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한전, 배전망 혁신으로 재생에너지 생태계 확산 ‘속도’
2024년 05월 26일 (일) 15:08:13 전력경제 epetimes@epetimes.com

<전력경제신문 창간 18주년 기획특집-테마 FOCUS: ADMS>

   
 ADMS 종합시험센터 전경 

한전은 전력을 원격으로 감시하고 제어할 수 있는 배전자동화시스템(DAS)을 운영해 세계 최고 수준의 안정적인 배전망을 유지하고 있다. 하지만 탄소중립을 위해 태양광 발전 같은 재생에너지가 많이 사용되면서 배전망 운영이 복잡해지고 전기품질 유지가 어려워지고 있다.
이러한 문제를 해결하고 전기 품질을 유지하며 재생에너지를 잘 연결하기 위해 한전은 배전자동화시스템을 업그레이드한 차세대 배전망 관리시스템(ADMS)을 개발했다. 
이번 기획기사에서는 한전의 대표 기술인 ADMS의 배경, 개발 과정, 효과를 짚었다.

■ 배전자동화시스템(DAS) 개발 역사
태양광, 풍력 등의 발전소에서 생산되는 전기 생산은 ‘발전’, 발전소에서 생산된 전기를 변전소로 보내는 과정을 ‘송전’, 전기를 최종 소비자에게 공급하는 과정을 ‘배전’이라 지칭한다. 도로로 치면 송전은 고속도로, 배전은 고속도로에서 빠져나와 집 앞까지에 이르는 도로에 해당된다.
‘배전’은 최종 소비자에게 연결되기 때문에 전기 품질과 안정성에 직접적으로 영향을 끼치므로 전체 전력망에서 핵심 프로세스에 해당된다.
ADMS 도입 전 운영됐던 배전자동화시스템(DAS)은 변전소부터 고객에게 공급되는 전기품질을 관리하기 위해 현장에 설치된 개폐기, 보호기기 등을 감시 및 제어하는 시스템이다.
배전자동화시스템을 사용하면 배전선로에서 정전이 발생하였을 때 신속하게 배전센터에서 원격으로 개폐기를 제어하여 정전구간을 분리 및 복구해 정전구간을 최소화하고 정전시간을 단축할 수 있다.
국내 배전자동화시스템 개발은 1983년 ‘배전선로 운전 지능화 연구’를 시작으로 1990년 한국형 배전자동화시스템 개발 연구로 본격적으로 추진된다. 
1997년에는 한국형 배전자동화시스템를 개발해 시범운영을 하고 1998년부터 본격 운영에 들어갔다. 

■ 정부의 재생e 확대 정책 따라 새로운 시스템 개발 필요성 대두
한전은 배전자동화시스템을 통해 1997년 이후 안정적으로 배전계통을 운영해왔다. 
하지만 기존 배전자동화시스템은 ‘2030년까지 전력생산 비율의 20%를 신재생에너지가 담당’하는 것으로 대표되는 정부의 재생에너지 확대 정책에 따라 과거와 달리 배전망에 태양광, 풍력 등 소규모 발전원들이 연결되면서, 기존의 최종 소비자로만 향하던 흐름이 양방향으로 흐르게 돼 이를 대응하기 위한 새로운 시스템의 개발이 필요한 상황이다.
기존 배전자동화시스템의 선로 구성 및 보호협조 체계는 단방향 전력조류 기반으로 작동하도록 설계돼 있어 역방향 조류를 발생시킬 수 있는 다수의 재생에너지가 계통에 연계되면 계통 신뢰성 및 전기품질에 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해 배전망에 접속된 수많은 재생에너지를 통합 관제(감시·예측·평가·제어)할 수 있는 시스템 성능과 배전계통의 운전 상태를 정확히 파악하고 배전계통의 운전제약을 해소할 수 있는 고도화된 배전계통 운영 솔루션의 필요성이 증대됐다. 
추가로 배전망은 국가 주요시설로서 안정적인 전력공급을 위해 중단 없이 상시 운전이 가능해야 하며, 높은 보안성을 유지해야 한다. 

   
 ADMS 전사 최초 운전 성과 보고회(2022년) 모습

■ 다양한 미래기술 수용하고 활용 ‘타깃’
차세대 배전망 관리시스템(ADMS)의 개발 목표는 ‘미래 배전 환경에 적합한 배전계통 감시·제어·운영시스템 구축’이다. 
이를 위해서는 현재 사용되고 있는 개폐기, 보호기기에 더한 분산형전원, ESS, 전기차, 스마트 전력량계, IoT와 같은 다양한 신기술을 수용할 수 있어야 한다.
이러한 현장기기와 기타 다양한 시스템에서 각종 정보를 모아서 활용할 수 있도록 하는 것이 차세대 배전망 관리시스템이다.
해당 시스템의 개발을 위해서는 대용량 데이터 고속처리, 무정지 운영 등을 위한 플랫폼, 배전계통의 최적운영을 위한 응용 프로그램, 통신 신뢰성 확보 및 보안체계 정립을 위한 보안/통신망, 시스템 개발의 신뢰성을 높이기 위한 검증체계 등으로 분류된다. 
특히 응용 프로그램 개발의 경우 실제 현장 사용자 중심의 편리하고 정확한 배전계통 상태추정 및 운영 솔루션의 제공을 목표로 개발했다.

■ 실증·시범 거쳐 ADMS 전사 확대 
한전은 2017년에 ADMS 개발에 착수해 2021년 충북본부 실증 및 시범운영을 완료하고 전사 확대를 추진 중이다. 현재 전국 15개 지역본부 중 9개 본부 전환을 완료하고 올해 나머지 6개 본부를 전환하여 전국 배전계통이 ADMS 운영체계로 전환될 예정이다.
한전의 ADMS는 한전 지역본부 단위 광역 배전계통을 통합 운영할 수 있는 규모이며 특히, 실시간 계통해석을 통해 양방향 전력흐름, 부하·발전량, 전압 등 배전망의 운전 상태를 실시간 모니터링할 수 있고 전력계통의 안정적 운영을 위해 비상시 배전망에 연계된 수많은 재생에너지의 출력을 일괄 제어할 수 있는 성능도 확보했다.
ADMS의 실시간 계통해석 기능을 비롯한 응용프로그램이 정확하게 돌아가기 위해서는 계통과 설비데이터가 정확하게 입력돼야 한다. 
이를 위해, 한전 영업배전정보시스템의 설비정보(설비용량, 선로종류, 길이, 좌표 등)를 ADMS 운영DB에 통합 관리해 응용프로그램의 정확도를 향상하고 개폐기, 재생에너지 등 설비의 지리적 위치도 GIS 계통도를 통해 확인할 수 있다.
ADMS는 지역본부 단위로 계통 DB를 통합하고 본부별 통합 서버를 구축함으로써 사업소와 사업소 간 연계돼 운영되는 공용선로에 통합 감시·제어를 수행하며 서버 유지보수비용 등 운영비용을 절감했다. 
또한, 일부 서버 장애 발생시 서버 클러스터링 기술로 나머지 서버가 부하를 자동 분담해 무중단 운전할 수 있다. 
본사에  후비 시스템을 구축해 화재와 같은 재난 상황으로 본부 서버 전체 장애가 발생하더라도 중단 없이 계통 운영업무가 가능하다.
또한, 재생에너지의 배전계통 접속 신청에 따른 계통영향 평가 등 기술검토 업무를 자동화하고 배전선로 구간별 추가 접속 가능 용량을 자동 산정해 정보를 제공한다.
재생에너지 추가 접속을 위한 배전망 최적 구성 솔루션도 확보하고 있어 설비투자비를 줄이고 고객의 재생에너지 접속 대기 시간을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

■ 자체기술로 시스템 개발, 상용화 성공
ADMS는 기존에 글로벌 IT회사들(GE, Schneider)만이 개발할 수 있었던 고유영역으로 여겨져 왔으나 한전의 ADMS는 부설연구소인 전력연구원을 중심으로 우리나라 배전망 특성에 최적화된 시스템을 자체기술로 개발해 실계통에 안정적으로 적용, 운영하고 있다.
ADMS의 본격 운영으로 전기품질 실시간 관리는 물론 재생에너지 확대 수용을 위한 배전망 최적화와 사용자 중심의 업무 서비스 다양화로 배전계통운영자의 역할 수행을 위한 기반을 구축했다.
앞으로 한전은 변화하는 환경에 능동적으로 대응해 ADMS의 성능을 지속 고도화하고 국내 실계통 운영 실적 및 경험을 토대로 상품성을 강화해 국내·외 사업화도 추진할 계획이다.

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