내년 5월 배전지능화 시스템 실계통 실증
스마트배전 개발 착수…양방향 통신 연계
이에 한전 및 한전KDN 등을 중심으로 배전지능화 시스템 개발을 위해 주력해 왔으며, 일부 기술 및 기기는 이미 개발을 완료해 시범 사용되고 있는 실정이다.
본지에서는 배전지능화 기술 및 기기 개발의 현주소를 짚어봄으로써 향후 나아가야 할 방향을 살펴보고자 한다.
□ 배전지능화시스템이란
현재 적용되고 있는 배전자동화시스템은 배전선로를 감시 제어하는 수준에 있는 반면 배전지능화시스템은 초고속 데이터처리장치를 기반으로 변전소부터 센서내장 배전설비와 지능형 단말장치 및 사용자 전력량계에 이르기까지의 제반 전기 설비에 대한 원격감시제어가 가능한 시스템을 뜻한다. 또한 분산전원과의 연계운전도 가능토록 함으로써 수용가에 정전이 없는 고품질의 전기를 안정적으로 공급할 수 있는 체계를 구축해 나가는 것이다.
이를 위해 한전의 총괄하에 23개 공공연구기관이 참여해 총 219억원의 예산을 가지고 2010년 9월까지 △배전지능화 시스템 중앙 제어 장치 △지능형 다기능 단말장치 및 데이터 처리장치 △지능형 배전기기 △분산전원 연계 운용기술 및 연계용 기기 등 총 4개의 배전지능화 관련 기술을 개발하기로 했다.
□ 단말장치·기기 개발 완료…표준화 추진
지능형 단말장치 및 데이터처리 장치는 한전KDN이 주관사로 참여하고 있는 과제로 △지능형 전력설비 감시·제어용 단말장치 모듈 △전기품질 감시 모듈 △설비 상태의 감시 진단 모듈 △수용가용 기기와의 인터페이스 모듈 △배전설비용 센서 인터페이스 모듈 △고장표기 기 개선방안 연구 등이 완료된 상태이다.
특히 기존의 배전자동화 기기를 수용할 수 있는 일체형 구조인 반면 각 기능형 모듈 타입으로 구성돼 유지보수가 편리하다. 또한 개폐기 및 리클로우저의 동시 수용이 가능하고 배전기기의 열화감시 및 상태진단이 가능한 것이 특징이다. 이와 함께 적용 소프트웨어 변경으로 접지 및 비접지 계통 수용이 가능할 뿐만 아니라 국제 표준 프로토콜 처리를 수용해 향후 표준화 사업 추진에도 도움이 될 것으로 기대된다.
지능형 배전기기는 배전기기의 이상에 따른 자기진단, 원격제어, 운전상태 실시간 감시 기능을 갖춘 센서 내장형 배전기기를 의미한다. 아울러 배전지능화 시스템과 연계 운전이 가능하고 진단, 제어부 및 통신 단말부를 일체화한 배전기기용 제어함도 포함된다.
지능화 대상 기기는 △가공개폐기 △다회로개폐기 △Fuse부 다회로개폐기 △RMU부 다회로 개폐기 △다회로차단기 △리클로저 △원격 무효전력 제어기기 △원격감시용 지상변압기 △원격전압 제어기기 △낙뢰 및 피뢰기 성능 감시 장치 △지능형 콤팩트 서브스테이션 등이며, 한전이 주축이 돼 지난해 9월 기기개발을 완료했다.
특히 자가진단 및 열화 센서를 내장해 시스템의 주장치와 네트워크 상호작용이 가능한 지능형 서브스테이션은 전력IT 연구개발 사업 세부과제로 LS산전이 2005년 개발에 착수해 지난해 9월 완제품을 선보인 바 있다.
지능형 서브스테이션은 지중 배전계통에 적용되는 고압인입부, 변압부, 저압부 및 제어부를 일체화해 저압 배전하는 소규모 스테이션으로 집중설비 감시를 통한 안전·효율적 운전이 가능한 것이 가장 큰 장점이다. 또한 구역정전 감소 및 용이한 무정전 운전으로 배전선로의 신뢰성을 향상시켰으며, 고압설비가 한 곳에 집중됨에 따라 고·저압 수용가의 전원공급이 가능해졌다.
LS산전은 현재 지능형 서브스테이션을 고창 실증시험장 및 판교신도시에서 시범 운행하고 있으며, 기기 성능 및 계통 적용성이 검증되면 관련 규격(안)을 보완해 정식 규격화할 방침이다.
□ 분산전원, 보호장치 개발 주력
분산전원 연계는 기존의 배전계통과 분산전원을 연계하는 기술로 양방향 보호장치, 통합 보호장치, 비 동기투입 방지 및 선로 무 전압 확인장치 등이 필요하다. 이에 한전을 중심으로 한 연구기관들은 관련 기술 개발을 위해 주력하고 있으며, 지난해 8월부터 분산전원기기에 대한 성능시험에 들어갔다. 오는 9월에는 연계 운용기술 및 기기 개발을 완료한다는 방침이다.
하지만 아직 개발 단계인 만큼 개선돼야 할 문제점들이 많이 남아 있는 것으로 알려졌다. 특히 자기선로 고장시 고장전류 상승으로 보호기기의 정격차단전류를 상회할 수 있으며, 보호기기 및 자동화기기의 오동작이 종종 발생하는 경우를 해결하는 것이 선결과제이다. 이를 위해 관련 연구기관들은 다양한 대책을 마련, 양방향 보호장치 및 통합 보호장치의 성능을 검증하고 있다.
□ 내년 6월 실계통 실증 추진
배전 지능화 시스템의 주축이라 할 수 있는 중앙제어 장치는 윈도우 기반에서 SCADA(송변전감시제어시스템)와 DAS(배전자동화시스템)를 통합하는 시스템으로 지능형 단말장치, 지능형 기기, 분산전원 연계장치를 통합 관리하게 된다. 이를 위해 오는 10월 분선전원 연계기술이 완료되는 대로 통합운전을 실시할 예정이며, 해외전력시장에서 실증시험을 우선 추진할 계획이다. 아울러 내년 5월 배전지능화시스템 실증에 대한 상세설계가 구축되면, 제주도 스마트그리드 실증단지에서 실계통 실증시험을 실시할 예정이다.
□ 종착역은 ‘스마트배전’
배전시스템은 시대의 흐름에 발맞춰 끊임없이 변화하고 있다.
배전계통의 원격감시 제어가 가능한 원격감시제어에서 고장을 자동처리하고, 부하균등화 및 손실을 최소화 할 수 있는 종합자동화 시스템 개발에 이어 현재는 변전에서 수용가까지 통합 관리할 수 있는 배전지능화시스템으로의 전환을 추진하고 있다. 이와 함께 최근에는 공급과 수요간 통신이 가능한 양방향 배전지능화 시스템인 ‘스마트배전’ 시스템 개발에 나섰는데, 이는 수요자와 공급자간 양방향 서비스를 목표로 하고 있는 스마트그리드 체제로의 전환을 위해 반드시 필요한 전력인프라다.
이에 한전은 2013년 5월까지 △최적 배전망 구성 및 운영 기술 △IEC 61850기반 배전운영 시스템 △스마트 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit), 원격검침시스템(AMI) 연계 게이트웨이 △DC 배전 타당성 및 경제성 평가 등 스마트 배전 운영시스템을 개발할 계획이다. 또한 △표준형 플로그인 만능 수배전반 △반도체 응용 다기능 변압기 개발 △배전기기 상호운용성 시험 및 평가 △스마트 배전기기 운영기준 제정 등 스마트 배전기기를 개발함으로써 스마트 배전시스템을 총체적으로 구축해 나간다는 방침이다.
한전 관계자는 “배전지능화 시스템이 변전에서 수용가까지의 전력계통을 연계하는 사업이라면 스마트배전 시스템은 고객과 공급자간 정보를 공유함으로써 전력을 관리할 수 있는 시스템으로 스마트그리드 사업의 궁극적인 목표를 위해 반드시 필요한 인프라”라고 설명했다. 아울러 “향후 스마트그리드 사업의 조기 정착을 위해 배전지능화 사업과 동시에 스마트배전 사업을 추진하게 됐다”며 “이를 통해 해외 시장을 선점해 나갈 계획”이라고 덧붙였다.
강원영 기자
kkang@epnews.co.kr