KR100441944B1 - 축열제어장치 및 축열제어방법 - Google Patents

축열제어장치 및 축열제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축열식 전기보일러에 기계식 타임스위치와 축열온도조절기에 직렬연결된 축열제어기를 추가하여 내장된 마이크로컨트롤러에 축열제어 알고리즘을 탑재하여 축열잔량 및 익일 출열율 및 사용열량을 추정하여 능동작으로 축열 시작시간을 자동제어하여 심야 전력수요를 분산시켜 최대 전력수요 발생을 억제하여 배전계통의 선로 및 변압기 용량부족을 막아 배전설비의 효율적인 운용 및 비용 절감을 기대할 수 있는 축열제어장치 및 축열제어방법에 관한 것이다.

Description

축열제어장치 및 축열제어방법{Apparatus for controling thermal-storage electric boiler and method for controling thermal-storage electric boiler}
본 발명은 축열제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 자세하게는 축열식 전기보일러에 기계식 타임스위치와 축열온도조절기에 직렬연결된 축열제어기를 추가하여 내장된 마이크로컨트롤로에 축열제어 알고리즘을 탑재하여 축열잔량 및 익일 출열율 및 사용열량을 추정하여 능동작으로 축열 시작시간을 자동제어하여 심야 전력수요를 분산시켜 최대 전력수요 발생을 억제하여 배전계통의 선로 및 변압기 용량부족을 막아 배전설비의 효율적인 운용 및 비용 절감을 기대할 수 있는 축열제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력은 수요관리 정책의 일환으로 주간의 특정시산대에 집중되는 전력수요를 분산하고, 전기 사용이 적은 심야(밤 10시 ~아침 8시) 시간대 수요를 증대시켜 부하 평균화를 위하여 상대적으로 저렴한 심야 전력 요금체계를 운영하고, 축열 및 축냉식 심야전력기기를 보급하여 왔다. 그러나 축열식 심야 전력기기의 보급률이 높아짐에 따라 주간 최대 수요를 넘어서는 야간 최대수요를 발생하여 배전선호의 변압기 및 선로 용량 초과등의 또 다른 문제점을 야기했다.
축열식 삼야전력기기 중 가장 보급률이 높은 축열식 전기보일러는 기존에 사용중인 축열제어장치는 기계식타임스위치(Time Swich)를 통해 심야전력이 공급되고 보일러의 내부 온도를 감지하여 발열체의 온/오프를 제어하는 축열온도조절기가 부착되어 있는 형태이다. 그러나 이러한 기존의 축열제어장치로는 타임스위치가 온되는 22시경에 일제히 축열을 시작하게 됨으로써, 현재 보급되어 있는 전국의 모든 심야 전력기기가 일체히 축열에 들어감으로써 타임스위치의 오차를 고려하여 심야 전력이 공급되기 시작한지 1시간이 지난 약 23시경에 전력수요가 최대에 이르러 하계주간이 아닌 동계야간에 전력수요 피크가 발생할 우려의 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 그 목적은 심야전력기기의 제어장치에 설치되어 있는 기계식 타임스위치와 축열온도조절기에 직렬로 별도의 축열제어기를 추가하여 축열잔량 및 축열율을 고려하여 심아전력의 공급시간을 자동제어하는 장치로부터 축열잔량과 익일의 축열율 및 이용되는 열량을 추정하여 이에 따라 축열 시작시간을 지연시켜 야간에의 최대전력수요 발생을 억제하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축열제어장치의 연결구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축열제어방법의 동작 흐름도이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호설명-
10;타임스위치 20;축열온도조절기
30;축열제어기 31;마이크로컨트롤러
40;발열체 MSW1;메인스위치
SW1,SW2;입력스위치
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축열제어장치의 연결구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축열제어방법의 동작 흐름도이다.
본 발명은 축열식 보일러 및 온수기의 심야전력공급시간을 자동으로 제어할 수 있도록 하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 장치는 도 1에서 보는 바와 같이 일정시간을 카운터하는 타임스위치(10)와, 전력공급으로 열을 발열하는 발열체(40)와, 상기 발열체(40)에서 발열하는 열을 모아 조절된 온도를 공급하는 축열온도조절기(20)와, 상기 축열온도조절기(20)에 직렬연결된 심야전력의 공급시간을 자동조절하는 축열제어기(30)와, 상기 발열체(40)에 전원을 공급하기 위해 스위칭 동작하는 메인스위치(MSW1)와, 입력스위치(SW1)(SW2)가 연결되는 구성을 갖는다.
상기 축열제어기(30)는 타임스위치(10)나 발열체(40)인 히터의 온/오프 접점신호와 축열조 내부 온도를 입력하여 축열온도조절기(20)와 직렬로 연결되어 내장된 마이크로컨트롤러(31)에 내장된 제어 알고리즘에 따라 발열체(40)를 제어할 수 있는 신호가 출력될 수 있도록 되어 있다.
상기 축열제어기(30)는 마이크로컨트롤러(31)가 내장되어 축열제어가 이루어질 수 있도록 하는 내장된 프로그램에 따라 축열 지연시간을 계산한다.
축열제어프로그램은 초기운전모드와 자동제어운전모드 2가지를 가지고 있다.
초기운전모드는 보일러가 가동한 첫날 또는 초기화 버튼을 조작한 날에 동작하게 되고, 이 모드에서는 축열온도조절기(20)에 의하여 보일러를 동작시키면서 자동제어운전모드를 위하야 축열조 평균온도를 측정하고 축열시간중의 축열온도상승률을 계산한다. 초기모드에서 운전한 다음날 부터 축열제어기(30)에 의하여 운전되고 이때부터 자동제어운전모드로 작동된다. 자동제어운전모드에서는 심아전력 계약 사용시간의 시작시점으로부터 매 1분 간격으로 계산되는 예측 지연시간이 '0'이 되는 시점에서 축열이 시작된다. 이때 예측 지연시간은 다음과 같이 계산된다.
예측지연시간은이다.
상기의은 예측된 축열지연시간이고,는 계약사용시간 계시 후 측정시점까지의 경과시간이며,은 계약사용시간의 시작시각으로부터 축열종료시각가지의 분단위시간이고,는 직전일의 축열종료시점에서의 축열조 평균온도이며,은 직전일의 축열종료시점에서의 축열조 평균온도이고,는 전일 축열시간 동안의 평균온도상승률이다.
본 발명에서는 10시간방식(22시 ~익일 8시)이외에 7시간방식(24시 ~익일 7시), 1+9 시간방식(21~22(1시간)+24시 ~익일 09시 (9시간)의 2가지 방식을 추가로 적용할 수 있다.심야전력 요금메뉴는의 설정값 변경에 의해 정해진다.은 계약사용시간의 시작시각으로부터 축열 종료시각까지의 분단위 시간을 의미하는 상수로 10시간 모드에서는 축열여유시간(90분)을 제외한=510을 적용한다.
7시간 모드로 동작하면 축열여유시간(60분)을 두어=360을 적용하고 1+9 시간 모드로 동작하면 9시간에 축열여유시간(90분)을 두어=450을 적용한다. 이경우 처음 1시간만 공급되는 시단(21~22시)에는 자동제어운전이 되지 않도록 되어 있다.
한편, 본 발명 방법은 처음 사용자가 선택한 심야전력 요금메뉴에 따라값을 설정하고, 초기운전모드로 들어간다. 초기운전모드에서는 축열온도제어기에 의해서만 축열제어가 이루어지고, 축열제어기(30)는 내부적으로 축열율을 계산한다. 둘째날부터는 축열제어기(30)에 의한 자동제어운전모드로 동작을 하여 축열지연시간을 계산하여 축열동작으로 제어한다. 축열을 시작한 후 단위시간당 평균 축열온도 상승율을 계산하면 다음과 같다.
축열온도상승율은이다.
상기의은 발열체(40)에 전력이 투입된 시점에서의 축열조 평균온도이고,은 발열체(40)의 전원이 투입 또는 차단된 시점의 시각이다.
또한, 축열조 내부의 평균온도는이다.
상기의는 축열조 상부에서 하부로의 온도센서로부터 측정한 온도이다.
이와 같이 작용하는 본 발명은 축열식 전기보일러에 기계식 타임스위치와 축열온도조절기에 직렬연결된 축열제어기를 추가하여 내장된 마이크로컨트롤러에 축열제어 알고리즘을 탑재하여 축열잔량 및 익일 출열율 및 사용열량을 추정하여 능동작으로 축열 시작시간을 자동제어하여 심야 전력수요를 분산시켜 최대 전력수요 발생을 억제하여 배전계통의 선로 및 변압기 용량부족을 막아 배전설비의 효율적인 운용 및 비용 절감을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 일정시간을 카운터하는 타임스위치(10)와, 전력공급으로 열을 발열하는 발열체(40)와, 상기 발열체(40)에서 발열하는 열을 모아 조절된 온도를 공급하는 축열온도조절기(20)와, 상기 발열체(40)에 전원을 공급하기 위해 스위칭 동작하는 메인스위치(MSW1)와 입력스위치(SW1)(SW2)와,상기 축열온도조절기(20)에 직렬연결된 심야전력의 공급시간을 자동조절하는 축열제어기(30)가 연결되어 이루어지는 축열제어장치에 있어서,
    상기 축열제어기(30)가 타임스위치(10)나 발열체(40)를 온/오프 접점신호와 축열조 내부 온도를 입력하여 축열온도조절기(20)와 직렬로 연결되어 내장된 마이크로컨트롤러(31)에 내장된 제어 알고리즘에 따라 상기 발열체(40)를 제어하도록 연결되는 축열제어장치.
  2. 선택된 심야전력 계약 사용시간에 따라 보일러를 동작시키면서 축열조 평균온도를 측정하고 축열시간중의 축열온도상승률을 계산하는 초기운전단계에 이어,
    상기 초기운전단계를 시작한 다음 날부터 시작되며, 상기 심야전력 계약 사용시간의 시작시점으로부터 매 1분 간격으로 계산되는 예측 지연시간이 '0'이 되는 시점에서 축열이 시작되도록 축열이 이루어지는 자동제어운전단계가 연결되는 것을 특징으로 하는 축열제어방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 자동제어운전단계에서 계산하는 예측지연시간은 식에 의해 계산됨을 특징으로 하는 축열제어방법.
  4. 제 2항에 있어서,은 예측된 축열지연시간이고,는 계약사용시간 계시 후 측정시점까지의 경과시간이며,은 계약사용시간의 시작시각으로부터 축열종료시각가지의 분단위시간이고,는 직전일의 축열종료시점에서의 축열조 평균온도이며,은 직전일의 축열종료시점에서의 축열조 평균온도이고,는 전일 축열시간 동안의 평균온도상승률,은 발열체에 전력이 투입된 시점에서의 축열조 평균온도이고,은 발열체(40)의 전원이 투입 또는 차단된 시점의 시각,는 축열조 상부에서 하부로의 온도센서로부터 측정한 온도일 때,
    상기 초기운전단계에서 축열온도상승율은으로 연산하고, 축열조 내부의 평균온도는으로 연산하여 축열제어가 이루어질 수 있도록 하는 축열제어방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100489036B1 (ko) * 2002-10-31 2005-05-17 한국전력공사 축열식 전기온풍기의 전력공급제어방법
KR100857222B1 (ko) * 2007-09-27 2008-09-05 한국전력공사 수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법
KR20220169900A (ko) 2021-06-21 2022-12-28 세명대학교 산학협력단 축열식 연소산화장치를 이용한 에너지 재생 시스템 및 그 에너지 재생방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS618553A (ja) * 1984-06-21 1986-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 温水器
JPH01208659A (ja) * 1988-02-16 1989-08-22 Takara Standard Kk 通電制御形電気温水器の沸上げ制御装置
KR900010520A (ko) * 1988-12-10 1990-07-07 전학제 심야전력용 축열기기의 축열효율 증진 장치
KR940000136A (ko) * 1992-06-12 1994-01-03 박예환 폐수처리용 여과포 및 그것의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS618553A (ja) * 1984-06-21 1986-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 温水器
JPH01208659A (ja) * 1988-02-16 1989-08-22 Takara Standard Kk 通電制御形電気温水器の沸上げ制御装置
KR900010520A (ko) * 1988-12-10 1990-07-07 전학제 심야전력용 축열기기의 축열효율 증진 장치
KR940000136A (ko) * 1992-06-12 1994-01-03 박예환 폐수처리용 여과포 및 그것의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101716616B1 (ko) 2016-06-24 2017-03-14 이병택 변온 축열 시스템에서의 냉난방 운전 제어 방법 및 이를 구현하는 변온 축열 시스템

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