주파수 변동의 원인과 부하 변동 특성

전력계통에서 주파수 변동은 발전기, 부하, 송전선의 상호작용에 따라 발생한다. 회전체의 운동 방정식에 따르면 발전기의 입력과 출력의 차이, 즉 $P_m – P_n$으로 인해 발전기는 가속과 감속을 반복하게 된다. 이로 인해 주파수가 상승하거나 저하되는 현상이 나타난다.

[전력 계통의 개념도]

원동기 ─ 발전기 ─ 송전선 ─ 수전측

(표기)
- Pm: 기계적 출력
- Pn: 전기적 출력
- M: 관성상수
- Δω: 회전속도 변화
- ΔP: 출력차

주파수 변동의 원인

1) 발전기 가속도
발전기가 가속되는 것은 회전수가 증가하는 것이며, 이는 주파수 상승을 뜻한다. 반대로 발전기가 감속되면 주파수 저하가 나타난다.

2) 운동기와 출력 사이의 불평형 발생 요인

• 급차스런 부하의 변동(주파수 제어의 주요 대상)
• 수요의 흐름과 수명 간에 발생하는 진동과 낙차의 변동
• 계통 내 동기기 사이의 동기화력의 변동
• 조속기 자체의 난조(hunting) 및 계통사고

부하 변동의 종류

1) 매년의 수요 증가
전원 개발 계획에 의해서 장기적으로 대응한다.

2) 계절 단위의 부하 변화
연간 발전계획으로 대응한다.

3) 시간 단위의 부하 변화
하루 전에 발전기의 운전 계획 수립으로 대응한다.

4) 분 단위, 초 단위의 부하 변화
주파수 제어의 주 대상이 된다.

또한 전기료, 영업일, 전압 변동, 전등의 점멸, 반한한 부하 개폐에 의해 부하가 변화하며, 이것이 시시각각 주파수 변동의 주요 원인이 된다.