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84 계장기술 Special contribution [email protected] 일반적으로 동기발전기의 기술특성시험은 현장시험과 모델링으로 구분된 다. 본 내용에서는 동기발전기에 대한 제어계의 성능변수를 검증하기 위한 현 장시험을 실시하고, 그 시험항목과 시험방법에 대해서 알아보고, 그 결과의 활 용에 초점이 맞추어져 있다. 1. 서 론 전력계통을 안전하게 운용하기 위해서는 발전기 제어계에 관한 안정도 해 석 모델정수가 중요하다. 발전기 기술특성시험은 이러한 데이터를 취득하고 검 증하는 과정으로서 과거에는 전기연구원(KERI)에서 독자적으로 관련 업무를 수행하였다. 그러나 발전기 기술특성시험에 대한 정부지침과 고시에 의하여 발 전기 기술특성시험을 실시해야 하는 대상 발전기의 증가로 인해서 전기연구원 에서 독자적으로 수행하기 어려운 상태가 되었다. 이에 한전KPS㈜는 2011년 10월 27일 전기연구원(KERI)과 발전설비 기술 특성시험에 관한 기술협약을 체결하고, 주관기관인 전력거래소(KPX)로부터 발전기 기술특성시험 3등급 수행기관으로 인증을 받아 관련 역무를 수행 중이 며, 향후 1등급 시험기관 인증을 위하여 해당 시험 기준실적을 쌓아가고 있는 중이다. 김 상 돈 책임전문원 한전KPS㈜ 솔루션센터 동기발전기 기술특성시험 및 사례

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84 계장기술

특 기

고 Special contribution

[email protected]

일반적으로 동기발전기의 기술특성시험은 현장시험과 모델링으로 구분된

다. 본 내용에서는 동기발전기에 대한 제어계의 성능변수를 검증하기 위한 현

장시험을 실시하고, 그 시험항목과 시험방법에 대해서 알아보고, 그 결과의 활

용에 초점이 맞추어져 있다.

1. 서 론

전력계통을 안전하게 운용하기 위해서는 발전기 제어계에 관한 안정도 해

석 모델정수가 중요하다. 발전기 기술특성시험은 이러한 데이터를 취득하고 검

증하는 과정으로서 과거에는 전기연구원(KERI)에서 독자적으로 관련 업무를

수행하였다. 그러나 발전기 기술특성시험에 대한 정부지침과 고시에 의하여 발

전기 기술특성시험을 실시해야 하는 대상 발전기의 증가로 인해서 전기연구원

에서 독자적으로 수행하기 어려운 상태가 되었다.

이에 한전KPS㈜는 2011년 10월 27일 전기연구원(KERI)과 발전설비 기술

특성시험에 관한 기술협약을 체결하고, 주관기관인 전력거래소(KPX)로부터

발전기 기술특성시험 3등급 수행기관으로 인증을 받아 관련 역무를 수행 중이

며, 향후 1등급 시험기관 인증을 위하여 해당 시험 기준실적을 쌓아가고 있는

중이다.

김 상 돈 책임전문원

한전KPS㈜ 솔루션센터

동기발전기 기술특성시험 및 사례

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동기발전기 기술특성시험 및 사례

2014. 10 85

원별구분 3 등급 2 등급 1 등급

화 력 300MVA 미만 500MVA 미만 500MVA 이상

복 합(調合대수기준)

200MVA 미만 400MVA 미만 400MVA 이상

수 력(양수, 조력)

100MVA 미만 200MVA 미만 200MVA 이상

원자력 한국전기연구원에서 수행(KINS 기준 고려)

표 1. 발전기 기술특성시험 시험기관 등급별 용량 기준

2. 본 론

동기발전기 기술특성시험은 현장시험과 모델링으로

구분할 수 있다. 현장시험은 정상상태 상태변수들의 기

준값들을 설정하고, 정상적인 운전상태에서 정수들을

확인하는 정상상태 측정시험과 동기발전기, 여자시스

템, 터빈 등의 동특성에 관한 데이터를 확보하기 위한

동특성 시험을 실시한다.

이 시험을 통하여 동기발전기 응동특성 자료를 확보

하여 전력계통 외란에 대해 동기발전기 응동특성을 합

리적으로 표현하는 동적 데이터를 취득할 수 있다.

모델링에서는 모델링 툴을 이용하여 현장시험에서

측정된 데이터와 제작사에서 제공한 데이터를 비교

검증하여 전력계통의 안정도 향상과 신뢰도 확보를 위

한 안정도 데이터를 확보할 수 있다.

2.1 시험방법

동기발전기 특성시험 데이터 취득을 위한 측정신호

에는 제어밸브위치와 회전속도, 동기발전기 계자전압,

계자전류, 동기발전기 단자전압, 단자전류가 있다.

측정항목 측정위치 범위 KDSM Channel

Gen. ø-ø Voltage (3ø)

Mea. PT 13,800/110V절연 입 출력 모듈

KSC-110b

Gen. Currents

(2ø)Mea. CT 5,000/1A

Slot2Channel3(Aø),

4(Cø)

여자기 계자전압

(Efd)Bus 단자 1,000V

절연 입 출력 모듈 KSC-110a

여자기 계자전류 (Ifd)

SHUNT 20A/60mV절연 입 출력 모듈

KSC-110d

Turbine Speed

(치차신호)

Speed Pickup출력단

1.92kHz절연 입 출력 모듈

KSC-110e

표 2. 발전기 기술특성시험 데이터 측정신호 및 측정위치

동기발전기 특성데이터 취득을 위한 현장시험은 정

상상태 측정시험과 동특성 측정시험으로 구분되며, 정

상상태 측정시험에서는 무부하 포화곡선시험, V곡선

시험, 무효전력 한계시험을 실시하고, 동특성 측정시

험에서는 부하차단시험, 무부하 자동전압조정기 응답

시험, 온라인 자동전압조정기 응답시험(또는 전력계통

안정화장치 응답시험)을 실시한다. 그림 1. 동기발전기 제어계 특성시험 측정 계통도

Excitation System

Turbine-Governing System

CV-Position Efd, Ifd

Torque

속도/전력

Vt, It

전압/전류

발전기FluxExciter

Turbine

AVR

Governor

계 측 장 비(Dynamic System Monitor)

PowerSystemNetwork

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Special contribution특별기고

86 계장기술

정특성(정상상태) 측정시험

- 무부하 포화특성 시험

- V곡선 시험

- 무효전력 한계치 시험

동특성 측정시험

- 부하차단 시험

- 자동전압조정기 응답시험

- 전력계통안정화장치 응답시험

그림 2. 발전기 기술특성시험 순서도

현장시험을 하기 위해서는 시험 전에 현장을 방문하

여 설비의 중요특성과 제작사 제공 데이터, 도면 등의

기초자료를 취득하고, 시험시 장비결선에 의한 설비의

사고를 예방하고, 신호측정 장비를 안전하게 결선하기

위해 측정포인트를 사전에 충분히 검토하여야 한다.

2.2 시험항목

(1) 무부하 포화특성 시험

동기발전기에서 무부하시의 유기전압(또는 동기발전

기 단자전압)과 계자전류와의 관계를 나타내는 곡선을

무부하 포화곡선 또는 개방회로 포화곡선이라 한다. 동

기발전기가 무부하 운전시에 동기발전기 유기전압은

E=4.44Kufn [V]에서 자속( )에 비례하고, 자속( )는

계자전류(If)에 비례한다. 전압이 낮은 부분에서는 유기

전압은 계자전류(If)에 정비례하여 증가하지만 전압이

높아짐에 따라 철심의 포화현상으로 자기저항이 증가

하므로 정격 전압을 얻기 위해서는 보다 큰 계자전류가

필요하다.

무부하 포화특성 시험은 동기발전기 무부하 정격속

도 상태에서 계자전류를 조정하면서 동기발전기 단자

전압을 70~106%까지 상승시킬 경우 동기발전기 단자

전압과 계자전류와의 관계를 도출하는 시험으로서, 측

정데이터를 통하여 동기발전기의 포화정수를 결정한다.

일반적인 시험방법은 다음과 같다.

① 정격속도, 동기발전기 차단기 개방, 여자시스템

계자전류제어 모드에서, 계자전압을 낮춰 고정자

전압이 가장 낮은 값 또는 정격의 70%로 설정한

다. 일반적으로 낮은 정격에서는 포화특성이 나

타나지 않으므로 정격의 70%에서 측정을 시작하

여도 충분한 데이터를 얻을 수 있다.

② 각 단계에서 계자전압을 단계적으로 3%씩 증가

시키면서 최대치, 또는 정격의 106%까지 데이터

를 측정한다.

③ 각 단계별 목표치에 도달하면 20초 동안 지속 후

안정화상태에서 고정자전압, 계자전압, 계자전류

값을 측정한다. 측정시 주의할 점은 계자전압이

순간적으로 너무 높다고 판단하여 다시 낮추는

동작을 취하면 정확한 데이터를 취득하지 못한다

는 것이다.

그림 3은 무부하 정격속도에서 자동전압조정기를 계

자전류제어 모드로 전환한 상태에서 단자전압을 0.677

P.U에서 1.058P.U까지 올리면서 측정된 무부하 포화

발전기/제어계 특성시험 시간표

예상 소요 시간(Elapse Time, Hr)

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동기발전기 기술특성시험 및 사례

2014. 10 87

곡선 시험 데이터(표 4)에서 얻어진 무부하 포화곡선이

다. 포화곡선의 o 표시는 특성시험 시 측정된 단자전

압 데이터로서 측정범위가 0.677에서 1.058P.U 사이의

값이다.

주파수(Hz)

단자전압(kV) 계자전류(A) 계자전압(V)

60.408 9.619 1.472 15.503

60.420 9.957 1.584 16.701

60.470 10.289 1.636 17.190

60.408 10.570 1.697 17.810

60.420 10.954 1.777 18.623

60.420 11.381 1.868 19.570

60.420 11.726 1.941 20.343

60.470 12.150 2.033 21.240

60.408 12.490 2.109 22.033

60.470 12.944 2.217 23.173

60.457 13.469 2.350 24.508

60.420 13.799 2.438 25.455

60.420 14.081 2.522 26.298

표 3. 무부하 포화곡선 시험 측정 데이터, Base kV : 13.8 kV

무부하 포화곡선에서 공극선과 측정된 데이터를 활

용하여 동기발전기의 포화 모델정수를 결정할 수 있다.

측정된 데이터를 이용하여 결정된 포화 모델정수는 식

(2.1), 식(2.2)와 같다.

(2) V곡선 시험

V곡선 시험은 동기발전기가 정상운전 중 유효전력

및 무효전력을 조정하여 계자전류에 대한 동기발전기

전기자전류(또는 피상전력) 관계를 도출하는 시험으로

서 측정데이터를 활용하여 동기발전기의 정상상태 직

축 횡축 동기리액턴스 및 포화정수를 검증할 수 있다.

데이터 측정은 유효전력 25%, 50%, 75%, 100% 에

서 각각의 출력대별 무효전력 -10%, 0%, 10%, 20%,

30% 데이터를 측정한다. 이때 동기발전기 단자전압은

정격의 95~105% 사이에서 동기발전기 설정전압을 조

정하여 무효전력을 용량곡선에 근거하여 진상/지상으

로 변경하면서 시험을 실시한다.

일반적인 시험방법은 다음과 같다.

① 측정하고자 하는 동기발전기 유효전력을 설정한

후 AVR을 자동모드에서 무효전력을 -10% MVAR

까지 맞추기 위해서 단자전압을 하강시킨다. 만

약 단자전압이 정격전압의 95%에 도달하면 단자

전압 하강을 멈추고 약 20초 이상 정지 후 안정상

태에서 데이터를 측정한다.

② 단자전압을 상승시켜 측정하고자 하는 단계의 유

효전력에서 측정 후 무효전력을 30% MVAR까지

맞추기 위해서 단자전압을 상승시킨다. 만약 단자

전압이 정격전압의 105%에 도달하면 단자전압 상

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

그림 3. 무부하 포화곡선(기준전압 = 13.8kV)

Open Circuit Saturation Curve for DaeJeon CP

Field Amperes

S(1.0) = 2.6286-2.39002.3900

= 0.100 …… (2.1)

S(1.2) = 3.5454-2.86632.8663

= 0.237 …… (2.2)

Per Un

it Ar

mat

ure

Volta

ge

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Special contribution특별기고

88 계장기술

승을 멈추고 20초 이상 정지 후 안정상태에서 데

이터를 측정한다.

③ 상기의 측정단계를 유효전력을 변경하면서 반복

하여 측정한다. (25%, 50%, 75%, 100% MW)

표 4는 시험대상 동기발전기의 측정된 V곡선 시험

데이터를 보여준다. 부하각은 동기발전기 축의 속도 치

차신호 3.6k㎐를 60㎐로 변환하고, 동기발전기 고정

자 전압의 위상과 비교하여 측정한 값이다.

Vt(kV)

P(MW)

Q(MVAR)

Ifd(A)

Efd(V)

Angle(deg)

13.963 38.647 -19.528 2.398 25.290 31.309

14.110 38.944 -10.302 2.768 29.144 27.119

14.257 39.095 -1.836 3.118 32.710 24.253

14.373 39.279 3.653 3.367 35.299 22.552

14.453 38.739 8.657 3.607 37.645 20.945

14.037 27.847 -13.082 2.311 24.384 22.017

14.137 28.042 -9.379 2.493 26.344 20.507

14.234 28.385 -3.926 2.766 29.095 18.913

14.315 28.345 -0.143 2.957 31.009 18.002

14.395 27.897 5.116 3.226 33.803 16.755

14.052 19.809 -14.438 2.037 21.541 16.366

14.129 18.309 -9.881 2.272 23.909 14.156

14.215 17.617 -5.594 2.484 26.206 12.566

14.290 16.684 -1.882 2.676 27.992 11.393

14.380 17.205 3.855 2.969 31.143 10.572

14.069 11.430 -12.161 2.036 21.483 9.532

14.131 11.360 -9.295 2.204 23.092 8.931

14.241 11.212 -2.919 2.512 26.329 8.002

14.299 11.338 -1.871 2.604 27.433 7.725

14.377 11.449 3.648 2.905 30.398 7.048

표 4. V곡선 시험 측정 데이터(Base = 100 MVA, 13.8 kV)

측정된 V곡선 시험 데이터를 이용하면 정상상태 동

기발전기 리액턴스와 포화정수를 검증할 수 있으며, 직

축동기리액턴스(Xd)와 횡축동기리액턴스(Xq), 포화정

수를 이용하여, 동기발전기 유효전력, 무효전력, 단자

전압을 초기값으로 하여 계자전류와 부하각 오차를 최

소로 하는 값으로 정상상태 동기발전기 리액턴스를 도

출할 수 있다.

이때 측정된 계자전류와 부하각 데이터를 가장 잘 모

델링하는 직축동기리액턴스(Xd)와 횡축동기리액턴스

(Xq)를 재결정하는 것이 가능하다.[1] 특히 직축·횡축

동기리액턴스는 측정된 계자전류와 부하각 데이터를

이용하여 보다 정확하게 재결정할 수 있다. 직축동기리

액턴스는 계자전류의 오차에 민감하게 반응하므로 식

(2.3)에서 부하각 오차항을 생략하고 직축모델정수만

먼저 튜닝하고, 횡축동기리액턴스는 부하각 오차에 민

감하게 반응하므로 식(2.3)에서 계자전류 오차항을 생

략하고 횡축모델정수만 튜닝한다.

정 수결정된 정수값

제작사 제공값

비 고

Xd 1.870 1.870 직축 동기리액턴스

Xq 1.300 1.680 횡축 동기리액턴스

Xd′ 0.387 0.220 직축 과도리액턴스

Xq′ 0.423 N/A 횡축 과도리액턴스

X˝ 0.235 0.160 직축/횡축 초기 과도리액턴스

Xl 0.160 N/A 고정자권선 누설리액턴스

S(1.0) 0.100 N/A 포화정수

S(1.2) 0.237 N/A 포화정수

표 5. 모델링을 통해 결정된 동기발전기 특성정수

(3) 무효전력 한계치 시험

무효전력 한계치 시험의 목적은 동기발전기가 정격

100% 유효출력에서 최대 최소로 출력할 수 있는 무효

전력 공급능력을 확인하는 시험이다.

min 12

(ifdmea-ifdcal)2+( mea- cal)2 …… (2.3)

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동기발전기 기술특성시험 및 사례

2014. 10 89

최대 무효전력 한계치 시험은 동기발전기 출력을

100% MW 출력에 고정시키고, 자동전압조정기를 자

동전압조절모드에서 동기발전기 가능출력곡선 상의 최

대 무효전력 출력제한치까지 단자전압을 상승시켜서

단자전압, 계자전압, 계자전류, 유효전력, 무효전력 등

을 측정한다.

최소 무효전력 한계치 시험은 동기발전기 유효전력

을 100% MW에 고정시키고, 자동전압조정기를 자동

전압조절모드에서 동기발전기 가능출력곡선 상의 최소

무효전력 출력제한치까지 단자전압을 감소시켜서 단자

전압, 계자전압, 계자전류, 유효전력, 무효전력 등을 측

정한다.

구분Vt

(kV) Pe

(MW) Qe

(MVAR) Ifd(A)

Efd(V)

제한요소

최대 14.439 134.830 84.145 927.046 291.59985Mvar 정격

최소 13.449 134.854 -23.117 585.385 186.664 UEL

표 6. 최대/최소 무효전력 한계치 시험 측정결과

최대 무효전력 한계치 측정 시에는 측정점에서 15분

연속운전한 후 안정된 상태에서 데이터를 측정한다. 만

약 15분 연속운전상태에서 운전제한조건이 발생하면

단자전압을 미소하게 감소시킨 후 다시 15분 연속운전

을 한다. 여기서 도출된 최대 무효전력 운전점은 안정

도 조류 계산의 무효전력 한계치로 제공된다.

(4) 부하차단 시험

부하차단 시험의 목적은 일정조건의 부하에서 동기

발전기 차단기를 강제적으로 차단하여 동기발전기 응

동특성을 확인하고, 그 결과로 측정된 데이터에서 단자

자속을 분석하여 동기발전기의 리액턴스, 시정수, 관성

정수 등을 도출하기 위한 시험으로서 동기발전기 리액

턴스와 시정수를 도출하는 방법 중에서 가장 실용적이

고 효과적인 방법이다.

시험방법은 동기발전기 출력을 20% 이하의 저부하

에서 운전하면서 고정자 전류가 직축 또는 횡축 단자전

류만 흐르도록 해서 동기발전기 차단기를 개방한다. 부

하차단 시험을 위한 동기발전기의 유효전력과 무효전

력, 터빈과 여자기의 운전모드 조건은 표 7과 같다.

부하차단

유효전력 무효전력 터빈제어여자기제어

1회 0% -20%자동주파수 추종모드

수동모드

2회 10% -1% 수동모드

3회 20% -10% 자동모드

표 7. 부하차단시험 운전조건

시험은 터빈의 운전모드를 자동주파수추종모드에서

3회 실시하는 것이 정상적이나, 동기발전기의 운전상

태나 운전조건에 따라서 3회를 실시하지 않아도 된다.

일반적으로 부하차단 시 여자기 수동모드는 일정 계자

전압방식을 의미하고, 이 모드에서 부하차단 시 정확한

모델정수를 도출할 수 있다.

부하각 미터를 이용하여 동기발전기 축속도를 측정

해서 단자전압과 축속도의 부하각을 측정할 수 있다면

어떠한 운전조건에서 부하를 차단하여도 단자자속을

직축 횡축으로 분리할 수 있다.

측정된 단자전압과 부하각으로부터 직축 횡축 단자

자속을 유도하는 식은 다음과 같다.

eq = Vtcos …… (2.4)

ed = Vtsin …… (2.5)

횡축 단자자속, q = -ed

r = -

Vtsinδr

…… (2.6)

직축 단자자속, d = eq

r = -

Vtconδr

…… (2.7)

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90 계장기술

측정된 단자전압과 부하각을 식(2.6)과 (2.7)을 이용

하여 단자전압을 횡축 직축 단자자속으로 분리할 수

있다.

분리된 자속으로 초기 과도리액턴스와 과도리액턴

스, 시정수를 계산하여 도출하고, 도출된 값으로 PSS/e

프로그램을 통해 부하차단을 모의하여 실측된 파형과

비교하는 방식으로 검증할 수 있다.

그림 4. 부하차단 후 측정된 부하각 그림 6. 분리된 직축자속

그림 7. 분리된 횡축자속그림 5. 부하차단 후 측정된 단자전압

Time (Second) Time (Second)

Time (Second)Time (Second)

0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 13.50 15.00 0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 13.50 15.00

0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 13.50 15.000.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 13.50 15.00

-0.0

200

0.98

200.

0000

6.10

00

1.053

00.

1110

대전

열병

합발

전 측

정된

부하

각()

대전

열병

합발

전 분

리된

직축

자속

(PU)

대전

열병

합발

전 분

리된

횡축

자속

(PU)

13.6

730

전열

병합

발전

측정

된 단

자전

압(kV)

14

.642

0

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동기발전기 기술특성시험 및 사례

2014. 10 91

동기발전기와 터빈이 포함된 관성정수는 부하차단

시 측정된 동기발전기 주파수 기울기로부터 계산된다.

그림 9는 시험대상 동기발전기의 부하차단시 측정된

주파수와 모델링을 통한 발전기 속도를 비교한 것이다.

부하차단 시 동기발전기 과속주파수로부터 관성정수를

구하면 다음과 같다.

그림 9. 부하차단(9.54MW)시 측정된 주파수(Blue)와 모의된 주파수(Red) 비교

그림 8. 부하차단(20.71MW)시 측정된 단자전압(Blue)과 모의된 단자전압(Red) 비교

그림 10. BRUSHLESS 여자시스템 블록도

Time (Second)0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

59.9

600

59.9

600

60.9

300

60.9

300

측정

된 주

파수

(Hz)

모의

된 주

파수

(Hz)

Time (Second)0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 13.50 15.00

0.99

000.

9900

1.015

01.0

150

측정

된 단

자전

압(P

U)

모의

된 단

자전

압(P

U)

H = -Δpa = -

9.54MW/1002×0.0194912

= 2.4473 …… (2.8)2

ddt

AVR

G

EX PEX

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Special contribution특별기고

92 계장기술

(5) 자동전압조정기 응답시험

이 시험은 동기발전기의 무부하 정격속도에서 자동

전압조정기 제어신호에 Step 신호를 인가하여 동기발

전기 단자전압과 계자전압의 응동특성을 분석함으로써

여자시스템 모델정수를 도출하는데 있다.

응답특성이 여자시스템의 형식에 따라 다르기 때문

에 이러한 응답특성이 잘 나오도록 여자시스템의 변수

를 결정해야 한다. 시험대상 동기발전기의 여자시스템

이 BRUSHLESS인 경우에는 발전기 계자전류를 측정

할 수 없고, 여자기의 계자전류만 측정할 수 있다. 이

경우에는 발전기 포화정수를 결정하기 위한 모델 변수

입력으로 여자기 계자전류를 사용한다.

PSS/e 프로그램에서 제공하는 여자기 모델을 이용

하여 시험대상 동기발전기의 여자시스템에 일치하는

모델을 선정한 후 측정된 데이터를 활용하여 모델링을

통해 제작사에서 제공된 동기발전기 계자시정수(tdo)

와 자동전압조정기 과도이득정수(KtG) 등을 검증할 수

있다.

(6) 전력계통안정화장치 응답시험

이 시험의 목적은 동기발전기 정격부하 운전 중에 전

력계통안정화장치(이하 PSS) 응동특성 분석을 통한

PSS 모델정수를 도출하고, 동기발전기 정수와 여자시

스템 모델정수 검증을 위한 시험이다.

그림 12. 오프라인 1% AVR 스텝시험 시 단자전압 측정결과(Blue)와 모의결과(Red) 비교

Time (Second)

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

0.97

60

0.97

600.

9890

0.98

90안

산도

시개

발 집

단에

너지

측정

된 단

자전

압(P

U)

안산

도시

개발

집단

에너

지 모

의된

단자

전압

(PU)

그림 11. BRUSHLESS 여자시스템의 PSS/e 모델-IEEE1

EC(pu)

VREF

-

- -

+

+ +

+VERR

VSRegulator

VRMAX

VRMIN

Damping

VRΣ

VFB

ΣΣ1

1+sTR1+sTC1+sTB

KA1+sTA

1

sTE

sKF(1+sTF1) (1+sTF2)

Exciter

SE+KE

VS = VOTHSG + VUEL + VOEL

EFD ≥ 0 (pu)

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2014. 10 93

최신의 디지털 여자시스템에서는 AVR에 PSS 기능

이 추가되어 있으나, 과거 아날로그 여자시스템에는

PSS가 설치되어 있지 않다. PSS 기능이 추가되어 있

다면 동기발전기 유효전력 100%, 무효전력 0% 상태에

서 자동전압조정기 응답시험에서와 같이 AVR 제어신

호에 Step 응답신호를 인가하여 시험하고 데이터를 취

득할 수 있다. 그러므로 이 시험을 온라인 자동전압조

정기 응답시험이라 한다. 모델정수의 도출과 검증은

PSS On 상태와 PSS Off 상태에서의 응동파형을 모의

하는 방식으로 실시된다.

3. 결 론

발전기 기술특성시험의 현장 데이터 취득을 위한 시

험시 위에서 언급한 시험을 실시함으로서 전력계통 동

적시뮬레이션을 위한 정확한 발전설비 동적모델 데이

터를 취득할 수 있다.

발전기 기술특성시험은 정확한 발전설비 모델정수를

도출하기 위해서 발전기·제어계 특성시험을 실시한

후 측정된 데이터를 이용하여 모델링을 통하여 동기기,

여자시스템, 그리고 조속기·터빈 등의 모델정수를 도

출하고, 도출된 모델정수를 PSS/e 프로그램을 사용하

여 측정된 데이터와 비교함으로써 동기발전기와 제어

계의 중요 변수를 검증하는 것이다.

그림 13. 오프라인 1% AVR 스텝시험시 여자기 계자전류 측정결과(Blue)와 발전기 계자전압 모의결과(Red) 비교

Time (Second)0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

19.11

201.1

110

25.0

680

1.614

0안

산도

시개

발 집

단에

너지

측정

된 여

자기

계자

전류

(Adc

)안

산도

시개

발 집

단에

너지

모의

된 발

전기

계자

전압

(PU)