Wide Area Monitoring System의 약자로 광역전력망 감시시스템을 의미한다. 과거에는 SCADA라는 감시 시스템에 전적으로 의존하여 계통을 감시했다. 그러나 5천만 가구의 정전과 피해액이 100억 달러 이상 발생한 북미 대정전 사고는 WAMS와 PMU(Phasor Measurement Unit)에 대한 필요성을 알리는 중요한 계기가 되었다.

PMU는 WAMS를 구성하는 핵심 설비로 계기용 변압기(PT)와 변류기(CT)로부터 측정된 데이터에 GPS의 시각 정보를 더하여 저장하는 장치를 말한다.

사실 우리나라도 각지에 배치되어 있는 전력설비들의 상태를 한눈에 볼 수 있도록 하는 SCADA(Supervisory Control And Data Aquisition) 감시장치가 이미 구축 되어 있다. 우리 회사 기준 100만 포인트 이상의 지점들을 빈틈없이 감시하고 있다. 그러나 SCADA에는 큰 기능적 한계가 있다. 수많은 단말장치로부터 오는 정보는 측정 시간이 각기 달라 취득 주기(1~4초)내의 여러 시점의 데이터를 퍼즐처럼 맞춰 당시의 계통 상태를 추정하여야 한다. 만약 어떤 사건을 조사한다고 가정했을 때 주변의 목격자 진술을 토대로 사고를 파악한다면 조금씩 다른 추정 시간을 바탕으로 사건을 재구성해야 한다. 이때, 주변의 여러 CCTV에 사건이 녹화 되어 있고 시간까지 기록돼 있다면 사건을 보다 정확하게 파악할 수 있는데, PMU가 이러한 블랙박스 역할을 수행하는 것이다.

이러한 PMU를 활용하면 계통의 매순간을 GPS에 동기화된 시각으로 계통 snapshot 찍을 수 있어 실시간 모니터링 및 고장 사후 분석 활용할 수 있다. WAMS는 이러한 PMU라는 CCTV를 통해 계통의 주요 정보를 취득, 저장, 분석하는 통합시스템이다.

제주 신재생에너지 감시운영시스템은 SCADA를 통해 송변전 계통에 연계된 대규모 신재생발전원의 출력데이터를 취득하고 배전계통 운영시스템(DAS), AMI 데이터 관리시스템(MDMS)으로부터 배전계통에 연계된 신재생발전원의 출력데이터를 취득한다. 이렇게 취득된 데이터를 활용해 신재생발전(풍력, 태양광) 출력예측을 수행한다. 이 결과를 기반으로 신재생발전 연계 제주계통에 대한 안전도 평가를 수행하여 계통운영에 반영하는 것이다. 제주 2030 CFI(Carbon Free Island) 정책에 따라 제주도는 신재생에너지원을 2016년 344MW에서 2030년 3.7GW까지 설치하는 것을 목표하고 있다.

제주도의 화력발전과 HVDC 송전을 포함한 1,310MW 대비 신재생의 비중은 상당히 높다. 신재생발전 출력이 기상의 변화에 따라 변화하는 높은 변동성으로 인해 신재생발전의 출력을 제한하는 출력제어 현상이 발생하고 있다. 2015년 3회의 출력제어가 발생하였으나, 2022년에는 64회로 급증하였다. 이러한 빈번한 출력제어 현상은 전력계통의 운영에 어려움을 발생하며, 신재생발전이 증가할수록 빈도는 증가할 것으로 예상된다. 제주 신재생센터는 신재생발전의 출력예측을 통해 전력계통의 변동성에 대해 예측할 수 있으며, 신재생발전을 수용할 수 있는 한계량을 실시간으로 산정해서 운영자는 이를 확인하고 계통운영에 반영할 수 있다.

미래전력망이 복잡해지고 다양화되면서 계통의 상황을 빠르게 인식하고 보호 제어하는 기술이 필요할 것이다. 이번에 준공된 J-WAMS는 데이터 취득 주기가 기존(SCADA)대비 약 600배 정도 빠르며 시각동기되어 있는 정보를 제공한다. J-WAMS에서 취득된 정밀 데이터는 SCADA에서 볼 수 없는 전력설비 간 진동 검출, AI 학습을 기반으로 한 계통의 이상 유무 진단, 정밀 데이터 기반의 빠른 보호 및 고장복구 등 계통 운영에 있어 종래에는 볼 수 없었던 새로운 기술을 개발하거나 보유하고 있는 기술의 완성도를 높여 미래전력망의 변화에 대응할 수 있다.

또한, 기 설치된 제주 신재생감시운영시스템은 J-WAMS와 함께 제주계통의 안정적인 운영에 일조할 것으로 예상된다. 시스템 운영을 통해 전력계통 신재생에너지 수용능력 향상으로 2025년까지 약 250억 원의 계통보강 비용이 절감될 수 있다.

앞으로 J-WAMS의 성공적 구축을 기반으로 하여 육지 계통에도 광역감시시스템을 구축할 계획이다. 광역감시시스템을 전국에 확대하면, 돋보기로 보던 전력망을 현미경으로 보게 돼 단기적으로는 특수설비를 운용하는 관리자에게는 큰 도움이 될 것이다. J-WAMS의 고정밀 고신뢰도 데이터가 새로운 응용 Application 개발의 토대가 되고 계통운영 기술이 단기간에 Quantum jump 할 수 있는 중요한 key가 될 수 있기를 기대한다.