자동 발전 제어(AGC)의 역할과 동작 특성

1. 개요

자동 발전 제어(AGC)는 일정 주기마다 주파수와 발전기 출력을 측정해 계통 주파수의 효율적인 유지를 위해 경제 급전 방식에 따라 발전기 출력을 증발·감발하도록 제어하는 시스템을 말한다. AGC는 AFC와 ELD의 연동 제어를 통해 계통 주파수 유지 및 경제성을 동시에 확보하는 제어 방식이다.

2. 자동 발전 제어의 역할

(1) 계통 운용 개념도

AGC는 다음과 같은 운용 체계로 구성된다.

신호도 제어(SC)
↓
경제 급전 배분(ELD)
↓
주파수 제어(AFC)
↓
초속기 운전(G.F)

• EMS(에너지 관리 시스템) 기반으로 제어가 이루어진다.

(2) 초속기 운전(G.F: Governor Free)

발전기의 초속기 특성에 따라 부하의 속도 조정률에 대응해 발전기 출력을 조정하는 기능을 한다.

(3) 자동 주파수 제어(AFC)

계통 주파수 편차를 자동 검출하여 각 주파수 조정용 발전기의 출력으로 계통 주파수 특성을 조정하는 기능이다.

(4) 경제 급전 배분(ELD)

전체 계통에서 주어진 부하 조건에 따른 각 발전기의 최적 경제적 출력 배분을 조정하는 기능이다.

3. AGC 방식별 동작 특성

(1) 배열 배분 방식

• AFC 장치가 검출한 지역 요구량(AR=ΔPt+K·Δf)에 대응하는 신호를 ELD 장치로 전송한다.
• ELD 장치에서는 발전소별 제어신호를 발생해 각 발전소의 출력을 제어하는 방식이다.

특징

• 변동 주기가 짧은 부하 변동은 AFC가 분담하며, 긴 변동은 ELD가 분담하는 한계적 운용을 적용한다.
• 최근에는 이 방식은 거의 사용되지 않는다.

(2) 병렬 배분 방식

• AFC 장치에서 검출한 지역 요구량에서 단주기 변동은 AFC가 직접 발전기에 신호를 보내 제어한다.
• 장주기 성분은 ELD 장치를 거쳐 제어신호를 발생한다.
• 필요에 따라 AFC·ELD를 별도로 운전해 발전기를 제어할 수 있다.

(3) 재배분 방식

• AFC에서 1차적으로 주파수 조정용 발전기를 제어한다.
• 이후 발전기가 정속하며 ELD에서 계산된 후 각 발전기 출력을 재배분하는 형태이다.
• 단주기 성분은 ELD를 거치지 않으나 장주기 성분은 ELD에서 운용한다.

(4) 병렬 재배분 방식

• 병렬 배분 방식과 재배분 방식을 결합한 형태이다.
• 장주기 성분은 각 발전기의 출력을 종합해 ELD를 실시하며, 단주기 성분은 AFC에서 직접 제어신호를 송출한다.
• 일반적으로 재배분 방식과 병렬 재배분 방식이 많이 사용된다.

4. 제어 운용

• 두 방식에서 AFC 신호와 수요에 기반한 ELD 신호를 수요 10% 정도의 간격으로 발전기 출력에 반영해 제어한다.