계통의 전력-주파수 특성

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1. 개요

1) 특성 정수의 의미

전력 계통에서 유효전력의 공급량과 수요의 불균형이 생기면 주파수가 변동한다. 이때 출력 불평형량 $\Delta P$과 주파수 변화량 $\Delta f$ 간의 비례 정수를 주파수 특성 정수라 한다.

2) 속도 조정부와 발전기 주파수 특성의 관계

속도 조정부 $s$는 다음과 같다.

$$
s = \frac{\Delta f}{f_n} = \frac{\Delta P_n}{P_n} \times 100(\%)
$$

또는,

$$
k = \frac{100 P_n}{s \cdot f_n} [MW/Hz]
$$

1) 계통 주파수가 변화할 때 조속기가 동작하여 발전 출력이 변화되는 특성을 가진다.

2) 주파수와 발전기 출력의 관계:

$$
K_g = -\frac{\Delta P_g}{\Delta f} [MW/Hz]
$$

여기서,

1) 부하측은 주파수가 저하되면 전동기의 회전수가 감소해 소비전력이 감소되는 고유한 특성이 있다. 이를 부하의 자기제어성이라 한다.

2) 주파수와 부하의 관계식:

$$
k_L = \frac{\Delta P_L}{\Delta f} [MW/Hz]
$$

여기서,

1) 전력 계통의 주파수 변동 시 발전기의 주파수 특성 $K_g$와 부하의 주파수 특성 $K_L$이 일치점에서 주파수가 정해진다.

2) $K_g$와 $K_L$의 교점을 주파수 특성 정수 $K$라 하며, 주파수 제어에 필요한 조정 용량을 결정하는 데 쓰인다.

3) 주파수 정수:

$$
K = \sum K_g i + K_L [MW/Hz]
$$