KR102265569B1 - Electric Charging Infrastructure and Renewable Energy Acceptance Expansion System and Method - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 전기충전인프라 및 계통에 유입되는 신재생 에너지의 수용성을 확대하기 위한 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법이 개시된다. 본 발명은 전력계통 종단에 연계된 ESS를 제어하여 전력을 공급함으로써 기존 설비는 그대로 유지함과 동시에 변압기 용량 및 선로 용량을 초과하더라도 다수의 자동차 등 중부하 전기충전기에 안정적으로 전력 공급이 가능하고 신재생 에너지의 유입이 가능하여 수용성이 확대되는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention discloses an electric charging infrastructure and a method of expanding the acceptability of new and renewable energy for expanding the acceptability of new and renewable energy flowing into the electric charging infrastructure and system. The present invention provides power by controlling the ESS linked to the end of the power system to supply power, thereby maintaining the existing facilities as it is, and stably supplying power to heavy-duty electric chargers such as a large number of automobiles even if the transformer capacity and line capacity are exceeded. It relates to an electric charging infrastructure and a system and method for expanding the acceptability of new and renewable energy by allowing the inflow of energy to expand the acceptability.

Description

전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템 및 방법 {Electric Charging Infrastructure and Renewable Energy Acceptance Expansion System and Method}Electric Charging Infrastructure and Renewable Energy Acceptance Expansion System and Method}

본 발명은 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템 및 방법에 관한 것으로서 더욱 자세하게는 전력계통 종단에 ESS를 연계하고 전력을 공급하고 ESS를 충전함으로써 전력계통 선로의 최대 수용 전류 이상으로 부하가 걸릴 때에도 전력 계통에서 안정적인 전력 공급이 가능하고, 신재생 에너지의 유입이 가능하도록 하는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for expanding the acceptance of electric charging infrastructure and renewable energy, and more particularly, by linking the ESS to the end of the power system, supplying power, and charging the ESS, even when a load is applied above the maximum acceptable current of the power system line It relates to an electric charging infrastructure and a system and method for expanding the acceptability of new and renewable energy that enable stable power supply in the power system and allow the inflow of new and renewable energy.

온실가스 저감을 위하여 정부에서는 신재생 에너지 및 전기자동차 보급 확대 정책을 펼치고 있으며 이에 따라 수용가에 완속 전기충전기의 보급률이 급속히 증가하고 있는 실정이다. 그러나 변압기 용량에 맞게 설계된 저압시스템에서 7kW 이상의 용량을 갖는 전기충전기의 운용에는 한계를 가질 수 밖에 없다.To reduce greenhouse gas, the government is implementing policies to expand the supply of new and renewable energy and electric vehicles, and accordingly, the supply rate of slow electric chargers is rapidly increasing among consumers. However, there is a limit to the operation of an electric charger with a capacity of 7kW or more in a low-voltage system designed for the capacity of the transformer.

현재 주상변압기 이하 저압선로에 연계될 수 있는 전기자동차용 충전기는 변압기 용량에 따라 충전기 대수가 정해지며, 부하+충전기(7kW/대)가 변압기 용량을 초과하게 되면 충전기 접속을 제한하고 있는 실정이다.Currently, the number of chargers for electric vehicles that can be connected to low-voltage lines below the pole transformer is determined according to the transformer capacity, and when the load + charger (7kW/unit) exceeds the transformer capacity, the charger connection is restricted.

고용량의 전기충전기를 충분히 수용하기 위해서는 해당 선로에 연계될 수 있는 전기충전기를 모두 수용하도록 변압기를 교체함과 동시에, 저압선로 또한 용량에 맞게 굵기를 산정하여 교체하는 방안을 들 수 있다. In order to sufficiently accommodate the high-capacity electric charger, the transformer is replaced to accommodate all electric chargers that can be connected to the corresponding line, and at the same time, the low-voltage line can also be replaced by calculating the thickness according to the capacity.

그러나 상기와 같은 시스템을 갖추기 위해서는 변압기 및 선로를 지속적으로 보강해야 하며, 보호 시스템 또한 그에 맞게 조정해야 하는 문제점을 가지고 있다. However, in order to have such a system, the transformer and the line must be continuously reinforced, and the protection system also has a problem in that it must be adjusted accordingly.

따라서 현재에는 전압조절 기능이 없는 저압배전시스템에서 저전압을 유발할 수 있는 고용량 전기충전기의 유입 비율을 산정하여 저압배전선로에 연계되는 전기충전기의 접속을 제한하고 있는 실정이다.Therefore, in the current low voltage distribution system that does not have a voltage control function, the inflow ratio of high-capacity electric chargers that can cause low voltage is calculated and the connection of electric chargers connected to the low voltage distribution line is restricted.

또한, 신재생 에너지 발전기를 설치하는 수용가가 증가함에 따라 신재생 에너지의 유입도 증가하고 있으나 선로 용량의 한계로 인하여 증가하는 신재생 에너지의 유입에 대한 수용성의 확대가 필요하다.In addition, as the number of consumers who install renewable energy generators increases, the inflow of renewable energy is also increasing, but it is necessary to expand the acceptability of the inflow of renewable energy, which is increasing due to the limitation of line capacity.

선행발명인 한국등록특허 제10-0397778호는 배전선로에 설치되어 있는 주상변압기에서 저압선로에 연속적으로 전원을 공급하는 바이패스 장치를 제시하고 있으나 선행발명은 무정전 제어를 수행하는 반면 본 발명은 양방향 전력 제어를 수행하기 위한 점에서 목적 및 구성이 상이하다.Korean Patent Registration No. 10-0397778, which is a prior invention, suggests a bypass device for continuously supplying power to a low voltage line from a pole transformer installed in a distribution line, whereas the prior invention performs uninterruptible control, whereas the present invention provides bidirectional power The purpose and configuration are different in terms of performing control.

한국등록특허 제10-0397778호Korean Patent No. 10-0397778

전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명은 전력계통 말단에 연계된 ESS의 충방전을 제어하여, 전력계통에 포함된 변압기 용량에 따른 최대 수용 전력을 초과하는 부하가 걸리더라도 안정적인 전력 공급이 가능하고 신재생 에너지의 선로 용량 한계를 초과하는 유입이 가능한 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention for solving the above problem controls the charging and discharging of the ESS linked to the end of the power system, so that even if a load exceeding the maximum capacity according to the capacity of the transformer included in the power system is applied, stable power supply is possible and It is an object of the present invention to provide an electric charging infrastructure and a system and method for expanding the acceptance of renewable energy that exceed the limit of the line capacity of renewable energy.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템은 변압기와 선로를 포함하는 전력계통에 걸린 부하 전력을 수신하는 부하 전력 수신부; 상기 변압기의 공급 가능 용량을 수신하는 변압기 용량 수신부; 및 상기 전력계통의 선로 종단에 연계된 ESS(Energy Saving System)의 상기 전력계통에 대한 전력공급 및 상기 전력계통으로부터 충전을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 부하 전력 수신부로부터 제공받은 상기 부하 전력과 상기 변압기 용량 수신부로부터 제공받은 상기 변압기의 공급 가능 용량을 토대로 상기 ESS의 전력공급 및 충전을 제어하는 것을 특징으로 한다.Electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem is a load power receiver for receiving the load power applied to the power system including a transformer and a line; a transformer capacity receiving unit for receiving the supplyable capacity of the transformer; and a control unit for controlling supply of power to the power system and charging from the power system of an Energy Saving System (ESS) connected to the end of the line of the power system, wherein the control unit is the load received from the load power receiver It is characterized in that the power supply and charging of the ESS are controlled based on the power and the supplyable capacity of the transformer provided from the transformer capacity receiver.

바람직하게는, 상기 전력계통의 선로 전압을 수신하는 선로 전압 수신부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 부하 전력 수신부로부터 제공받은 상기 부하 전력, 상기 변압기 용량 수신부로부터 제공받은 상기 변압기의 공급 가능 용량 및 상기 선로 전압 수신부로부터 제공받은 상기 선로 전압을 토대로 상기 ESS의 전력공급 및 충전을 제어하는 것이다.Preferably, further comprising a line voltage receiving unit for receiving the line voltage of the power system, wherein the control unit is the load power received from the load power receiving unit, the supply available capacity of the transformer provided from the transformer capacity receiving unit and the It is to control the power supply and charging of the ESS based on the line voltage received from the line voltage receiver.

바람직하게는, 상기 부하 전력 수신부는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것이다.Preferably, the load power receiver receives load power for each section of the line divided according to a predetermined criterion.

바람직하게는, 상기 부하 전력 수신부는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것이고, 상기 선로 전압 수신부는 상기 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 선로 전압을 수신하는 것이다.Preferably, the load power receiver receives load power for each section of the line partitioned according to a predetermined standard, and the line voltage receiver receives the line voltage for each section of the line partitioned according to the predetermined standard. will do

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 부하 전력 수신부로부터 제공받은 상기 부하 전력과 상기 변압기 용량 수신부로부터 제공받은 상기 변압기의 공급 가능 용량을 토대로 상기 ESS의 전력공급 및 상기 전력계통으로부터의 충전을 제어하는 것이다.Preferably, the control unit controls the power supply of the ESS and charging from the power system based on the load power provided from the load power receiving unit and the supplyable capacity of the transformer provided from the transformer capacity receiving unit.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법은 변압기와 선로를 포함하는 전력계통에 걸린 부하 전력을 수신하는 단계; 상기 변압기의 공급 가능 용량을 수신하는 단계; 및 상기 전력계통의 선로 종단에 연계된 ESS(Energy Saving System)의 상기 전력계통에 대한 전력 공급 및 전력계통으로부터 충전을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 전력 공급 제어 단계는 상기 부하 전력 수신 단계에서 수신된 상기 부하 전력과 상기 공급 가능 용량 수신 단계에서 수신된 상기 변압기의 공급 가능 용량을 토대로 상기 ESS의 전력공급 및 충전을 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for expanding electric charging infrastructure and renewable energy acceptability according to another embodiment of the present invention includes the steps of: receiving load power applied to a power system including a transformer and a line; receiving a supplyable capacity of the transformer; and controlling the power supply to the power system and charging from the power system of an Energy Saving System (ESS) linked to the end of the line of the power system, wherein the power supply control step is received in the load power receiving step It is characterized in that the power supply and charging of the ESS are controlled based on the load power and the supplyable capacity of the transformer received in the supplyable capacity receiving step.

바람직하게는, 상기 전력계통의 선로 전압을 수신하는 단계를 더 포함하고,Preferably, further comprising the step of receiving the line voltage of the power system,

상기 전력 공급 제어 및 충전 제어 단계는 상기 부하 전력 수신 단계에서 수신된 상기 부하 전력, 상기 변압기 용량 수신 단계에서 수신된 변압기 용량 및 상기 선로 전압 수신 단계에서 수신된 상기 선로 전압을 토대로 상기 ESS의 전력공급 및 충전을 제어하는 것이다.The power supply control and charging control step is the power supply of the ESS based on the load power received in the load power receiving step, the transformer capacity received in the transformer capacity receiving step, and the line voltage received in the line voltage receiving step and to control charging.

바람직하게는, 상기 부하 전력 수신 단계는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것이다.Preferably, the step of receiving the load power is to receive the load power for each section of the line divided according to a predetermined criterion.

바람직하게는, 상기 부하 전력 수신 단계는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것이고, 상기 선로 전압 수신 단계는 상기 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 선로 전압을 수신하는 것이다.Preferably, the step of receiving the load power receives load power for each section of the line partitioned according to a predetermined criterion, and the step of receiving the line voltage is a line voltage for each section of the line partitioned according to the predetermined criterion. is to receive

본 발명은 전력계통에 최대 수용 가능 전력 이상의 부하가 걸릴 때 전력계통 종단에 연계된 ESS를 제어하여 전력계통에 전력을 공급하거나 전력계통으로부터 전력을 공급 받아 충전함으로써, 기존 설비는 그대로 유지함과 동시에 다수의 중부하 전기충전기 등에 안정적인 전력 공급이 가능하고, 유입되는 신재생 에너지의 계통연계 용량 또한 증가하는 효과가 있다.The present invention provides power to the power system by controlling the ESS linked to the end of the power system when a load greater than or equal to the maximum acceptable power is applied to the power system, or by receiving and charging power from the power system, while maintaining the existing facilities as they are It is possible to supply stable power to heavy-duty electric chargers, etc., and has the effect of increasing the grid-connected capacity of incoming new and renewable energy.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ESS 연계 저압선로의 구성도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 연계 저압선로의 개념도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기충전인프라 수용성 확대 시스템(90)의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS의 충전/방전 운용방안에 관한 전압 프로파일 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법의 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기충전인프라의 수용성 확대 방법의 상세한 흐름도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보다 상세한 전기충전인프라의 수용성 확대 방법의 충전/방전 모드 운용 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 시뮬레이션을 위하여 모델링된 저압계통구성의 구조도를 도시한다.
도 9는 도 8에 따른 시뮬레이션 분석을 수행하기 위하여 24시간을 가정한 사용 부하 패턴을 도시한다.
도 10는 도 8 및 도 9에 따른 시뮬레이션 분석에 있어서 ESS 연계 전의 구간 전력의 그래프를 도시한다.
도 11은 도 8 및 도 9에 따른 시뮬레이션 분석에 있어서 ESS 연계 전의 전압 특성 그래프를 도시한다.
도 12는 도 8 및 도 9에 따른 시뮬레이션 분석에 있어서 ESS 연계 후의 구간 전력의 그래프를 도시한다.
도 13은 도 8 및 도 9에 따른 시뮬레이션 분석에 있어서 ESS 연계 후의 전압 특성 그래프를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 ESS(30)의 방전시 전력계통(10)의 부하전류 특성을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 ESS(30)의 충전시 전력계통(10)의 부하전류 특성을 도시한다.
1 shows a configuration diagram of an ESS-linked low-voltage line according to an embodiment of the present invention.
2 shows a conceptual diagram of an ESS-linked low-voltage line according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a block diagram of the electric charging infrastructure acceptance expansion system 90 according to an embodiment of the present invention.
4 shows a voltage profile graph for a charge/discharge operation method of an ESS according to an embodiment of the present invention.
5 shows a flowchart of a method for expanding electric charging infrastructure and renewable energy acceptance according to another embodiment of the present invention.
6 is a detailed flowchart of a method for expanding acceptance of electric charging infrastructure according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a charging/discharging mode operation of a more detailed method for expanding acceptance of electric charging infrastructure according to another embodiment of the present invention.
8 shows a structural diagram of the low-pressure system configuration modeled for the simulation of the present invention.
9 shows a usage load pattern assuming 24 hours in order to perform the simulation analysis according to FIG. 8 .
FIG. 10 shows a graph of section power before ESS connection in the simulation analysis according to FIGS. 8 and 9 .
FIG. 11 shows a voltage characteristic graph before ESS connection in the simulation analysis according to FIGS. 8 and 9 .
12 shows a graph of section power after ESS connection in the simulation analysis according to FIGS. 8 and 9 .
13 shows a graph of voltage characteristics after ESS connection in the simulation analysis according to FIGS. 8 and 9 .
14 shows the load current characteristics of the power system 10 when the ESS 30 is discharged according to an embodiment of the present invention.
15 shows the load current characteristics of the power system 10 when the ESS 30 is charged according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.The purpose and technical configuration of the present invention, and details regarding the operational effects thereof will be more clearly understood by the following detailed description based on the accompanying drawings in the specification of the present invention. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ESS 연계 저압선로의 구성도를 도시한다. 선로(40)의 소정 지점에서 측정된 부하 전력 등의 데이터 통신이 이루어지고 있음이 원과 다른 ESS(30) 구성부분을 연결하는 점선으로 도시되어 있다. 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템(90)은 실시예에 따라 ESS(30)에 포함되어 제공되어질 수 있고, 이에 따라 도면에서 생략될 수 있다.1 shows a configuration diagram of an ESS-linked low-voltage line according to an embodiment of the present invention. The fact that data communication such as load power measured at a predetermined point of the line 40 is performed is shown by a dotted line connecting the circle and other ESS 30 components. The electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system 90 may be provided included in the ESS 30 according to an embodiment, and thus may be omitted from the drawings.

도 1을 참조하면, 전력계통(10)은 전력계통(10)에 전력을 공급하는 변압기(20)를 포함하고, ESS(30)는 전력계통(10)의 선로(40) 종단에 연계되어 설치되어 있다. 변압기(20)는 22.9/0.38kV 용량의 델타-와이 변압기를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템(90)은 전력계통(10)에 포함된 선로(40)에 걸린 부하 전력 내지 선로 전압을 수신하고, 전력계통(10)의 선로(40) 종단에 연계된 ESS(30)의 전력계통(10)에 대한 전력 공급을 제어한다.Referring to FIG. 1 , the power system 10 includes a transformer 20 for supplying power to the power system 10 , and the ESS 30 is installed in connection with the end of the line 40 of the power system 10 . has been Transformer 20 includes a delta-wye transformer with a capacity of 22.9/0.38 kV. Electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system 90 according to the present invention receives the load power or line voltage applied to the line 40 included in the power system 10, and the line 40 of the power system 10 ) to control the power supply to the power system 10 of the ESS 30 linked to the terminal.

전력계통(10)의 선로(40) 종단에 연계된 ESS(30)의 설치 용량은 변압기 용량의 약 1.3배가 적절하다.The installed capacity of the ESS 30 connected to the end of the line 40 of the power system 10 is appropriate to be about 1.3 times the capacity of the transformer.

선로(40)는 선로의 재질 및 굵기에 따라 선로 임피던스 값[ohm/km]을 갖고 선로 임피던스는 저항 R 과 리액턴스 jX의 합에 따라 결정된다. 이 때 i는 변압기(20)로부터 선로(40) 종단에 이르기까지 구간 별로 구획된 선로(40)의 각 구획 지점의 번호를 지칭한다.The line 40 has a line impedance value [ohm/km] according to the material and thickness of the line, and the line impedance is determined according to the sum of the resistance R and the reactance jX. At this time, i refers to the number of each division point of the line 40 divided by section from the transformer 20 to the end of the line 40 .

선로(40)는 변대로부터 종단에 이르기까지 전체 선로를 의미할 수 있고, 소정의 기준에 따라 구간 별로 구획된 개별 선로를 의미할 수 있다. 선로(40)의 선로 임피던스는 예를 들면 변대부터 말단 부하까지는 0.248ohm/km 값을 가지도록 선로의 재질 및 굵기를 선택하고, 말단 부하와 ESS(30)의 연계 선로는 보다 많은 전력을 수용하도록 0.129ohm/km 값을 가지도록 선로의 재질 및 굵기를 선택할 수 있다. The track 40 may mean the entire track from the edge to the end, and may mean an individual track divided for each section according to a predetermined standard. The line impedance of the line 40 is selected such that the material and thickness of the line have a value of 0.248 ohm/km from, for example, the end load to the end load, and the connecting line between the end load and the ESS 30 receives more power. The material and thickness of the line can be selected to have a value of 0.129 ohm/km.

Customer는 전기자동차(EV) 배터리 충전기(50) 내지 태양광(PV) 발전기 등의 신재생 에너지 발전기(60) 및 기타 부하(70)를 포함하는 수용가(80)를 나타낸다. 선로(40)의 각 구간 i는 소정의 기준에 따라 구획될 수 있는데 예를 들면 수용가(80)별로 구획될 수 있다. Customer #i는 선로(40)의 각 구간 i에 포함된 수용가(80)를 나타낸다. 추가로 변대 직하 선로 내지 말단 부하와 ESS(30)의 연계 선로를 수용가와 별도로 구획할 수도 있다. Customer represents the consumer 80 including the electric vehicle (EV) battery charger 50 to the renewable energy generator 60 such as a photovoltaic (PV) generator and other loads 70 . Each section i of the track 40 may be partitioned according to a predetermined standard, for example, it may be partitioned for each customer 80 . Customer #i represents the customer 80 included in each section i of the track 40 . In addition, it is also possible to partition the line directly under the side bar or the end load and the line connecting the ESS 30 separately from the customer.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 연계 저압선로의 개념도를 도시한다. 수용가로 구획된 선로의 각 지점에서 전기자동차 충전기 및 신재생 에너지 발전기의 가동에 따른 선로의 부하 전력 등이 측정되고, TCP/IP 통신으로 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다.2 shows a conceptual diagram of an ESS-linked low-voltage line according to an embodiment of the present invention. At each point of the line divided by the consumers, the load power of the line according to the operation of the electric vehicle charger and the renewable energy generator is measured, and data transmission and reception can be made through TCP/IP communication.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기충전인프라 수용성 확대 시스템(90)의 블록도를 도시한다.Figure 3 shows a block diagram of the electric charging infrastructure acceptance expansion system 90 according to an embodiment of the present invention.

전기충전인프라 수용성 확대 시스템(90)은 부하 전력 수신부(100), 변압기 용량 수신부(200), 선로 전압 수신부(300), 제어부(400)을 포함한다. The electric charging infrastructure acceptance expansion system 90 includes a load power receiver 100 , a transformer capacity receiver 200 , a line voltage receiver 300 , and a controller 400 .

전기충전인프라 수용성 확대 시스템(90)은 부하 전력 수신부(100), 변압기 용량 수신부(200), 제어부(400)를 포함하여 전력계통(10)의 선로(40) 종단에 연계된 ESS(30)의 전력계통(10)에 대한 전력 공급을 제어한다. ESS(30)는 전기충전인프라 수용성 확대 시스템(90)의 제어에 따라 전력계통(10)에 전력을 공급함으로써, 전력계통(10)의 전력을 안정화시킬 수 있다. 또한 전기충전인프라 수용성 확대 시스템(90)은 전력계통(10)의 선로(40) 종단에 연계된 ESS(30)의 전력계통(10)으로부터의 충전을 제어할 수도 있고, 이에 따라 선로 용량을 증설하지 않더라도 선로 용량을 초과하는 신재생 에너지 유입을 수용할 수 있다.The electric charging infrastructure acceptance expansion system 90 includes the load power receiver 100, the transformer capacity receiver 200, and the controller 400 of the ESS 30 connected to the end of the line 40 of the power system 10. Controls the power supply to the power system (10). The ESS 30 supplies power to the power system 10 according to the control of the electric charging infrastructure acceptance expansion system 90 , thereby stabilizing the power of the power system 10 . In addition, the electric charging infrastructure acceptance expansion system 90 may control charging from the electric power system 10 of the ESS 30 connected to the end of the line 40 of the electric power system 10, and accordingly, the line capacity is expanded Even if not, it is possible to accommodate the inflow of renewable energy that exceeds the line capacity.

부하 전력 수신부(100)는 변압기(20)를 포함하는 전력계통(10)의 선로(40)에 걸려 있는 부하 전력을 수신한다. 부하 전력은 선로의 소정 지점에서 측정될 수 있으며 전류가 변압기(20)에서 선로(40) 방향으로 흐를 때 양수 값, 신재생 에너지 유입 등으로 인하여 선로(40)에서 변압기(20) 방향으로 흐를 때 음수 값으로 측정될 수 있다.The load power receiver 100 receives the load power hung on the line 40 of the power system 10 including the transformer 20 . The load power can be measured at a predetermined point on the line, and when the current flows from the transformer 20 to the line 40 in the direction of the transformer 20 from the line 40 due to a positive value, the inflow of renewable energy, etc. It can be measured as a negative value.

부하 전력 수신부(100)는 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 구간 별로 걸려 있는 부하 전력을 수신하는 것일 수 있다. The load power receiver 100 may receive load power applied to each section of the line 40 divided according to a predetermined criterion.

소정의 기준은 개별 전기자동차 배터리 충전기(50), 신재생 에너지 발전기(60) 내지 기타 부하(70)를 포함하는 수용가(80)와 연계되어 있는 선로(40)의 지점을 기준으로 하여 구간을 구획하는 것일 수 있다. The predetermined criterion divides the section based on the point of the track 40 connected with the consumer 80 including the individual electric vehicle battery charger 50 , the renewable energy generator 60 and other loads 70 . may be doing

이 때 선로(40)의 구획을 구분하는 순서는 변대 직하부터 ESS 연계 선로까지를 i=0 에서 시작하여 오름차순으로 하는 것이 바람직하나 이러한 방법에 한정될 것은 아니며, 선로(40)의 구획하는 지점도 도면에 도시된 방법에 한정될 것이 아니다.At this time, the order of dividing the division of the track 40 is preferably starting from i = 0 and ascending from the line directly under the side of the side to the ESS-linked line, but is not limited to this method, and the dividing point of the line 40 is also It is not limited to the method shown in the drawings.

부하 전력 수신부(100)는 선로(40)를 소정의 기준에 따라 구획한 지점에서 TCP/IP 등 유무선통신이 가능한 측정장비로부터 측정된 부하 전력을 유무선 통신을 이용하여 전송받을 수 있다.The load power receiver 100 may receive the measured load power from a measurement device capable of wired/wireless communication such as TCP/IP at a point where the line 40 is divided according to a predetermined criterion using wired/wireless communication.

변압기 용량 수신부(200)는 변압기(20)의 공급 가능 용량을 수신한다. 변압기(20)의 공급 가능 용량은 변압기(20)의 최대 용량 내지 최대 용량으로부터 소정의 비율에 따라 구해지는 상하한 값일 수 있다. 예를 들면 변압기(20)의 공급 가능 용량은 최대 용량의 80%를 상한으로 하고, 최대 용량의 40%를 하한 값으로 할 수 있다.The transformer capacity receiving unit 200 receives the supplyable capacity of the transformer 20 . The supplyable capacity of the transformer 20 may be an upper and lower limit value obtained according to a predetermined ratio from the maximum capacity to the maximum capacity of the transformer 20 . For example, the supplyable capacity of the transformer 20 may be 80% of the maximum capacity as the upper limit, and 40% of the maximum capacity as the lower limit value.

예시와 같이 변압기(20)의 공급 가능 용량을 변압기(20) 최대 용량의 80%를 상한으로 하고, 변압기(20) 최대 용량의 40%를 하한으로 하면 제어부(400)는 변압기(20)의 공급 가능 용량의 상하한 이상의 부하 전력이 걸리기 전에 ESS(30)의 전력계통(10)에 대한 전력 공급 내지 전력계통(10)으로부터 충전을 제어함으로써 전력계통(10)의 전류와 전압의 변동폭을 줄여 안정적으로 운용되게 할 수 있다.As in the example, when 80% of the maximum capacity of the transformer 20 is the upper limit of the supplyable capacity of the transformer 20 and the lower limit is 40% of the maximum capacity of the transformer 20, the control unit 400 controls the supply of the transformer 20 By controlling the supply of power to the power system 10 of the ESS 30 or charging from the power system 10 before the load power exceeding the upper and lower limits of the available capacity is applied, the fluctuation range of the current and voltage of the power system 10 is reduced and stable can be operated as

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS의 충전/방전 운용방안에 관한 전압 프로파일 그래프를 도시한다.Figure 4 shows a voltage profile graph for the charging / discharging operation method of the ESS according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, ESS discharging은 ESS(30)의 전력계통(10)에 대한 전력공급을 의미하고, ESS charging은 ESS(30)의 전력계통(10)으로부터 충전을 나타낸다. Referring to FIG. 4 , ESS discharging means supplying power to the power system 10 of the ESS 30 , and ESS charging represents charging from the power system 10 of the ESS 30 .

또한, Upper limit, Lower limit는 변압기 용량 수신부(200)가 변압기(20)의 공급 가능 용량의 상하한을 설정함에 따라 설정되는 전압의 상하한을 나타내고, 이에 따라 전력계통(10)의 전압이 보다 안정적으로 유지될 수 있음을 보여준다.In addition, Upper limit and Lower limit represent the upper and lower limits of the voltage set as the transformer capacity receiving unit 200 sets the upper and lower limits of the supplyable capacity of the transformer 20 , and accordingly the voltage of the power system 10 is more stably shows that it can be maintained.

선로 전압 수신부(300)는 전력계통(10)의 선로 전압을 수신한다. 선로 전압 수신부(300)는 선로(40)의 소정의 지점에서 측정된 전압을 수신할 수 있다. The line voltage receiver 300 receives the line voltage of the power system 10 . The line voltage receiving unit 300 may receive a voltage measured at a predetermined point of the line 40 .

선로 전압 수신부(300)는 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 구간(i) 별로 측정된 선로 전압을 수신하는 것일 수 있다. The line voltage receiver 300 may receive the line voltage measured for each section (i) of the line 40 divided according to a predetermined criterion.

선로 전압 수신부(300)는 선로(40)를 소정의 기준에 따라 구획한 지점에서 TCP/IP 등 유무선통신이 가능한 측정장비로부터 측정된 선로 전압을 유무선 통신을 이용하여 전송받을 수 있다.The line voltage receiving unit 300 may receive the line voltage measured from a measurement device capable of wired/wireless communication such as TCP/IP at a point where the line 40 is partitioned according to a predetermined criterion using wired/wireless communication.

선로 전압 수신부(300)는 선로(40)가 허용할 수 있는 최대 수용전류가 흐를 때 전력 계통(10)의 전압이 안정하지 않은 경우 전압을 안정화하기 위하여 전력 계통(10)의 선로(40)로부터 측정된 선로 전압을 수신하고, 제어부(400)는 선로 전압 수신부(300)에서 수신한 선로 전압을 토대로 선로(40)의 전압을 안정시킬 수 있다.Line voltage receiving unit 300 is from the line 40 of the power system 10 in order to stabilize the voltage when the voltage of the power system 10 is not stable when the maximum acceptable current allowed by the line 40 flows. Upon receiving the measured line voltage, the control unit 400 may stabilize the voltage of the line 40 based on the line voltage received from the line voltage receiving unit 300 .

제어부(400)는 상기 전력계통의 선로 종단에 연계된 ESS(30)의 전력계통(10)에 대한 전력 공급을 제어한다. The control unit 400 controls the power supply to the power system 10 of the ESS 30 linked to the end of the line of the power system.

제어부(400)는 부하 전력 수신부(100)로부터 제공받은 부하 전력과 변압기 용량 수신부(200)로부터 제공받은 변압기(20)의 공급 가능 용량을 토대로 ESS(30)의 전력공급을 제어할 수 있다.The control unit 400 may control the power supply of the ESS 30 based on the load power provided from the load power receiving unit 100 and the supplyable capacity of the transformer 20 provided from the transformer capacity receiving unit 200 .

제어부(400)는 아래 수학식 1에 따라 취합된 선로(40)의 각 구간(i) 별 부하 전력의 합과 해당 전력계통(10)에 연계된 변압기(20)의 공급 가능 용량의 차에 따라 ESS(30)의 전력계통(10)에 대한 출력 용량을 산출하여 제어할 수 있다. 이때 Pref는 ESS 출력 용량 지령 값, Pn은 각 지점의 부하 전력 값, Trp는 변압기에서 공급 가능 용량을 나타낸다.The control unit 400 according to the difference between the sum of the load power for each section (i) of the line 40 collected according to Equation 1 below and the supply capacity of the transformer 20 linked to the corresponding power system 10 The output capacity of the ESS 30 for the power system 10 can be calculated and controlled. In this case, P ref is the ESS output capacity command value, P n is the load power value of each point, and Tr p is the supply capacity of the transformer.

Figure 112019105107581-pat00001
Figure 112019105107581-pat00001

제어부(400)는 부하 전력 수신부(100)에서 수신한 부하 전력, 변압기 용량 수신부(200)에서 수신한 공급 가능 용량 및 선로 전압 수신부(300)에서 수신한 선로 전압까지 토대로 하여 ESS(30)의 전력공급을 제어할 수도 있다. 또한, ESS(30)의 전력계통(10)으로부터의 충전을 제어할 수도 있다.The control unit 400 is the power of the ESS 30 based on the load power received from the load power receiving unit 100 , the supplyable capacity received from the transformer capacity receiving unit 200 , and the line voltage received from the line voltage receiving unit 300 . You can also control the supply. In addition, charging from the power system 10 of the ESS 30 may be controlled.

제어부(400)는 부하 전력 수신부(100)로부터 제공받은 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 구간(i) 별 부하 전력 또는 선로 전압 수신부(300)로부터 제공받은 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 구간(i) 별 선로 전압을 토대로 하여 선로(40)의 각 구간(i) 당 선로 전류가 최대수용전류 이하가 되도록 하거나, 선로(40)의 각 구간(i) 당 선로 전압이 허용 오차를 벗어나지 않도록 유지하는 것이 바람직하다. 선로 전압의 오차범위는 예를 들면 220V

Figure 112019105107581-pat00002
6%로 정의될 수 있다.The control unit 400 divides the load power for each section (i) of the line 40 divided according to a predetermined standard provided from the load power receiver 100 or a predetermined standard provided from the line voltage receiver 300 . Based on the line voltage for each section (i) of the line 40, the line current per section (i) of the line 40 is made to be less than or equal to the maximum accommodated current, or line voltage per section (i) of the line 40 It is desirable to keep it within this tolerance. The error range of line voltage is 220V, for example.
Figure 112019105107581-pat00002
It can be defined as 6%.

제어부(400)는 전력계통(10)의 선로(40) 종단에 연계된 ESS(30)의 충전/방전모드를 제어하여 전력계통(10)에 대한 전력공급(방전) 및 전력계통(10)으로부터 ESS(30)의 충전을 제어할 수 있다.The control unit 400 controls the charging/discharging mode of the ESS 30 linked to the end of the line 40 of the power system 10 to supply (discharge) power to the power system 10 and from the power system 10 Charging of the ESS 30 can be controlled.

이 때 예를 들면, 제어부(400)는 아래 수학식 2와 같이 부하 전력 수신부(100)에 수신된 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 구간 별 부하 전력 측정 값 P1, P2,...,Pn 의 합이 양수이면 ESS(30)를 방전모드로 제어하는 신호 α를 생성할 수 있고, 음수이면 충전모드로 제어하는 신호 β를 생성하는 것일 수 있다. At this time, for example, the control unit 400 may control the load power measurement values P 1 , P 2 , for each section of the line 40 partitioned according to a predetermined criterion received by the load power receiver 100 as shown in Equation 2 below. ..., P n is the sum of the positive and to generate a signal α to control the ESS (30) to the discharge mode, a negative value may be one that generates a signal β which controls a charging mode.

Figure 112019105107581-pat00003
Figure 112019105107581-pat00003

또한, 제어부(400)는 ESS(30)의 충전/방전 모드를 결정하고 나면 아래 수학식 3에 따라 ESS(30)의 동작 시점 및 운용용량을 결정할 수 있다.In addition, after determining the charging/discharging mode of the ESS 30 , the controller 400 may determine the operating time and operating capacity of the ESS 30 according to Equation 3 below.

방전모드에서 ESS(30)의 동작 시점은 변압기 최대 용량을 기준으로 정해질 수 있다. 예를 들면, 제어부(400)는 부하 전력 수신부(100)에서 수신한 부하 전력의 합 Pn이 변압기(20) 최대 용량의 80%인 Tr 이상일 때 ESS(30)가 방전되도록 동작을 위한 신호

Figure 112019105107581-pat00004
를 생성할 수 있다. The operating time of the ESS 30 in the discharge mode may be determined based on the maximum capacity of the transformer. For example, the control unit 400 is a signal for operation so that the ESS 30 is discharged when the sum P n of the load power received from the load power receiver 100 is greater than or equal to Tr, which is 80% of the maximum capacity of the transformer 20 .
Figure 112019105107581-pat00004
can create

충전모드에서도 ESS(30)의 동작 시점은 변압기 최대 용량을 기준으로 정해질 수 있다. 예를 들면, 제어부(400)는 부하 전력 수신부(100)에서 수신한 부하 전력의 합 Pn이 변압기(20) 최대 용량의 40%인 Tr이하일 때 ESS(30)가 충전되도록 동작을 위한 신호 δ를 생성할 수 있다.Even in the charging mode, the operating time of the ESS 30 may be determined based on the maximum capacity of the transformer. For example, the control unit 400 is a signal δ for operation so that the ESS 30 is charged when the sum P n of the load power received from the load power receiver 100 is less than or equal to Tr, which is 40% of the maximum capacity of the transformer 20 . can create

Figure 112019105107581-pat00005
Figure 112019105107581-pat00005

제어부(400)는 ESS(30)의 잔존용량(SOC)을 파악하여 ESS(30)의 동작 지속여부를 결정할 수 있다. 즉, 방전모드에서 유효전력 방출로 인해 ESS(30)의 SOC가 예를 들면 10% 미만이 될 시 안전성을 고려하여 ESS는 동작을 멈추게 된다. 또한 충전모드에서 유효전력 흡수로 인해 잔존용량(SOC)가 예를 들면 90% 초과가 될 시 ESS는 동작을 멈추게 된다. 이에 따라 제어부(400)가 생성하는 ESS(30) 동작 제어 신호를 표로 정리하면 아래와 같다.The controller 400 may determine whether to continue the operation of the ESS 30 by determining the SOC of the ESS 30 . That is, when the SOC of the ESS 30 is, for example, less than 10% due to active power emission in the discharge mode, the ESS stops operating in consideration of safety. In addition, when the remaining capacity (SOC) exceeds, for example, 90% due to active power absorption in the charging mode, the ESS stops operating. Accordingly, the ESS 30 operation control signal generated by the controller 400 is summarized in a table as follows.

Figure 112019105107581-pat00006
Figure 112019105107581-pat00006

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법의 흐름도를 도시한다.5 shows a flowchart of a method for expanding electric charging infrastructure and renewable energy acceptance according to another embodiment of the present invention.

먼저, 변압기(20)와 선로(40)를 포함하는 전력계통(10)에 걸린 부하 전력을 수신한다(S100). 이어서, 변압기(20)의 공급 가능 용량을 수신한다(S200). 이어서 전력계통(10)의 선로 전압을 수신할 수 있다(S300). 이어서 전력계통(10)의 선로 종단에 연계된 ESS(30)의 전력계통(10)에 대한 전력 공급 및 전력계통(10)으로부터 충전을 제어한다(S400).First, the load power applied to the power system 10 including the transformer 20 and the line 40 is received (S100). Then, the supply available capacity of the transformer 20 is received (S200). Subsequently, the line voltage of the power system 10 may be received (S300). Then, power supply to the power system 10 of the ESS 30 connected to the end of the line of the power system 10 and charging from the power system 10 are controlled (S400).

S400단계는 S100단계에서 수신된 부하 전력과 S200단계에서 수신된 변압기 용량을 토대로 ESS(30)의 전력공급 및 충전을 제어할 수 있고, S300단계에서 수신된 선로 전압까지 토대로 하여 ESS(30)의 전력공급 및 충전을 제어할 수도 있다.In step S400, the power supply and charging of the ESS 30 can be controlled based on the load power received in step S100 and the transformer capacity received in step S200, and based on the line voltage received in step S300, the Power supply and charging can also be controlled.

S100단계는 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 구간(i) 별로 부하 전력을 수신할 수 있고, S300단계도 S100단계와 같은 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 구간(i) 별로 선로 전압을 수신할 수 있다.In step S100, load power may be received for each section (i) of the line 40 partitioned according to a predetermined standard, and in step S300, the section (i) of the line 40 divided according to a predetermined standard as in step S100. ) can receive line voltage.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법의 상세한 흐름도를 도시한다.6 shows a detailed flowchart of a method for expanding electric charging infrastructure and renewable energy acceptance according to another embodiment of the present invention.

먼저 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 부하 전력 P1,P2,...,Pn을 수신한다(S101). 이어서 S101단계에서 수신된 부하 전력의 합에서 변압기에서 공급 가능한 용량 Tr을 뺀 P를 산출한다(S201). 이어서 S201단계에 따라 산출된 P가 0 보다 큰지 판단한다(S301). 이어서 S301단계의 결과가 거짓이면 다시 S101단계를 수행하고, 참이면 해당 P를 ESS(30)의 출력 용량으로 할당한다(S401). 이어서 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 선로 전압을 수신하고 허용 가능한 오차 범위 내에 있는지 판단한다(S501). 만약, 선로 전압이 허용 가능한 오차 범위 내에 있으면 종료하고, 허용 가능한 오차 범위 내에 있지 않으면 선로 전압이 허용 가능한 오차 범위 내에 있도록 하기 위한 ESS(30)의 출력 용량 P를 다시 계산한다(S601). First, the load power P 1 , P 2 , ..., Pn of the line 40 divided according to a predetermined criterion is received ( S101 ). Next, P is calculated by subtracting the capacity Tr that can be supplied from the transformer from the sum of the load power received in step S101 (S201). Next, it is determined whether P calculated according to step S201 is greater than 0 (S301). Then, if the result of step S301 is false, step S101 is performed again, and if true, the corresponding P is allocated as the output capacity of the ESS 30 (S401). Next, the line voltage of the line 40 divided according to a predetermined criterion is received and it is determined whether it is within an allowable error range (S501). If the line voltage is within the allowable error range, it is terminated, and if it is not within the allowable error range, the output capacity P of the ESS 30 is calculated again so that the line voltage is within the allowable error range (S601).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보다 상세한 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법의 충전/방전 모드 운용 흐름도를 도시한다.7 shows a more detailed electric charging infrastructure and a charging/discharging mode operation flowchart of a method for expanding the acceptance of new and renewable energy according to another embodiment of the present invention.

우선, ESS(30) 연계 전 전력계통(10)에서 선로(40)의 전압 값이 0.94[P.U]일 때 변압기에서 부하측으로 전류가 흐르는 선로(40)의 부하 전력(PL)을 수신하고, 선로(40)의 전압 값이 1.06[P.U]일 때 부하측에서 변압기로 전류가 흐르는 선로(40)에서 부하 전력(PG)를 수신한다(S102). PL, PG 값을 기준으로 하여 ESS(30)의 충전/방전 운용시 전력계통(10)의 전 구간 전력이 기준을 넘지 않도록 운영할 수 있다. 이어서, 소정의 기준에 따라 구획된 선로(40)의 부하 전력 P1,P2,...,Pn을 수신한다(S202). 이어서, Pn 의 합이 0보다 크면 방전모드로 제어하고, 이하이면 충전모드로 제어한다(S302). 이어서, 방전모드에서는 Pn 의 합이 변압기(20)의 최대 용량 Tr의 80% 보다 큰지 여부를 판단하여(S402), 크면 ESS(30)의 방전 용량 지령 값 Pref_dis를 PL - 0.8Tr 에 따라 산출하고(S502), 이하이면 ESS(30)의 동작을 정지한다(S602). 한편, 충전모드에서는 Pn 의 합이 변압기(20)의 최대 용량 Tr의 40% 보다 작은지 여부를 판단하여(S402), 작으면 ESS(30)의 충전 용량 지령값 Pref_chg를 PG - 0.4Tr에 따라 산출하고(S502), 이상이면 ESS(30)의 동작을 정지한다(S602). 이어서, 방전모드에서는 ESS(30)의 잔존 용량(SOC)이 10%보다 큰지 판단하고(S702), 크면 ESS(30)를 제어하여 전력계통(10)에 전력을 공급하고(S802), 이하이면 ESS(30)의 동작을 정지한다(S602). 한편, 충전모드에서는 ESS(30)의 잔존 용량(SOC)이 90%보다 작은지 판단하고(S702), 작으면 ESS(30)를 제어하여 전력계통(10)으로부터 충전을 하고(S802), 이상이면 ESS(30)의 동작을 정지한다(S602).First, to receive the load power (P L) of the ESS (30) associated around the power system a voltage value of line 40 from 0.94 (10) [PU] Line 40 is the current flowing into the load in the transformer when, When the voltage value of the line 40 is 1.06 [PU], the load power P G is received from the line 40 through which the current flows from the load side to the transformer (S102). P L, P G values As a reference, when charging/discharging the ESS 30 , it can be operated so that the power of the entire section of the power system 10 does not exceed the standard. Then, the load power P 1 , P 2 , ..., Pn of the line 40 divided according to a predetermined criterion is received ( S202 ). Next, if the sum of P n is greater than 0, control is performed in the discharging mode, and when the sum of P n is less than 0, the control is performed in the charging mode (S302). Next, in the discharge mode, it is determined whether the sum of P n is greater than 80% of the maximum capacity Tr of the transformer 20 (S402), and if it is large, the discharge capacity command value P ref_dis of the ESS 30 is set to P L - 0.8Tr calculated accordingly (S502), and if it is less than or equal to, the operation of the ESS 30 is stopped (S602). On the other hand, in the charging mode, it is determined whether the sum of P n is less than 40% of the maximum capacity Tr of the transformer 20 (S402), and if it is smaller, the charging capacity command value P ref_chg of the ESS 30 is set to PG - 0.4Tr is calculated according to (S502), and if it is abnormal, the operation of the ESS 30 is stopped (S602). Next, in the discharge mode, it is determined whether the remaining capacity (SOC) of the ESS 30 is greater than 10% (S702), and if it is large, the ESS 30 is controlled to supply power to the power system 10 (S802), and if less than The operation of the ESS 30 is stopped (S602). On the other hand, in the charging mode, it is determined whether the remaining capacity (SOC) of the ESS 30 is less than 90% (S702), and if it is smaller, the ESS 30 is controlled and charged from the power system 10 (S802), and more In this case, the operation of the ESS 30 is stopped (S602).

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션을 위하여 모델링된 저압계통구성의 구조도를 도시한다.8 shows a structural diagram of a low-pressure system configuration modeled for simulation according to an embodiment of the present invention.

도 8에 따라 모델링된 저압계통구성은 전기자동차 배터리 충전기(50) 및 기타 부하(70)와 신재생 에너지 발전기(60)를 포함한 수용가(80)를 기준으로 선로(40)가 4개 구간으로 구획되어 있고, 전력계통(10)에 포함된 변압기(20)의 용량, 선로(40)의 선로 임피던스(변대에서 종단 말단까지는 Line Impedance 1, 종단 말단에서 ESS까지는 Line Impedance 2), 수용가(80)에 포함된 부하(70)의 용량, ESS(30)의 용량 특성들은 아래 표 2와 같다. 도 8에서 vsc는 ESS(30) 전원의 전력계통(10) 연계에 활용되는 송전 변환시스템의 예시이다.In the low voltage system configuration modeled according to FIG. 8 , the line 40 is divided into 4 sections based on the consumer 80 including the electric vehicle battery charger 50 and other loads 70 and the renewable energy generator 60 . and the capacity of the transformer 20 included in the power system 10, the line impedance of the line 40 (Line Impedance 1 from the side band to the terminal end, Line Impedance 2 from the terminal end to the ESS), the customer 80 The capacity of the included load 70 and the capacity characteristics of the ESS 30 are shown in Table 2 below. In FIG. 8 , vsc is an example of a power transmission conversion system used to link the ESS 30 power to the power system 10 .

본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션에서 표 2의 Pole Transformer는 변압기(20), Line Impedance 1은 변대부터 말단 부하까지 선로(40)의 선로 임피던스, Line Impedance 2는 말단 부하와 ESS(30)의 연계 선로(40)의 선로 임피던스를 사용하고(즉, 저압배전선로의 경우 변대부터 말단 부하까지는 0.248ohm/km의 선로 임피던스 값을 갖는 95mm

Figure 112019105107581-pat00007
케이블을 이용하고, 말단 부하와 ESS(5)의 연계 선로는 보다 많은 전력을 수용할 수 있는 0.129ohm/km의 선로 임피던스 값을 갖는 185mm
Figure 112019105107581-pat00008
케이블을 사용한다), Load는 수용가(80)의 부하를 지칭한다. 전기자동차(EV) 배터리 충전기(50) 및 기타 부하 발생 장치(70)를 동시에 고려할 경우 모든 구간 전력의 합은 600kW로 가정하였고, 해당 구간의 최대 부하 전력은 구간당 200kW로 가정하였다. 여기에서 말단에 연계된 ESS(30)는 구간(i)를 구획하는 부하의 합이 이용률을 고려한 변압기(20) 용량을 초과하였을 경우 동작하도록 설정하였다.In the simulation according to the embodiment of the present invention, the Pole Transformer of Table 2 is the transformer 20, Line Impedance 1 is the line impedance of the line 40 from the bandage to the end load, and Line Impedance 2 is the connection between the end load and the ESS 30 Using the line impedance of the line 40 (that is, in the case of a low voltage distribution line, from the side end to the end load, 95 mm with a line impedance value of 0.248 ohm/km
Figure 112019105107581-pat00007
Using a cable, the connecting line between the end load and the ESS (5) is 185 mm with a line impedance value of 0.129 ohm/km that can accommodate more power.
Figure 112019105107581-pat00008
Use a cable), Load refers to the load of the consumer (80). When the electric vehicle (EV) battery charger 50 and other load generating devices 70 are simultaneously considered, the sum of power in all sections is assumed to be 600 kW, and the maximum load power in the section is assumed to be 200 kW per section. Here, the ESS 30 connected to the terminal is set to operate when the sum of the loads dividing the section (i) exceeds the capacity of the transformer 20 in consideration of the utilization rate.

Figure 112019105107581-pat00009
Figure 112019105107581-pat00009

도 9는 도 8에 따른 시뮬레이션 분석을 수행하기 위하여 24시간을 가정한(시뮬레이션에서는 24초 단위임) 사용 부하 패턴을 도시한다. FIG. 9 illustrates a usage load pattern assuming 24 hours (24 seconds unit in the simulation) to perform the simulation analysis according to FIG. 8 .

사용 부하 패턴의 최소 값은 150kW이고, 최대값은 표 1에 따른 변압기(20)의 최대 수용 가능 전력의 2배인 600kW로 가정하였다.The minimum value of the used load pattern was 150 kW, and the maximum value was assumed to be 600 kW, which is twice the maximum allowable power of the transformer 20 according to Table 1.

도 10과 도 11은 도 8 및 도 9에 따른 시뮬레이션 분석에 있어서 ESS(30) 연계 전의 구간 전력 및 전압 특성 그래프를 각 도시한다.10 and 11 respectively show graphs of the section power and voltage characteristics before the ESS 30 connection in the simulation analysis according to FIGS. 8 and 9 .

도 10을 참조하면, 변압기(20)가 공급 가능한 용량에 따른 최대 수용 전력이 300kW인 전력계통(10)에서 전기충전인프라의 도입으로 인하여 구간 최대 전력이 570kW 이상 발생함을 확인할 수 있으며, 이에 따른 전압은 도 11을 참조하면, 0.84PU까지 떨어짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10 , it can be confirmed that the maximum power in the section is generated by 570 kW or more due to the introduction of the electric charging infrastructure in the power system 10 in which the maximum accommodated power according to the capacity that the transformer 20 can supply is 300 kW. Referring to FIG. 11 , it can be seen that the voltage drops to 0.84PU.

도 12와 도 13은 도 8 및 도 9에 따른 시뮬레이션 분석에 있어서 ESS 연계 후의 구간 전력 및 전압 특성 그래프를 각 도시한다.12 and 13 respectively show graphs of section power and voltage characteristics after ESS connection in the simulation analysis according to FIGS. 8 and 9 .

도 12를 참조하면, 이번에는 전기충전인프라가 도입된 저압 전력계통(10)에 대하여 본 발명에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템(90)으로 ESS(30)의 전력 공급을 제어하는 경우에 수용가(80)의 부하에 따른 최대 전력이 700kW로 출력되어도 300kW로 제한되는 선로용량을 초과하지 않고, 도 13을 참조하면, 모든 구간의 전압도 허용된 오차 범위 이내로 유지함을 확인할 수 있다.12, this time, for the low voltage power system 10 to which the electric charging infrastructure is introduced, the electric charging infrastructure and the new renewable energy acceptance expansion system 90 according to the present invention controls the power supply of the ESS 30. In this case, even if the maximum power according to the load of the consumer 80 is output as 700kW, the line capacity limited to 300kW is not exceeded, and referring to FIG. 13 , it can be confirmed that the voltage of all sections is also maintained within the allowed error range.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 ESS(30)의 방전시 전력계통(10)의 부하전류 특성을 도시한다. 실선은 ESS(30)의 연계가 없을 때의 특성을 나타내고, 점선은 ESS(30)의 연계가 있을 때의 특성을 나타낸다. 전력계통(10) 종단의 ESS(30) 설치점으로 갈 수록 전압 강하가 나타나고 있다. 이러한 ESS(30) 설치점 이전 구간들의 전압 강하는 ESS(30)의 유효 전력 공급에 따라 보상되며, 하한치를 벗어난 전압을 규정범위 이내로 유지한다.14 shows the load current characteristics of the power system 10 when the ESS 30 is discharged according to an embodiment of the present invention. The solid line indicates the characteristic when there is no connection of the ESS 30 , and the dotted line indicates the characteristic when the connection of the ESS 30 is present. The voltage drop appears as going to the ESS 30 installation point at the end of the power system 10 . The voltage drop in the sections before the installation point of the ESS 30 is compensated according to the effective power supply of the ESS 30, and the voltage outside the lower limit is maintained within the specified range.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 ESS(30)의 충전시 전력계통(10)의 부하전류 특성을 도시한다. 실선은 ESS(30)의 연계가 없을 때의 특성을 나타내고, 점선은 ESS(30)의 연계가 있을 때의 특성을 나타낸다. 신재생 에너지의 유입으로 발생하는 전압 상승은 ESS(30)가 전력계통(10)으로부터 전력을 공급 받아 충전이 이루어지면서 보상되며,상한치를 벗어난 전압을 규정범위 이내로 유지한다.15 shows the load current characteristics of the power system 10 when the ESS 30 is charged according to an embodiment of the present invention. The solid line indicates the characteristic when there is no connection of the ESS 30 , and the dotted line indicates the characteristic when the connection of the ESS 30 is present. The voltage rise caused by the inflow of renewable energy is compensated for while the ESS 30 receives power from the power system 10 and is charged, and maintains the voltage out of the upper limit within the specified range.

기존의 ESS(Energy Saving System) 운영은 모든 전력이 안정하다는 가정 하에 주로 경제적인 운영에 초점을 둔다. 그러나 본 발명의 ESS 운용전략은 전력제어에 주안점을 둔다.The existing ESS (Energy Saving System) operation mainly focuses on economical operation under the assumption that all electricity is stable. However, the ESS operation strategy of the present invention focuses on power control.

즉, 기존의 전압조절 기능이 없는 저압배전시스템에서는 저전압을 유발할 수 있는 전기 자동차 충전기 등의 유입 비율을 산정하여, 저압배전선로에 연계되는 전기충전기의 접속을 제한하여야 하거나, 전력계통(10) 선로(40)에 연결될 수 있는 모든 전기충전기를 수용하도록 변압기 교체 및 저압선로를 교체하여야 한다.That is, in the low voltage distribution system without the existing voltage control function, the inflow ratio of electric vehicle chargers that can cause low voltage must be calculated, and the connection of the electric charger connected to the low voltage distribution line must be restricted, or the power system (10) line Transformer replacements and low voltage lines are to be replaced to accommodate all electrical chargers that may be connected to (40).

그러나 본 발명에 따른 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템(90)의 실시예에 따르면 저압배전선로 종단에 연계된 ESS(30)로부터 전력계통(10)에 전력을 공급함으로써, 기존의 변압기(20)와 선로(40) 설비를 그대로 유지함과 동시에 변압기(20) 용량을 초과하여 변압기(20) 용량의 2배에 달하는 부하에 전력 공급이 가능하여 변압기 및 선로 설비 확충 없이 다수의 전기충전기에 전력 공급이 가능하다.However, according to the embodiment of the electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system 90 according to the present invention, by supplying power to the power system 10 from the ESS 30 connected to the end of the low voltage distribution line, the existing transformer ( 20) and line 40 facilities are maintained as they are, and power can be supplied to a load that exceeds the capacity of the transformer 20 and is twice the capacity of the transformer 20, so power can be supplied to a large number of electric chargers without expansion of transformers and line facilities. supply is possible.

수용가(70)에 연계된 다수의 전기충전인프라 운용시 전력계통(10)에 전력을 공급하는 변압기(20)와 같은 계통측으로부터 모든 전력을 공급받게 될 경우 선로(40)의 구간 전력이 변압기(20) 용량을 초과할 수 있고, 전압강하로 인해 전압은 허용치(예를 들면 220V

Figure 112019105107581-pat00010
6%)를 벗어날 수 있다. 그러나 본 발명과 같이 전력계통(10) 종단에 연계된 ESS(30)로부터 전력계통(10) 측에서 공급되어지는 전력을 분담하여 양방향으로 전력을 공급하여 선로(40)의 모든 구간 전력을 변압기 용량을 초과하지 않게 할 수 있고, 선로 전압을 허용치 이내로 유지할 수 있다.When all power is supplied from the same system side as the transformer 20 that supplies power to the power system 10 when operating a plurality of electric charging infrastructures linked to the consumer 70, the section power of the line 40 is the transformer ( 20) The capacity may be exceeded, and due to the voltage drop, the voltage may
Figure 112019105107581-pat00010
6%) can be avoided. However, as in the present invention, power supplied from the power system 10 side from the ESS 30 connected to the end of the power system 10 is shared and power is supplied in both directions to convert the power in all sections of the line 40 to the transformer capacity. can not exceed, and the line voltage can be maintained within the allowable value.

뿐만 아니라, 기존 ESS 연계 방식은 신재생에너지의 유입을 선로용량을 초과하여서는 허용할 수 없으나 본 발명에 따르면 선로용량 증설 없이도 기존 선로 용량의 2배에 달하는 신재생에너지의 유입을 허용하여 신재생에너지의 수용성을 확대시킬 수 있다.In addition, the existing ESS linkage method cannot allow the inflow of new and renewable energy exceeding the line capacity, but according to the present invention, it allows the inflow of new and renewable energy that is twice the capacity of the existing line without increasing the line capacity. can expand the acceptability of

또한, 본 발명에 따르면 사고로 인한 계통 정전이 발생할 경우 독립형 마이크로그리드 기능을 통해 ESS가 부하에 전력을 공급하는 기능도 가능하다.In addition, according to the present invention, when a system outage due to an accident occurs, the function of the ESS to supply power to the load through the independent microgrid function is also possible.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof, so the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. only do The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

10 : 전력계통
20 : 변압기
30 : ESS
40 : 선로
50 : 전기자동차 배터리 충전기
60 : 신재생 에너지 발전기
70 : 기타 부하
80 : 수용가
90 : 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템
100 : 부하 전력 수신부
200 : 변압기 용량 수신부
300 : 선로 전압 수신부
400 : 제어부
10: power system
20: transformer
30: ESS
40: track
50: electric vehicle battery charger
60: renewable energy generator
70: other load
80: acceptor
90: Electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system
100: load power receiver
200: transformer capacity receiver
300: line voltage receiver
400: control unit

Claims (8)

변압기와 선로를 포함하는 전력계통에 걸린 부하 전력을 수신하는 부하 전력 수신부;
상기 변압기의 공급 가능 용량을 수신하는 변압기 용량 수신부;
상기 전력계통의 선로 전압을 수신하는 선로 전압 수신부; 및
상기 전력계통의 선로 종단에 연계된 ESS(Energy Saving System)의 상기 전력계통에 대한 전력공급 및 상기 전력계통으로부터 충전을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 전력계통은 저압배전 전력계통이고, 상기 제어부는 상기 부하 전력 수신부로부터 제공받은 상기 부하 전력과 상기 변압기 용량 수신부로부터 제공받은 상기 변압기의 공급 가능 용량 및 상기 선로 전압 수신부로부터 제공받은 상기 선로 전압을 토대로 상기 ESS의 상기 전력계통에 대한 전력공급 및 충전을 제어하여 상기 변압기의 공급 가능 용량을 초과하여 부하와 신재생 에너지 유입을 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템.
a load power receiver for receiving load power applied to a power system including a transformer and a line;
a transformer capacity receiving unit for receiving the supplyable capacity of the transformer;
a line voltage receiver for receiving the line voltage of the power system; and
A control unit for controlling the supply of power to the power system and charging from the power system of an Energy Saving System (ESS) linked to the end of the line of the power system,
The power system is a low voltage distribution power system, and the control unit is based on the load power provided from the load power receiver and the supplyable capacity of the transformer provided from the transformer capacity receiver and the line voltage provided from the line voltage receiver. Electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system, characterized in that by controlling the power supply and charging of the ESS to the power system, it is possible to accommodate the load and the inflow of renewable energy in excess of the supplyable capacity of the transformer.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 부하 전력 수신부는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템.
According to claim 1,
The electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system, characterized in that the load power receiver receives the load power for each section of the line divided according to a predetermined standard.
제1항에 있어서,
상기 부하 전력 수신부는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것이고,
상기 선로 전압 수신부는 상기 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 선로 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 시스템.
According to claim 1,
The load power receiver receives load power for each section of the line divided according to a predetermined criterion,
The electric charging infrastructure and renewable energy acceptance expansion system, characterized in that the line voltage receiving unit receives the line voltage for each section of the line divided according to the predetermined standard.
변압기와 선로를 포함하는 전력계통에 걸린 부하 전력을 수신하는 단계;
상기 변압기의 공급 가능 용량을 수신하는 단계;
상기 전력계통의 선로 전압을 수신하는 단계; 및
상기 전력계통의 선로 종단에 연계된 ESS(Energy Saving System)의 상기 전력계통에 대한 전력 공급 및 전력계통으로부터 충전을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 전력계통은 저압배전 전력계통이고, 상기 전력 공급 제어 단계는 상기 부하 전력 수신 단계에서 수신된 상기 부하 전력과 상기 공급 가능 용량 수신 단계에서 수신된 상기 변압기의 공급 가능 용량 및 상기 선로 전압 수신 단계에서 수신된 상기 선로 전압을 토대로 상기 ESS의 전력공급 및 충전을 제어하여 상기 변압기의 공급 가능 용량을 초과하여 부하와 신재생 에너지 유입을 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법.
Receiving load power applied to a power system including a transformer and a line;
receiving a supplyable capacity of the transformer;
receiving a line voltage of the power system; and
Comprising the step of controlling the supply of power to the power system and charging from the power system of an Energy Saving System (ESS) linked to the end of the line of the power system,
The power system is a low voltage distribution power system, and the power supply control step includes the load power received in the load power receiving step and the supplyable capacity of the transformer received in the supplying capacity receiving step and the line voltage receiving step. Expanding electric charging infrastructure and renewable energy acceptance, characterized in that it can accommodate the inflow of load and renewable energy in excess of the supply capacity of the transformer by controlling the power supply and charging of the ESS based on the received line voltage Way.
삭제delete ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 7 was abandoned when paying the registration fee.◈ 제5항에 있어서,
상기 부하 전력 수신 단계는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법.
6. The method of claim 5,
The load power receiving step is an electric charging infrastructure and a method for expanding the acceptability of new and renewable energy, characterized in that receiving load power for each section of the line divided according to a predetermined criterion.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 8 was abandoned when paying the registration fee.◈ 제5항에 있어서,
상기 부하 전력 수신 단계는 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 부하 전력을 수신하는 것이고,
상기 선로 전압 수신 단계는 상기 소정의 기준에 따라 구획된 상기 선로의 구간 별로 선로 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는 전기충전인프라 및 신재생 에너지 수용성 확대 방법.
6. The method of claim 5,
The load power receiving step is to receive load power for each section of the line partitioned according to a predetermined criterion,
The line voltage receiving step is a method for expanding electric charging infrastructure and renewable energy acceptance, characterized in that receiving the line voltage for each section of the line divided according to the predetermined standard.
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