공급단 중앙발전기와 전력계통의 수급 및 주파수 관리를 시작으로 배전계통과 그의 운영시스템을 포함하여 수요단 전반에 걸친 분야별 에너지관리시스템의 역할과 상호관계에 대하여 대학생들과 현장 엔지니어들의 이해를 넓히고자 각 에너지관리시스템의 구성과 역할에 대하여 설명하는 책이다. 다년간의 실무로 축적된 지식과 경험을 바탕으로 에너지 전환에 따른 전력계통 운영과 최신 에너지관리 기술을 반영하여 저술하였다.

^^제1장 전력계통 일반 1^^
1.1 전력계통 개요 1
1.2 전력계통의 역사 3
1.2.1 전기의 역사 3
1.2.2 한국의 전기 역사 6
1.3 전력계통 구성 13
1.3.1 발전설비 13
1.3.2 송배전설비 16
1.3.3 부하 19
1.4 전력계통 계획 및 운영 21
1.4.1 전력계통 계획 21
1.4.2 전력계통 운영 22
1.5 미래 전력망 변화 23
1.5.1 신재생에너지 확대와 에너지저장장치(ESS) 24
1.5.2 센서와 IoT(사물인터넷) 25
1.5.3 동북아 수퍼그리드 25

^^제2장 전력계통 EMS 운용 29^^
2.1 에너지관리시스템 개요 29
2.1.1 EMS 운영 배경 및 필요성 30
2.1.2 EMS 역할 및 구성요소 32
2.1.3 EMS의 운영 주체 33
2.2 EMS 구축 연혁 33
2.2.1 급전자동화 설비의 시초 33
2.2.2 L&N 자동급전시스템의 도입 34
2.2.3 Toshiba EMS 시스템의 도입 34
2.2.4 New EMS 시스템의 도입 35
2.2.5 K-EMS 개발 36
2.2.6 차세대 EMS 개발 및 운용 37
2.3 EMS 주요 기능 38
2.3.1 개요 38
2.3.2 원방감시제어(SCADA) 기능 39
2.3.3 자동발전제어 및 경제급전 44
2.3.4 계통해석 45
2.3.5 급전원 훈련 50
2.4 EMS와 실시간 수급운영 51
2.4.1 실시간 수급운영 개요 51
2.4.2 전력수요와 특징 51
2.4.3 실시간 수급운영 52
2.4.4 실시간 발전기 운영 54
2.4.5 발전기 정지의 분류 55
2.4.6 정부 보고대상 고장내용 56
2.5 EMS와 주파수 제어 56
2.5.1 주파수 제어의 원리 56
2.5.2 주파수 제어의 사례 58
2.6 EMS 발전 방향 59

^^제3장 송변전 SCADA 63^^
3.1 SCADA 개요 63
3.2 SCADA 역사 64
3.3 SCADA 기초 64
3.3.1 SCADA 하드웨어 구성 65
3.3.2 SCADA 기능 66
3.3.3 SCADA 소프트웨어 66
3.4 SCADA와 PLC의 차이점 66
3.5 전력용 SCADA 68
3.5.1 전력용 SCADA 개요 68
3.5.2 전력용 SCADA의 역사 68
3.5.3 송전급 SCADA의 개요 69
3.6 원격소 설비 71
3.6.1 원격소 설비 개요 71
3.6.2 원격소 설비 제어 절차 74
3.7 차세대 지능형 SCADA 74
3.7.1 차세대 지능형 SCADA 개요 75
3.7.2 차세대 지능형 SCADA의 UI 76
3.7.3 차세대 지능형 SCADA의 기능 77
3.8 지능형 전력망 플랫폼 79
3.8.1 지능형 전력망 플랫폼 개요 79
3.8.2 지능형 전력망 플랫폼 어플리케이션 79

^^제4장 배전계통 일반 85^^
4.1 배전계통 개요 85
4.1.1 배전계통의 범위 85
4.1.2 배전계통의 특성 85
4.1.3 배전 표준전압 86
4.1.4 배전전압의 변화 87
4.1.5 배전선로의 전기방식 87
4.1.6 배전선로의 구성 89
4.2 배전계통 구성설비 92
4.2.1 지지물 92
4.2.2 애자 93
4.2.3 전선 95
4.2.4 접지 95
4.2.5 피뢰기 96
4.2.6 개폐기 98
4.2.7 재폐로차단기 99
4.2.8 배전용 변압기 100
4.2.9 지중배전 전력케이블 101
4.2.10 지중배전 기기 103
4.2.11 전력량계 104
4.3 배전계통 계획 105
4.3.1 배전계획 개요 105
4.3.2 배전계획 수립절차 105
4.4 배전계통 운영 107
4.4.1 배전계통 운영 개요 107
4.4.2 배전선로 부하관리 109
4.4.3 배전선로 고장관리 110
4.4.4 배전선로 전압관리 111
4.5 배전계통 향후전망 113
4.5.1 배전계통 구성의 변화 113
4.5.2 배전계통 역할의 증대 114
4.5.3 디지털 기술의 활용 증대 114
4.5.4 전력품질 요구수준의 향상 114
4.5.5 배전 기자재의 발전 114

^^제5장 배전계통 DMS 일반 119^^
5.1 배전계통 DMS 개요 119
5.2 배전자동화시스템의 적용 121
5.3 배전자동화시스템 구성 및 기능 124
5.4 배전자동화 단말장치 126
5.4.1 단말장치 개요 126
5.4.2 단말장치 종류 126
5.4.3 단말장치 기능 127
5.5 배전자동화 통신망 131
5.5.1 통신망 개요 131
5.5.2 통신 프로토콜 133

^^제6장 배전계통 DMS 운용 137^^
6.1 DMS 운용 개요 137
6.2 배전계통 상태 감시 139
6.3 배전계통 고장처리 141
6.3.1 고장처리 개요 141
6.3.2 DMS의 고장 인지 144
6.3.3 DMS의 고장 복구 147
6.4 정전관리시스템 151
6.5 배전계통 전압관리 152
6.5.1 특고압 선로의 전압관리 152
6.5.2 저압 선로의 전압관리 155
6.6 부하 발전량 추정 156
6.7 배전계통 최적 재구성 157

^^제7장 전력계량시스템 163^^
7.1 유도형 전력량계 163
7.1.1 전력량계 개요 163
7.1.2 유도형 전력량계의 구동원리 163
7.1.3 전력량계의 계기 정수 169
7.1.4 전력량의 표시 170
7.2 전자식 전력량계 170
7.2.1 전자식 전력량계 개요 170
7.2.2 종류 및 정격 170
7.2.3 전자식 전력량계의 구동원리 171
7.3 지능형 전력계량시스템 176
7.3.1 구성요소 178

^^제8장 신재생에너지와 계통연계 183^^
8.1 에너지전환 정책 183
8.2 신재생에너지 개요 184
8.2.1 태양광 184
8.2.2 태양열 186
8.2.3 풍력 187
8.2.4 수력 188
8.2.5 수소 연료전지 189
8.2.6 바이오에너지 190
8.2.7 해양에너지 191
8.2.8 폐기물 193
8.2.9 지열 193
8.2.10 수열 194
8.2.11 석탄액화 및 가스화 195
8.3 신재생발전원의 전력계통 연계 196
8.3.1 전력계통 연계현황 196
8.3.2 전력계통 영향 199
8.4 전력계통의 신재생 수용대책 209
8.4.1 전력계통 안정화 209
8.4.2 전력 수급균형 유지 212
8.4.3 전력품질 유지 및 접속용량 확대 216
8.5 향후 전망 218

^^제9장 신재생에너지 운영시스템 223^^
9.1 국내 신재생에너지 연계 현황 223
9.2 국내 신재생에너지 운영 기술 225
9.2.1 제주지역 신재생에너지 감시시스템(한전) 226
9.2.2 제주지역 신재생에너지 관제시스템(전력거래소) 226
9.3 해외 신재생에너지 운영 기술 227
9.3.1 스페인 운용현황 227
9.3.2 아일랜드 운용현황 229
9.3.3 미국 운용현황 229
9.4 신재생에너지 출력예측 기술 230
9.4.1 출력예측 필요성 231
9.4.2 출력예측 정확도 평가 232
9.4.3 출력예측 알고리즘 235
9.5 신재생에너지 연계계통 안정도 평가 기술 238
9.5.1 온라인 안정도 평가시스템 238

^^제10장 마이크로그리드 운영시스템 245^^
10.1 마이크로그리드 개요 245
10.1.1 마이크로그리드의 개념 245
10.1.2 마이크로그리드와 전력계통의 비교 245
10.1.3 마이크로그리드의 등장 배경 246
10.1.4 마이크로그리드의 분류 247
10.1.5 마이크로그리드를 고려한 미래 계통운영 248
10.1.6 마이크로그리드의 요소 기술 248
10.2 해외 추진 사례 249
10.2.1 미국 250
10.2.2 일본 251
10.3 마이크로그리드 설계 252
10.3.1 경제성 분석 254
10.3.2 계통 해석 256
10.4 마이크로그리드 운영 및 제어 259
10.4.1 마이크로그리드 운영시스템 260
10.4.2 마이크로그리드 제어 261
10.5 마이크로그리드 요소 기기 265
10.5.1 풍력발전기 265
10.5.2 태양광발전기 266
10.5.3 배터리시스템 266
10.5.4 주파수 보상장치 267
10.6 국내 추진 사례 268
10.6.1 개요 268
10.6.2 시스템 구조 268
10.6.3 주요 설비 269
10.6.4 운영 결과 273

^^제11장 건물에너지관리시스템 279^^
11.1 xEMS 개요 279
11.1.1 xEMS의 정의 279
11.1.2 xEMS의 역할 279
11.1.3 xEMS의 구성 280
11.1.4 xEMS의 범위 및 분류 280
11.1.5 시장환경 분석 282
11.2 xEMS 구성 283
11.3 xEMS 주요 기능 288
11.4 xEMS 운영 사례 292
11.4.1 xEMS 업계 동향 292
11.4.2 한전 운영 사례 293
11.5 xEMS 성과 297
11.6 xEMS 미래 299
11.6.1 스마트빌딩 299
11.6.2 스마트빌딩 적용사례 301

^^제12장 스마트시티 에너지관리시스템 305^^
12.1 스마트 시티와 에너지 305
12.2 스마트 시티 에너지 통합운영시스템 310
12.2.1 도시에너지 최적 계획 서비스 311
12.2.2 가상발전 운영 서비스 317
12.2.3 City EMS 321
12.2.4 스마트 시티 데이터 플랫폼 322
12.2.5 개방형 서비스 플랫폼 설계 323
12.2.6 3D 태양광 설치 경제성 분석 서비스 324
12.2.7 스마트홈 통합에너지관리 서비스 324
12.2.8 에너지 맵 서비스 325
12.3 향후 전망 326

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최근 국제사회는 범지구적인 기후변화에 대응하기 위하여 탄소중립 선언을 이어가고 있습니다. 우리나라도 에너지시스템을 2050년까지 점진적으로 재생에너지와 수소 등 친환경 에너지로 전환하고 있습니다. 전력계통은 이러한 혁신적 에너지 믹스의 변화를 수용할 수 있도록 대비하여야 합니다.

미래 전력계통은 재생에너지와 전기차의 보급이 확대되어 더욱 복잡해지고, 불확실성과 변동성이 커져 안정적이고 효율적인 에너지관리시스템의 개발과 적용이 그 어느 때보다 절실하게 요구되고 있습니다.

최신 에너지관리시스템은 ICT, 빅데이터, 인공지능 등 디지털 기술의 접목을 통하여 전력계통과 연결되어 운영되는 재생에너지, 마이크로그리드 및 스마트시티 등 다양한 영역까지 각자의 시스템으로 분화되어 계층적으로 운영되고 있습니다.

이 책은 공급단 중앙발전기와 전력계통의 수급 및 주파수 관리를 시작으로 배전계통과 그의 운영시스템을 포함하여 수요단 전반에 걸친 분야별 에너지관리시스템의 역할과 상호관계에 대하여 대학생들과 현장 엔지니어들의 이해를 넓히고자 각 에너지관리시스템의 구성과 역할에 대하여 설명하고 있습니다.

그동안 전력계통 운영에 관한 많은 도서들이 교재로 발간되었으나 다양한 분야의 에너지관리 기술을 일목요연하게 정리한 실무 중심의 도서는 부족한 것 같습니다. 저자는 다년간의 실무로 축적된 지식과 경험을 바탕으로 에너지 전환에 따른 전력계통 운영과 최신 에너지관리 기술을 반영하여 기존 이론 중심 교재와 달리 실무 중심의 직관력 함양에 역점을 두어 이 책을 저술하였습니다.

기존 이론은 물론 현장 실무를 통한 전력계통 운영과 에너지관리 기술을 종합적으로 정리하여 한 권의 책으로 발간할 수 있음을 매우 뜻깊게 생각하며 이 책이 전기공학을 전공하는 대학생과 현장 실무자들에게 전력계통의 에너지 흐름에 대한 이해를 넓히는 교재로 널리 활용되기를 기대합니다.