Ovation™ 마이크로그리드 제어 시스템은 시스템 상태를 지속적으로 모니터링하고 분산 에너지 자원, 부하 및 전기 인프라 전반에 걸쳐 제어 작업을 조정하는 통합 제어 아키텍처로 작동합니다. Ovation의 통합 제어 플랫폼을 기반으로 구축된 마이크로그리드 운영은 세 가지 긴밀하게 연결된 요소로 구성됩니다. 이는 시스템 전반의 가시성과 안정성을 제공하는 표준 제어 기능, 운영 목표와 제약 조건을 분석하는 내장형 에너지 관리 시스템(EMS), 그리고 전력 흐름과 계통 전환을 제어하는 통합 전기 제어입니다. 이러한 요소를 통해 Ovation 마이크로그리드 제어 시스템은 안정적인 마이크로그리드 운영을 유지하면서 변화하는 조건에 동적으로 대응할 수 있습니다.
표준 통합 제어 기능
데이터 획득
Ovation I/O 모듈은 매초 또는 100밀리초마다 데이터를 수집하여 제어 응용 분야 또는 정보 캡처 요구 사항을 지원합니다. 전용 Ovation 이벤트 시퀀스 모듈은 1/8밀리초 이벤트 타임 태그 해상도를 제공합니다. 또한 제어 시스템은 IEC 61850, Modbus, IEC 60870-5-104, OPC 및 DNP3와 같은 통신 데이터 링크(DL) 프로토콜을 사용하여 일반적으로 1-5초 간격으로 정보를 얻습니다.
수집된 데이터는 운영자 워크스테이션, 제어 판넬 및 공정 히스토리언에서 사용할 수 있도록 Ovation 네트워크를 통해 전송될 수 있습니다.
공정 그래프
모든 Ovation 시스템은 실시간 마이크로그리드 상태를 표시하는 단일 라인 다이어그램 등의 프로젝트별 그래픽과 함께 제공됩니다. 그래픽에 입력된 제어 매개변수는 자동으로 마이크로그리드 프로세스를 관리합니다. 버스 전압, 주파수, 전력 유량, 온도, 인버터 상태, 스위치 및 차단기 위치와 같은 중요한 아날로그 값도 표시됩니다.
알람 관리
Ovation 제어 시스템에는 마이크로그리드 알람의 우선순위를 지정하여 문제를 신속하게 격리하고 해결하는 통합 지능형 알람 관리 시스템이 포함되어 있습니다.
Ovation 알람 관리 시스템은 운영자가 정상 작동에서 벗어난 중요한 마이크로그리드 상황에 집중할 수 있게 합니다. 측정값 범위 초과(전력 버스의 고전압·저전압 또는 고주파수·저주파수), 디지털 상태 변화(그리드 차단기 개방 또는 자동 전환 스위치 작동) 및 드롭 시간 초과와 같은 비정상적인 조건은 Ovation 운영자 워크스테이션에서 알람으로 표시됩니다. 또한 운영자 워크스테이션에 표시된 알람은 알람 프린터와 Ovation 공정 히스토리언으로 전송되어 모든 공정 알람 및 후속 운영자 작업에 대한 시간순 기록을 생성합니다.
데이터 보관
Ovation 공정 히스토리언은 공정데이터, 알람, 이벤트 시퀀스 기록 및 운영자 입력을 Ovation 시스템에 대량 저장 및 검색하는 기능을 제공합니다. Ovation 시스템에서 지속적으로 수집한 데이터는 검색 및 분석을 위해 히스토리언에 보관됩니다. 공정 히스토리언의 데이터 보존은 테이프 드라이브 또는 DVD 드라이브로 보강될 수 있는 디스크 공간에 의해서만 제한됩니다.
보고서 생성
Ovation 공정 히스토리언에는 관련 기록 데이터를 다양한 형식으로 제공하는 보고 시스템이 포함되어 있습니다. 사전 정의된 템플릿은 일반적인 보고 작업에 사용할 수 있습니다. 사용자 지정 보고서 기능은 보다 복잡한 데이터 분석에 사용할 수 있습니다. 보고서는 시간별, 교대별, 일별, 월별 또는 연간으로 자동 생성될 수 있습니다.
조정된 마이크로그리드 제어를 위한 에너지 관리
매크로그리드 전력망 수요 요금에 대한 보호
마이크로그리드는 배전 유틸리티(또는 매크로그리드)에 대한 "공통 커플링 포인트" 연결과 주어진 수요 기간 동안 소비될 수 있는 최대 에너지 수량(MW h)을 규정하는 요금 구조/계약을 가질 수 있습니다. 이 한도를 초과하는 경우 마이크로그리드 관리자는 더 높은 수요 요금을 영구 부담하게 될 수 있습니다.
소비 수요는 전력(MW)이 아닌 에너지(MW h)로 측정되기 때문에 Ovation 시스템은 기간이 끝날 즈음에 에너지 소비를 예측합니다. 예상 오차는 현재 전력 소비율을 측정하고 수요 기간이 끝날 때까지 외삽하여 추정합니다. 예측값이 최대 수요 한도를 초과하는 경우 Ovation 시스템은 부하를 자동으로 줄이거나 발전 자원 또는 에너지 저장소에서 발전량을 늘려 매크로그리드에서 소비되는 에너지를 제한합니다. 또한 운영자에게 시정 조치를 취하도록 알람을 생성합니다.
공통 결합 지점에서의 에너지 흐름 제어 및 전압 조정
매크로그리드 운영자는 마이크로그리드를 에너지 소비 또는 공급 속도와 시스템 전압에 미치는 영향을 철저히 제어해야 하는 분산 에너지 자원으로 봅니다. 마이크로그리드 운영자는 매크로그리드를 통해 에너지를 판매하고 공급할 수 있지만 마이크로그리드 자체뿐만 아니라 매크로그리드에도 중요한 전압 지원을 제공할 수 있습니다.
Ovation 시스템은 미리 결정된 설정값에서 "공통 커플링 포인트"의 에너지 흐름 및 전압 조절을 관리하며, 이는 수요 변화 또는 장비 가용성에 대한 고속 응답을 통해 일관되게 달성됩니다. 마이크로그리드의 제어 목표는 종종 재생 에너지 자원을 통한 발전 극대화 및 전기 구매 비용 최소화를 수반합니다. 마이크로그리드가 내부 부하에서 요구하는 것보다 더 많은 전력을 생산하는 경우, Ovation 시스템은 운영자가 결정한 대로 에너지 저장 자원나 매크로그리드 또는 두 곳 모두로 흐르는 에너지 흐름을 제어합니다.
마이크로그리드가 내부 부하를 충족하기에 충분한 전력을 생산할 수 없는 상황에서 Ovation 시스템은 경제적으로 유리하다면 매크로그리드에서 전력을 끌어올 필요성을 최소화하기 위해 비필수 부하를 차단(또는 셰딩)할 수 있습니다. 마찬가지로 Ovation 시스템은 기상 또는 기타 비상 사태로 인해 매크로그리드 운영이 중단되어 마이크로그리드가 필요한 전력을 끌어올 수 없는 경우 마이크로그리드 부하를 줄여줍니다. 이것은 가장 적은 것부터 가장 필수적인 순으로 수행하여 자율적으로 작동하고 가능한 한 오랫동안 가장 필수적인 부하를 자체 공급하는 능력을 보존합니다.
에너지 생산, 저장 및 구매 최적화
마이크로그리드는 다양한 에너지 공급, 에너지 저장 및 조정 가능한 부하(에너지 소비) 자원으로 구성됩니다. 또한 매크로그리드에 연결된 공급업체 및 고객으로부터 에너지를 구매 또는 판매할 수도 있습니다. 분산 에너지 자원은 다양한 연료를 사용할 수 있으며, 이들은 각각 비용과 환경에 미치는 영향이 다릅니다.
마이크로그리드의 성능 목표는 에너지 비용 최소화, 총 환경 영향 최소화 또는 이 둘의 조합에 초점을 두는 경우가 많습니다. Emerson의 통합 Ovation 어드밴스드 파워 애플리케이션은 최첨단 최적화 기술을 사용하여 마이크로그리드 운영자가 성과 목표를 달성할 수 있도록 지원합니다. 이 애플리케이션은 분산 에너지 자원 관리를 최적화하기 위한 최상의 제어 설정값을 결정합니다.
성능 계산
Emerson의 글로벌 성능 어드바이저는 마이크로그리드에 있는 가스 및/또는 증기 터보 발전기의 효율을 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 이 어드바이저를 통해 운영자는 제어 가능한 손실을 파악하고, 설계 사양에 대비하여 장비 성능을 추적하며, 문제가 있는 공정 영역을 신속하게 식별하여 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 이 솔루션은 특정 플랜트 장비 세트에 맞는 완전한 보일러 및 터빈 성능 계산 세트(ASME 성능 테스트 코드 기반)를 제공합니다.
안전한 마이크로그리드 운영을 위한 전기 제어
차단기 제어 및 IED 연결
Ovation 시스템에 내장된 차단기 제어 로직을 통해 작업자는 운영자 워크스테이션에 표시된 단일 라인 다이어그램에서 OPEN 및 CLOSE 명령을 실행할 수 있습니다. 작업이 수행되기 전에 로직에서 차단기가 해당 작업을 수행하기에 적절한 상태인지 확인합니다. 명령이 하달된 후 특정 시간 내에 상태 표시등이 새로운 상태를 반영하지 않으면(즉, 차단기가 작동에 성공했음을 나타내지 않음) 알람이 생성됩니다.
Ovation 시스템은 매크로그리드 전력 품질을 지속적으로 모니터링합니다. 매크로그리드 문제가 감지되면 Ovation은 50마이크로초 이내에 공통 커플링 포인트에서 차단기를 열 수 있습니다. 이 조치는 즉시 마이크로그리드를 고립시켜 기본 부하를 계속 제공할 수 있는 능력을 보호하고 보존합니다.
Ovation은 다음을 포함한 다양한 프로토콜을 사용하여 지능형 전자 장치(IED)와 통신합니다.
- RS485 직렬 링크를 통한 Modbus
- TCP/IP를 통한 Modbus
- DNP
- PROFIBUS
- IEC 61850
- IEC 60870-5-104
부하 분담
부하 분담은 매우 중요한 마이크로그리드 제어 기능입니다. Ovation 마이크로그리드 비상 분석 및 부하 분담 애플리케이션은 그리드 손실 또는 전력 생산업체 손실과 같은 전기 장애에 자동으로 대응하여 안정적인 상태를 복원합니다.
발전 버스에서 그리드, 발전기 또는 상호 연결 차단기와 같은 전원이 손실되면(비상 사태) 해당 전원에서 원래 공급된 양만큼의 부하를 즉시 차단해야 합니다. 이를 통해 나머지 전력 생산업체에 과부하가 걸리지 않고 마이크로그리드에 대한 교란이 최소화됩니다.
가용 발전량에 맞게 부하를 즉시 줄이지 못하면 마이크로그리드에 정전이 발생합니다.
Ovation 플랫폼의 부하 분담 애플리케이션은 사용 가능한 피더 목록에서 차단할 부하에 전력을 공급하는 피더를 선택합니다. 피더는 중요도가 가장 낮은 것부터 가장 높은 것 순으로 선택됩니다. 또한 이 로직은 부하 분담기가 자동 트립을 수행할 수 있도록(닫힘 및 MW 유량 존재) 송전 버스가 아닌 수전 버스에 연결되어 있는지 확인합니다.
가능한 각 부하 분담 사례에 대한 차단기 목록은 지속적으로 업데이트되고 컨트롤러와 공유됩니다. Ovation 시스템은 전원이 끊기면 선택된 차단기를 자동으로 즉시 차단합니다.
마이크로그리드 운전원은 Ovation 그래픽을 통해 비상 상황시 차단해야 할 부하 목록을 손쉽게 확인할 수 있습니다. 운전원은 언제든지 특정 부하의 우선순위를 조정하거나 부하 분담 시스템에서 일시적으로 제외하여 비상 상황 시 해당 부하가 차단되는 것을 방지할 수 있습니다. 당연히, 부하 분담 시스템에서 너무 많은 부하를 제거하면 마이크로그리드의 전반적인 정전이 발생할 수 있으므로 신중한 주의를 기울여야 합니다.
Ovation의 빠른 부하 분담 로직은 발전기 과부하 및 정전을 방지합니다. 전원 차단기가 열리면 부하가 분리됩니다.
매크로그리드에서 분리된 마이크로그리드는 독립적인 전력 섬으로 작동하며, 섬의 주파수는 섬의 자체 전력 생산자가 유지해야 합니다. 마이크로그리드 부하가 발전을 초과하면 섬 주파수는 공칭 값인 60Hz(전 세계 많은 지역에서 50Hz) 아래로 상대적으로 천천히 떨어집니다.
섬 주파수가 최소 임계값 아래로 떨어지면 Ovation 로직은 우선순위가 낮은 부하를 충분히 분리하여 주파수를 공칭 값으로 되돌립니다. 주파수 저하는 일반적으로 오랜 시간에 걸쳐 발생하므로 이를 일반적으로 "느린 부하 분담"이라고 합니다.
그리드 타이라인 변압기가 과부하 상태에 도달하는 경우에도 느린 부하 분담이 필요할 수 있습니다.
공급/수요 밸런싱(주파수/전압 제어)
마이크로그리드 내에서 전원 공급과 수요의 균형을 맞추기 위한 제어 기술은 마이크로그리드 경계 내의 발전, 저장 및 부하 장비 유형에 따라 다릅니다. 마이크로그리드가 매크로그리드에 연결되어 있는지 여부, 그리고 마이크로그리드의 부하가 교류(AC), 직류(DC) 또는 이 둘의 하이브리드를 사용하는지 여부에 따라 달라집니다.
매크로그리드 연결 시스템은 항상 마이크로그리드의 부하에 공급할 수 있는 충분한 전력이 있는지 확인합니다. 이 경우 Ovation은 마이크로그리드의 목표에 의해 정의된 한도 내에서 매크로그리드에서 공급되는 에너지와 전력을 사용하여 마이크로그리드의 생산, 저장 및 에너지와 전력 사용을 제어합니다. 여기에는 매크로그리드 운영자가 일정 한도를 초과하는 무효 전력의 소비 또는 생산에 대해 요금을 부과할 수 있는 경우 무효 전력 사용이 포함됩니다.
섬형 마이크로그리드는 발전기, 인버터, 변압기 및 온도 조절 장치와 같은 제어 가능한 부하 요소의 설정값을 조정하여 수요와 균형 잡힌 공급을 보장합니다. 마이크로그리드 전체의 주파수, 전압 및 역률을 원하는 값으로 유지하기 위해 필요한 경우에만 아일랜드형 부하를 차단합니다.
회전 발전기가 있는 교류(AC) 및 하이브리드 전력 마이크로그리드의 특수한 경우, 주파수 제어는 실제 전원 공급의 균형을 맞추기 위해 사용됩니다. 전압은 발전기 여기 제어, 변압기 부하 탭 체인저(OLTC) 및 커패시터 뱅크와 같은 다양한 무효 전력 요소를 사용하여 제어됩니다.
회전 발전기(AC, DC 또는 하이브리드)가 없는 마이크로그리드의 경우, 인버터, 변압기 및 제어 가능 부하 요소의 설정값을 조정하여 마이크로그리드 전체에서 수행된 전압 및 역률(또는 무효 전력) 측정값을 원하는 범위 내에서 유지합니다. 부하 분단은 이 시나리오에서도 최후의 수단으로 사용됩니다.
어떤 경우든, Ovation 마이크로그리드 제어는 가장 신뢰할 수 있고 경제적이며 환경적으로 책임 있는 운영을 보장합니다.
동기화
동기화는 차단기 양쪽에 있는 시스템의 전압, 주파수 및 위상각을 측정하고 제어하는 공정입니다. 동기화를 통해 차단기를 닫기 전에 이 매개변수들 간의 차이가 지정된 한계 내에 있도록 합니다. 그렇게 하지 않으면 두 시스템의 장비에 심각한 고장이 발생할 위험이 있습니다. 이는 섬에 있는 마이크로그리드를 매크로그리드에 연결하여 에너지를 교환할 때 중요한 기능입니다.
마찬가지로 차단기를 열기 전에 차단기 전체의 전류 및 전력 유량이 정의된 한계 미만이어야 합니다.
Ovation 마이크로그리드 제어에는 마이크로그리드와 매크로그리드를 동기화하는 자동 동기화 인터페이스와 함께 동기화를 지원하는 하드웨어 및 소프트웨어 점검이 모두 포함되어 있습니다.
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