발전기 관련 정수 및 용어

[발전기 관련 정수 및 용어]

 

• 동기 발전기 (Synchronous machine): 동기 발전기는 교류 발전기 중에서 회전자와 고정자(固定子)의 상대속도가 회전 자기장과 동기해서 회전하는 발전기이다.
• 무부하 포화 곡선: 발전기를 무부하, 정격 회전수로 운전하고 여자 전류를 변경하여 여자 전류와의 유도 기전력의 관계를 구한 때의 양자의 관계를 나타낸 곡선
• 부하각 (Load angle, 혹 power angle): 동기 발전기에서 1상의 무부하 유도 기전력과 단자 전압과의 위상차.
• V-곡선 특성 시험 (V-curve On-line test): 온라인에서 유효 출력 및 무효출력을 조정하여 여자 전류에 대한 단자 전압의 관계를 구하는 시험
• 무효전력 한계치 시험 (Reactive limit test): 정격 출력에서 단자 전압을 조정하여 100% MW에서 정격 100% Mvar를 확인하는 최대 무효전력 한계치와 단자전압을 95%이상에서 하여 최소 무효전력 한계치를 확인하는 시험
• 발전기 부하 차단 시험 (Load rejection Test): 일정한 조건의 부하를 주회로 차단기를 이용하여 강제적으로 절체 하여 응동 특성을 확인하는 시험
• 무부하 여자 시스템 스텝 시험 (Off-line AVR Step Test): 무부하 정격 속도 상태에서 단자 전압 기준 ± 2% 정도 변화하도록 AVR 제어 신호에 스텝 신호를 인가하여 그 응동 특성을 분석하는 시험
• T’do (D-axis transient open circuit time constant): 직축 과도 개로 시정수(sec). 회전자의 계자 동특성이 포함된 시정수
• T”do (D-axis subtransient open circuit time constant): 직축 초기(初期) 과도 개로 시정수 (sec). 회전자의 계자 동특성과 직축 댐핑 권선의 동특성이 포함된 시정수
• T’qo (Q-axis transient open circuit time constant): 횡축 과도 개로 시정수 (sec). 횡축에 관련된 계자 권선이 없기 때문에 직축 과도 시정수보다 작음
• T”qo (Q-axis subtransient open circuit time constant): 횡축 초기(初期) 과도 개로 시정수 (sec). 횡축 댐핑 특성과 횡축 회전자 동특성을 표현하는 시정수.
• Xd (D-axis synchronous reactance): 직축 동기 리액턴스, p.u.
• Xq (Q-axis synchronous reactance): 횡축 동기 리액턴스, p.u.
• X’d (D-axis transient reactance): 직축 과도 리액턴스, p.u.
• X’q (Q-axis transient reactance): 횡축 과도 리액턴스, p.u.
• X” (Subtransient reactance): 초기(初期) 과도 리액턴스, p.u.
• Xl (Stator leakage reactance): 고정자 누설 리액턴스, p.u.
• 관성 정수 (Inertia Constant): 단위 MW·s/MVA. 동기기에서 관성 정수는 기기 정격 용량 (MVA)에 대한 정격 속도에서 저장된 Kinetic Energy (MW·s) 비율로 정의 된다.
• D: 댐핑 정수
• S(1.0): 1.0 p.u. 자속에서 포화 계수
• S(1.2): 1.2 p.u. 자속에서 포화 계수
• Ra: 고정자 저항
• X2: negative sequence 리엑턴스, p.u.
• R0, X0: zero sequence 저항/리엑턴스
• GSU 변압기 (Generator Step Up): 발전기 스텝 업 변압기
• GCB (Generator Circuit Breaker): 발전기 차단기
• Per Unit: 단위법
• Ifd (Generator Field Current): 발전기 회전자 계자 전류
• Efd (Generator Field Voltage): 발전기 회전자 계자 전압
• It (Generator Stator Current): 발전기 고정자 단자 전류
• Id (Generator Stator d-axis Current): 발전기 고정자 직축 전류
• Iq (Generator Stator q-axis Current): 발전기 고정자 횡축 전류

 

[여자 시스템 관련 정수 및 용어]

 

• 자동전압조정기 (Automatic Voltage Regulator): 발전기의 출력 전압을 부하(負荷)나 속도의 변동에 관계없이 일정하게 유지하는 장치. 약칭AVR. 이에 의한 전압 조정은 발전기의 출력 전압을 검출하여 이것을 설정값과 비교하고 그 편차에 따라 여자 전류 (勵磁電流)를 변화시킴으로써 이루어진다
• V/Hz 제한기: 과다한 자속 전압을 방지하기 위한 제한기. 보통 108%정도 설정치를 갖는다.
• FCR (Field Current Regulator): 여자 시스템의 회전자 계자 전류를 일정하게 제어 하는 조정기
• FVR (Field Voltage Regulator): MVR 참조
• MVR (Manual Voltage Regulator): 여자 시스템의 계자 전압을 일정하게 제어하는 조정기. FVR (Field Voltage
• egulator) 모드 또는 수동 모드라고 함. (⇔AVR 모드)
• UEL (Under Excitation Limiter): 저여자 제한 장치, 발전기 저여자를 (즉 과도한 진상 운전) 제한하는 장치
• OEL (Over Excitation Limiter): 과여자 제한 장치. 발전기 과여자를 (즉, 과도한 지상 운전) 제한하는 장치.
• On-line OEL 계자 전류: OEL에 설정된 최대 계자 전류 설정치 값. 보통 정격 계자 전류의 110% 정도로 설정한다. 이 한계치 이상으로 계자전류가 입력되면 OEL은 AVR에 신호를 보내서 계자 전류를 설정된 값으로 낮춘다.
• 반한시 OEL (Inverse time type OEL): 설정된 OEL 계자전류를 초과하는 계자전류가 OEL에서 검출되면 계자전류의 크기에 따라 반한 특성을 갖고 계자 전류를 줄인다.
• 정한시 OEL (Fixed time delay type OEL): 설정된 OEL 계자전류를 초과하는 계자전류가 OEL에서 검출되면 정해진 시간 후에 계자 전류를 줄인다.
• PSS (Power System Stabilizer): 계통안정화장치. PSS는 전력계통이나 터빈 발전기의 저 주파수 진동을 억제하는데 사용된다. 발전기 여자장치의 초속응화에 따라 제동력이 저하하여, 중간 영역(동요의 제2파 以後)에 동요가 감쇠되지 않고 시간에 따라 발산하는 경우가 있다. 이의 대책으로 PSS에 의해 제동력을 확보한다. PSS 입력 신호에는 발전기 입력 편차 (ΔP 형 PSS)과 회전 속도 편차 (Δ ω형 PSS), 주파수 편차(Δ F형 PSS)을 사용하고 출력 신호를 AVR에 가해 제동 효과를 높이도록 설계하고 있다.
• PSS 건전성시험: 설치된 발전설비 PSS의 전력동요 감쇠 능력을 확인하고, 설정된 이득(Ks)과 시정수(T)의 적정성을 확인하는 시험.
• PSS 튜닝: 전력계통에서 발생하는 전력 동요를 감쇠하기 위해서 적절한 응답특성이 나오도록 하드웨어적으로 PSS 이득과 정수를 결정하는 것.

 

[조속기/터빈 관련 정수 및 용어]

 

• 거버너 (조속기, Governer): 터빈 회전 속도를 일정하게 유지하기 위한 제어 장치. 조속기는 속도 검출부, 유압 증폭부, 조작부, 복원부로 구성되어있으며, 비상 조속기가 작동했을 때 정격 속도 부근까지 감소할 때 자동 복원할 수 있도록 되어 있다
• Governor Free (droop ) 운전: 발전기 (즉 터빈)는 전력 계통에 동기된 회전수로 운전된다. 이 계통의 어느 발전소의 출력이 저하하면 수요가 일정하여 공급력이 감소되므로 계통 주파수가 저하하게 된다. 이 경우 타의 발전소 출력을 증가시키면 계통이 주파수 저하를 방지하게 된다. 이러한 계통의 주파수의 변동을 검출하여 억제하여 발전기 출력을 증감 시키는 것을 말한다.
• 조속기 Deadband: 조속기 불감대역. 미미한 주파수 변동에 기인하는 불필요한 동요를 막기 위한 의도적으로 주는 특성

 

[기타 관련 용어]

 

• 검증 (Verification): 모델 데이터의 진실성을 확인하는 것. 발전 설비의 측정된 데이터를 기준 데이터로 두고 모의된 데이터를 비교하여 확인 함
• 도출 (Derivation): 측정된 데이터로부터 모델의 특성을 나타내는 정수를 결정하는 것. 유도라고도 함.
• 정수 (Parameter): 모델의 특성을 표현하는 실수 또는 상수
• 모델 (Model): 발전 시스템을 적분 등으로 수치적으로 표현한 것으로 입력과 출력을 갖는다.
• 동특성 (Dynamic characteristics): 정적 특성과 반대 되는 개념. 설비의 시간 특성이 포함된 특성.
• 발전 시스템 (Generating system): 발전기와 여자 시스템을 포함한 시스템
• 발전기 특성시험: 정상분 (Positive sequence) 안정도용 검증된 모델 정수를 도출하기 위한 발전기와 제어계 특성시험. 국내에서는 발전기/제어계 특성시험이라고 함.
• 발전설비 (Generating Facility): 발전 시스템, 원동기 시스템, 보조 시스템을 포함한 모든 발전 설비
• 상세 모델링 (Detail modeling): 발전 유닛을 모델링 함에 있어 시스템을 축약하지 않고 그대로 모델링 한 것
• 승인 (Approval): 특정 시험 항목 등을 발전소에서 요청하는 경우 전력거래소에서 허락하는 경우 등을 의미
• 여자시스템 (Excitation system): 자동전압조정기와 여자기를 포함한 시스템
• 외란 (Disturbance): 본 웹에서는 전압이 2%이상 변동하고, 계통 주파수가 0.05 Hz이상 변동케 하는 계통 사고를 외란이라고 정의
• 외란 감시 자동기록장치: 발전 설비와 연계 선로 사이에 설치되어 계통에 외란이 발생시 자동적으로 기록하며, 성능은 최소 샘플링 속도 30 sample/sec이고 최소 30초 동안의 다수의 전력 변수 RMS 값을 기록할 수 있는 계측기
• 인증 (Certification): 공인된 기관에서 검증된 모델 데이터가 유효하다는 것을 인정하는 것
• 튜닝 (Tuning): 튜닝은 모델에서 튜닝과 현장에서 튜닝으로 나눌 수 있다. 모델에서 튜닝은 off-line 상에서 모델 정수를 적절하게 결정하는 방법이고 현장에서 튜닝은 적절한 응답이 나오도록 하드웨어적으로 제어 값 등을 설정 하는 방법이다.
• 축약 모델링 (Reduced Modeling): 본 웹에서는 동일한 시스템을 하나의 시스템으로 모델링 하는 것을 의미한다. 예로 다수의 저용량 풍력 유닛을 하나의 대용량 풍력 유닛으로 모델링 하는 것을 들 수 있다.
• 확정 (Confirmation): 특성시험 일정이나 날짜를 합의하여 결정
• CAO (Control Area Operator): WECC의 지역별 중앙 급전소. 국내의 전력거래소와 유사한 기능을 함.
• DSM (Dynamic System Moniotor): 미국 PTI사에서 개발한 발전기/제어계 특성시험 전용 디지털 계측 장비. 90년대 초에 개발되어 안정성, 신뢰성, 정확성 등을 확보하고 있음.
• HVDC (High Voltage Direct Controller): 초고압 직류 송전
• OEP (Overexcitation Protection): 과여자에 의한 발전 유닛을 보호하기 위해서 유닛의 트립 방법 및 장치
• PSS/E: 1976년 미국 PTI사가 개발한 안정도용 시뮬레이션 프로그램. 가장 신뢰도가 있는 프로그램으로서 전세계적으로 표준이 되고 있는 s/w
• VSAT (Voltage Security Assessment Tool): 캐나다 Powertech사에서 개발한 전압 안전도 평가 s/w.
• POI (Point of Interconnection of the generating facility): 발전 설비 상호 연계점. 발전 설비에서 생산하는 발전량을 전력계통에 공급하기 위한 공급점 또는 연계 선로.
• UPFC (Unified Power Flow Controller): 유연 AC 송전 제어기 중 하나. 모선의 전압과 선로의 전류를 능동적으로 제어하는 장치.
• TCSC (Thyrister Controlled Series Capacitor): 유연 AC 송전 제어기 중 하나. AC 송전 선로의 임피이던스를 능동적으로 제어하는 장치. 장거리 송전 선로인 경우 임피이던스를 보상하기 위해서 주로 사용.
• WSCC (Western System Coordinating Council): 서부 전력계통 신뢰도 위원회. 현재 WECC로 명칭이 변경됨
• DSA 측정장치 : 미국 HP사의 Dynamic Signal Analyzer로서 주파수 응동특성 측정장치. PSS 건전성 시험에서 주파수 응동 시험시 사용됨.