Analysis on Frequency Stability of High Inverter-Based Resource Penetration System By Considering Synchronous Condenser = 동기조상기를 고려한 IBR 수용률이 높은 계통 내 주파수 안정도 분석
저자
발행사항
청주 : 청주대학교 대학원, 2024
학위논문사항
학위논문(석사)-- 청주대학교 대학원 : 전자공학과 2024. 2
발행연도
2024
작성언어
영어
주제어
KDC
563.7 판사항(5)
발행국(도시)
충청북도
형태사항
59p. : 삽화, 도표 ; 26cm.
일반주기명
청주대학교 학위논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
동기조상기를 고려한 IBR 수용률이 높은 계통 내 주파수 안정도 분석
지도교수:최동희
참고문헌: p. 56-57
UCI식별코드
I804:43007-200000718826
소장기관
In this paper, in order to respond to the decrease in the number of synchronous generator operations due to the increase of the IBR penetration the goal is to study how the stability of the system frequency is improved by adding the system inertia when installing and converting the synchronous condenser in the system. First, in this paper, the frequency influence that varies depending on the synchronous condenser installation location was demonstrated by analyzing the ZIP load modeling characteristics. In the case of a constant power load, the load consumption is constant regardless of voltage, which has a positive effect on frequency stability when installing a synchronous condenser. However, in the case of a constant current load, the natural reduction in load is decreased due to the installation of a synchronous condenser, which has a negative effect on frequency stability. Therefore, the installation of a synchronous condenser supplies inertia to the system, but the influence of inertia is not positive in the frequency due to the influence of the load. In addition, the influence on the load and the influence on the frequency are different depending on the installation location of the synchronous condenser.
Second, we analyzed the frequency influence in the case of converting a synchronous generator to a synchronous condenser. And to reinforce the system inertia, synchronous condenser is connected to a flywheel. As a result of the analysis, it was confirmed that the frequency varied depending on the disclosed generator. In addition, it was confirmed that when a flywheel is connected to a synchronous condenser, the system inertia increases due to the inherent inertial energy of the flywheel, which has a positive effect on the frequency.
Third, since converting a synchronous generator to a synchronous condenser has a negative impact on the frequency, the impact was analyzed by converting the disclosing synchronous generators in power plants to a synchronous condenser. As a result, it was confirmed that the disclosed generators in power plants had a positive effect on frequency because they did not affect the load’s natural reduction.
Therefore, during the process of installing and converting synchronous condenser, positive and negative effects appear on the frequency depending on the location. Therefore, in the case of the grid with a high IBR, when installing and converting a synchronous condenser for inertia reinforcement, it is important to evaluate the frequency influence by considering the location.
본 논문에서는 IBR 수용률의 증가로 인한 동기 발전기 운영 수의 감소에 대응하기 위해 계통 내 동기조상기를 설치 및 전환하는 경우, 계통의 관성이 추가되어 계통 주파수의 안정도가 향상되는 연구를 목표로 하고 있다. 첫째, 본 논문에서는 동기조상기 설치 위치에 따라 달라지는 주파수 영향성에 대해 ZIP 부하 모델링 특징을 분석하여 입증했다. 정출력 부하의 경우에는, 부하 소비량이 전압에 상관없이 일정하기 때문에, 동기조상기 설치 시, 주파수 안정도에 긍정적인 영향을 미친다. 그러나, 정전류 부하의 경우에는, 동기조상기 설치로 인해, 부하의 자연 감소분이 감소하기 때문에, 주파수 안정도의 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 동기조상기의 설치는 계통에 관성을 공급하지만, 주파수 부분에서는 부하의 영향성으로 인해 관성의 영향성이 크지 않다. 또한, 동기조상기 설치 위치에 따라 부하에 미치는 영향성과 주파수에 미치는 영향이 다르다.
둘째, 동기 발전기를 동기조상기로 전환하는 사례에 대한 주파수 영향성의 분석과 동기조상기에 플라워휠 연계 시, 계통 내 주파수 영향성을 분석했다. 분석 결과, 앞서 설치 위치에 따라 주파수 영향성이 달라진 것처럼, 전환되는 발전기에 따라, 주파수 영향성이 달라짐을 확인하였다. 또한, 동기조상기에 플라워휠을 연계할 경우, 플라워휠의 내재되어 있는 관성 에너지로 인해, 계통 내 관성이 증가하여 주파수에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다.
셋째, 동기 발전기를 동기조상기로 전환하는 경우, 계통 내 주파수에 부정적인 영향을 미치기 때문에, 발전단지 내부의 발전기를 동기 조상기로 전환하여 영향성을 분석하였다. 결과, 발전단지의 폐지 발전기를 활용하였을 때, 부하의 자연 감소분에 영향을 미치지 않기 때문에, 주파수의 긍정적인 영향을 미침을 확인하였다.
따라서, 동기 조상기를 설치 및 전환하는 과정에서 위치에 따라 주파수에 긍정적인 효과와 부정적인 효과가 나타난다. 그러므로, 수용률이 높은 계통의 경우, 관성을 보강으로 동기조상기를 설치 및 전환할 경우, 위치를 고려하여 주파수 영향성을 평가하는 것이 중요하다는 결과로 판단된다.
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