그리드 주파수 편차를 이용한 전력 불균형 탐지: 히든 마코프 모델 접근

초록

본 논문은 전력 시스템에서 순간 그리드 주파수의 편차를 전력 불균형의 지표로 활용한다. 먼저 가우시안 잡음이 섞인 주파수 측정을 가설 검정으로 세 가지 상태(양·음·무편차)로 구분하고, 이 검정 결과를 히든 마코프 모델(HMM)의 방출 심볼로 사용한다. 전이 행렬과 방출 행렬을 정의한 뒤, 비터비 알고리즘을 통해 숨겨진 실제 상태 시퀀스를 최대우도 추정한다. 시뮬레이션 결과, 비터비 기반 추정이 단순 가설 검정보다 평균 정확도가 최소 5 % 이상 향상됨을 보인다.

상세 분석

이 연구는 전력망의 주파수 변동을 “전력 불균형 → 주파수 편차 → 상태”라는 삼단계 인과관계에 기반하여 모델링한다. 기존의 주파수 제어는 발전 측에서만 이루어졌으나, 스마트 그리드 환경에서는 부하 측에서도 실시간 신호를 활용할 수 있다. 논문은 먼저 순간 주파수 측정값 z