전력계통안정화장치(PSS)

정의

전력계통안정화장치(PSS)는 발전기 AVR에 부가되는 보조 장치다.

여자시스템에 보조신호를 더해 회전자 진동을 감쇠시키고 계통 안정도를 높인다.

전압을 유지하는 것이 아니라 전력동요를 줄이는 것이 목적이다.

동작 원리

PSS는 회전자 속도 편차를 입력으로 받아 보조신호를 만든다.

워시아웃 필터로 과도 성분만 취하고, 위상 보상기로 댐핑 위상을 맞춘다.

이득과 제한기를 거친 신호는 AVR 전압 기준에 더해진다.

그러면 계자자속이 바뀌어 제동 토크가 생기고 진동이 감쇠된다.

토크와 댐핑

전기토크 T는 계자자속과 전기자 자속, 상차각으로 정해진다.

동기화 토크는 각도 차에 비례해 발전기를 동기 상태로 붙잡는다.

제동 토크는 속도 변화에 비례하며, 저주파 전력동요는 댐핑 토크가 부족할 때 나타난다.

입력 신호 비교

PSS는 입력 신호에 따라 속도, 주파수, 전기출력 입력형으로 나뉜다.

속도 입력형은 국부 모드 감쇠에 유리하지만 속도 센서가 따로 필요하다.

주파수 입력형은 계통 간 모드에 유리하지만 잡음에 민감하다.

입력 신호는 진동 모드의 주파수 대역과 측정 장치 구성에 따라 고른다.

계산 예제

리드 보상기의 최대 위상 진상각은 sinφmax = (1−α)/(1+α)로 정해진다.

이 식을 α에 대해 풀면 α는 (1−sinφ)를 (1+sinφ)로 나눈 값이다.

φmax가 45도이면 sin 45도는 약 0.707이다.

직접 α를 구해 보자.

흔한 실수

가장 흔한 실수는 PSS를 AVR 대체 장치나 전압 제어 장치로 설명하는 것이다.

PSS는 AVR에 부가되는 보조 장치이고, 목적은 회전자 진동의 감쇠다.

위상 보상을 빠뜨리면 감쇠 토크가 나오지 않고, 과보상은 계통을 불안정하게 한다.

정리

정리하면 PSS는 AVR에 부가되어 여자 보조신호를 공급하는 장치다.

PSS는 주로 저주파 전력동요를 감쇠시켜 과도 안정도를 높인다.

설치 의무와 10년 주기 운전특성 점검 기준도 함께 기억해 두자.