KR101112609B1 - Micro Grid system for railway system - Google Patents

Micro Grid system for railway system Download PDF

Info

Publication number
KR101112609B1
KR101112609B1 KR1020090125889A KR20090125889A KR101112609B1 KR 101112609 B1 KR101112609 B1 KR 101112609B1 KR 1020090125889 A KR1020090125889 A KR 1020090125889A KR 20090125889 A KR20090125889 A KR 20090125889A KR 101112609 B1 KR101112609 B1 KR 101112609B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
voltage
control
microgrid
load
Prior art date
Application number
KR1020090125889A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110069242A (en
Inventor
이한민
김길동
오세찬
정의진
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020090125889A priority Critical patent/KR101112609B1/en
Publication of KR20110069242A publication Critical patent/KR20110069242A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101112609B1 publication Critical patent/KR101112609B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Abstract

본 발명은 철도용 마이크로그리드 시스템에 관한 것으로, 상용전원 또는 분산 전원으로 전력을 부하에 공급하는 마이크로그리드 시스템에 있어서, 전력계통과 연계시 조류변동 보상 제어를 수행하고, 전력계통에서 독립 운전시 조류변동 보상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어 중의 어느 하나의 제어를 수행하는 계통안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a railroad microgrid system, comprising: a microgrid system for supplying electric power to a load by commercial or distributed power supply, performing tidal current compensation control in connection with a power system, and performing a tidal current in an independent operation in a power system. It characterized in that it comprises a system stabilization device for performing any one of the variation compensation control or voltage / frequency stabilization control.

따라서, 본 발명은 철도용 마이크로그리드 내의 급격한 전력 변동을 보상하기 위해 에너지 저장매체와 전력 변환 기술을 이용한 계통 안정화 장치를 도입함으로써 전력계통과의 연계 운전과 독립 운전이 가능할 뿐만 아니라 철도 및 일반 전력계통에서 계통 안정화 장치를 통해 전력 예비력 확보, 신뢰도 향상, 송변전 설비의 투자 지연 효과, 신재생 에너지원 계통 연계 안정화 등을 이행할 수 있다.Accordingly, the present invention introduces a system stabilization device using an energy storage medium and a power conversion technology to compensate for sudden power fluctuations in a railroad microgrid. System stabilization devices can secure power reserves, improve reliability, delay investments in transmission and transmission facilities, and stabilize linkages with renewable energy sources.

철도용 마이크로그리드, 계통 안정화 장치, 제어장치, 조류변동 보상제어, 전압/주파수 안정화 제어 Railway microgrid, system stabilization device, controller, tidal current compensation control, voltage / frequency stabilization control

Description

철도시스템용 마이크로그리드 시스템{Micro Grid system for railway system}Micro Grid System for Railway System {Micro Grid system for railway system}

본 발명은 철도용 마이크로그리드 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도용 마이크로그리드 내의 급격한 전력변동을 보상하기 위해 에너지 저장매체와 전력 변환 기술을 이용한 계통 안정화 장치를 도입함으로써 전력 계통과의 연계 운전과 독립 운전이 가능해지는 철도용 마이크로그리드 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a railroad microgrid system, and more particularly, to linking with a power grid by introducing a system stabilization device using an energy storage medium and a power conversion technology to compensate for sudden power fluctuations in the railroad microgrid. The present invention relates to a railroad microgrid system that enables independent operation.

마이크로그리드는 소형 분산 에너지원(Micro-Source or Distributed Energy Rrsource, DER)으로 이루어진 분산 전원망의 총칭으로 새로운 개념의 배전망이며, 전력계통에 연계되어 운전이 가능하고, 계통과 분리되어 단독으로도 운전이 가능하다.Microgrid is a generic term for a distributed power network consisting of a micro-source or distributed energy source (DER), which is a new power distribution network, which can be linked to a power system, and can be operated separately from the grid. Driving is possible.

이러한 마이크로그리드는 저압 배전 네트워크에 설치되어 있는 다수의 분산 전원을 활용하여 전체 네트워크의 경제적/기술적 가치를 극대화시키기 위한 기술이자 전력 생산/소비 모델이다.This microgrid is a technology and power generation / consumption model for maximizing the economic / technical value of the entire network by utilizing multiple distributed power supplies installed in low voltage distribution networks.

상기 마이크로그리드 내에서 에너지원으로 사용되는 신재생 에너지 중 태양광 발전과 풍력 발전의 출력은 자연 조건에 의존하고, 연료전지와 마이크로터빈 등은 응답성의 제한이라는 문제점이 있다.Among the renewable energy used as an energy source in the microgrid, the output of solar power and wind power is dependent on natural conditions, and fuel cells and microturbines have a problem in that they are responsive.

도 1은 일반적인 마이크로그리드가 도시된 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a general microgrid.

도 1을 참고하면, 마이크로그리드 내에서 전력 수급 균형을 만족시키기 위해서는 마이크로그리드 계통 안정화 장치가 반드시 필요하다.Referring to FIG. 1, in order to satisfy the power supply and demand balance within the microgrid, a microgrid system stabilization device is necessary.

철도 및 일반 전력 계통에서 마이크로그리드 계통 안정화 장치의 주요 역할은 전력 제어, 피크 전력 절감 등이며, 철도 및 일반 전력 계통에 마이크로그리드 계통 안정화 장치가 도입되면 전력 예비 확보, 신뢰도 향상, 송변전 설비의 투자지연효과, 신재생에너지원 계통연계 안정화 등의 이점을 가져올 수 있다.The main role of microgrid stabilization devices in railway and general power systems is power control, peak power reduction, etc.Introduction of microgrid stabilization devices in railway and general power systems ensures power reserves, improves reliability, and invests in transmission and transmission facilities. It can bring about benefits such as delay effect and stabilization of renewable energy sources.

최근 이산화탄소(CO2) 배출 삭감의 필요성에 의해 재생 에너지의 도입이 급선무가 되고 있다. 재생 에너지의 도입을 용이하게 하기 위해서는 에너지 공급 시스템으로서, 특정 지역에 복수의 분산형 전원을 도입하고, 전력 계통에서 독립적으로 운전할 수 있는 소규모의 계통을 구축하는 마이크로그리드가 주목받고 있다. In recent years, the introduction of renewable energy has become an urgent necessity due to the need to reduce carbon dioxide (CO 2 ) emissions. In order to facilitate the introduction of renewable energy, attention has been paid to microgrids that introduce a plurality of decentralized power sources into a specific area and construct a small scale system that can operate independently from a power system as an energy supply system.

마이크로그리드에서는 계통 연계시에는 연계점의 조류를 일정하게 유지하고, 독립 시에는 독립 범위 내에서 전력을 안정되게 공급할 수 있도록 발전기를 이용하여 부하추종제어를 수행한다.In microgrid, load follow-up control is performed by using a generator to keep the current of the link point constant during grid linkage, and to supply power stably within the independent range.

그러나, 전력의 급격한 변동이 발생한 경우에, 발전기에서는 부하추종이 어려워지고, 전력의 안정 공급 및 전력 품질 확보에 지장을 초래하는 문제점이 있다. However, when a sudden change in electric power occurs, it is difficult to follow the load in the generator, and there is a problem in that it causes problems in the stable supply of electric power and in securing electric power quality.

따라서, 철도용 마이크로그리드 내의 급격한 전력변동을 보상하기 위해서는 에너지저장매체와 전력변환 기술을 이용한 계통 안정화 장치의 도입이 절실히 요구되고 있다.Therefore, in order to compensate for the sudden power fluctuations in the railway microgrid, it is urgently required to introduce a system stabilization device using an energy storage medium and a power conversion technology.

따라서, 본 발명의 목적은 에너지 저장매체와 전력 변환 기술을 이용한 계통 안정화 장치를 도입하여 철도용 마이크로그리드 내의 급격한 전력변동을 보상할 수 있는 철도용 마이크로그리드 시스템을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a railroad microgrid system capable of compensating for a sudden power fluctuation in a railroad microgrid by introducing a system stabilization device using an energy storage medium and a power conversion technology.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도용 마이크로그리드 시스템은, 상용전원 또는 분산 전원으로 전력을 부하에 공급하는 마이크로그리드 시스템에 있어서, 전력계통과 연계시 조류변동 보상 제어를 수행하고, 전력계통에서 독립 운전시 조류변동 보상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어 중의 어느 하나의 제어를 수행하는 계통안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The railroad microgrid system according to the present invention for achieving the above object of the present invention, in the microgrid system for supplying power to the load by a commercial power source or a distributed power source, performs a bird fluctuation compensation control when linked to the power system And a system stabilization device for performing any one of a bird fluctuation compensation control or a voltage / frequency stabilization control during an independent operation in the power system.

여기서, 상기 조류변동 보상 제어는 전력계통과 연계점의 유효/무효 전력에서 상기 계통안정화 장치의 출력을 차감한 전력을 계산하고, 상기 계산된 전력에서 단시간의 전력 변동분을 추출하여 상기 계통안정화장치에서 변동분을 보상하도록 출력을 조정하는 것을 특징으로 한다.Here, the tidal current compensating control calculates the power obtained by subtracting the output of the system stabilization device from the effective / reactive power of the power system and the connection point, and extracts a short time power fluctuation from the calculated power in the system stabilization device. And adjust the output to compensate for variations.

또한, 상기 전압/주파수 안정화 제어는 마이크로그리드의 전압/주파수 변동분을 추출하고, 주파수 변동분을 유효전류로 보상하고, 전압 변동분을 무효전류로 보상하는 것을 특징으로 한다.In addition, the voltage / frequency stabilization control is characterized in that the voltage / frequency variation of the microgrid is extracted, the frequency variation is compensated by the active current, and the voltage variation is compensated by the reactive current.

한편, 상기 계통안정화 장치는, 연계 운전시 연계점의 전압을 검출하여 변압 과정을 수행하는 연계 변압기와, 상기 연계 변압기에서 출력되는 전압에서 고주파 노이즈를 제거하는 필터부와, 상기 필터부에서 전송되는 직류를 스위칭 동작을 통해 교류로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터에서 전달받은 교류 전력을 저장하는 에너지 저장부와, 상기 연계점의 전압과 부하 전력을 각각 검출하여 조류변동 조상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어를 수행하는 제어장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the system stabilization device, a link transformer for performing a transformation process by detecting the voltage of the link point during the linkage operation, a filter unit for removing high-frequency noise from the voltage output from the link transformer, and transmitted from the filter unit An inverter converting direct current into alternating current through a switching operation, an energy storage unit for storing the AC power received from the inverter, and detecting the voltage and the load power of the link point, respectively, to control the tidal current ancestors or control voltage / frequency stabilization. Characterized in that consisting of a control device for performing.

이때, 상기 필터부는 직렬 연결된 인덕터와 병렬로 연결된 커패시터로 이루어진 것을 특징으로 한다.At this time, the filter unit is characterized in that consisting of a capacitor connected in parallel with the inductor connected in series.

그리고, 상기 인버터는 3상 전압형 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the inverter is characterized by using a three-phase voltage type IGBT (Insulated gate bipolar transistor).

한편, 상기 에너지 저장부는 다수 개의 전기 이중충 커패시터(Electric double-layer capacitors, ELDC)를 병렬 연결하여 구성된 것을 특징으로 한다.On the other hand, the energy storage unit is characterized in that configured by connecting a plurality of electric double-layer capacitors (ELDC) in parallel.

상기 계통 안정화 장치는 전력계통과의 연계 운전/독립 운전을 스위칭하는 제1 스위치와, 모의부하와의 접점을 온/오프하는 제2 스위치를 이용하여 평가 시험이 가능한 것을 특징으로 한다.The system stabilization apparatus is characterized in that the evaluation test is possible using a first switch for switching the linkage operation / independent operation with the power system, and the second switch for turning on / off the contact with the simulated load.

상기와 같은 철도용 마이크로그리드 시스템에 따르면, 철도용 마이크로그리드 내의 급격한 전력 변동을 보상하기 위해 에너지 저장매체와 전력 변환 기술을 이용한 계통 안정화 장치를 도입함으로써 전력계통에 연계되어 운전이 가능하고, 전력계통과 분리되어 독립적으로 운전이 가능하다는 효과가 있다. According to the railroad microgrid system as described above, in order to compensate for sudden power fluctuations in the railroad microgrid, by introducing a system stabilization device using an energy storage medium and a power conversion technology, it is possible to operate in connection with the power system, and the power system Separately from, it can be operated independently.

또한, 본 발명은 철도 및 일반 전력계통에서 계통 안정화 장치를 통해 전력 예비력 확보, 신뢰도 향상, 송변전 설비의 투자 지연 효과, 신재생 에너지원 계통 연계 안정화 등의 효과도 있다.In addition, the present invention also has the effect of securing the power reserve through the system stabilization device in the railroad and general power system, improving reliability, investment delay effect of transmission and transmission facilities, stabilization of renewable energy source system linkage.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일 치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and, unless expressly defined in this application, are construed in ideal or excessively formal meanings. It doesn't work.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 마이크로그리드 시스템의 구성이 도시된 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계통 안정화 장치의 제어 기능이 도시된 출력 파형도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a railway microgrid system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an output waveform diagram showing a control function of the system stabilization device according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 마이크로그리드 시스템은, 상용전원 또는 분산 전원(22)으로 전력을 부하(31)에 공급하는 것으로서, 전력계통(21)과 연계 운전시 조류변동 보상 제어를 수행하고, 전력계통(21)에서 독립 운전시 조류변동 보상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어 중의 어느 하나의 제어를 수행하는 계통 안정화 장치(10)를 포함하여 이루어진다.2 to 3, the railroad microgrid system according to the embodiment of the present invention is to supply power to the load 31 by a commercial power source or a distributed power source 22, and is linked with the power system 21. It includes a system stabilization device 10 for performing a bird fluctuation compensation control during operation, and performs any one control of a bird fluctuation compensation control or voltage / frequency stabilization control during independent operation in the power system 21.

여기서, 상기 계통 안정화 장치(10)는 연계 운전시 연계점(PCC)의 전압을 검출하여 변압 과정을 수행하는 연계 변압기(13)와, 상기 연계 변압기(13)에서 출력되는 전압에서 고주파 노이즈를 제거하는 필터부(12)와, 상기 필터부(12)에서 전송되는 교류를 고속 스위칭 동작을 통해 직류로 변환시키고 또한 에너지 저장부(14)에 저장된 직류 에너지를 교류로 변환시키는 인버터(11)와, 상기 인버터(11)에서 전달받은 전력을 저장하는 에너지 저장부(14)와, 상기 연계점의 전압과 부하 전력을 각각 검출하여 조류변동 조상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어를 수행하는 제어장치(15)로 이루어진다Here, the system stabilization apparatus 10 detects the voltage of the link point (PCC) during the linkage operation and performs a transformation process, and removes high frequency noise from the voltage output from the linkage transformer 13. A filter unit 12 and an inverter 11 for converting alternating current transmitted from the filter unit 12 into direct current through a high speed switching operation and converting direct current energy stored in the energy storage unit 14 into alternating current; An energy storage unit 14 for storing the power transmitted from the inverter 11, and a control device 15 for detecting the voltage and the load power of the connection point to perform the tidal current control or voltage / frequency stabilization control Consists of

이때, 상기 필터부(12)는 연계 변압기(13)의 맥동류를 필터링하기 위해 직렬 연결된 인덕터(12a)와 병렬로 연결된 커패시터(12b)로 이루어진 것을 특징으로 한다.In this case, the filter unit 12 is characterized in that it consists of a capacitor (12b) connected in parallel with the inductor (12a) connected in series in order to filter the pulsating flow of the associated transformer (13).

그리고, 상기 인버터(11)는 3상 전압형 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)를 사용하되, 상기 IGBT는 전압 신호로 주전류의 온/오프 동작을 수행하는 반도체 소자이다.In addition, the inverter 11 uses a three-phase voltage type Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). The IGBT is a semiconductor device that performs an on / off operation of a main current as a voltage signal.

그리고, 3상 전압형 인버터(11)는 상하에 배치된 2개의 스위치를 1조로 한 것을 상이라고 하는데, U상, V상, W상의 3개를 써서 구성한다.In the three-phase voltage inverter 11, a pair of two switches arranged above and below is referred to as a phase. The three-phase voltage inverter 11 uses three U-phase, V-phase, and W-phase.

한편, 상기 에너지 저장부(14)는 다수 개의 전기 이중충 커패시터(Electric double-layer capacitors, ELDC)를 병렬 연결하여 구성된다.On the other hand, the energy storage unit 14 is configured by connecting a plurality of electric double-layer capacitors (ELDC) in parallel.

상기 제어장치(15)는 상기 연계점의 전압과 부하전력을 각각 검출하여 조류변동 보상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어를 수행함으로써 변동분을 보상하도록 출력을 제어할 수 있는데, 상기 변동분을 보상하기 위해서 전력저장모드로 전환하거나 전력공급모드로 전환하게 된다. 연계점 전압이 부하전압보다 일정 범위 이하로 낮으면 전력공급모드로 동작하고 연계점 전압이 부하전압보다 일정 범위 이상으로 높으면 전력저장모드로 동작하지만 연계점 전압 일정 범위 안에서 부하전압보다 높거나 낮아도 제어장치(15)는 동작하지 않는다. The control device 15 may control the output to compensate for the variation by detecting the voltage and the load power of the link point, respectively, and performing the current fluctuation compensation control or the voltage / frequency stabilization control. Switch to storage mode or power supply mode. If the link point voltage is lower than the load voltage, it operates in the power supply mode. If the link point voltage is higher than the load voltage, it operates in the power storage mode. Device 15 does not work.

예를 들어 연계점 전압이 27.5kV이고, 전력공급모드 전압은 25kV, 전력저장모드 전압은 28kV인 경우 부하전압이 28kV 이상일 경우에 제어장치(15)는 전력을 저장하고 25kV 이하가 될 경우는 전력을 공급한다.For example, when the link point voltage is 27.5 kV, the power supply mode voltage is 25 kV, and the power storage mode voltage is 28 kV, when the load voltage is 28 kV or more, the controller 15 stores power and the power is 25 kV or less. To supply.

위와 같은 방식으로 전력을 공급하고 저장을 하게 되는데 전력을 공급하는 경우 이러한 제어장치(15)의 조류 변동 보상제어 및 전압/주파수 안정화 제어 기능을 도 3을 참고하여 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.When the power is supplied and stored in the above manner, when the power is supplied, the flow change compensation control and the voltage / frequency stabilization control function of the control device 15 will be described in more detail with reference to FIG. 3.

상기 제어장치(15)는 전력계통(21)과 연계 운전시 이행되는 조류변동 보상 제어에서 연계점의 유효/무효 전력에서 계통 안정화 장치(10)의 출력을 차감한 전력을 계산한다.The control device 15 calculates the power obtained by subtracting the output of the system stabilization device 10 from the effective / reactive power of the link point in the tidal current compensation control performed during the linkage operation with the power system 21.

그후, 상기 제어장치(15)는 상기 계산된 전력에서 단시간의 전력 변동분을 추출하고, 상기 계통 안정화 장치(10)에서 변동분을 보상하도록 출력을 조정한다.Then, the control device 15 extracts the short-term power variation from the calculated power and adjusts the output to compensate for the variation in the system stabilization apparatus 10.

한편, 철도용 마이크로그리드 시스템은 전력계통과 독립운전시 제어장치(15)에서 조류변동 보상제어와 전압/주파수 안정화 제어 중의 하나의 제어를 수행하도록 한다.On the other hand, the railway microgrid system to perform one of the control of the current fluctuation compensation control and voltage / frequency stabilization control in the power system and the independent control unit 15.

따라서, 상기 제어장치(15)는 독립 운전시의 조류 변동 보상 제어에서 철도용 마이크로그리드 시스템 내의 전체 부하 또는 주요 부하 변동원에 관해 단시간의 전력 변동분을 추출하고, 상기 계통 안정화 장치(10)는 변동분을 보상하도록 출력을 조정한다.Therefore, the control device 15 extracts a short time power fluctuation with respect to the total load or the main load fluctuation source in the railroad microgrid system in the flow fluctuation compensation control in the independent operation, and the system stabilization device 10 is the fluctuation amount. Adjust the output to compensate.

상기 제어장치(15)는 전압/주파수 안정화 제어시 철도용 마이크로그리드 시스템의 전압/주파수 변동분을 추출하고, 주파수 변동분을 유효전력으로 보상하고, 전압 변동분을 무효전력으로 보상하게 된다.
그리고, 상기 계통 안정화 장치(10)는 전력계통과의 연계 운전/독립 운전을 스위칭하는 제1 스위치(미도시)와, 모의부하와의 접점을 온/오프하는 제2 스위치(미도시)를 더 구비하여 평가 시험이 가능하게 한다.The controller 15 extracts the voltage / frequency variation of the railroad microgrid system in the voltage / frequency stabilization control, compensates the frequency variation with the active power, and compensates the voltage variation with the reactive power.
In addition, the system stabilization apparatus 10 further includes a first switch (not shown) for switching the linked operation / independent operation with the power system, and a second switch (not shown) for turning on / off a contact with the simulated load. Evaluation test is possible.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

본 발명은 철도용 마이크로그리드 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도용 마이크로그리드 내의 급격한 전력변동을 보상하기 위해 에너지 저장매체와 전력 변환 기술을 이용한 계통 안정화 장치를 도입함으로써 전력계통에 연계되어 운전이 가능하고, 전력계통과 분리되어 독립적으로 운전이 가능할 뿐만 아니라, 철도 및 일반 전력계통에서 계통 안정화 장치를 통해 전력 예비력 확보, 신뢰도 향상, 송변전 설비의 투자 지연 효과, 신재생 에너지원 계통 연계 안정화 등을 기대할 수 있다. The present invention relates to a railroad microgrid system, and more particularly, to introduce a system stabilization device using an energy storage medium and a power conversion technology to compensate for sudden power fluctuations in the railroad microgrid. It can be operated independently from the power system and can be operated independently. Also, it can secure power reserve through the system stabilization device in railway and general power system, improve reliability, delay the investment of transmission and transmission facilities, stabilize the linkage of renewable energy sources, etc. You can expect.

도 1은 일반적인 마이크로그리드가 도시된 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a general microgrid.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 마이크로그리드 시스템의 구성이 도시된 블럭도, 2 is a block diagram showing the configuration of a railway microgrid system according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계통 안정화 장치의 제어 기능이 도시된 출력 파형도, 3 is an output waveform diagram showing a control function of the grid stabilization device according to an embodiment of the present invention;

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

10 : 계통 안정화 장치 11 : 인버터10: grid stabilization device 11: inverter

12 : 필터부 13 : 연계 변압기12 filter unit 13 linked transformer

14 : 에너지 저장부 15 : 제어장치14: energy storage unit 15: control device

21 : 전력계통 22 : 분산 전원21: power system 22: distributed power

31 : 부하31: load

Claims (8)

상용전원 또는 분산 전원으로 전력을 부하에 공급하는 마이크로그리드 시스템에 있어서, In the microgrid system for supplying power to the load by commercial or distributed power, 전력계통과 연계 운전시 조류변동 보상 제어를 수행하고, 전력계통에서 독립 운전시 조류변동 보상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어 중의 어느 하나의 제어를 수행하는 계통안정화 장치를 포함하되,It includes a system stabilization device for performing the bird fluctuation compensation control in the power system and the linked operation, and performs any one of the control of the bird fluctuation compensation control or voltage / frequency stabilization control in the power system, 상기 계통안정화 장치는, The system stabilization device, 연계 운전시 연계점의 전압을 검출하여 변압 과정을 수행하는 연계 변압기와, An associated transformer that performs a transformation process by detecting a voltage at an associated point during an associated operation; 상기 연계 변압기에서 출력되는 전압에서 고주파 노이즈를 제거하도록, 직렬 연결된 인덕터와 병렬로 연결된 커패시터로 이루어진 필터부와, A filter unit comprising a capacitor connected in parallel with an inductor connected in series to remove high frequency noise from a voltage output from the associated transformer; 상기 필터부에서 전송되는 직류를 스위칭 동작을 통해 교류로 변환시키는 인버터와, An inverter for converting direct current transmitted from the filter unit into alternating current through a switching operation; 상기 인버터에서 전달받은 교류 전력을 저장하는 에너지 저장부와,An energy storage unit for storing the AC power received from the inverter, 상기 연계점의 전압과 부하 전력을 각각 검출하여 조류변동 조상 제어 또는 전압/주파수 안정화 제어를 수행하는 제어장치로 이루어지고,It is made of a control device for detecting the voltage and the load power of the link point, respectively, to perform a tidal current control or voltage / frequency stabilization control, 상기 제어장치는 연계점 전압이 부하전압보다 설정된 범위 이하로 낮으면 전력공급모드로 동작하게 하고, 연계점 전압이 부하전압보다 설정된 범위 이상으로 높으면 전력저장모드로 동작하게 하고, 연계점 전압이 설정 범위 안에서 부하전압보다 높거나 낮을 경우에는 제어장치는 동작하지 않도록 하며,The control device operates in the power supply mode when the link point voltage is lower than the set range below the load voltage, and operates in the power storage mode when the link point voltage is higher than the set range above the load voltage and sets the link point voltage. If the load voltage is higher or lower than the range, the control device does not operate. 상기 조류변동 보상 제어는 전력계통과 연계점의 유효/무효 전력에서 상기 계통안정화 장치의 출력을 차감한 전력을 계산하고, 상기 계산된 전력에서 단시간의 전력 변동분을 추출하여 상기 계통안정화장치에서 변동분을 보상하도록 출력을 조정하며,The current fluctuation compensation control calculates the power obtained by subtracting the output of the system stabilization device from the effective / reactive power of the power system and the connection point, extracts a short time power variation from the calculated power, and calculates the change in the system stabilization device. Adjust the output to compensate, 상기 계통 안정화 장치는 전력계통과의 연계 운전/독립 운전을 스위칭하는 제1 스위치와, 모의부하와의 접점을 온/오프하는 제2 스위치를 이용하여 평가 시험이 가능한 것을 특징으로 하는 철도용 마이크로그리드 시스템.The grid stabilization device is a railroad microgrid system, characterized in that the evaluation test is possible using the first switch for switching the linkage operation / independent operation with the power system, and the second switch for turning on / off the contact with the simulated load . 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압/주파수 안정화 제어는 마이크로그리드의 전압/주파수 변동분을 추출하고, 주파수 변동분을 유효전류로 보상하고, 전압 변동분을 무효전류로 보상하는 것을 특징으로 하는 철도용 마이크로그리드 시스템.The voltage / frequency stabilization control extracts voltage / frequency fluctuations of the microgrid, compensates the frequency fluctuations with the active current, and compensates the voltage fluctuations with the reactive current. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 인버터는 3상 전압형 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)를 사용하는 것을 특징으로 하는 철도용 마이크로그리드 시스템.The inverter is a three-phase voltage IGBT (Insulated gate bipolar transistor) characterized in that the railroad microgrid system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 에너지 저장부는 다수 개의 전기 이중충 커패시터(Electric double-layer capacitors, ELDC)를 병렬 연결하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도용 마이크로그리드 시스템.The energy storage unit is a railroad microgrid system, characterized in that configured by connecting a plurality of electric double-layer capacitors (ELDC) in parallel. 삭제delete
KR1020090125889A 2009-12-17 2009-12-17 Micro Grid system for railway system KR101112609B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090125889A KR101112609B1 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Micro Grid system for railway system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090125889A KR101112609B1 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Micro Grid system for railway system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110069242A KR20110069242A (en) 2011-06-23
KR101112609B1 true KR101112609B1 (en) 2012-02-15

Family

ID=44401100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090125889A KR101112609B1 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Micro Grid system for railway system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101112609B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103116692A (en) * 2013-01-11 2013-05-22 重庆市电力公司电力科学研究院 Grid-connection type micro grid reliability analyzing method and grid-connection type micro grid reliability analyzing system
KR101277303B1 (en) * 2012-03-09 2013-06-20 인하대학교 산학협력단 Microgrid system
KR101277317B1 (en) * 2012-03-09 2013-06-24 인하대학교 산학협력단 Microgrid system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101689315B1 (en) * 2015-07-29 2017-01-02 인천대학교 산학협력단 System and method for controlling in multi-frequency microgrid
CN106532730B (en) * 2016-12-28 2019-01-29 江苏金风科技有限公司 Micro-capacitance sensor dynamic stability control system and method
CN108718095A (en) * 2018-05-08 2018-10-30 湖北工业大学 A kind of electric railway energy router based on 81 level of Mixed cascading
CN108599246A (en) * 2018-05-08 2018-09-28 湖北工业大学 A kind of electric energy quality adjuster of electrified railway based on microgrid
KR102461000B1 (en) * 2022-07-05 2022-10-31 주식회사 창해전기 Integration energy monitoring and managing system for railway power grid

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118971A (en) * 2000-10-06 2002-04-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Distributed power supply control system
KR20090029055A (en) * 2007-09-17 2009-03-20 한국전기연구원 Control method for microgrid including multiple distributed generation and energy storage device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118971A (en) * 2000-10-06 2002-04-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Distributed power supply control system
KR20090029055A (en) * 2007-09-17 2009-03-20 한국전기연구원 Control method for microgrid including multiple distributed generation and energy storage device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277303B1 (en) * 2012-03-09 2013-06-20 인하대학교 산학협력단 Microgrid system
KR101277317B1 (en) * 2012-03-09 2013-06-24 인하대학교 산학협력단 Microgrid system
CN103116692A (en) * 2013-01-11 2013-05-22 重庆市电力公司电力科学研究院 Grid-connection type micro grid reliability analyzing method and grid-connection type micro grid reliability analyzing system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110069242A (en) 2011-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101112609B1 (en) Micro Grid system for railway system
Lahaçani et al. Static compensator for maintaining voltage stability of wind farm integration to a distribution network
Zhu et al. Stability analysis of PV plant-tied MVdc railway electrification system
CN103904676B (en) The droop control method of a kind of VSC-HVDC
Moghadasi et al. A model predictive power control approach for a three-phase single-stage grid-tied PV module-integrated converter
Martinez-Rodrigo et al. Current control of a modular multilevel converter for HVDC applications
Kotb et al. A hybrid HVDC transmission system supplying a passive load
Abed et al. Improvement for power quality by using dynamic voltage restorer in electrical distribution networks
Cheng et al. Integrated configuration and control strategy for PV generation in railway traction power supply systems
CN107196524A (en) A kind of GIS voltage transformers verifying power supply
Usha et al. Voltage sag/swell compensation in an interline dynamic voltage restorer
Saha et al. Modelling and control of STATCOM to ensure stable power system operation
CN206960640U (en) GIS current transformer verifying power supplies based on phase-shifting carrier wave multiple technology
Sebaaly et al. Design of pulse width modulator based sliding-mode control (SMC-PWM) for sensor-less single-phase packed U-cell inverter
Kanase et al. Distribution static compensator for power quality improvement using PV array
Farhadi-Kangarlu et al. A transformerless dstatcom based on cross-switched multilevel inverter for grid voltage regulation
Rageh et al. Railway traction supply with PV integration for power quality issues
CN107144807A (en) GIS current transformer verifying power supplies based on phase-shifting carrier wave multiple technology
Ghosh et al. Impedance scan and characterization of type 4 wind power plants through aggregated model
Sudha et al. Digital simulation of an interline dynamic voltage restorer for voltage compensation
CN206948200U (en) A kind of GIS voltage transformers verifying power supply
Rosa et al. Conservative power theory used in NPC-based shunt active power filter to eliminate electric metro system harmonics
Rajasekhar et al. Mitigation of flicker sources & power quality improvement by using cascaded multi-level converter based DSTATCOM
Motakabber et al. PLL-BASED 3? INVERTER CIRCUIT FOR MICROGRID SYSTEM OPERATED BY ELECTROSTATIC GENERATOR
Wang et al. Research on a novel power quality conditioner with PV for electrified railway

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160105

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170102

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180103

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee