EMS

 

 

EMS(Energy Management System)는 전력거래소의 중앙급전소에 설치되어 우리나라 전체 전력계통을 자동으로 감시, 제어하는 설비이다. EMS는 전력계통의 원격감시 및 제어기능(SCADA), 자동발전제어(AGC) 및 경제급전기능(Economic Load Dispatch), 전력계통 해석기능, 자료의 기록 및 저장기능, 급전원 모의훈련기능 등을 수행하는 급전용 종합자동화시스템이다. EMS의 기본 소프트웨어는 산업계에서 널리 이용되는 국제표준 소프트웨어를 채택하고 있다. 운영시스템(OS)으로 유닉스(UNIX) 및 윈도우즈(Windows) NT를 채택하고, 응용프로그램 언어는 C, C++, 포트란(FORTRAN), 비쥬얼베이직(Visual BASIC)을 사용하였으며, 데이터베이스는 실시간용으로서 해비테트(Habitat)를, 보고서용으로서 오라클(Oracle)을 채용하였다. 하드웨어의 경우 범용장치를 채택하여 확장성과 유지보수 및 성능향상을 용이하게 하였다. EMS는 기본적으로 주요 서버시스템이 모두 2중화 시스템으로 구성되어 있으며, 평상시에는 1개의 시스템으로 운용하다가 고장시에는 다른 시스템으로 자동 절체된다. EMS의 가동율은 전체 시스템으로 99.9%, 각 기기 별로는 98% 이상을 유지한다. 또한 주급전소의 EMS설비 고장 발생시에 후비급전소의 EMS를 사용할 수 있고, 후비시스템까지 정지시에는 훈련시스템으로 주요 기능을 운영할 수 있다.

SCADA시스템이란 Supervisory Contol And Data Acquisition의 약어로서, 원격감시 제어시스템 또는 감시제어, 데이터 수집시스템이라고도 한다. SCADA시스템은 발전.송배전시설, 석유화학플랜트, 제철공정시설, 공장자동화시설 등 여러 분야의 원격지 시설장치를 중앙집중식으로 감시제어하는데 사용된다. 전력분야에서는 발.변전소의 전력설비에 대한 정보를 원격감시ㆍ측정하여 중앙의 급전원에게 실시간으로 제공하고, 급전원의 조작에 의하여 발ㆍ변전소 설비를 제어하는데 이용되며, 전력거래소 중앙급전소에 EMS설비, 12개 지역급전소에 설치된 SCADA설비, 무인변전소를 감시제어하는 급전분소의 소규모 SCADA설비, 발ㆍ변전소 현장에 설치되는 원격소장치(RTU)로 구성된다. SCADA 시스템의 주요기능은 차단기 및 스위치의 닫힘/열림 상태, 계전기 등의 동작상태를 감시하는 원격감시기능, 전압, 전류, 변압기 TAP위치 등을 측정하는 원격측정기능, 차단기 및 스위치의 닫힌/열림 제어, 발전기의 발전량을 제어하는 원격제어기능, 차단기 및 스위치의 상태변화시 측정값이 설정치 초과 또는 미달시 경보 발생기능, 전압일보/월보 등 정기적인 자료를 통계 기록하는 기능 등이 있다.

중앙급전시스템(EMS)에서 전력계통에 연결되어 있는 각 발전기의 출력을 조정하는 발전제어방식. 전력계통에서의 수요는 항상 변화하기 때문에 발전량도 이에 맞게 조정되어야 한다. 이러한 발전량 조정 기능을 중앙급전시스템을 통해 종합적으로 수행하기 위한 것이 자동발전제어 기능이다. 자동발전제어 과정은 다음과 같다. EMS의 자동발전제어(AGC) 기능을 통해 각 발전기에 대한 발전량 정보가 전달되면 해당 발전기의 조속기(속도조정기)가 동작하고, 조속기는 제어대상이 되는 발전용 터빈의 속도를 자동발전제어 시스템에서 전달된 정보와 일치시키도록 함으로써 각 발전기의 출력이 제어된다. 자동발전제어 대상이 되는 중앙급전발전기는 현재 약 250기에 이르고 있다.

주어진 전력설비를 여러 가지 제약 조건, 예를 들면 수급 균형의 유지와 운전예비력 확보, 송전 선로의 안정도 유지 등을 고려하면서 전력수요에 맞추어 총 발전 연료비와 송전손실이 최소가 되도록 운전중인 각각의 발전기에 출력을 경제적으로 배분하는 것을 말한다. 경제급전을 위하여 발전기간의 출력배분은 각 발전기의 증분비(단위출력을 증가하는데 요하는 증가 경비)가 같게 되도록(등증분 연료비운전) 배분하고 발전소와 수요지점의 송전거리에 따라서 송전손실도 증가하므로 발전단에 있어서의 증분비를 수요단으로 환산하는 페날티팩터를 고려하여 배분한다. - 증분연료비(Incremental Fuel cost of Generation) 증분연료소비율에 연료단가를 곱한 것을 말하며, 출력 P로 운전중인 어느 발전기가 출력을 미소량 △P만큼 증가 시켰을 때 연료비가 △F만큼 증가했다고 하면 이때의 △F와 △P의 비율(△F/△P)로 되는 것이다. 즉, 연료비 대 출력간의 관계이다. - 등증분연료비운전(Operation for Equal Incremental Fuel Cost) 각 화력발전기의 증분 발전비용이 같게 되도록 각 발전기 출력을 배분해 주면 가장 경제적인 부하배분이 되며, 이와 같이 각 발전기의 증분연료비가 균등하게 되도록 운전하는 것을 등증분 연료비운전이라 한다.

전력계통내의 수많은 발전기에서 발전된 전기가 어떠한 상태로 흘러 수용가에게 공급되는가? 계통이 변경되거나 송전선, 발전기 등이 불시정지 되었을 때 어떤 현상이 나타나는가? 등의 현상을 모의(simulation), 분석하는 일련의 과정을 일컫는다. 이를 토대로 실제계통의 안정성을 평가하고 불안정한 상황이 예상되는 경우 전력계통의 안정성 및 신뢰도 확보를 위한 사전조치(송전망의 제약운전, 계통구성의 조정, 고장파급방지시스템 설치 등)를 시행한다. 계통해석에 사용되는 주요 프로그램으로는 PSS/E, Eurostag, VSAT, SSAT 등이 있으며, 전력계통의 안정성을 평가하는 항목으로는 고장용량, 과부하, 전압안정도, 과도안정도, 저주파동요평가 등이 있다.   출처 : 전력거래소