국내외 DER 연계 정책 및 계통 연계/독립/빌딩/캠퍼스 MG가 전력사 관심 이슈로 떠오르고 있다. 이에 따라 DER의 연계기준 (요구사항), Smart Inverter 기술 발전 등과 같이 기술 동향이 필요하다. 본 연구진은 관심 시스템 선정 (e.g. Building), 발전 및 부하 구성요소 파악, 전기적 특성 및 운영 시나리오 분석/개발 및 모델링/모의실험 수행을 위한 준비 작업을 수행할 예정이다. 이와 같은 연구를 진행하기 위해 OpenDSS, PSCAD/EMTDC 등의 모의실험 도구를 활용 구성 요소 모델 개발 및 MG 모델링을 수행한다. MG의 구성 발전 설비 및 ESS, 부하제어의 기술적 요구사항을 정의하여 계통의 요구사항에 맞는 전력제어, MG service 기술 (전압/주파수), FRT 기술 연구 수행 및 구현을 진행하게 된다. 또한 MG 간의 협조 연계 운전 전략 기반 수립, 요구되는 유연성 정량화 및 제공을 위한 전략 수립할 예정이다. 그리고 최적 ESS 용량 산정 기준 도출하여 MG의 안정성/유연성 확보 연구를 진행한다. 결론적으로 전압 및 보호 협조 기술 성능 제고, 계통 요구사항에 따른 ESS 최적 운영 및 DERMS 기능 확대 검토하여 다양한 옵션에 의한 계통 유연성 극대화 (최적화) 방법론을 수립할 것이다.

국내외 DER 연계 확산 정책 및 연계 기준으로 인해 GE, ABB, Siemens, SCE, SPIRAE 등에서 DERMS 기술 개발을 진행하고 있다. EPRI, NREL의 다양한 연구 성과가 발표되고 있으며, 미주 중심으로 진행되고 있는 Active Network Management를 통한 계통 안정화 분석들이 수행되고 있다. 본 연구진은 배전망, 날씨 및 부하 특성 변화 다양한 운전조건을 반영한 실제적인 배전망 운영 시나리오를 개발하고, DER 증가에 따른 전압, Active Network Management 부재 시 DER 허용 용량 산출, 보호, 안정도 문제를 예측, 분석하여 모의실험을 통해 현상적 관찰을 진행한다. 이와 같은 연구는 OpenDSS, PSCAD/EMTDC 등의 모의실험 도구를 활용 구성 요소 모델 개발 및 MG 모델링을 수행한다. 관찰 된 현상적 변화를 바탕으로 전압 및 보호 협조 전략을 개발, 적용하여 DER 연계 허용 용량 증대 효과 및 계통 안정화 방안에 대한 연구가 진행될 예정이다. 또한 전압 및 보호 협조 기술 성능 제고, 계통 요구사항에 따른 ESS 최적 운영 및 DERMS 기능 확대 검토 및 다양한 옵션에 의한 계통 유연성 극대화 방법론을 수립하고자 한다.

전력계통의 구성요소가 다양해지고, 구성 요소간 상호작용으로 인해 계통상태 예측 및 분석이 복잡화된 현대의 전력계통에서 구성 요소의 고장 또는 오동작은 정전 등의 계통사고로 파급될 가능성이 높아지게 된다. 일반적으로 이러한 기기들의 문제는 계통의 동요현상(진동)을 통해 관찰할 수 있으나, 현재의 시스템만으로는 이와 같은 동요현상을 관찰하기에는 한계가 있으며 PMU를 활용한 감시시스템 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 한국 계통에 설치된 약 40기의 PMU 및 미국 GRAPES의 멤버인 계통운영 사의 약 350기 PMU 데이터를 기준으로 데이터처리 및 클러스터링 기법을 통해 구성요소의 고장으로 인한 이상신호를 감지/분석 하여 패턴 및 PMU 데이터의 데이터베이스를 구축한다. 이러한 데이터베이스를 기반으로 이상신호 위치추정, 분류기를 구현하여 온라인 상태에서 특정 고장을 예측하며, 온라인 안정도 평가를 수행하여 실시간으로 계통 상태를 평가할 수 있는 실시간 모니터링 기술을 개발하고자 한다.

전력 계통 계획과 운영에 대한 결정은 계통의 안정도 해석과 동적 특성에 대한 시뮬레이션에 주로 의존하며, 정확한 시뮬레이션 수행을 위해서는 계통의 모델링과 발전 설비의 데이터가 정확해야 한다. 이러한 상황에서 PMU를 이용한 계통의 동적 모델링 검증 기술은 능동적/동적으로 변해가는 국내 전력계통 특성에 매우 중요한 기술 요소로 고려되고 있으며, 복잡해지고 불확실해지는 계통을 분석하는데 꼭 필요한 기술이다. 이에 본 연구과제에서는 현재 설치되어 운용 중에 있는 PMU 응용 기술을 개발하기 위해 발전소의 시각 동기화 기반 동적 모델링 연구를 수행하여 발전기 탈락, 신재생 에너지원 및 부하의 갑작스러운 변동, 전력 기기 스위칭 등의 이벤트 신호에 대한 계통의 동적 반응을 반영하는 모델링을 수행하고자 한다. 이는 기존의 모델 검증 방법과 달리 모델 파라미터 보정 결과를 온라인 상태에서 취득 가능하다는 장점을 가지며, 정확한 모델링 결과를 통해 전력계통의 안정도와 신뢰도를 유지할 수 있도록 하는 기술로 기대된다.