전력계통의 주파수 제어방식

1. 정 주파수 제어 (FFC: Flat Frequency Control)

1) 단독 계통인 우리나라에서 채택, 운용하는 방식이다.

2) 전력 계통의 주파수만을 검출하여 제어하는 방식이다.

• 계통 주파수 ↓ 규정 주파수
  → 조정용 발전소의 출력 감소 (△P)
• 계통 주파수 ↑ 규정 주파수
  → 조정용 발전소의 출력 증가 (△P)

3) 계통 주파수를 수급 균형을 조정하기 위한 필요한 제어량은 지역 요구량(AR: Area Requirement)이라 하며, 아래와 같다.

$$
AR = -K \cdot \Delta F \quad (K_g = -\frac{\Delta P}{\Delta F} \text{[MW/Hz]})
$$

이 값이 0으로 하기 위해 발전기 출력 제어를 수행한다.

4) 주요 구성 및 영향

• 제어 강리: 자동 주파수 제어(AFC)의 출력 변화
• 전송계 (가공지선 내 OPGW): 제어 신호를 주파수 조정용 발전소로 송출
• 주파수 조정용 발전소: 수력, 양수발전, 공융화력 발전 등 다수 활용

2. 정 연계선 전력제어 (FTC: Flat Tie-line Control)

1) 주파수와 관계없이 계통 간의 연계선 전력(△P_T)만을 제어하는 방식이다.
2) 연계선 전력을 검출하여 주파수 조정용 발전소의 출력을 제어한다.

• AR = △P_T
• 주파수와 관계없으므로, 연계선 전력을 제어하지만 계통 내부의 주파수가 안정되지 않으면 연계 주파수를 유지할 수 없다.

3. 연계선 전력 바이아스 제어 (TBC: Tie line Bias Control)

1) 계통의 주파수와 연계선 전력을 동시에 제어하는 방식이다.
2) 연계 계통의 주파수 제어에 가장 합리적이며, 제어 범용성이 높다.
3) 각 계통 내의 부하 변화에 따라 주파수 변동을 자체 제어하며, 응급 전력을 공급해 전체 계통 주파수를 안정하게 유지한다.

4. 주파수 제어 방식의 적용

1) 전력 계통들이 다수 연계되어 있을 경우 단일 FFC만으로 제어 어려움. 연계선 전력과 주파수 동시 제어 필요.

2) 2개 계통 연계 시 자동 주파수 제어는 다음 네 가지 방식으로 운용한다.

• FFC – FTC 방식
• FFC – TBC 방식
• FTC – TBC 방식
• TBC – TBC 방식

5. 각 방식 개요 및 특성

• FFC: 주파수만 제어
• FTC: 연계선 전력만 제어
• TBC: 두 신호를 합리적으로 제어

6. 주요사항

• 각 회사가 자기 계통 부하 변동만 제어하므로 상호 의존성 없이 운용이 가능하다.
• 그러나 실제 계통 용량은 각 계통의 응용 상황에 따라 변화하며, 정확한 조합이 필요하다.
• 계통 불안정성을 줄이기 위해 일부 계통은 FFC, 일부는 TBC를 적용하는 경우가 많다.