스마트 배전시스템 개발 한국전력공사 전력연구원 선임연구원 김 주 용

연구 내용 스마트 배전시스템 개발 스마트 배전 운영 시스템 ( 세부 1) 스마트 배전기기 ( 세부 2) 표준형 Plug-in 만능 수배전반 반도체 응용 다기능 변압기 개발 배전기기 상호운용성 시험 및 평가 스마트 배전기기 운영기준 제정 최적 배전망 구성 및 운영기술 개발 IEC 기반 배전운영 시스템 개발 Smart FRTU, AMI 연계 G/W 개발 AMI 및 EV 연계 운영기술 개발 DC 배전 타당성 및 경제성 평가 -2/20-

연구내용 ( 세부 1)  최적 배전망 구성 및 제어기술  신배전망 계통 구성 및 해석 기술  AMI, EV 연계 운영기법  분산지능형 고장복구 / 보호협조  스마트 배전운영시스템 개발  양방향 배전망 운영 S/W  IEC FEP, HMI 개발  EMS 기능 구현 및 타 시스템 연계  IEC61850 기반 Smart FRTU 등 개발  최적 통신망 설계 기술  IEC 어댑터, FRTU 개발  AMI 연계 gateway 개발  DC 배전 타당성 및 경제성 평가 3/18

 1 차년도  스마트 배전시스템 최적 구성 설계  스마트 배전운영시스템 구성 및 기능 설계  스마트 배전 통합 통신 플랫폼 설계  스마트 FRTU 및 IEC61850 Adapter 설계  AMI 연계 게이트웨이 설계 및 연계 방안 수립  DC 배전 플랫폼 개발 타당성 및 경제성 평가 IEC Adapter 4/18 단일루프 배전계통 구성도

 2 차년도  스마트 배전망 최적구성 및 운영기술 개발  스마트 배전운영시스템 DB Server, 데이터수집 소프트웨어 상세 설계 및 개발  IEC61850 IP 기반 고속네트워크 처리장치 상세설계 및 프로토타입 제작  IEC61850 어댑터 및 연계용 게이트웨이 상세설계 및 프로토타입 제작  Smart FRTU 상세설계 및 프로토타입 개발  AMI 연계 게이트웨이 프로토타입 개발 및 AMI 연계를 위한 프로토콜 구현 스마트 배전시스템 구성도 5/18 다중루프 배전계통 구성도

 3 차년도  스마트 배전운영시스템 운용기능 개발  IEC61850 적용 FEP 및 스마트 배전기기 적용 HMI 개발  IP 기반 고속네트워크 처리장치 시제품 개발  스마트배전 단말장치 시제품 개발  AMI 연계 게이트웨이 개발 6/18 고속네트워크 처리장치 구성도

 4 차년도  스마트 배전운영시스템 통합 연동 시험 수행  고창 전력시험센터를 이용한 스마트 배전운영시스템 실증시험  스마트 배전운영시스템 연계 기기성능 시험  AMI 연계 게이트웨이 실증 시험 7/18 분산 지능형 배전망

연구내용 ( 세부 2)  표준형 Plug-In 만능 수배전반  전력거래용 운영 알고리즘  Power Conditioner 제작  보호협조, 진단, 측정 모듈 개발  반도체응용 다기능 변압기 개발  IGBT 응용 전력변환부 / 제어부 개발  30kVA 반도체응용 변압기 개발  IEC 기반 배전기기 상호운용성 평가  광복합 지중케이블 지능화 시스템 제작  스마트 배전기기 적합성 및 상호운용성 시험  스마트 배전기기 운영기준 제정 및 실증시험  스마트 배전기기 규격 및 운영기준 정립  배전계통연계 실증시험 및 성능평가 8/18

 1 차년도  스마트 배전기기 개발 규격 및 표준화 방안 검토  양방향 수배전반용 전력 조류, 전력품질 측정 / 진단, 보호협조 모듈 설계  지중 케이블, 개폐기 등 기존 배전설비의 스마트화 기법 검토  3-level NPC 컨버터 - 인버터 시스템의 개발 3- 레벨 방식 인버터 만능 수배전반 구성도 9/18

 2 차년도  분산지능형 배전기기 운영기준 개발  양방향 전력거래용 만능 수배전반 시제품 제작  광복합 지중배전케이블 지능화시스템 제작  3-level 모델 제작 및 5-level 모의모델 개발 10/18 광복합 지중케이블 열화진단 개념

 3 차년도  스마트 배전기기 인증시험 및 시험선로 연계 성능 평가  만능 수배전반 자체 성능평가 설비 구축 및 신뢰도 평가  기존기기의 IEC 기반 스마트화 및 성능 평가  5-level 변압기 제작 및 성능평가 5- 레벨 방식 인버터 Avtive PCS 적용 개념도 11/18

 4 차년도  스마트 배전운영시스템 연계 기기성능 시험  양방향 전력거래용 만능 수배전반 중앙장치 연동시험  분산지능형 배전기기의 중앙장치 연계 실증시험 및 성능 개선  다기능 변압기 계통 연계 실증시험 및 성능개선 만능 수배전반 구성도 12/18 반도체응용 다기능 변압기

추진체계 및 일정 -13/20-

참여 기관별 연구수행 내용 구분참여기관수행내용 세부 1 전력연구원  스마트 배전시스템 설계 및 운영기술 개발, 통합 시험 한전 KDN  기반 통신장치 개발 및 스마트 배전 응용 S/W 개발 세니온  AMI 연계 게이트웨이 개발 전기연구원  DC 배전 플랫폼 개발 타당성 및 경제성 평가 기초연구원  양방향 배전계통 해석 및 보호협조 세부 2 전력연구원  스마트 배전기기 규격, 운영기준 제정 및 성능평가 산일전기  전력용 반도체 응용 다기능 변압기 개발 케이디파워  양방향 전력거래용 만능 수배전반 개발 -14/20-

스마트 배전 추진 로드맵 중앙집중형 감시제어 전력품질 감시 분산전원 단순감시 Radial 배전망 운영 Loop 계통 DG 연계 최적화 분산지능형 제어 고장진단 고장 자동복구 VPP Mesh 배전망 IEC 호환 고장 발생 후 수동복구 고장예지 DNP3/IEC60870 DC 배전 로드맵 작성 DC 배전망 타당성 평가 친환경 스마트 기기 센서, 지능형 배전기기 전력저장 Smart D-EMS 스마트 배전 시스템 AMI 배전지능화 (‘05-’09) 스마트 배전 (‘09-’13) 스마트 배전 (‘13-’17) DC 배전 R&D 및 실증 통합 통신플랫폼 AMR 연계 인터페이스 전력용 반도체 응용 배전기기 연계 / 통합 -15/20-

최종 성과물 16 스마트 배전운영시스템 반도체 응용 다기능 변압기 IEC 기반 분산지능형 배전기기 IEC 기반 FRTU 류 스마트 배전 시스템 분산전원 통합 배전망 최적운영기술 표준형 Plug-In 만능 수배전반 -16/20-

기대효과 및 활용방안  정부의 저탄소 녹색성장기술의 효율적 전력망 연계 운영가능  IT 기술을 융합한 전력기술의 선진화 및 성장동력화 가능  전력망의 스마트그리드 전환에 따른 내수시장 활성화  스마트그리드 핵심기술 확보로 전력산업의 수출 산업화 촉진  분산전원의 효율적 연계를 위한 미래 배전망 운영시스템 활용  스마트 배전기기의 국내 배전계통 확대 보급  국산 배전기기의 해외 스마트그리드 시장진출에 활용 기대 효과 활용 방안 -17/20-

에너지 저장장치 배터리 슈퍼 커패시터 그리드 상호연결 분산 에너지 자원 (DERs) 풍력, 태양광, 연료전지, CHP 등 수소에너지 전력시스템 발전력 배분 부하 통합 전력 수요 / 공급 Smart 배전시스템 상세설계 모델링과 분석 원격 감시 / 진단 및 제어 수요측 관리 진보된 제어 및 협조 고속의 시스템통신 에너지 저장장치 관리 지역전기에너지 통합운영 지역 에너지 사용자 수요관리 부하 on/off 요금에 의한 시그널 직접부하관리, DR PHEV, EV 스마트 배전시스템 향후전망 Smart 배전시스템 : 분산전원, 에너지저장 및 부하를 통합운영하고, 메인 전력망과 연동하는 핵심시스 템 -18/20-

Thank you!