주파수 제어와 유효전력 균형

주파수 제어란

주파수 제어는 발전량과 부하의 균형을 맞춰 계통 주파수를 60Hz로 유지하는 제어다.

주파수는 발전량과 부하의 균형이 깨질 때 가장 먼저 변하는 전력계통 상태량이다.

일차제어와 드룹 특성

부하가 늘면 발전기 출력이 늘고, 원동기 속도가 떨어져 주파수가 낮아진다.

조속기가 이 변화를 받아 출력을 늘리지만 드룹 특성 때문에 편차가 남는다.

이 잔류 편차는 이차제어인 AGC가 출력기준점을 조정해 없앤다.

일차제어는 편차를 줄이고, 이차제어는 편차를 없앤다.

일차와 이차 제어 비교

일차제어는 조속기가 주파수 편차에 즉시 응동해 출력을 바꾸는 방식이다.

이차제어는 EMS의 AGC가 지역제어오차(ACE)를 보고 출력기준점을 조정한다.

경제급전은 발전기별 증분연료비로 출력을 배분해 총 연료비를 최소화한다.

세 방식은 응답 속도와 목적이 달라 서로 보완한다.

주파수 편차 계산

주파수 편차는 부하 변화량을 특성정수로 나누고 음의 부호를 붙여 대략 구한다.

특성정수 K는 발전기 쪽 값 K_G와 부하 쪽 값 K_L을 더해 구한다.

K가 1,000MW/Hz인 계통에 부하가 50MW 늘면 주파수 편차를 계산해 보자.

직접 풀어 보자.

정답은 -0.05Hz다. 60Hz 계통이라면 59.95Hz가 되며 일반적인 편차 범위 안이다.

시험에서 자주 틀리는 점

첫째, 일차제어와 이차제어를 혼동하지 않는다. 조속기와 AGC의 역할이 다르다.

둘째, 드룹 제어는 주파수가 낮아지면 출력이 늘어난다는 방향을 거꾸로 쓰지 않는다.

셋째, 연락선 조류가 주파수에 따라 변한다는 점을 빠뜨리면 감점이 크다.

정리

주파수 제어를 한 줄로 정리하면 다음과 같다.

조속기는 편차를 줄이고, AGC는 편차를 없앤다.

주파수 특성정수는 K = K_G + K_L 이다.