주파수 추종운전(Governor Free)

정의와 두 제어

주파수 추종운전은 발전기 조속기가 계통 주파수 변동에 따라 출력을 자동으로 증감시키는 운전이다.

중앙의 지시를 기다리지 않고 속도조정률(Droop)에 따라 스스로 응동하므로 1차 제어라 부른다.

편차를 없애는 것은 AGC의 몫이다. 두 제어는 대체가 아니라 순차 관계다.

속도조정률과 특성정수

속도조정률 δ는 주파수 변화율 대비 출력 변화율의 관계를 나타내는 값이다.

f₀는 정격주파수 60Hz, P_r은 정격출력이다. 주파수가 떨어지면 출력이 늘어나므로 부호는 음(-)이다.

발전기 특성정수 K_G는 P_r을 δ·f₀로 나눈 값으로, 1Hz 변화당 출력 변화(MW/Hz)를 뜻한다.

따라서 δ가 작을수록 같은 주파수 편차에 출력 변화가 커진다.

두 발전기 계산 예제

앞서 본 것처럼 δ가 작으면 출력 변화가 크다. 예제로 확인한다.

각 발전기의 특성정수는 정격출력을 f₀·δ로 나눈 값이다. G1은 533.3, G2는 666.7MW/Hz다.

두 값을 합하면 계통 특성정수는 1,200MW/Hz다. 부하가 1,500MW 늘면 주파수는 1.25Hz 떨어진다.

두 발전기는 특성정수 비율로 부하를 나눠 맡는다. G1은 666.7MW, G2는 833.3MW를 낸다.

합은 1,500MW로 부하 증가분과 같다. 이 편차는 이후 AGC가 2차 제어로 회복한다.

속도조정률 범위와 기준

발전기 종류마다 조속기 속도조정률 범위가 정해져 있다.

수력·내연은 3.0~4.0%, 가스터빈은 4.0~5.0%, 기력은 5.0~6.0%다. 저장장치는 2.0% 이내다.

1차예비력은 10초 이내 동작해 5분 이상 출력을 유지하는 예비력이다.

평상시 계통주파수는 60 ± 0.2Hz 이내로 유지한다. 불감대와 속도조정률은 다른 값이다.

AGC 연계와 정리

전체 흐름을 정리한다. 부하가 늘면 주파수가 떨어지고 조속기가 먼저 출력을 늘린다.

이 1차 응동으로 편차는 줄지만 정격 주파수로 완전히 회복되지는 않는다.

그 잔류 편차를 AGC가 출력기준점 조정으로 없앤다.

시험에서는 GF와 AGC의 역할 구분, 속도조정률에 따른 출력 변화 방향을 확인한다.