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KR20210033671A - 풍력발전과 연계된 hvdc 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치 - Google Patents

풍력발전과 연계된 hvdc 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치 Download PDF

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KR20210033671A
KR20210033671A KR1020190115243A KR20190115243A KR20210033671A KR 20210033671 A KR20210033671 A KR 20210033671A KR 1020190115243 A KR1020190115243 A KR 1020190115243A KR 20190115243 A KR20190115243 A KR 20190115243A KR 20210033671 A KR20210033671 A KR 20210033671A
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Abstract

본 발명은 영구자석형 동기발전기(PMSG), 이중여자형 유도발전기(DFIG)를 활용하여 HVDC 송전제한값을 증가시켜 전력계통에서 요구하는 전력공급능력을 향상시킴으로써, 계통운영 신뢰도를 향상시키기 위한 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치는 전력계통에 연계되며, 고장전류 공급이 가능한 풍력발전기의 정격용량을 이용하여 DC 전력제한값을 연산하는 연산부와, 상기 연산부로부터 전달된 DC 전력제한값을 전압의존 전류지령제한에 DC 제한값으로 적용하여 HVDC 시스템의 송전제한값을 증가시키는 전력안정화 제어기를 포함한다.

Description

풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치{Power system stabilization device through transmission limit control of HVDC system linked to wind power generation}
본 발명은 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 영구자석형 동기발전기(PMSG), 이중여자형 유도발전기(DFIG)를 활용하여 HVDC 송전제한값을 증가시켜 전력계통에서 요구하는 전력공급능력을 향상시킴으로써, 계통운영 신뢰도를 향상시키기 위한 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치에 관한 것이다.
전류형 HVDC 시스템에서 HVDC 컨버터가 소모하는 무효전력을 계통에서 충분히 공급하지 못하는 경우 전력수급에 불안정이 발생하게 된다. 이에 따라, 대용량의 커패시터를 갖는 AC 필터의 개폐를 통해 HVDC 컨버터에 무효전력을 공급해 줄 수 있다. 그러나, HVDC 정격용량에 비해 AC 계통의 단락용량이 작은 약한 계통의 경우에는 전력 불안정의 영향이 크게 발생하게 되는 문제가 있다.
또한, AC 전압 및 전력안정도를 유지하기 위해서 실제 컨버터 전력 대비 AC 계통의 단락용량의 비인 단락비(SCR, Short Circuit Ratio)를 최소값 이상으로 유지해야 한다. 그러나, 발전기, 송전선로 탈락 등과 같은 계통의 상정사고의 경우에 단락비가 감소하게 되고, 단락비가 임계 단락비(Critical SCR)보다 낮아지게 되면 전력 불안정이 발생하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 위해서는 HVDC 송전제한을 낮게 운전해야만 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영구자석형 동기발전기(PMSG), 이중여자형 유도발전기(DFIG)를 활용하여 HVDC 송전제한값을 증가시켜 전력계통에서 요구하는 전력공급능력을 향상시킴으로써, 계통운영 신뢰도를 향상시키기 위한 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치는 전력계통에 연계되며, 고장전류 공급이 가능한 풍력발전기의 정격용량을 이용하여 DC 전력제한값을 연산하는 연산부와, 연산부로부터 전달된 DC 전력제한값을 전압의존 전류지령제한에 DC 제한값으로 적용하여 HVDC 시스템의 송전제한값을 증가시키는 전력안정화 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치는 영구자석형 동기발전기(PMSG), 이중여자형 유도발전기(DFIG)를 활용하여 HVDC 송전제한값을 증가시켜 전력계통에서 요구하는 전력공급능력을 향상시킬 수 있다.
또한, HVDC 송전제한값을 증가시킴으로써, 계통운영 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 발전기, 송전선로의 탈락과 같은 사고 조건에서도 실시간 풍력발전 연계량을 고려하여, 실시간 DC송전한계량을 향상시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 안정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전류형 HVDC 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 HVDC 제어기의 전압의존 전류지령제한(VDCOL, Voltage Dependent Current Order Limit) 기능을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 안정화 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 AC 계통의 전력-전압 곡선을 나타내는 도면이다.
도 6은 단락비에 따른 최대전력곡선(MPC)상의 최대송전가능전력(MAP)의 예시도이다.
도 7은 그리드코드에 따라 전압강하 중에 고장전류를 출력하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전력안정화 제어기의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 안정화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 안정화 시스템(1000)은 HVDC 시스템(100) 및 전력계통 안정화장치(200)를 포함할 수 있다.
HVDC 시스템(100)은 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템(100)으로, 전력계통의 두 AC 모선을 DC로 연계하는 시스템이다. 즉, 전류형 HVDC 시스템(100)은 발전소에서 생산되는 교류 전력을 직류로 변환시켜서 송전한 후 수전점에서 교류로 재 변환시켜 수용가에 전력을 공급할 수 있다.
전력계통 안정화장치(200)는 실시간 풍력발전을 고려함으로써, HVDC 시스템(100)의 송전제한값을 증가시킬 수 있다. 즉, 전력계통 안정화장치(200)는 DC 전력제한값을 연산하고, 연산된 DC 전력제한값을 전압의존 전류지령제한(VDCOL)에 DC 제한값으로 적용함으로써, HVDC 시스템(100)의 송전제한값을 증가시킬 수 있다. 이로 인해 발전기, 송전선로의 탈락과 같은 사고 조건에서도 HVDC 시스템(100)의 DC 송전제한값을 증가시킬 수 있다. 또한. 계통안정도 범위내에서 HVDC 시스템(100)의 DC 송전제한값을 정확히 연산함으로써, 전력계통에서 요구하는 전력공급 능력을 증가시킬 수 있고, 계통 운영 신뢰도 또한 증가시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전류형 HVDC 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, HVDC 시스템(100)은 AC/DC 변환설비인 렉티파이어(110), DC/AC 변환설비인 인버터(120), 변환용 변압기(130) 및 렉티파이어(110)와 인버터(120)에서 필요한 무효전력의 공급 및 고조파 제거를 위한 AC 필터(미도시)를 포함할 수 있다.
전류형 HVDC 시스템(100)은 렉티파이어(110)와 인버터(120)의 점호각을 조정하여 유효전력, DC 전류, 주파수 등을 제어할 수 있다. 이로 인해, 전류형 HVDC 시스템(100)의 경우, AC 모선상의 전압과 전류에 위상차가 발생하며, 결과적으로 무효전력이 발생하게 된다. 여기서, 무효전력의 크기는 DC 전력의 50~60%에 달할 수 있다. 따라서, 이러한 무효전력을 보상하기 위해 변환소 면적의 약 50%를 차지하는 대용량의 콘덴서를 갖는 AC 필터가 설치될 수 있다.
여기서, AC 계통이 HVDC 시스템(100)을 운전하기 위해 충분히 강한지를 평가하기 위한 단락비(SCR, Short Circuit Ratio) 지표를 사용할 수 있다. 단락비는 HVDC 시스템(100)이 연계되는 AC 모선에서의 AC 계통의 단락용량과 HVDC 시스템(100)의 용량비를 나타내는 값일 수 있으며, 단락비는 수학식 1을 이용하여 연산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, SCR은 단락비이고,
Figure pat00002
는 HVDC 시스템(100)의 송전량이고,
Figure pat00003
는 AC 계통의 단락용량일 수 있다.
여기서, 단락비가 높은 계통의 경우 강한 계통일 수 있고, 강한 계통의 경우 AC 계통 전압의 변동폭이 상대적으로 작아지고, DC 시스템에서 정류실패는 적게 발생할 수 있다. 한편, 단락비가 낮은 계통의 경우 약한 계통일 수 있고, 고조파 공진, 불안정, 빈번한 정류 실패 등의 문제가 발생할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 HVDC 제어기의 전압의존 전류지령제한(VDCOL, Voltage Dependent Current Order Limit) 기능을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전압의존 전류지령제한(VDCOL) 기능은 DC 전압 강하시의 무효전력 증가에 따른 전압감소를 억제하기 위해서 DC 전압 강하시에 이에 비례하여 DC 전류를 제한하는 것일 수 있다. 예컨대, DC 전압이 크게 감소하면 제어동작에 의해 지령전력값을 유지하기 위해 전류를 증가시키게 되고, 이러한 전류증가는 무효전력의 소모를 증가시켜 전압을 더욱 감소시키게 된다. 이러한 전압의 감소는 다시 전류를 증가시키게 되며, 이러한 악순환이 반복되면 전압붕괴가 발생될 수 있다. 이에 따라, DC 전압 강하시의 무효전력 증가에 따른 전압감소를 억제하기 위해서 DC 전압 강하시에 이에 비례하여 DC 전류를 제한할 수 있다.
전압의존 전류지령제한(VDCOL) 기능은 단락비(SCR)의 변화가 큰 AC 계통에 연결된 HVDC 시스템(100)의 경우 너무 빨리 동작하거나 너무 느리게 동작하여서 신뢰성 있는 동작을 하지 못하게 될 수 있다. 또한, HVDC 시스템(100)이 이미 전력-전압 곡선의 안정도 경계를 넘어서 운전되고 있는 경우 전압의존 전류지령제한(VDCOL) 기능은 인식되지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 안정화 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 안정화 장치(200)는 연산부(220) 및 전력안정화 제어기(240)를 포함할 수 있다.
연산부(220)는 DC 전력제한값을 연산하고, 연산된 DC 전력제한값을 전력안정화 제어기(240)로 전달할 수 있다.
구체적으로, HVDC 시스템(100)의 전력/전압 안정도 판별에 사용하는 최대송전가능전력(MAP, Maximum Available Power)은 일정 소호각 제어(CEA) 모드로 운전되는 컨버터의 최대송전가능전력으로, DC 전류
Figure pat00004
의 함수로써 컨버터 DC 전력
Figure pat00005
가 나타내는 최대전력곡선(MPC, Maximum Power Curve)의 최대값으로 정의될 수 있다. 즉, 이 운전점은
Figure pat00006
의 조건일 수 있다.
Figure pat00007
의 조건이 발생하는 경우의 DC 전력은 대응되는 DC 전류
Figure pat00008
에서 컨버터가 AC 계통에 전달할 수 있는 최대값이 될 수 있다.
Figure pat00009
이상에서 실제적으로 전달되는 DC 전력은 DC 전류 증가에 대해 더 감소하게 될 수 있다.
Figure pat00010
이상에서 실제적으로 전달되는 DC 전력이 DC 전류 증가에 대해 더 감소하는 것은 DC 전류의 증가와 비교해서 컨버터 AC 모선전압이 더 크게 감소하기 때문일 수 있으며, 결과적으로 DC 전력도 감소하게 될 수 있다. 이는 불안정한 계통특성과 일치하며, 최대송전가능전력(MAP) 조건은 AC/DC 연계시의 전력 안정도 제한을 결정하게 될 수 있다. 지수
Figure pat00011
는 최대전력곡선(MPC)의 기울기일 수 있고, 컨버터 AC 모선과 DC 모선에 대한 전력조류 방정식으로부터 유도될 수 있다. 즉, 연산부(220)는 수학식 2를 이용하여 최대전력곡선(MPC)의 기울기를 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00012
여기서, U는 교류전압이고,
Figure pat00013
은 소호각이고,
Figure pat00014
는 위상변위이고, ESCR은 단락비이고,
Figure pat00015
는 무효전력이고,
Figure pat00016
는 유효전력일 수 있다. 또한,
Figure pat00017
이고,
Figure pat00018
이고,
Figure pat00019
이고,
Figure pat00020
일 수 있다.
여기서,
Figure pat00021
는 일정 전류제어 모드에 대한 컨버터 유효전력의 전압 의존항이고,
Figure pat00022
는 일정 전류제어 모드에 대한 컨버터 무효전력의 전압 의존항일 수 있다.
수학식 2에 의한 최대송전가능전력(MAP) 조건은 수학식 3을 통해 발생될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00023
여기서, U는 교류전압이고, ESCR은 단락비이고,
Figure pat00024
는 무효전력이고,
Figure pat00025
는 유효전력일 수 있다.
만약 공칭조건 하에서 시스템 운전점이 최대송전가능전력(MAP)과 일치하는 경우 그때의 ESCR은 임계값인 CESCR이 되며, 연산부(220)는 CESCR을 수학식 4를 통해 연산할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00026
여기서, U는 교류전압이고,
Figure pat00027
는 무효전력이고,
Figure pat00028
는 유효전력일 수 있다.
수학식 4를 기초하면, HVDC 시스템(100)의 안정도에 영향을 미치는 변수는 운전전압(U), HVDC 운전용량(
Figure pat00029
), 무효전력 보상량(
Figure pat00030
)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 최대전력곡선(MPC)를 넘는 P를 전달하기 위해 DC 전류 지령치를 증가시킬 경우, 전압 감소치에 의해 목적을 달성할 수 없는 제어 불가능한 영역으로 HVDC 운전점이 초과되지 않도록 운영되어야 한다. 이러한, 최대송전가능전력(MAP) 특성은 계통의 단락비(SCR)에 따라 달라질 수 있고, 단락비(SCR)가 클수록 DC 링크를 통해 전달할 수 있는 전력량이 커질 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 AC 계통의 전력-전압 곡선을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, (a)는 단락비(SCR)가 3.5인 경우의 최대전력곡선(MPC)을 나타내고, (b)는 단락비(SCR)가 1.5인 경우의 최대전력곡선(MPC)을 나타낼 수 있다.
단락비(SCR)에 따라 전달가능한 DC 전력을 비교해보면 단락비(SCR)가 3.5인 경우가 1.5인 경우에 비해 인가할 수 있는 DC 전류의 크기가 크고, 최대송전가능전력(MAP)도 클 수 있다. 도 6은 단락비에 따른 최대전력곡선(MPC)상의 최대송전가능전력(MAP)의 예시도이다.
도 7을 참조하면, 풍력발전기의 고장전류 공급능력을 나타내는 것으로, 실선의 경우 독일에서의 계통 고장으로 인한 전압강하 중에 고장전류 출력을 나타내는 것이고, 점선의 경우 스페인에서의 계통 고장으로 인한 전압강하 중에 고장전류 출력을 나타내는 것일 수 있다.
풍력발전기는 계통 사고에 의해 AC 전압이 강하하면 계통전압의 유지목적으로 그리드코드에 따라 고장전류의 공급이 증가하며, AC 전압이 50% 강하한 경우 정격에 해당하는 고장전류를 공급할 수 있다. 풍력발전기의 주요 타입으로는 영구자석형 동기발전기(PMSG), 이중여자형 유도발전기(DFIG), 유도발전기(IG)로 구분될 수 있고, 이 중 동기발전기(PMSG)와 이중여자형 유도발전기(DFIG) 타입의 풍력발전기에서 고장전류의 공급이 가능하며, 그 크기는 정격전류일 수 있다. 도 7은 그리드코드에 따라 전압강하 중에 고장전류를 출력하는 예시도이다.
즉, 전력계통에서 높은 고장 전류 능력은 강한 계통을 나타내고, 유효 단락용량(SCMVA)의 증가를 의미할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면 동일한 동기발전기(PMSG) 운전조건에서 풍력발전기의 고장전류 공급능력을 고려하여 단락비(SCR)를 증가시키는 효과를 이용하여 DC 송전제한값을 상승시킬 수 있다.
이에 따라, 연산부(220)는 전력계통에서 풍력발전기의 고장전류 공급능력을 고려하여 전류형 HVDC 시스템(100)의 송전용량을 제한하는 단락비(
Figure pat00031
) 지수를 수학식 5를 통해 연산할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00032
여기서,
Figure pat00033
은 단락비이고,
Figure pat00034
는 HVDC 시스템(100)의 송전량이고,
Figure pat00035
은 AC 계통의 단락용량이고,
Figure pat00036
는 풍력발전의 정격용량일 수 있다.
Figure pat00037
는 계통연계 풍력발전 정격용량의 합으로 실시간 전력계통에 연계된 풍력발전기 중에 고장전류 공급이 가능한 영구자석형 동기발전기(PMSG), 이중여자형 유도발전기(DFIG)를 포함할 수 있다. 즉,
Figure pat00038
일 수 있다.
연산부(220)는 수학식 5의 단락비에 최소단락비인 3을 적용한 HVDC 시스템(100)의 DC 전력제한값을 수학식 6을 통해 연산할 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00039
여기서,
Figure pat00040
은 HVDC 시스템(100)의 DC 전력제한값이고,
Figure pat00041
은 AC 계통의 단락용량이고,
Figure pat00042
는 풍력발전의 정격용량일 수 있다.
연산부(220)는 연산한 DC 전력제한값을 전력안정화 제어기(240)로 전달할 수 있다.
전력안정화 제어기(240)는 연산부(220)로부터 전달된 DC 전력제한값을 전압의존 전류지령제한(VDCOL)에 DC 제한값으로 적용하여 HVDC 시스템(100)의 송전제한값을 증가시킬 수 있다. 또한, 전력안정화 제어기(240)는 유효전력(
Figure pat00043
), DC전압(
Figure pat00044
), DC전류(
Figure pat00045
)를 입력으로 할 수 있고, 전력안정화 제어기(240)는 HVDC 시스템(100)으로 Alpha 및 Gamma 지령을 출력할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전력안정화 제어기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 전력안정화 제어기(240)는 전압의존 전류지령제한(VDCOL) 기능을 갖는 제어기로써, 전류제어기(242), 전압제어기(244), 소호각 제어기(246) 및 점호각 선택부(248)를 포함할 수 있다.
점호각 선택부(248)는 전류제어기(242), 전압제어기(244), 소호각 제어기(246)에 대하여 최소 점호각을 선택하여 전류제어기(242), 전압제어기(244), 소호각 제어기(246)를 제어하도록 할 수 있다. 여기서, 전류 제어기(242)의 기준값은 전압의존 전류지령제한(VDCOL) 함수를 거쳐서 생성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 실시간 풍력발전을 고려함으로써, DC 송전제한값이 상승하게 될 수 있다. 즉, 전력안정화 제어기(240)는 전달된
Figure pat00046
을 전압의존 전류지령제한(VDCOL)에 DC 제한값으로 적용할 수 있고, 이에 따라, HVDC 시스템(100)의 송전용량이 동기발전기만을 고려한 경우보다 증가할 수 있고, 계통의 전력공급 한계량이 증가하여 전력수습변동 대응능력이 향상될 수 있다.
즉, 전력안정화 제어기(240)의 전압의존 전류지령제한(VDCOL)에 HVDC(100)의 송전량(
Figure pat00047
)의 DC 전력제한값을 적용함으로써 송전가능량이 증대되며, 상정사고 시에 송전전력의 유지를 통해 전력계통의 전력안정도를 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 영구자석형 동기발전기(PMSG), 이중여자형 유도발전기(DFIG)를 활용하여 HVDC 송전제한값을 증가시켜 전력계통에서 요구하는 전력공급능력을 향상시킴으로써, 계통운영 신뢰도를 향상시키기 위한 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치를 제공할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: HVDC 시스템
110: 렉티파이어
120: 인버터
130: 변환용 변압기
200: 전력계통 안정화 장치
220: 연산부
240: 전력안정화 제어기

Claims (7)

  1. 전력계통에 연계되며, 고장전류 공급이 가능한 풍력발전기의 정격용량을 이용하여 DC 전력제한값을 연산하는 연산부;
    상기 연산부로부터 전달된 DC 전력제한값을 전압의존 전류지령제한에 DC 제한값으로 적용하여 HVDC 시스템의 송전제한값을 증가시키는 전력안정화 제어기를 포함하는, 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고장전류 공급이 가능한 풍력발전기는 영구자석형 동기발전기 및 이중여자형 유도발전기를 포함하는, 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 전력계통에서 풍력발전기의 고장전류 공급능력을 고려하여 상기 HVDC 시스템의 송전용량을 제한하는 단락비를 하기 수학식을 통해 연산하고,
    Figure pat00048

    여기서,
    Figure pat00049
    은 단락비이고,
    Figure pat00050
    는 상기 HVDC 시스템의 송전량이고,
    Figure pat00051
    은 AC 계통의 단락용량이고,
    Figure pat00052
    는 풍력발전의 정격용량인, 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기
    Figure pat00053
    는 고장전류 공급이 가능한 풍력발전기인 영구자석형 동기발전기 및 이중여자형 유도발전기의 정격용량의 합인, 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 단락비에 최소단락비인 3을 적용하여 하기 수학식을 통해 DC 전력제한값을 연산하고,
    Figure pat00054

    여기서,
    Figure pat00055
    은 상기 HVDC 시스템의 DC 전력제한값이고,
    Figure pat00056
    은 AC 계통의 단락용량이고,
    Figure pat00057
    는 풍력발전의 정격용량인, 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력안정화 제어기는 유효전력, DC전압, DC전류가 입력되고, 상기 HVDC 시스템으로 Alpha 및 Gamma 지령을 출력하는, 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력안정화 제어기는,
    전류제어기, 전압제어기, 소호각 제어기 및 점호각 선택부를 포함하고,
    상기 점호각 선택부는 상기 전류제어기, 상기 전압제어기, 상기 소호각 제어기에 대하여 최소 점호각을 선택하여 상기 전류제어기, 상기 전압제어기, 상기 소호각 제어기를 제어하고, 상기 전류 제어기의 기준값은 전압의존 전류지령제한(VDCOL) 함수를 거쳐서 생성되는, 풍력발전과 연계된 HVDC 시스템의 송전제한값 제어를 통한 전력계통 안정화 장치.

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