다.

연계운전 중에는 두 계통의 K를 합산하므로 같은 탈락 사고에서 주파수 변화가 작아진다.

다만 연계선 조류가 주파수 차이에 따라 변하므로 조류 변화량도 함께 구해야 한다.

정리하면 연계운전은 사고 부담을 나누지만 연계선 조류와 주파수 편차를 함께 계산해야 한다.