한국전기연구원 - 전력망 연계형 전력 변환 시스템의 제어 및 해석 가속화 사례
단시간 내에 대규모 전력 시스템 해석을 수행하기 위한 하이브리드 실시간 테스트 모델
“우리는 스마트 배전 시스템 개발과 기술적 및 경제적 평가를 위한 실시간 시뮬레이션 환경을 구축했습니다. MATLAB 및 Simulink를 사용한 하이브리드 시뮬레이션을 통해 대규모 전력 시스템 해석을 수행할 수 있었습니다.”
주요 성과
- MATLAB 및 Simulink는 계통 연계형 컨버터와 실시간 테스트 환경을 구축하기 위해 신속 제어 프로토타이핑, HIL 및 Power HIL 시스템 개발을 지원했습니다.
- Simscape Electrical을 통해 하이브리드 시뮬레이션 모델 개발을 가속화하여 개발 시간이 22분 이상에서 22초 미만으로 단축되었습니다.
- 실시간 시뮬레이션을 통해 팀의 안전을 보장하는 동시에 전체 개발 시간도 단축되었습니다.
KERI(한국전기연구원)는 전기기술의 혁신을 주도하는 선도적인 연구기관입니다. 이 연구소는 그리드 기술에 대한 실시간 테스트 역량 강화에 중점을 두고 있습니다. KERI의 팀은 MATLAB® 및 Simulink®와 함께 실제 하드웨어를 사용하여 하이브리드 마이크로그리드의 대규모 전력 시스템을 위한 제어 알고리즘을 개발하고 테스트했습니다.
KERI는 HIL(Hardware-in-the-Loop) 구축을 통해 스마트 인버터가 전력망에 미치는 영향을 테스트했습니다. 실제 스마트 제어기 인버터는 실시간으로 시뮬레이션되는 그리드에 연결되었으며, Power HIL을 사용하여 여러 그리드 포밍 인버터를 테스트했습니다. 그리드는 각 측면에 4~5개의 실제 제어기를 갖춘 전력 보상 장치 및 운영 체제에 대한 실제 하드웨어와 함께 실시간 시뮬레이터에서 모델링되었습니다. 그로 인해 에너지 절감량과 총 무효 전력 보상을 정량화했습니다.
KERI 팀은 Simscape Electrical™을 사용하여 하이브리드 모델을 구축하여 전력망의 페이저(Phasor) 및 EMT(전자기 과도) 시뮬레이션을 수행했습니다. 먼저, 동기 발전기를 포함한 29개 버스 시스템은 시뮬레이션 속도를 개선하기 위해 페이저 시뮬레이션 방법을 사용하였습니다. 스위칭 동특성이 필요한 전력전자 장치에 대한 부분은 EMT 시뮬레이션을 수행했습니다.
결론적으로, KERI는 단시간 내에 대규모 전력 시스템 해석을 수행하기 위해 계통 연계형 컨버터와 하이브리드 실시간 시험 모델을 개발했습니다.
