MMC HVDC 전력 제어망을 위한 확장성 있는 토폴로지 생성 기법

Abstract

지역별 전력망을 연결하여 각 지역의 전기 사용량에 따라 유동적인 전력의 이동을 목적으로 하는 스마트 그리드(Smart Grid) 서비스가 구체화됨에 따라 전기를 다른 지역으로 전송하기 위한 송전기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 차세대 송전기술로서 대용량 및 장거리 유리한 직류송전기술을 기반으로 하는 HVDC (High Voltage Direct Current)가 각광받고 있다. 최근 HVDC 시스템에서는 전력의 손실을 최소화하여 효율적으로 송전하기 위해 MMC (Modular Multi-level Converter)가 사용되고 있다. 이러한 MMC의 원활한 동작을 위해서는 MMC 모듈 내부에 SM (Sub-Module)들의 효과적인 제어가 필요하다. 이를 위해 SM을 효과적으로 제어하기 연구가 진행되고 있지만 기존 연구에서는 여러 MMC 모듈을 한 번에 제어하여 많은 수의 SM이 제어되는 환경이 고려되지 않고 있다. SM의 수가 증가하는 대량 기기 제어 환경에서 신뢰성(Reliability)을 보장하는 제어메세지를 전달하기 위해 본 논문은 확장성 있는 중앙집중식 MMC HVDC 제어 통신망(Control network) 구축을 위한 토폴로지 생성 기법을 제안한다. 기존 이더넷(Ethernet) 프레임을 기반으로 하여 제어메세지 전송 시 사용되지 않는 영역을 제거하여 프레임을 재구성(Reconfiguration)하였다. 또한 MMC SM의 중앙집중식 제어를 위한 “on the fly” 전송 모델과 정해진 제어 주기 안에 보다 많은 수의 SM을 제어하기 위한 토폴로지 생성 및 운영 기법을 정의한다. 제안기법은 ns-3 시뮬레이터 상에 구현하였으며 시뮬레이션을 통해 성능평가를 실시하였다.