최첨단 기술·장비 도입…계통 안정에 최선
기상이변시 사업자간 긴밀한 협조로 피해 최소화
급전자동화시스템 구축…어떤 변화에도 유연대처
한국전력거래소(이사장 김영준)는 전력산업구조개편에 따라 2001년 4월 2일 설립된 이래 전력시장의 운영과 전력계통의 운영 및 정부의 전력수급기본계획 수립 지원 등의 업무를 수행해오고 있다.
구조개편 이전에는 한전이 발전설비와 송·변전설비, 배전설비를 모두 소유·관리했으나 구조개편으로 발전설비의 소유·관리를 신설된 발전회사가, 송배전설비 소유·관리를 한전이 담당하고 전력계통 운영을 전력거래소가 담당하는 등 전력계통 설비의 소유·운영주체가 각각 분리·다원화됐다.
전력계통의 운영이란 전력의 생산과 소비가 항상 평형을 유지할 수 있도록 시시각각으로 변하는 전력수요에 따라 발전기의 출력이나 송전선로의 전력흐름을 조정하고, 주파수 및 전압 등 전기품질을 관리할 뿐 아니라 전력설비 고장 등과 같은 불안정적인 요소를 적기에 제어·관리·조정함으로써 전력이 최종 소비자에게 안정적으로 공급될 수 있도록 전력의 생산·유통 시스템을 종합적으로 제어하는 것을 말한다.
▲전력수급안정
단기 전력수급 안정대책 수립 주관이 한전의 판매 부문에서 구조개편 후 전력거래소로 이관됨에 따라 과거 수요측면 강조에서 탈피해 수요와 공급의 종합적 관점에서 적정 수요를 유지할 수 있게 되었다.
공급예비력은 구조개편전 자체운영기준으로 350만kW 이상을 유지토록 했으나 구조개편후 전력수요 확대로 정부고시에 의한 ‘전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준’에서 400만kW로 더욱 강화됐다. 수요와 공급의 균형을 유지하면서 적정예비력을 확보하기 위해 발전원별 예방정비 분산조정 및 수도권 발전설비 예방정비 일정 중복방지 등으로 여름철 최대 수요시 이상고온이 발생하여도 전력공급에 지장이 없도록 전력수급 계획을 수립함으로서 안정적인 전력공급과 효율적인 설비운영을 해 오고 있다.
이러한 적정운용 노력과 계획된 발전설비와 송·변전 설비의 수송설비 확충으로 공급예비율은 여름철 첨두부하 기준 2001년도 12.9%, 2002년도 13.9%, 2003년도 17.1%로 안정적으로 확보했으며 금년엔 여름철 전력공급능력 5805만kW, 예비율 13%이상 유지를 목표로 운용대책을 수립해 수급불안이 없도록 최선의 노력을 다하고 있다.
▲전력의 고품질 유지
주파수 유지기준은 첨단산업 등에 고품질의 전력공급을 하고자 정부고시 60 0.2Hz보다 강화된 60 0.1Hz로 자체 목표설정 노력 결과, 유지율은 연평균 0.12%, 전압유지율은 연평균 0.05%로 꾸준히 향상돼 왔다.
이는 또한 신규 EMS설비의 도입 및 발전기 자동발전제어 기능의 개선등 AGC 운전대수 증가로 발전력 조정을 확대하고 전력거래소의 계통주파수 및 전압 유지실태의 철저한 관리 그리고 설비 예방점검등 사업자의 고장 방지노력 등에 크게 기인한다. 이에 따라 첨단산업 등에 양질의 전력공급과 수용가 정전감소로 고객만족에 크게 기여해 왔다. 현재 운영중인 계통운영보조서비스는 주파수 조정서비스, 예비력 서비스, 자체기동 서비스가 제공되고 있으며 주파수조정 운전에 대한 계통운영보조서비스 보상 시행으로 전기품질이 크게 향상됐고 향상 효과를 저원가 석탄 발전기의 이용률 증대에 반영해 연료비가 2002년 186억원, 2003년 223억원 등 약410억원의 부수적인 절감효과도 나타났다.
▲광역고장 예방활동 강화
구조개편 이후 종전 한전이 운영하던 송전망 중 전압 345kV 이상의 송전망과 154kV 송전망 중 용량 20MW이상 발전기와 연결된 송전망, 제주지역 송전망 등에 대한 운영업무는 전력거래소가 수행, 사업자별로 업무범위 등을 명확히 하고 효율적이고 안정적인 계통운영이 가능하게 됐다.
또한 휴전업무도 전력거래소가 객관적인 입장에서 한전 및 각 발전회사간 중복휴전 배제, 계통안전성을 고려한 휴전 작업의 분산 조정 등으로 계통운영의 왜곡이 발생하지 않도록 최적의 업무수행을 해오고 있다.
2002년 5월 765kV 전력설비가 동양권 최초로 당진화력-신서산-신안성변전소 구간에 설치 운전됨에 따라 최적의 운영방안 도출해 초기안정운영에 크게 기여했고, 이후 설비 운영중 습득한 운전지식을 확보 오는 9월 신태백-신가평 변전소간 765kV 추가설비 운전시 계통안정에 만전을 기할 수 있는 바탕을 마련했다.
우리나라 전체 전력의 42%가 집중돼 있는 수도권에 대규모의 전력융통을 담당하고 있는 6개루트 중 1개루트가 정지돼도 수도권이 안정될 수 있도록 안정운영 한계 전력을 설정하는 등 전력계통의 안정성 유지에 최대의 노력을 기울이고 있다.
또한 대단위 발전기 연결 송전선로 고장시 단지내 전체 발전기 탈락과 같은 중대한 위기상황이 없도록 고장파급방지시스템(SPS)을 설치 운영해 광역정전 이행으로 확산되는 것을 차단하고 태풍, 낙뢰등 이상 상황에서도 전계통 안정 운용할 수 있는 여건을 조성했다.
계통수요 및 설비의 신설·폐지 등 계통환경 변경시 또는 하절기 첨두부하 기간과 휴전작업 중에 발생 가능한 각종 설비 상정고장을 대비하여 계통의 여러 가지 불안정 요소들을 사전 분석하고 이에 따른 전력계통의 안정적인 운영대책을 수립 시행해 전력계통 신뢰도를 확보함으로써 전력계통상에 불안정요인이 전체 전력계통으로 확산되는 것을 저지토록 지속적인 노력을 기해 왔다.
매년 거래소 급전원을 포함 전국 사업소 계통운용자에 대해 취약개소 가상 고장시 계통 복구 교육을 실시함으로서 유사시 상호 원활한 협조를 통한 계통복구에 철저를 기하도록 하고 있다. 특히 최근의 낙뢰, 폭우, 폭설, 산불등 기상이변이나 천재지변 시에도 해당 발전기의 출력 감발, 예비력 확보, 송·변전설비 적정 운용 등 사업자간의 긴밀한 협조관계과 구축과 수급우려가 예상되는 동안 비상근무체제 구축을 통한 안정적인 계통운영에 최선을 다해오고 있다.
▲비상시 대응 능력
전력산업 구조개편 당시 회사분리에 따른 전력계통 안정운영에 대한 세간의 불안을 불식하고 2003년 추석기간중 남해안을 강타한 최악의 태풍 ‘매미’상륙시에도 한전과 발전사 등 사업자간 긴밀한 협조관계를 유지하여 피해를 최소화했다.
전력거래소는 최악의 경우 천재지변 등으로 전계통 정전시 신속한 복구를 위한 방안을 수립해 시행하고 있다. 이를 위해 7개 권역별로 수력, 양수, 복합 발전기로 구성된 외부 전원 없이 자체 기동할 수 있는 발전기를 1∼2개를 지정하고 시송전계통 및 우선 공급발전소를 지정 운영해 비상시 안정하고 신속한 복구체계를 구축하는데 만반의 준비를 갖추고 있다.
전력계통에 일부 혹은 광역적인 정전이 발생한 경우, 관련기관들이 유기적으로 협조하여 신속히 복구를 수행하도록 규정하고 있는데, 각각의 역할분담은 ①전력거래소가 사전에 수립한 ‘전계통정전시 복구계획’에 의해 복구관련 급전지시를 내리고 ②발전사업자는 자체기동 발전기를 기동하며 전력거래소에 의해 수립된 ‘전계통 정전시 복구계획’과 급전지시에 의해 복구절차를 수행하며 ③한전은 전계통 정전에 대비한 지역별 세부복구절차를 운영해 극한상황에 대비하고 있다.
또한 지난해 부터는 급전원훈련시뮬레이터를 활용해 과거에 도상으로 고장복구 훈련을 했던 것에서 진일보해 실계통 취득 데이터를 이용 시시각각으로 변화하는 여러 가지 상황별 취약개소 고장 시나리오를 개발하여 다양한 계통 고장상황에 유연하게 대응할 수 있는 급전원 훈련을 시행하고 있어 향후 더욱 안정적인 계통운용과 위기시 효율적인 대처능력이 가능하게 됐다.
▲실시간 종합 감시·제어의 선진화
2000년대 대전력 계통의 안정적 운영기반 구축을 위한 급전자동화 시스템(EMS)을 2002년 최종 구축해 원격감시제어, 자동발전제어, 다양한 계통해석, 급전원 훈련 시뮬레이터의 기능을 갖추고 실시간 역동적으로 변화하는 전력계통의 전반적인 상태를 정확히 감시·제어·분석·훈련이 가능하게 됐다.
또한 최근 제주지역 전력계통 안정운용을 위한 급전자동화 설비를 준공해 제주지역의 특성에 맞는 효율적인 계통운용이 가능하게 됐다. 설계와 제작에서부터 시공에 이르기까지 모든 과정이 국내기술로 추진되어 전력계통 제어분야 기술자립의 기틀을 마련하게 된 것 또한 매우 소중한 성과라 할 수 있다.
전력공급설비의 안정적인 확충과 함께 안정적이며 품질 좋은 전력공급을 위한 EMS설비는 완벽한 주·후비기능을 구비한 설비로써 향후 증가되는 전력계통 설비 운영을 위한 수용용량을 대폭 확대했고 발·변전소의 설비상태, 전압, 조류 등을 실시간으로 취득, 전력계통 운용상태를 감시하고 이상시 또는 비정상시 정보를 제공해 안정적 계통운용의 초석을 구비하게 됐다.
또한 송전손실을 반영하는 경제급전 기능과 자동발전제어 기능을 구비해 발전연료비 절감과 양질의 계통 주파수 유지에 크게 기여하고 있다. 주요 계통해석 기능으로는 실계통 취득자료 기반으로 전 발·변전소의 모선전압, 부하 및 조류 등의 계통 상태를 계산하고 미취득 자료의 추정 값을 제공하는 ‘상태추정’기능과 주요 송전선 등 전력설비의 고장을 상정하고 예상 고장발생시 타 모선, 선로, 변압기의 과부하, 저전압등 이상개소에 대한 정보를 실시간 제공해 급전원이 예상되는 계통취약개소에 대한 사전대책을 강구할 수 있는 ‘상정고장해석’ 기능 및 제약 발생시 이의 해소를 위한 정보를 제공하는 ‘안전도개선’기능을 구비하고 현재 활용 중에 있다.
실계통 상황을 그대로 반영해 긴급 휴전 검토 등에 적용할 수 있는 ‘조류계산’, ‘고장계산’ 등의 기능을 활용해 더욱 정확하고 안정적인 실계통 분석 및 검토가 가능하게 되었다. 또한, 급전원훈련시뮬레이터 기능을 구비하고 있어 급전원에게 원방감시제어(SCADA)와 자동발전제어, 계통해석등의 다양한 EMS 기능의 사전훈련과 실시간 적용을 위한 튜닝, 급전원 가상고장 대응능력 제고 훈련에 활용 중에 있다.
마지막으로 중앙급전소에는 최신 EMS 설비와 더불어 전력수요 변동요인에 큰 영향을 미치는 날씨, 온도, 습도, 불쾌지수 등 기상변화 및 낙뢰 등을 감지해 안전한 전력계통운용에 활용하기 위한 기상정보시스템과 실시간 낙뢰정보시스템을 구비함으로서 시간대별, 지역별 기상조건을 고려한 전력계통 안정대책을 수립하고 낙뢰 발생지역이나 예상 진행방향에 위치한 대단위 발전소나 주요 송전선로의 전력량을 사전에 조정해 낙뢰피해에 의한 전력설비의 기상재해 파급을 최소화하는데 활용하고 있다.
▲최적운영에 노력 경주
향후의 계통운용 여건은 설비규모의 확대와 복잡화로 더욱 어려워질 것으로 예상된다.
이를 극복하기 위해 전력거래소는 사업자와 거래소간의 원만한 정보제공 등 협조관계를 유지하고 정확한 계통 수요예측을 통한 중단기 계통검토 및 설비보강과 안정화 대책 수립 시행, 실시간 실계통 운용 평가 및 분석 기능이 상호보완 조화를 이루고, 급전원훈련시뮬레이터를 통한 지속적이고 다양한 계통고장 복구능력 향상 등 교육훈련을 더욱 강화할 예정이다. 이를 통해 정확한 급전 및 계통운용이 가능, 제한된 설비의 최적운용에 더욱 노력을 경주한다는 방침이다.