스마트 배전시스템 개발 2009. 07. 15 한국전력공사 전력연구원 선임연구원 김 주 용.

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1 스마트 배전시스템 개발 2009. 07. 15 한국전력공사 전력연구원 선임연구원 김 주 용

2 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 61850 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-

3 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 61850 FEP, HMI 개발  EMS 기능 구현 및 타 시스템 연계  IEC61850 기반 Smart FRTU 등 개발  최적 통신망 설계 기술  IEC 61850 어댑터, FRTU 개발  AMI 연계 gateway 개발  DC 배전 타당성 및 경제성 평가 3/18

4  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 61850 Adapter 4/18 단일루프 배전계통 구성도

5  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

6  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

7  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

8 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 61850 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

9  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

10  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

11  3 차년도  스마트 배전기기 인증시험 및 시험선로 연계 성능 평가  만능 수배전반 자체 성능평가 설비 구축 및 신뢰도 평가  기존기기의 IEC 61850 기반 스마트화 및 성능 평가  5-level 변압기 제작 및 성능평가 5- 레벨 방식 인버터 Avtive PCS 적용 개념도 11/18

12  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

13 추진체계 및 일정 -13/20-

14 참여 기관별 연구수행 내용 구분참여기관수행내용 세부 1 전력연구원  스마트 배전시스템 설계 및 운영기술 개발, 통합 시험 한전 KDN  61850 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-

15 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 61850 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-

16 최종 성과물 16 스마트 배전운영시스템 반도체 응용 다기능 변압기 IEC 61850 기반 분산지능형 배전기기 IEC 61850 기반 FRTU 류 스마트 배전 시스템 분산전원 통합 배전망 최적운영기술 표준형 Plug-In 만능 수배전반 -16/20-

17 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-

18 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-

19 Thank you!