KR101034251B1 - 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템 및 이를 이용한 독립운전 판단 방법. - Google Patents

계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템 및 이를 이용한 독립운전 판단 방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은, 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템 및 이를 이용한 독립운전 판단 방법에 대한 것으로서, 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 시스템에 있어서, 복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전원에 각각 연결된 복수개의 PCS(Power Conditioning system)는, 하나의 마스터 PCS(Master PCS)와 그 나머지 복수개의 슬레이브 PCS(Slave PCS)로 구성되며, 상기 마스터 PCS가 연계된 계통의 전압의 주파수 편이를 검출하여 분산전원의 독립운전 여부를 판단함에 있어서, 상기 마스터 PCS의 제어에 의해 상기 마스터 PCS 및 복수개의 슬레이브 PCS가 무효전력을 연계된 계통에 주입하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템과 이를 이용한 독립운전 판별 방법이며, 본 발명에 의하면 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 정확하게 판별할 수 있게 되며, 독립운전의 방지가 필요할 경우에 분산전원의 전력공급을 차단시킬 수 있게 된다.
계통연계, 독립운전, 독립운전방지, PCS, 분산전원.

Description

계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템 및 이를 이용한 독립운전 판단 방법.{System and Method of checking independent operation in Parallel operation of grid-connected PCS}
본 발명은 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템 및 이를 이용한 독립운전 판단 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전에 각각 연결된 복수개의 PCS를 마스터 PCS와 슬레이브 PCS로 구분하고 마스터 PCS에 의해 분산전원의 독립운전 여부를 판단하고 독립운전을 제어하는 분산전원의 독립운전을 판단하는 시스템 및 이를 이용한 독립운전 판단 방법이다.
최근 화석에너지 고갈과 환경오염 등의 문제로 대체에너지를 이용한 발전에 전 세계적으로 많은 관심이 집중되고 있다. 대체에너지를 통한 발전은 대용량 발전에 비해 용량이 작고 수요지 근처에 분산적으로 존재하여 분산전원이라 부른다.
초기의 분산전원은 용량이 작아 기존 전력계통과는 분리된 상태로 운전되었으나, 최근에는 그 용량이 증가하면서 에너지 효율과 비용절감을 고려하여 전력계 통과 연계된 상태로 운전하는 것이 일반적이다.
분산전원이 전력계통과 연계되어 운전될 경우 전력계통에 고장이 발생하면 이를 분리한 후 분산전원이 단독으로 연결된 부하에 전력을 공급하는데 이러한 상태를 단독운전(Islanded operation mode)이라고 부른다. 이러한 단독운전 상태에서는 분산전원이 생산하는 유효전력의 크기와 부하의 크기에 따라 주파수의 상승 또는 하강이 발생하여 안정적인 전력 공급이 불가능한 문제점이 발생된다.
또한 연계된 계통에서 사고에 의하거나 또는 차단기의 동작이나 보수를 위해 전력공급의 차단이 이루어진 경우 발전 시스템에 의해 지속적인 전력이 배전계통에 공급된다면 전력품질의 저하 및 계통 복구가 힘들어지며 나아가서 계통 복구를 위한 인원이 투입되었을 경우에 전력공급의 차단이 확실하게 이루어지지 않으면 인명피해가 발생될 수 있고 부하에 접속된 각종 기기들의 손상이 발생되는 등 많은 문제가 야기되고 있다.
따라서 계통 전력의 공급여부에 따라 발전 시스템의 독립운전 상태가 신속하게 판단되고 제어동작을 통해 계통으로부터 발전시스템을 확실하게 분리시키는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
이와 같은 요구에 부흥하고자 시스템의 독립운전 상태를 검출하는 여러 가지 방법들이 제시되었는데, 크게 능동적인 방법과 수동적인 방법으로 나눌 수 있으며, 수동적인 방법은 독립운전현상 발생시 부하의 변동에 의한 전압 및 주파수 변화를 관찰하여 독립운전을 방지하는 방법으로 주파수 변화율 검출방식과 전압위상 검출방식 등이 있다.
그러나 이런 수동적인 방법은 전력계통에 큰 부하변동이 생기는 경우 주파수 및 전압위상의 변동에 의한 오동작의 가능성이 있으며, 또한 독립운전 상태시 발전시스템이 담당하는 부하가 독립운전 이전에 비해 미소한 변화만이 발생되는 경우에 계통상의 주파수나 전압위상변동 또한 변화값이 작으므로 독립운전상태 판단이 불가능해진다.
능동적인 방법은 발전시스템 자체의 출력량 및 주파수를 주기적으로 변화시켜 독립운전을 검출하는 방식으로 크게 위상이동 방식, 전력변동방식, 부하변동 방식 등이 있다. 능동적인 방법은 출력을 직접 조절함으로 계통에 의도하지 않은 영향을 미칠 가능성이 있으나 수동적인 방법에 비해 오동작 가능성이 낮으며 독립운전 현상 발생이전과 작은 차이만을 갖는 경우에도 신속하고 정확한 판단이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
이와 같은 능동적인 방법으로서 종래에는 무효전력성분만을 주기적으로 미소변동시킴으로써 계통 차단시 부하의 전압, 전류의 주파수 변화를 유도하고 이를 검출함으로써 독립운전상태를 판단하는 무효전력제어를 통한 독립운전 검출 방법이 제안되었다.
그러나 분산전원의 발전 시스템 등은 단일 계통의 발전장치가 아니고 복수의 수많은 발전장치를 병렬 연결하여 효율을 극대화시키고 있으며, 이와 같은 현대의 발전 시스템에 종래기술에 따른 무효전력을 통한 독립운전 검출 방법을 적용하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 PCS(Power Conditioning system)에서 변동시키는 무효전력성분들의 간섭으로 인해 정확한 무효전력변동의 파악이 힘들고 나 아가서 도 1의 경우와 같이 각각의 PCS로부터 연계된 계통으로 주입되는 무효전력성분들의 합이 0이 되는 경우가 발생될 수 있으며, 이럴 경우에 각각의 PCS는 연계된 계통의 이상여부를 파악할 수 없게 되므로 계속적으로 독립운전을 실시하게 되며, 이로 인해 보수를 위해 투입된 요원에게 사고가 발생될 수 있고 연계된 계통에 접속된 각종 기기들에 손상이 발생되는 등 문제점을 야기하고 있다.
본 발명은 복수의 수많은 발전장치를 병렬 연결하여 효율을 극대화시키는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 보다 정확하게 판단할 수 있는 분산전원의 독립운전 판단 시스템 및 이를 이용한 방법을 제공하고자 한다.
나아가서 기존의 주파수 편이 검출 방식으로 독립운전을 판별하는데 있어서, 복수개의 PCS가 각자 서로 다른 무효전력을 연계된 계통에 주입함으로써 무효전력 서로 상쇄되는 경우에 독립운전 여부의 판단에 오류가 발생될 수 있는 문제점을 해결을 해결하고자 한다.
또한 계통전력의 결함 등에 따른 계통의 보수를 위해 투입된 인원의 보호 등을 위해 분산전원의 독립운전시 각각의 분산전원으로부터의 전력전송을 차단할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 시스템에 있어서, 복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전원에 각각 연결된 복수개의 PCS(Power Conditioning system)는, 하나의 마스터 PCS(Master PCS)와 그 나머지 복수개의 슬레이브 PCS(Slave PCS)로 구성되며, 상기 마스터 PCS가 연계된 계통의 전압의 주파수 편이를 검출하여 분산전원의 독립운전 여부를 판단함에 있어서, 상기 마스터 PCS의 제어에 의해 상기 마스터 PCS 및 복수개의 슬레이브 PCS가 무효전력을 연계된 계통에 주입하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템이다.
바람직하게는 상기 마스터 PCS는, 상기 연계된 계통에 주입할 무효전력의 값을 설정하고 상기 설정된 무효전력의 값에 기초한 무효전력을 상기 연계된 계통에 주입하며, 상기 연계된 계통의 전압의 주파수 편이를 검출하여 분산전원의 독립운전 여부를 판단하는 마스터 제어부; 및 상기 마스터 제어부로부터의 무효전력 값을 상기 복수개의 슬레이브 PCS로 전송하는 마스터 통신부를 포함할 수 있다.
또한 상기 복수개의 슬레이브 PCS는, 상기 마스터 PCS로부터의 무효전력 값을 전송받는 슬레이브 통신부; 및 상기 마스터 PCS로부터 전송된 무효전력 값에 기초한 무효전력을 연계된 계통에 주입하는 슬레이브 제어부를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 마스터 PCS의 마스터 제어부는, 상기 마스터 PCS 및 상기 복수개의 슬레이브 PCS가 동일한 수치의 무효전력을 연계된 계통에 주입하도록 제어할 수 있다.
나아가서 상기 마스터 PCS의 마스터 제어부는 분산전원이 독립운전으로 판단 되는 경우에 전력 차단 신호를 생성하여, 상기 마스터 통신부를 통해 상기 복수개의 슬레이브 PCS로 상기 전력 차단 신호를 전송하며, 상기 마스터 PCS는, 상기 마스터 제어부의 전력 차단 신호에 따라 상기 연계된 계통으로의 전력 전송을 차단하는 마스터 전력 차단부를 더 포함하고, 상기 복수개의 슬레이브 PCS는, 상기 마스터 PCS로부터의 전력 차단 신호에 따라 상기 연계된 계통으로의 전력 전송을 차단하는 슬레이브 전력 차단부를 더 포함하며, 상기 마스터 PCS의 마스터 전력 차단부 및 복수개의 슬레이브 PCS의 슬레이브 전력 차단부는 상기 전력 차단 신호에 근거하여 각각 연결된 분산전원의 연계된 계통으로의 전력 출력하는 차단할 수 있다.
또한 본 발명은, 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 방법에 있어서, 복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전원에 각각 연결된 복수개의 PCS(Power Conditioning system)가, 하나의 마스터 PCS(Master PCS)와 나머지 복수개의 슬레이브 PCS(Slave PCS)로 구성된 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 시스템을 이용하여, a) 상기 마스터 PCS의 제어에 의해 상기 마스터 PCS 및 복수개의 슬레이브 PCS가 기설정된 무효전력을 연계된 계통에 주입하는 단계; 및 b) 상기 마스터 PCS가 상기 연계된 계통의 전압의 주파수 편이를 검출하고 이에 근거하여 상기 복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산 전원의 독립 운전 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 방법이다.
바람직하게는 상기 a) 단계는, a-1) 상기 마스터 PCS가 상기 연계된 계통에 주입할 무효전력 값을 설정하는 단계; a-2) 상기 마스터 PCS가 상기 복수개의 슬레 이브 PCS로 상기 설정된 무효전력 값을 전송하는 단계; a-3) 상기 설정된 무효전력 값에 근거하여 상기 마스터 PCS 및 복수개의 슬레이브 PCS가 상기 연계된 계통에 동일한 무효전력을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 a-1) 단계는, 상기 PCS가 상기 마스터 PCS 및 상기 복수개의 슬레이브 PCS에 의해 상기 연계된 계통으로 주입될 무효전력을 동일한 값으로 설정할 수 있다.
또한 상기 b) 단계는, b-1) 상기 마스터 PCS가 상기 연계된 계통의 전압의 주파수를 측정하는 단계; 및 b-2) 상기 마스터 PCS가, 상기 측정된 주파수의 변동여부를 파악하고, 상기 측정된 주파수의 변동범위가 허용치 기준을 초과하는 경우에 상기 분산 전원의 독립 운전 상태로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
나아가서 c) 상기 마스터 PCS가 상기 분산전원의 독립운전 상태로 판단하는 경우에, 상기 복수개의 슬레이브 PCS로 전력 차단 신호를 전송하는 단계; 및 d) 상기 마스터 PCS 및 상기 복수개의 PCS가 연계된 계통에 대한 전력전송을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 정확하게 판별할 수 있게 되며, 독립운전의 방지가 필요할 경우에 분산전원의 전력공급을 차단시킬 수 있게 된다.
나아가서 기존의 주파수 편이 검출 방식으로 독립운전을 판별하는데 있어서, 복수개의 PCS가 각자 서로 다른 무효전력을 연계된 계통에 주입함으로써 무효전력 서로 상쇄되는 경우에 독립운전 여부의 판단에 오류가 발생될 수 있는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
또한 계통전력의 결함 등에 따른 계통의 보수를 위해 투입된 인원의 보호 등을 위해 분산전원의 독립운전시 중앙집중식으로 각각의 분산전원으로부터의 전력전송을 차단할 수 있게 된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
도 2는 본 발명에 따른 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템에 대한 하나의 실시예를 도시한다.
본 발명에 따른 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템은, 복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전원에 각각 연결된 복수개의 PCS(Power Conditioning System)가 하나의 마스터 PCS(Master PCS)와 그 나머지 복수개의 슬레이브 PCS(Slave PCS)로 구성이 되는데, 도 2에 도시된 실시예에서는 3개의 분산전원(150,250,350)이 각각 하나의 마스터 PCS(100)와 2개의 슬레이브 PCS(200,300)에 의해 제어되는 것으로 구성이 되어 있다.
각각의 PCS(100,200,300)는 각각 연결된 전력생산장치인 분산전 원(150,250,350)으로부터 생산된 전력을 제어하여 연계된 계통상의 부하(50)로 전송하게 된다.
본 발명에서는 연계된 계통상에 무효전력를 주입하고 그에 따른 주파수 편이를 검출하여 독립운전 여부를 판단하게 되는데, 마스터 PCS(100)가 연계된 계통상에 주입될 무효전력을 설정하고, 이를 복수개의 슬레이브 PCS(200,300)에 전송하여 마스터 PCS(100) 및 복수개의 슬레이브 PCS(200,300)은 무효전력을 연계된 계통상에 주입하게 된다.
바람직하게는 마스터 PCS(100)에서는 마스터 PCS(100) 및 복수개의 슬레이브 PCS(200,300)에서 동일한 값의 무효전력을 연계된 계통상에 주입하도록 제어할 수 있다.
도 3은 도 2의 실시예에서 본 발명에 따른 PCS 내부에 대한 개략적인 구성을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 마스터 PCS(100)는 마스터 제어부(110), 마스터 통신부(120) 및 마스터 전력차단부(130)를 포함하며, 각 슬레이브 PCS(200,300)는 각각 슬레이브 제어부(210,310), 슬레이브 통신부(220,320) 및 슬레이브 전력차단부(230,330)을 포함한다.
마스터 제어부(110)는, 병렬연결된 분산전원과 연계된 계통에 주입한 무효전력의 값을 설정하고, 상기 설정된 무효전력 값에 기초한 무효전력을 상기 연계된 계통에 주입하며, 상기 연계된 계통의 전압에 대한 주파수 편이를 검출하여 분산전원의 독립운전 여부를 파악한다.
마스터 통신부(120)는, 마스터 제어부(110)에서 설정된 무효전력 값을 각각의 슬레이브 PCS(200,300)로 전송한다.
그리고 각각의 슬레이브 통신부(220,320)는 마스터 PCS(100)로부터 상기 설정된 무효전력 값을 전송받아 각각의 슬레이브 제어부(210,310)로 전송하고, 각각의 슬레이브 제어부(210,310)는 상기 설정된 무효전력 값에 기초하여 무효전력을 각각 연계된 계통에 주입하게 된다.
마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)에서 설정된 연계된 계통에 주입할 무효전력은 무효전류와 부하의 임피던스에 의해 결정되며, 부하의 임피던스 값은 고정되어 있으므로 결국 설정된 무효전력을 연계된 계통에 주입한다는 것은 무효전력 값에 대응되는 무효전류를 연계된 계통에 주입하는 것으로 볼 수 있다.
도 3의 실시예에서는 마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)에서 연계된 계통에 주입할 무효전력 값에 대응되는 무효전류를 10A로 설정한 실시예이며, 전체 PCS에서 연계된 계통에 주입되는 무효전류가 10A이므로, 도 3의 경우에는 3개의 PCS(100,200,300)가 존재하며, 각각의 PCS(200,300)에서 각각 무효전류 10/3A씩을 연계된 계통에 주입하면 연계된 계통에 10A의 무효전류가 주입되므로, 마스터 제어부(110)에서는 각각의 슬레이브 PCS(200,300)에서 주입할 무효전류를 10/3A로 설정하여 마스터 통신부(120)를 통해 각각의 슬레이브 PCS(200,300)로 전송하면 모든 PCS(100,200,300)에서 동일한 무효전류 10/3A를 연계된 계통에 주입하게 된다.
이와 같이 마스터 PCS(100)에 의해 마스터 PCS(100) 및 각각의 슬레이브 PCS(200,300)가 동일한 수치의 무효전력을 연계된 계통에 주입하므로 복수개의 PCS 에 의해 주입되는 무효전력이 서로 상쇄되어 주파수 편이를 검출할 때 발생될 수 있는 오류를 해결할 수 있게 된다.
나아가서 분산전원의 독립운전 여부를 판단하기 위한 주파수 편이의 검출은 마스터 PCS(100)에서만 수행하는데, 이에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 3에 도시된 실시예에서 연계된 계통에 주입되는 전체 무효전류는 10A이고 이를 통해 주파수 검출은 마스터 PCS(100)에서만 수행하므로 설명의 편의를 위하여 슬레이브 PCS(200,300)를 생략하고 개략적인 등가회로를 그리면 도 4와 같이 도시될 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 계통연계형 분산전원(150)은 전력회사 등으로부터 전송되는 계통전력(10)과 연계하여 부하(50a)에 전력을 공급하고, 이를 제어하는 PCS(100a)로 개략적인 등가회로를 표현할 수 있다.
여기서 분산전원(150a)이 PCS(100a)를 통해 연계된 계통상에 공급하는 유효전력은 PPV이고 무효전력은 QPV이며, 연결된 부하(50a)는 간략하게 저항(R), 커패시터(C) 및 인덕터(L)로 표현될 수 있고 부하(50a)에서 소비되는 유효전력은 PLoad이며 무효전력은 QLoad로 표현하였다. 또한 분산전원(150a)에서 생산되고 부하(50a)에서 소모된 뒤 남은 전력 또는 분산전원(150a)에서 생산된 전력보다 부하(50a)에서 소모된 전력이 더 커서 외부의 전력계통(10)으로부터 공급받은 전력은 ΔP와 ΔQ로 표현하였다.
도 4에 도시된 계통연계형 분산전원(150a)의 독립운전시 주파수 편이를 검출하는 방법에 대하여 도 5의 벡터도를 참조하여 살펴보면, 분산전원(150a)이 전력계통(10)과 연계되어 운전될 경우에는 분산전원의 출력기준 역률각(θPV)과 부하전류의 역률각(θLoad)은 도 5의 a와 같이 벡터도로 나타낼 수 있다. 여기서 VPCC는 연계점의 전압벡터이고, IPV는 분산전원의 전류벡터이며, ILoad는 부하전류벡터를 나타낸다.
만약 분산전원(150a)의 독립운전이 발생하게 되면 도 5의 b 내지 d의 과정으로 벡터도를 나타낼 수 있는데, 도 5의 b 내지 d는 분산전원의 출력기준 역률각(θPV)이 부하전류의 역률각(θLoad)보다 큰 경우를 나타낸다.
도 4의 실시예에서 독립운전이 발생하게 되면, 폐회로가 1개이므로 도 5의 b와 같이 IPV(n+1)는 ILoad(n+1)와 동일하게 되고 VPCC는 부하 임피던스와 전류의 곱으로 표현되므로 전류벡터 IPV(n+1)와 부하 역률각 θLoad만큼의 위상각을 유지하기 위해, 도 5의 c에 도시된 바와 같이 연계점 전압벡터인 VPCC는 VPCC(n)의 위치에서 VPCC(n+1)로 이동하게 된다. 이때 분산전원은 VPCC(n+1)을 기준으로 분산전원의 출력기준 역률각(θPV) 위상을 갖는 기준전류 IPV(n+2)를 발생하여 전류제어를 수행하므로 연계점의 새로운 전압은 도 5의 d에 도시된 바와 같이 전류벡터 IPV(n+2)에 대하여 θLoad만큼 떨어진 위치에 VPCC(n+2)를 형성하게 된다.
따라서 부하의 역률각과 분산전원 출력 기준 역률각의 차이에 의해 주파수 편이가 발생하여 주파수가 증가하게 된다.
또한 동일한 과정을 통해 분산전원의 출력기준 역률각(θPV)이 부하전류의 역률각(θLoad)보다 작은 경우에는 부하의 역률각과 분산전원 출력 기준 역률각의 차이에 의해 주파수 편이가 발생하여 주파수가 감소하게 된다.
도 6은 주파수 편이 발생에 따른 주파수의 증가 또는 감소를 나타내는 그래프이다.
도 5의 실시예와 같이 분산전원의 출력기준 역률각(θPV)이 부하전류의 역률각(θLoad)보다 큰 경우에는, 도 6의 a에 나타난 그래프와 같이 주파수 편이에 따른 주파수가 증가하게 되어 이를 통해 분산전원이 독립운전 중임을 알 수 있게 된다.
또한 분산전원의 출력기준 역률각(θPV)이 부하전류의 역률각(θLoad)보다 작은 경우에는, 도 6의 b에 나타난 그래프와 같이 주파수 편이에 따른 주파수가 감소하게 되어 이를 통해 분산전원이 독립운전 중임을 알 수 있게 된다.
이와 같은 과정을 통해 마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)는 분산전원의 독립운전 여부를 판단할 수 있게 되는데, 본 발명에서는 마스터 PCS(100)가 분산전원이 독립운전 중으로 판단하는 경우에 필요에 따라 각각의 슬레이브 PCS(200,300)로 전력전송 차단신호를 전송하는데, 다시 도 3으로 돌아와서 이를 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 마스터 PCS(100) 및 각각의 슬레이브 PCS(200,300)는 각각 마스터 전력 차단부(130) 및 슬레이브 전력 차단부(230,330)을 포함하며, 마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)는 분산전원이 독립운전 중으로 판단되는 경우에 필요에 따라 전력 차단 신호를 생성하며, 상기 전력 차단 신호는 마스터 통신부(120)를 통해 각각의 슬레이브 PCS(200,300)로 전송이 된다.
그리고 상기 전력 차단 신호에 근거하여 마스터 전력 차단부(130) 및 슬레이브 전력 차단부(230,330)는 연계된 계통으로 전력을 전송하는 것을 차단하게 된다.
본 발명에서는 상기와 같은 복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전원에 각각 연결된 복수개의 PCS가 하나의 마스터 PCS와 나머지 복수개의 슬레이브 PCS로 구성된 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 시스템을 이용하여, 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 방법을 제공하는데, 도 7은 본 발명에 따른 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 방법에 대한 개략적인 흐름도를 나타낸다.
우선 마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)가 연계된 계통에 주입할 무효전력의 값을 설정(S10)하는데, 이때 마스터 제어부(110)는 전체 PCS를 통해 연계된 계통에 주입할 무효전력을 PCS의 개수를 고려하여 각각의 PCS에서 무효전력을 주입할 수 있도록 무효전력의 값을 설정하게 된다.
여기서 바람직하게는 마스터 제어부(110)는, 전체 PCS에서 동일한 값의 무효전력이 연계된 계통에 주입되도록 무효전력의 값을 설정할 수 있다.
마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)에서 설정된 무효전력의 값을 마스터 통신부(120)를 통해 복수개의 슬레이브 PCS(200,300)로 전송(S20)하면, 각각의 슬레이브 PCS(200,300)는 슬레이브 통신부(220,320)를 통해 마스터 PCS(100)로부터 전송되는 무효전력의 값을 전송받는다.
그리고 마스터 PCS(100) 및 복수개의 슬레이브 PCS(200,300)는 상기 설정된 무효전력의 값에 기초하여 동일한 무효전력을 연계된 계통에 주입(S30)하게 된다.
마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)는 연계된 계통의 전압 주파수를 측정(S40)하여 주파수의 변동범위가 기준치를 초과하는지 판단하여 주파수 편이에 따른 분산전원의 독립운전 여부를 판단(S50)한다. 만약 주파수의 변동범위가 기준치를 초과하는 경우에는 마스터 제어부(110)는 이를 분산전원의 독립운전 상태로 판단하게 되며, 분산전원이 독립운전 상태로 판단되는 경우에 필요에 따라 마스터 PCS(100)의 마스터 제어부(110)는 전력 차단 신호를 생성하고 이를 마스터 통신부(120)를 통해 각각의 슬레이브 PCS(200,300)로 전송(S60)한다.
그리고 상기 전력 차단 신호에 근거하여 마스터 PCS(100)의 마스터 전력 차단부(130) 및 각각의 슬레이브 PCS(200,300)의 슬레이브 전력 차단부(230,330)가 연계된 계통으로의 전력 전송을 차단하게 된다.
이로써 계통 복구를 위한 인원이 투입되었을 경우 등 독립운전의 방지가 필요할 경우에 분산전원의 전력공급을 차단시킬 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따 라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 계통연계형 분산전원에서 종래기술에 따른 무효전력을 통한 독립운전을 검출하는 방법을 적용하는 실시예를 나타내며,
도 2는 본 발명에 따른 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템에 대한 하나의 실시예를 나타내며,
도 3은 도 2의 실시예에서 본 발명에 따른 PCS 내부에 대한 개략적인 구성을 나타내며,
도 4는 도 3의 실시예에 대한 개략적인 등가회로를 나타내며,
도 5는 도 4의 실시예에서 연계된 계통의 전압에 대한 주파수 변화에 따른 벡터도를 나타내며,
도 6은 도 4의 실시예에 대한 주파수 편이 발생에 따른 주파수의 증가 또는 감소를 나타내는 그래프이며,
도 7은 본 발명에 따른 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 방법에 대한 개략적인 흐름도를 나타낸다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
10 : 계통전력, 50 : 부하,
100 : 마스터 PCS, 110 : 마스터 제어부,
120 : 마스터 통신부, 130 : 마스터 전력 차단부,
200, 300 : 슬레이브 PCS, 210, 310 : 슬레이브 제어부,
220, 320 : 슬레이브 통신부, 230, 330 : 슬레이브 전력 차단부,
150 , 250, 350 : 분산전원.

Claims (10)

  1. 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 시스템에 있어서,
    복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전원에 각각 연결된 복수개의 PCS(Power Conditioning system)는, 하나의 마스터 PCS(Master PCS)와 그 나머지 복수개의 슬레이브 PCS(Slave PCS)로 구성되며,
    상기 마스터 PCS는 상기 연계된 계통에 주입할 무효전력의 값을 설정하고 상기 설정된 무효전력의 값에 기초한 무효전력을 상기 연계된 계통에 주입하며, 상기 주입된 무효전력에 따라 발생하는 상기 연계된 계통의 전압의 주파수 편이를 검출하여 분산전원의 독립운전 여부를 판단하는 마스터 제어부, 및 상기 마스터 제어부에서 설정된 무효전력 값을 상기 복수개의 슬레이브 PCS로 전송하는 마스터 통신부를 포함하고,
    상기 슬레이브 PCS는 상기 마스터 PCS에서 설정된 무효전력 값을 전송받는 슬레이브 통신부, 및 상기 마스터 PCS로부터 전송된 무효전력 값에 기초한 무효전력을 연계된 계통에 주입하는 슬레이브 제어부를 포함하며,
    상기 마스터 제어부는 상기 마스터 PCS 및 상기 복수 개의 슬레이브 PCS가 동일한 수치의 무효전류를 상기 연계된 계통에 주입하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 마스터 PCS의 마스터 제어부는 분산전원이 독립운전으로 판단되는 경우에 전력 차단 신호를 생성하여, 상기 마스터 통신부를 통해 상기 복수개의 슬레이브 PCS로 상기 전력 차단 신호를 전송하며,
    상기 마스터 PCS는, 상기 마스터 제어부의 전력 차단 신호에 따라 상기 연계된 계통으로의 전력 전송을 차단하는 마스터 전력 차단부를 더 포함하고,
    상기 복수개의 슬레이브 PCS는, 상기 마스터 PCS로부터의 전력 차단 신호에 따라 상기 연계된 계통으로의 전력 전송을 차단하는 슬레이브 전력 차단부를 더 포함하며,
    상기 마스터 PCS의 마스터 전력 차단부 및 복수개의 슬레이브 PCS의 슬레이브 전력 차단부는 상기 전력 차단 신호에 근거하여 각각 연결된 분산전원의 연계된 계통으로의 전력 출력하는 차단하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 시스템.
  6. 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 방법에 있어서,
    복수개의 병렬운전하는 계통연계형 분산전원에 각각 연결된 복수개의 PCS(Power Conditioning system)가, 하나의 마스터 PCS(Master PCS)와 나머지 복수개의 슬레이브 PCS(Slave PCS)로 구성된 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판별하는 시스템을 이용하여,
    a) 상기 마스터 PCS가 상기 마스터 PCS 및 상기 복수개의 슬레이브 PCS로부터 상기 연계된 계통으로 주입될 무효전력 값을 설정하는 단계;
    b) 상기 마스터 PCS가 상기 복수개의 슬레이브 PCS로 상기 설정된 무효전력 값을 전송하는 단계;
    c) 상기 전송된 무효전력 값에 근거하여 상기 마스터 PCS 및 상기 복수개의 슬레이브 PCS가 상기 연계된 계통에 상기 설정된 무료 전력의 값에 기초한 무효 전력을 주입하는 단계;
    d) 상기 마스터 PCS가 상기 연계된 계통의 전압의 주파수를 측정하는 단계;
    e) 상기 마스터 PCS가 상기 측정된 주파수의 변동 여부를 파악하고, 상기 측정된 주파수의 변동범위가 허용치 기준을 초과하는 경우에 상기 분산 전원을 독립 운전 상태로 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 c) 단계에서 상기 마스터 PCS의 제어부가 상기 마스터 PCS 및 상기 복수 개의 슬레이브 PCS가 동일한 수치의 무효전류를 상기 연계된 계통에 주입하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    f) 상기 마스터 PCS가 상기 분산전원의 독립운전 상태로 판단하는 경우에, 상기 복수개의 슬레이브 PCS로 전력 차단 신호를 전송하는 단계; 및
    g) 상기 마스터 PCS 및 상기 복수개의 PCS가 상기 연계된 계통에 대한 전력전송을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 분산전원의 병렬운전에서의 독립운전을 판단하는 방법.
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