정전

Power outage
그 외의 용도는, 「정전」(동음이의)을 참조해 주세요.
이 문서는 우발적인 전원 장애에 대한 것입니다.의도적으로 설계된 것은 롤링 블랙아웃을 참조하십시오.
2009년 에콰도르 전기 위기 당시 차량 조명이 유일한 조명을 제공했습니다.

정전(전원 차단, 전원 차단, 전원 장애, 정전, 전원 손실 또는 정전이라고도 함)은 최종 사용자에 대한 전력 네트워크 공급 장치의 손실입니다.

전기 네트워크에는 많은 정전 원인이 있습니다.이러한 원인의 예로는 발전소 고장, 송전선로, 변전소 또는 배전시스템의 다른 부분의 손상, 단락, 계단식 고장, 퓨즈 또는 회로 차단기 작동 등이 있습니다.

정전은 환경과 공공의 안전이 위험한 현장에서 특히 중요합니다.병원, 하수처리장, 광산과 같은 기관에는 보통 대기 발전기와 같은 예비 전원이 설치되는데, 전기가 끊기면 자동으로 전원이 켜집니다.전기통신과 같은 다른 중요한 시스템도 비상 전원이 필요합니다.전화 교환기의 배터리실에는 보통 백업용 납-산 배터리 어레이와 장시간 정전 시 발전기를 연결하기 위한 소켓이 있습니다.

종류들

블랙아웃
과도 고장

정전은 정전의 지속 시간 및 영향과 관련하여 세 가지 현상으로 분류됩니다.

  • 과도 장애는 일반적으로 전원 라인의 장애로 인해 발생하는 전력 손실입니다.장애가 해결되면 전원이 자동으로 복구됩니다.
  • 블랙아웃은 전원장치의 전압 강하입니다.'브라운아웃'이라는 용어는 전압이 낮아질 때 조명이 어두워지기 때문에 발생합니다.블랙아웃으로 인해 기기의 성능이 저하되거나 잘못된 작동이 발생할 수 있습니다.
  • 정전이란 지역에 대한 전력의 총 손실이며 발생할 수 있는 가장 심각한 형태의 정전입니다.발전소의 트립으로 인해 발생하거나 발전소의 트립을 초래하는 정전사태는 특히 신속하게 복구하기가 어렵습니다.정전은 정전의 성격과 전기 네트워크의 구성에 따라 몇 분에서 몇 주까지 지속될 수 있습니다.

전력 수요가 공급을 초과할 때 정전이 발생하며, 일부 고객은 전력을 전혀 공급받지 못하는 다른 고객을 희생시키면서 필요한 전압으로 전력을 공급받을 수 있습니다.개도국에서는 흔히 볼 수 있는 일이며, 사전에 일정을 잡거나 예고 없이 발생할 수 있습니다.2000-2001년 캘리포니아 전기 위기 때처럼 정부 규제 완화가 도매 전기 시장을 불안정하게 만들었던 선진국에서도 발생했다.정전은 또한 가스 누출에 불이 붙는 것을 방지하기 위한 공공 안전 조치(예를 들어 메리맥 밸리 가스 폭발에 대응하여 여러 마을에 전기가 끊기는 등) 또는 제대로 정비되지 않은 송전선 주변의 산불 방지(2019년 캘리포니아 전력 차단 기간 등)로 사용된다.

전원 시스템 정지로부터 보호

폭풍우 때 나뭇가지가 전원선에 단락을 일으킵니다.이것에 의해, 통상, 이러한 회선에 의해서 공급되는 지역에 정전이 발생합니다.

전원장치 네트워크에서는 네트워크 컴포넌트의 과부하를 피하기 위해 전력과 전기부하(수요)가 매초 동일해야 합니다.이러한 부하가 심각한 손상을 일으킬 가능성이 있습니다.보호 릴레이와 퓨즈는 과부하를 자동으로 감지하고 손상 위험이 있는 회로를 분리하는 데 사용됩니다.

특정 상황에서는 네트워크컴포넌트가 셧다운되면 네트워크의 인접 세그먼트에 전류 변동이 발생하여 네트워크의 더 큰 부분에 캐스케이드 장애가 발생할 수 있습니다.이것은 건물에서 블록, 도시 전체, 전기 그리드 전체까지 다양합니다.

최신 전원 시스템은 이러한 종류의 계단식 고장에도 견딜 수 있도록 설계되어 있지만, 피할 수 없는 경우가 있습니다(아래 참조).게다가, 드문 대규모 고장을 예방하는 데는 단기적인 경제적 이익이 없기 때문에, 연구자들은 시간이 지남에 따라 네트워크의 복원력을 잠식하는 경향이 있다고 우려를 표명하고 있으며, 이는 중대한 장애가 발생한 후에만 수정된다.Carreras와 공동 저자들은 2003년 출판물에서 소규모 정전 발생 가능성을 줄이는 것은 대규모 [1]정전 발생 가능성만 증가시킨다고 주장했습니다.이 경우, 개별 고객을 만족시키는 단기적인 경제적 이익은 대규모 블랙아웃의 가능성을 높입니다.

상원 에너지 천연자원위원회는 2018년 10월 청문회를 열어 시스템 전체의 정전 후 전기를 복구하는 과정인 '블랙 스타트'를 검토했다.청문회의 목적은 의회가 전기 배전망이 파손될 경우 전력산업에 대한 예비계획을 알아보는 것이었다.전력망에 대한 위협에는 사이버 공격, 태양 폭풍, 혹독한 날씨 등이 포함됩니다.예를 들어, "2003년의 북동부 정전"은 너무 자란 나무들이 고압 전선에 닿으면서 일어났다.미국과 캐나다에서 약 5천 5백만 명의 사람들이 전기를 잃었고, 복구하는 데 약 [2]60억 달러가 들었다.

정전으로부터 컴퓨터 시스템 보호

논리회로를 포함한 컴퓨터 시스템 및 기타 전자 디바이스는 갑작스런 전원 손실로 인해 발생할 수 있는 데이터 손실 또는 하드웨어 손상에 취약합니다.여기에는 데이터 네트워킹 장비, 비디오 프로젝터, 알람 시스템 및 컴퓨터가 포함됩니다.이로부터 컴퓨터 시스템을 보호하기 위해서, 프라이머리 전원을 단기간 사용할 수 없게 되었을 경우, 무정전 전원 장치(UPS)를 사용하면, 일정한 전력 흐름을 얻을 수 있습니다.전원 복구 시 하드웨어를 손상시킬 수 있는 서지(전압이 몇 초간 상승하는 이벤트)로부터 보호하기 위해 과도한 전압을 흡수하는 서지 프로텍터라고 하는 특수 장치를 사용할 수 있습니다.

광역 정전 후 전원 복구

광역 정전 후 전력 복구는 어려울 수 있습니다.발전소를 온라인으로 복구해야 하기 때문입니다.일반적으로 이 작업은 그리드의 나머지 전원으로 이루어집니다.그리드 전원이 전혀 없는 경우 전력 그리드를 부트스트랩하여 작동시키기 위해 이른바 블랙스타트를 수행해야 합니다.그렇게 하는 방법은 지역 상황과 운영 정책에 따라 크게 달라지지만, 일반적으로 전송 유틸리티는 국지적인 '전력 섬'을 확립하고, 그 후 점차적으로 결합됩니다.이 프로세스에서 공급 주파수를 허용 범위 내에서 유지하려면 발전소가 복구되는 속도와 동일한 속도로 수요를 다시 연결해야 하며, 발전소, 송전 및 배전 조직 간의 긴밀한 조정이 필요합니다.

정전 불가피성과 전기적 지속 가능성

2014년 정전 기간 비교(SAIDI 값).

자기 조직화된 중요도

상세 정보:자기조직적 중요도 관리

전력 그리드는 자체 조직화된 임계 시스템이라는 것은 과거[3] 데이터와[4][5] 컴퓨터 모델링에 기초해 주장되어 왔다.이러한 시스템은 전체 시스템 크기까지 모든 크기의 피할 수 없는 장애를[6] 일으킵니다.이러한 현상은 꾸준한 수요/부하 증가, 전력회사 운영의 경제성,[7] 현대 엔지니어링의 한계 등에 기인한다.

정전 빈도는 임계점에서 더 멀리 작동함으로써 감소하는 것으로 나타났지만 일반적으로 경제적으로 실현 가능하지 않으므로 공급자는 평균 부하를 시간에 따라 증가시키거나 업그레이드하여 그리드가 임계점으로 더 가까이 이동하게 됩니다.반대로 임계점을 넘은 시스템에서는 너무 많은 정전이 발생하여 시스템 전체의 업그레이드가 임계점 이하로 돌아갑니다.여기서 시스템의 임계점이라는 용어는 통계물리학과 비선형 역학이라는 의미에서 사용되며, 시스템이 위상 전이를 겪는 지점을 나타낸다. 이 경우 계단식 고장이 거의 없는 안정적인 신뢰 그리드에서 일반적인 계단식 고장이 있는 매우 산발적으로 신뢰할 수 없는 그리드로의 전환이다.임계점 근처에서는 정전 빈도와 크기 간의 관계가 멱함수 [5][7]분포를 따릅니다.

캐스케이드 장애는 이 임계점 근처에서 훨씬 더 자주 발생합니다.멱-법칙 관계는 과거 데이터와 모형 시스템 모두에서 [7]볼 수 있습니다.이러한 시스템을 최대 용량에 훨씬 더 가깝게 운용하는 방법은 노화, 날씨, 인간 상호작용 등으로 인해 무작위적이고 피할 수 없는 장애의 영향을 확대합니다.이러한 장애는 임계점 부근에 있지만 개별 구성 요소가 더 큰 부하를 전달하기 때문에 주변 구성 요소에 더 큰 영향을 미칩니다.이로 인해 장애가 발생한 컴포넌트에서 발생하는 부하가 커지기 때문에 시스템 전체에 걸쳐 대량으로 재배포되어야 합니다.따라서 장애의 직접적인 영향을 받지 않는 추가 컴포넌트가 고장날 가능성이 높아지며 비용이 많이 들고 위험한 캐스케이드 장애가 발생합니다.[7]이러한 정전의 초기 장애는 명백한 장애(나무 벌채, 바람 부는 지역의 전선 분리, 노후 부품 교체 등)를 방지하기 위한 전력 공급 업체의 조치로 인해 더욱 예상 밖이고 피할 수 없는 것이다.대부분의 전력망은 복잡하기 때문에 정전의 초기 원인을 식별하기가 매우 어렵습니다.

지도자들은 정전이 불가피하다는 결론을 내리는 시스템 이론에 대해서는 일축하지만, 그리드의 기본 운영은 바뀌어야 한다는 것에는 동의한다.전력연구소는 전력망을 [8]조정하기 위해 첨단 센서를 사용하는 전력 제어 장치와 같은 스마트 그리드 기능의 사용을 옹호한다.다른 사람들은 광역 [9]그리드의 AC 라인 전체에 걸쳐 교란되는 것을 방지하기 위해 전자 제어식 고전압 직류(HVDC) 방화 장치를 더 많이 사용할 것을 주장한다.

OPA 모델

2002년, Oak Ridge National Laboratory(ORNL), 위스콘신 대학([11][12]PSERC),[10] 알래스카 대학 페어뱅크스의 연구원들은 배전 시스템의 동작을 위한 수학적 모델을 제안했다.이 모델은 OPA 모델로 알려져 저자의 기관명을 참조하게 되었습니다.OPA는 캐스케이드 장애 모델입니다.다른 캐스케이드 장애 모델에는 Manchester, Hidden failure, CASCADE 및 [13]Branching이 있습니다.OPA 모델은 캐스케이드 장애의 복잡한 네트워크 모델인 Crucitti-Latora-Marchiori([14]CLM) 모델과 정량적으로 비교되었으며, 두 모델은 전송 [15]용량에 관해 평균 네트워크 손상(OPA에서의 부하 감소/수요, CLM에서의 경로 손상)에서 유사한 위상 전이를 보이고 있음을 보여줍니다.

정전 빈도 완화

임계점 부근의 계단식 고장을 경제적으로 실현 가능한 방법으로 완화하려고 하는 효과는 종종 유익하지 않고 심지어 해롭기까지 한 것으로 나타난다.OPA 블랙아웃모델을 [1]사용하여 다음 4가지 경감방법을 테스트했습니다.

  • 계단식 블랙아웃을 일으키는 중대한 장애 수 증가– 소규모 블랙아웃 빈도는 감소하지만 대규모 블랙아웃 빈도는 증가한다는 것을 나타냅니다.
  • 개별 전원 라인의 최대 부하 증가– 소규모 정전 빈도를 증가시키고 대규모 정전 빈도를 감소시킵니다.
  • 증가하는 크리티컬 수와 최대 회선 부하 조합– 어느 쪽의 정전에도 큰 영향은 없는 것으로 나타났습니다.결과적으로 발생하는 정전 빈도의 경미한 감소는 구현 비용의 가치가 없을 것으로 예상됩니다.
  • 그리드에 사용 가능한 과잉 전력 증가– 소규모 정전 빈도는 감소하지만 대규모 정전 빈도는 증가한다는 것을 나타냅니다.

소규모 및 대규모 정전 빈도와 관련하여 비용 편익 관계를 갖는 각 완화 전략의 발견과 더불어, 총 정전 사건 수는 위에서 언급한 완화 [1]조치 중 어느 것에도 유의하게 감소하지 않았다.

로컬 정보만을 사용하여 대규모 캐스케이드 장애(블랙아웃)를 제어하는 복잡한 네트워크 기반 모델이 A. E. Motter에 [16]의해 제안되었습니다.

2015년, 정전의 영향을 줄이기 위해 [8]제안된 솔루션 중 하나가 M.S. Saleh에 의해 도입되었습니다.

주요 퍼포먼스 지표

유틸리티는 다음의 3가지 특정 퍼포먼스 척도로 측정됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Carreras, B. A.; Lynch, V. E.; Newman, D. E.; Dobson, I. (2003). "Blackout Mitigation Assessment in Power Transmission Systems" (PDF). 36th Hawaii International Conference on System Sciences. Hawaii. Archived from the original (PDF) on April 1, 2011.
  2. ^ Kovaleski, Dave (October 15, 2018). "Senate Hearing Examines Electric Industry's Ability to Restore Power after System-wide Blackouts". Daily Energy Insider. Retrieved October 23, 2018.
  3. ^ Dobson, I.; Chen, J.; Thorp, J.; Carreras, B.; Newman, D. Examining Criticality of Blackouts in Power System Models with Cascading Events. 35th Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS'02), January 7–10, 2002. Big Island, Hawaii. Archived from the original on September 12, 2003. Retrieved August 17, 2003.
  4. ^ Carreras, B. A.; Lynch, V. E.; Dobson, I.; Newman, D. E. Dynamics, Criticality and Self-organization in a Model for Blackouts in Power Transmission Systems (PDF). Hawaii International Conference on Systems Sciences, January 2002, Hawaii.
  5. ^ a b Hoffmann, H.; Payton, D. W. (2014). "Suppressing cascades in a self-organized-critical model with non-contiguous spread of failures" (PDF). Chaos, Solitons and Fractals. 67: 87–93. Bibcode:2014CSF....67...87H. doi:10.1016/j.chaos.2014.06.011.
  6. ^ Carreras, B. A.; Newman, D. E.; Dobson, I.; Poole, A. B. (2000). Initial Evidence for Self-Organized Criticality in Electric Power System Blackouts (PDF). Proceedings of Hawaii International Conference on System Sciences, January 4–7, 2000, Maui, Hawaii. Archived from the original (PDF) on March 29, 2003. Retrieved August 17, 2003.
  7. ^ a b c d Dobson, Ian; Carreras, Benjamin A.; Lynch, Vickie E.; Newman, David E. (2007). "Complex systems analysis of series of blackouts: Cascading failure, critical points, and self-organization". Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 17 (2): 026103. Bibcode:2007Chaos..17b6103D. doi:10.1063/1.2737822. PMID 17614690.
  8. ^ a b Saleh, M. S.; Althaibani, A.; Esa, Y.; Mhandi, Y.; Mohamed, A. A. (October 2015). Impact of clustering microgrids on their stability and resilience during blackouts. 2015 International Conference on Smart Grid and Clean Energy Technologies (ICSGCE). pp. 195–200. doi:10.1109/ICSGCE.2015.7454295. ISBN 978-1-4673-8732-3. S2CID 25664994.
  9. ^ Fairley, Peter (2004). "The Unruly Power Grid". IEEE Spectrum. 41 (8): 22–27. doi:10.1109/MSPEC.2004.1318179. S2CID 19389285. Retrieved June 24, 2012.
  10. ^ "Power Systems Engineering Research Center". Board of Regents of the University of Wisconsin System. 2014. Retrieved June 23, 2015.
  11. ^ Carreras, B. A.; Lynch, V. E.; Dobson, I.; Newman, D. E. (2002). "Critical points and transitions in an electric power transmission model for cascading failure blackouts" (PDF). Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 12 (4): 985–994. Bibcode:2002Chaos..12..985C. doi:10.1063/1.1505810. ISSN 1054-1500. PMID 12779622.
  12. ^ Dobson, I.; Carreras, B. A.; Lynch, V. E.; Newman, D. E. (2001). "An initial model for complex dynamics in electric power system blackouts". Proceedings of the 34th Annual Hawaii International Conference on System Sciences. p. 710. doi:10.1109/HICSS.2001.926274. ISBN 978-0-7695-0981-5. S2CID 7708994.
  13. ^ Nedic, Dusko P.; Dobson, Ian; Kirschen, Daniel S.; Carreras, Benjamin A.; Lynch, Vickie E. (2006). "Criticality in a cascading failure blackout model". International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 28 (9): 627. CiteSeerX 10.1.1.375.2146. doi:10.1016/j.ijepes.2006.03.006.
  14. ^ Crucitti, P.; Latora, V.; Marchiori, M. (2004). "TModel for cascading failures in complex networks" (PDF). Physical Review E. 69 (4 Pt 2): 045104. arXiv:cond-mat/0309141. Bibcode:2004PhRvE..69d5104C. doi:10.1103/PhysRevE.69.045104. PMID 15169056. S2CID 3824371. Archived from the original (PDF) on April 24, 2017.
  15. ^ Cupac, V.; Lizier, J.T.; Prokopenko, M. (2013). "Comparing dynamics of cascading failures between network-centric and power flow models". International Journal of Electrical Power and Energy Systems. 49: 369–379. doi:10.1016/j.ijepes.2013.01.017.
  16. ^ Motter, Adilson E. (2004). "Cascade Control and Defense in Complex Networks". Physical Review Letters. 93 (9): 098701. arXiv:cond-mat/0401074. Bibcode:2004PhRvL..93i8701M. doi:10.1103/PhysRevLett.93.098701. PMID 15447153. S2CID 4856492.

외부 링크

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