최근 전력자유화로 인한 전력산업 환경변화 이후, 전 세계적으로 국부정전 및 광역정전 사례가 급증하고 있으며 이로 인해 막대한 산업·경제적 피해가 발생하고 있다.
이런 광역정전 사고의 분석결과를 종합해 보면, 대부분 초기 설비사고 이후 발생되는 전압강하, 무효전력 공급 불충분에 의해 사고가 파급되는 것으로 나타나고 있으며, 운전원의 경험 및 훈련부족 등에 의한 인적실수도 역시 큰 몫을 차지하고 있다.

따라서 계통 규모가 대형화, 복잡화 되고 있고 정보화 사회에 요구되는 부하는 계속 증가하고 있는 반면, NIMBY 현상 등 여러 가지 사회 환경변화에 기인한 전력설비의 투자는 상대적으로 부족한 실정에 있는 것이 현실이지만, 기존의 전압/무효전력 공급 설비를 효율적으로 제어·관리할 수 있는 자동화된 시스템이 있다면 이런 광역정전으로의 파급을 효과적으로 예방할 수 있을 것이다.

특히 최근의 국내 전력계통은 지속적인 부하증가에 따라 계통이 중부하 상태로 운전되어 안정도 한계 근처에서 운영되고 있고, 765kV 선로에 대한 높은 송전 의존도, 장거리 송전 등에 따른 무효전력 손실 증가로 인해 무효전력 수급이 불안정하게 되어 전압불안정 현상(전압붕괴) 발생 가능성이 더욱 높아지고 있다.

따라서 우리나라 계통에도 전압/무효전력 제어 방식을 적용, 무효전력 손실의 저감과 함께 궁극적으로는 송전용량의 증대에도 기여하는 ‘전력계통 무효전력 관리 시스템의 개발 및 운용’이 절실히 필요하다.
무효전력은 주파수와 달리 국지적인 특성을 가지므로 과거에는 적절한 지침에 의거하여 무효전력 제어설비 설치개소에서의 국부적인 조작으로 운용되어 왔으나 최근 컴퓨터와 통신망의 비약적인 발전에 따라 협조제어 내지 통합제어가 가능해졌으며, 유럽의 여러 선진국에서는 각국의 계통 특성에 따라 1차적 전압제어(Primary Voltage Control, PVC)는 물론 2차적 전압제어(Secondary Voltage Control, SVC)와 3차적 전압제어(Tertiary Voltage Control, TVC)등과 같은 계층적 전압제어방식을 이미 개발하여 운영하고 있다.

계층적 전압제어 방식 중 2차적 전압제어(SVC) 방식을 적용하는 전압 제어 시스템

현재 프랑스, 이태리, 벨기에 등 유럽지역의 송전계통에 적용되고 있는 SVR의 성공적인 운용사례는 값비싼 새로운 전압보상장치의 추가적인 설치를 최소화하고 기존설비의 효율을 최대화하여 이용한다는 측면에서 볼 때, 경제적으로도 아주 유리하다고 할 수 있다.

우리나라의 경우, 전력 IT 등 주변 환경이 세계 첨단수준으로 구축되어 있으므로, 선행 개발 국가에 비해 상대적으로 낮은 투자비만으로도 지역별 전압제어 방식을 이용한 무효전력 관리 시스템을 구축할 수 있으며, 이를 통해 단기간 내에 송전계통의 효율적인 전압·무효전력 관리가 실현될 수 있다.

따라서 한전 전력연구원 전력계통연구소에서는 우리나라 계통의 전압/무효전력 최적제어를 통해 정상상태에서의 전압 프로파일을 향상시키고 사고시, 전압 회복을 빠르게 할 수 있도록 하는 ‘전력계통 무효전력 관리 시스템 개발’을 추진 중에 있으며, 본 과제는 2005년부터 5년간 산업자원부가 추진하고 있는 전력 IT 국가전략 사업 세부과제로 수행되고 있다(총괄과제명 : 지능형 송전 네트워크 감시·운영 시스템 개발).

향후 우리나라 계통에 본 시스템이 적용될 경우, 무효전력 손실저감을 통한 송전능력 증대효과 및 송전계통 전압의 질적 향상은 물론, 나아가 전압불안정에 의한 계통붕괴 예방 및 계통신뢰도 향상에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

- 전력계통해석그룹 김태균 책임연구원
(한전 전력연구원 전력계통연구소)