KR101169873B1 - 마이크로그리드 제어 장치 및 방법 - Google Patents

마이크로그리드 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR101169873B1
KR101169873B1 KR1020100093322A KR20100093322A KR101169873B1 KR 101169873 B1 KR101169873 B1 KR 101169873B1 KR 1020100093322 A KR1020100093322 A KR 1020100093322A KR 20100093322 A KR20100093322 A KR 20100093322A KR 101169873 B1 KR101169873 B1 KR 101169873B1
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이학주
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한국전력공사
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Abstract

마이크로그리드 제어 장치는 마이크로그리드의 주파수를 바탕으로 마이크로그리드에 대한 과부하 또는 과전력 발생 여부를 판단하며, 과부하 발생시 마이크로그리드에 포함된 복수 개의 부하들 중 일부를 차단하고, 과전력 발생시 마이크로그리드에 포함된 복수 개의 부하들 중 일부를 투입한다.

Description

마이크로그리드 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MICROGRID CONTROL}
본 발명은 마이크로그리드 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 마이크로그리드의 과부하 또는 과전력을 제어하기 위한 마이크로그리드 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
마이크로그리드(Microgrid)는 전원과 부하의 집합체로 복수 개의 분산전원과 에너지 저장장치 등으로 구성된 소규모 전력 공급 시스템이며, 전력과 열을 동시에 공급할 수 있다. 이러한 마이크로그리드는 전력계통에 사고나 고장이 발생하면 해당 전력계통과 분리되고, 마이크로그리드를 구성하는 분산전원의 전력을 부하에 공급한다.
마이크로그리드는 전력수요가 증가하고 전력공급이 부족하면 주파수가 하강하고, 전력수요가 감소하고 전력공급이 과잉되면 주파수가 상승한다.
이와 같은, 주파수의 변동은 시스템 관성에 의존하며, 분산전원으로 구성된 마이크로그리드는 시스템 관성이 작기 때문에 회전 관성에 의한 지연효과가 없어 전력의 수요와 공급에 따른 주파수의 변동폭이 크다.
마이크로그리드가 전력계통과 연계하여 운전하는 경우, 마이크로그리드는 전력계통의 관성으로 인해 부하 변동, 또는 분산전원의 출력 변동에도 주파수를 일정하게 유지할 수 있다.
하지만, 마이크로그리드가 전력계통과 분리되어 독립적으로 운전하는 독립운전모드인 경우, 마이크로그리드는 부하 변동과 분산전원의 출력 변동이 동시에 발생함에 따라 분산전원에 크고 급격한 출력변동이 빈번하게 발생한다.
따라서, 마이크로그리드는 기존의 전력계통보다 전력의 수요 및 공급에 따른 신속한 전력수급의 조정이 필요하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 독립운전모드의 마이크로그리드에서 전력수급의 불균형에 따른 주파수 변동을 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 마이크로그리드 제어 장치는 마이크로그리드(microgrid)에 포함된 복수 개의 부하들을 제어하는 마이크로그리드 제어 장치로써, 과부하 제어기 및 과전력 제어기를 포함한다. 과부하 제어기는 상기 마이크로그리드의 주파수를 바탕으로 상기 마이크로그리드에 대한 과부하 발생 여부를 판단하고, 과부하 발생시 상기 복수 개의 부하들 중 일부를 차단한다. 과전력 제어기는 상기 마이크로그리드의 주파수를 바탕으로 상기 마이크로그리드에 대한 과전력 발생 여부를 판단하고, 과전력 발생시 상시 복수 개의 부하들 중 일부를 투입한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 마이크로그리드 제어 방법은 제어 장치가 마이크로그리드(microgrid)에 포함된 복수 개의 부하들을 제어하는 마이크로그리드 제어 방법으로써, 상기 마이크로그리드에 과부하가 발생하였는지를 판단하는 단계, 그리고 상기 마이크로그리드에 과부하가 발생한 경우, 상기 복수 개의 부하들에 대한 차단 순위 정보 및 차단 시점 정보를 포함하는 부하 차단 신호를 상기 마이크로그리드로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 마이크로그리드 제어 방법은 제어 장치가 마이크로그리드(microgrid)에 포함된 복수 개의 부하들을 제어하는 마이크로그리드 제어 방법으로써, 상기 마이크로그리드에 과전력이 발생하였는지를 판단하는 단계, 그리고 상기 마이크로그리드에 과전력이 발생한 경우, 상기 복수 개의 부하들에 대한 투입 순위 정보 및 투입 시점 정보를 포함하는 부하 투입 신호를 상기 마이크로그리드로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 따르면, 마이크로그리드의 계통주파수를 이용하여 전력 수급을 조정함으로써 제어를 위한 판별이 빨라 주파수 변동에 신속하게 대응할 수 있으며, 이를 통해 과도상태를 최소화시켜 마이크로그리드 시스템을 안정적으로 운영할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 과부하 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 과전력 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 초기화 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드의 과부하 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드의 과전력 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제3 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제4 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 고지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이제 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치 및 방법에 대해 자세히 설명한다.
먼저, 도 1을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로그리드 제어 장치(100)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하(11)를 제어하여 마이크로그리드(10)에 발생하는 과부하 또는 과전력을 제어하며, 과부하 제어기(110) 및 과전력 제어기(130)를 포함한다.
과부하 제어기(110)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하(11) 중 일부를 차단시켜 마이크로그리드(10)에 발생하는 과부하를 제어한다.
과전력 제어기(130)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하(11) 중 일부를 투입시켜 마이크로그리드(10)에 발생하는 과전력을 제어한다.
다음은 도 2를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 과부하 제어기에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 과부하 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 과부하 제어기(110)는 주파수 계산부(111), 제1 계측 요소부(112), 리미터(113), 부하 결정부(114), 제1 지연시간 계산부(115), 제어부(116), 제2 계측 요소부(117) 및 제2 지연시간 계산부(118)를 포함한다.
주파수 계산부(111)는 미리 정해진 기준 주파수(이하에서는 'f0'라고도 함)와 마이크로그리드(10)의 주파수(이하에서는 'fMG'라고도 함)를 비교하여 주파수 변동값(이하에서는 'Δf'라고도 함)을 계산한다.
제1 계측 요소부(112)는 미리 정해진 주파수 변동 허용 범위와 계산된 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 부하제어 판별 지수(이하에서는 'a'라고도 함)를 결정한다. 여기서, 제1 계측 요소부(112)는 수학식 1에 따라 부하제어 판별 지수(a)를 결정할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00001
수학식 1에서, -DB(Dead Band)는 주파수 변동 허용 범위의 하한값을 나타내고, +DB(Dead Band)는 주파수 변동 허용 범위의 상한값을 나타낸다.
수학식 1에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 허용 범위 내인 경우, 제1 계측 요소부(112)는 부하제어 판별 지수(a)를 "0"으로 결정할 수 있다.
수학식 1에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 허용 범위의 상한값(+DB)보다 큰 경우, 제1 계측 요소부(112)는 부하제어 판별 지수(a)를 "1"로 결정할 수 있다.
수학식 1에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 허용 범위의 하한값(-DB)보다 작은 경우, 제1 계측 요소부(112)는 부하제어 판별 지수(a)를 "-1"로 결정할 수 있다.
리미터(113)는 입력된 부하제어 판별 지수(a)의 출력을 제한하여 마이크로그리드(10)에 대한 과부하 제어 여부를 결정한다. 예를 들어, 부하제어 판별 지수(a)가 "0", "1", 또는 "-1"로 결정되는 경우, 리미터(113)는 부하제어 판별 지수(a) 중 "0", 또는 "1"을 출력하고, "-1"의 출력을 제한할 수 있다.
부하 결정부(114)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하 중 차단시킬 부하를 결정한다.
제1 지연시간 계산부(115)는 주파수 변동값(Δf)을 바탕으로 부하 차단 명령에 적용될 지연시간을 계산한다. 여기서, 제1 지연시간 계산부(115)는 수학식 2에 따라 지연시간을 계산할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00002
수학식 2에서, Ts a는 부하 차단 명령에 적용되는 지연시간을 나타내고, Ts a0는 초기 설정값을 나타내며, Δf는 주파수 변동값을 나타내고, DB는 주파수 변동 허용 범위의 설정값을 나타낸다.
수학식 2에 따르면, 과부하에 따른 주파수의 하강 정도 즉, 주파수 변동값(Δf)이 클수록 지연시간(Ts a)이 짧아지기 때문에, 과부하 상황에 빠르게 반응할 수 있다.
제어부(116)는 부하 결정부(114)에 의해 결정된 부하를 제1 지연시간 계산부(115)에 의해 계산된 지연시간이 지난 후에 차단시키기 위한 부하 차단 명령을 마이크로그리드(10)로 전송한다.
제2 계측 요소부(117)는 과부하에 따른 주파수 하강에 대응하여 차단했던 부하를 다시 투입하기 위해서 미리 정해진 주파수 변동 안정 범위와 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 부하복귀 판별 지수(이하에서는 'r'이라고도 함)를 결정한다. 여기서, 제2 계측 요소부(117)는 수학식 3에 따라 부하복귀 판별 지수(r)를 결정할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00003
수학식 3에서, -kDB는 주파수 변동 안정 범위의 하한값을 나타내고, +kDB는 주파수 변동 안정 범위의 상한값을 나타내며, k는 상수를 나타낸다.
수학식 3에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 안정 범위 내인 경우, 제2 계측 요소부(117)는 부하복귀 판별 지수(r)를 "1"로 결정할 수 있다.
수학식 3에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 안정 범위의 상한값(+kDB)보다 큰 경우, 제2 계측 요소부(117)는 부하복귀 판별 지수(r)를 "0"으로 결정할 수 있다.
수학식 3에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 안정 범위의 하한값(-kDB)보다 작은 경우, 제2 계측 요소부(117)는 부하복귀 판별 지수(r)를 "0"으로 결정할 수 있다.
여기서, 부하 결정부(114)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하 중 투입시킬 부하를 결정한다.
제2 지연시간 계산부(118)는 주파수 변동값(Δf)을 바탕으로 부하 투입 명령에 적용된 지연시간을 계산한다. 여기서, 제2 지연시간 계산부(118)는 수학식 4에 따라 지연시간을 계산할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00004
수학식 4에서, Ts r은 부하 투입 명령에 적용되는 지연시간을 나타내고, Ts r0는 초기 설정값을 나타내며, Δf는 주파수 변동값을 나타내고, kDB는 주파수 변동 안정 범위의 설정값을 나타낸다.
수학식 4에 따르면, 부하 차단 명령 이후에 주파수 변동값(Δf)이 작을수록 지연시간(Ts r)이 짧아지기 때문에, 차단했던 부하의 투입 시점이 빨리질 수 있다.
여기서, 제어부(116)는 부하 결정부(114)에 의해 결정된 부하를 제2 지연시간 계산부(115)에 의해 계산된 지연시간이 지난 후에 투입시키기 위한 부하 투입 명령을 마이크로그리드(10)로 전송한다.
다음은 도 3을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 과전력 제어기에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 과전력 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 과전력 제어기(130)는 주파수 계산부(131), 제1 계측 요소부(132), 리미터(133), 부하 결정부(134), 제1 지연시간 계산부(135), 제어부(136), 제2 계측 요소부(137) 및 제2 지연시간 계산부(138)를 포함한다.
주파수 계산부(131)는 미리 정해진 기준 주파수(f0)와 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 비교하여 주파수 변동값(Δf)을 계산한다.
제1 계측 요소부(132)는 미리 정해진 주파수 변동 허용 범위와 계산된 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 부하제어 판별 지수(이하에서는 'a'라고도 함)를 결정한다. 여기서, 제1 계측 요소부(132)는 수학식 1에 따라 부하제어 판별 지수(a)를 결정할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00005
수학식 5에서, -DB(Dead Band)는 주파수 변동 허용 범위의 하한값을 나타내고, +DB(Dead Band)는 주파수 변동 허용 범위의 상한값을 나타낸다.
수학식 5에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 허용 범위 내인 경우, 제1 계측 요소부(132)는 부하제어 판별 지수(a)를 "0"으로 결정할 수 있다.
수학식 5에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 허용 범위의 상한값(+DB)보다 큰 경우, 제1 계측 요소부(132)는 부하제어 판별 지수(a)를 "1"로 결정할 수 있다.
수학식 1에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 허용 범위의 하한값(-DB)보다 작은 경우, 제1 계측 요소부(132)는 부하제어 판별 지수(a)를 "-1"로 결정할 수 있다.
리미터(133)는 입력된 부하제어 판별 지수(a)의 출력을 제한하여 마이크로그리드(10)에 대한 과전력 제어 여부를 결정한다. 예를 들어, 부하제어 판별 지수(a)가 "0", "1", 또는 "-1"로 결정되는 경우, 리미터(133)는 부하제어 판별 지수(a) 중 "0", 또는 "-1"을 출력하고, "1"의 출력을 제한할 수 있다.
부하 결정부(134)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하 중 투입시킬 부하를 결정한다.
제1 지연시간 계산부(135)는 주파수 변동값(Δf)을 바탕으로 부하 투입 명령에 적용될 지연시간을 계산한다. 여기서, 제1 지연시간 계산부(135)는 수학식 6에 따라 지연시간을 계산할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00006
수학식 6에서, Td a는 부하 투입 명령에 적용되는 지연시간을 나타내고, Td a0는 초기 설정값을 나타내며, Δf는 주파수 변동값을 나타내고, DB는 주파수 변동 허용 범위의 설정값을 나타낸다.
수학식 6에 따르면, 과전력에 따른 주파수의 상승 정도 즉, 주파수 변동값(Δf)이 클수록 지연시간(Td a)이 짧아지기 때문에, 과전력 상황에 빠르게 반응할 수 있다.
제어부(136)는 부하 결정부(134)에 의해 결정된 부하를 제1 지연시간 계산부(135)에 의해 계산된 지연시간이 지난 후에 투입시키기 위한 부하 투입 명령을 마이크로그리드(10)로 전송한다.
제2 계측 요소부(137)는 과전력에 따른 주파수 상승에 대응하여 투입했던 부하를 다시 차단하기 위해서 미리 정해진 주파수 변동 안정 범위와 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 부하복귀 판별 지수(이하에서는 'r'이라고도 함)를 결정한다. 여기서, 제2 계측 요소부(137)는 수학식 7에 따라 부하복귀 판별 지수(r)를 결정할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00007
수학식 7에서, -kDB는 주파수 변동 안정 범위의 하한값을 나타내고, +kDB는 주파수 변동 안정 범위의 상한값을 나타내며, k는 상수를 나타낸다.
수학식 7에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 안정 범위 내인 경우, 제2 계측 요소부(137)는 부하복귀 판별 지수(r)를 "1"로 결정할 수 있다.
수학식 7에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 안정 범위의 상한값(+kDB)보다 큰 경우, 제2 계측 요소부(137)는 부하복귀 판별 지수(r)를 "0"으로 결정할 수 있다.
수학식 3에 따르면, 주파수 변동값(Δf)이 주파수 변동 안정 범위의 하한값(-kDB)보다 작은 경우, 제2 계측 요소부(137)는 부하복귀 판별 지수(r)를 "0"으로 결정할 수 있다.
여기서, 부하 결정부(134)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하 중 차단시킬 부하를 결정한다.
제2 지연시간 계산부(138)는 주파수 변동값(Δf)을 바탕으로 부하 차단 명령에 적용된 지연시간을 계산한다. 여기서, 제2 지연시간 계산부(138)는 수학식 8에 따라 지연시간을 계산할 수 있다.
Figure 112010062000531-pat00008
수학식 8에서, Td r은 부하 차단 명령에 적용되는 지연시간을 나타내고, Td r0는 초기 설정값을 나타내며, Δf는 주파수 변동값을 나타내고, kDB는 주파수 변동 안정 범위의 설정값을 나타낸다.
수학식 8에 따르면, 부하 투입 명령 이후에 주파수 변동값(Δf)이 작을수록 지연시간(Td r)이 짧아지기 때문에, 투입했던 부하의 차단 시점이 빨리질 수 있다.
여기서, 제어부(136)는 부하 결정부(134)에 의해 결정된 부하를 제2 지연시간 계산부(135)에 의해 계산된 지연시간이 지난 후에 차단시키기 위한 부하 차단 명령을 마이크로그리드(10)로 전송한다.
다음은 도 4를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드의 부하 제어 장치가 수행하는 초기화 과정에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 초기화 과정을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 마이크로그리드의 부하 제어 장치(100)는 주파수 변동 허용 범위를 결정한다(S110).
다음, 마이크로그리드의 부하 제어 장치(100)는 마이크로그리드(10)에 포함된 복수 개의 부하(11)에서 과부하 제어를 위한 부하 및 과전력 제어를 위한 부하를 선정하여, 과부하 제어를 위한 부하를 포함하는 제1 부하 그룹 및 과전력 제어를 위한 부하를 포함하는 제2 부하 그룹을 결정한다(S130). 여기서, 제1 부하 그룹에 포함된 부하는 마이크로그리드(10) 내에서 중요도가 낮은 부하로써 고객과 체결된 계약에 따를 수 있다. 이때, 제2 부하 그룹에 포함된 부하는 더미(dummy) 부하에 해당할 수 있다.
이후, 마이크로그리드의 부하 제어 장치(100)는 제1 부하 그룹 및 제2 부하 그룹에 포함된 부하에 대한 우선순위를 결정한다(S150). 마이크로그리드의 부하 제어 장치(100)는 과부하 제어를 위해서 제1 부하 그룹에 대한 우선순위를 바탕으로 제1 부하 그룹에 포함된 부하를 차단시킬 수 있으며, 과전력 제어를 위해서 제2 부하 그룹에 대한 우선순위를 바탕으로 제2 부하 그룹에 포함된 부하를 차단시킬 수 있다.
다음은 도 5를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치가 마이크로그리드의 과부하를 제어하는 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드의 과부하 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 마이크로그리드 제어 장치(100)는 마이크로그리드(10)에 과부하가 발생한 경우 부하 차단 신호를 전송하여, 마이크로그리드(10)가 복수 개의 부하(11) 중 일부를 차단하도록 한다(S210).
다음, 마이크로그리드 제어 장치(100)는 마이크로그리드(10)에 발생한 과부하가 제거된 경우 부하 투입 신호를 전송하여, 마이크로그리드(10)가 부하 차단 신호에 따라 차단했던 부하를 투입하도록 한다(S230).
다음은 도 6을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치가 과부하 제어를 위해 부하 차단 신호를 전송하는 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 과부하 제어부(110)는 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 수신한다(S211).
다음, 과부하 제어부(110)는 미리 정해진 기준 주파수(f0)와 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 비교하여 주파수 변동값(Δf)을 계산한다(S212).
이후, 과부하 제어부(110)는 미리 정해진 주파수 변동 허용 범위와 계산된 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 마이크로그리드(10)에 과부하가 발생하였는지를 판단한다(S213).
만약, 마이크로그리드(10)에 과부하가 발생한 경우, 과부하 제어부(110)는 미리 결정된 제1 부하 그룹에 대한 우선순위를 바탕으로 제1 부하 그룹에 포함된 부하의 차단 순서를 결정하여 차단 순서 정보를 생성한다(S214).
다음, 과부하 제어부(110)는 제1 부하 그룹에 포함된 각 부하의 차단시 적용할 지연시간을 결정하여 지연시간 정보를 생성한다(S215).
이후, 과부하 제어부(110)는 마이크로그리드(10)로 차단 순서 정보 및 지연시간 정보를 포함하는 부하 차단 신호를 전송한다(S216).
한편, 마이크로그리드(10)에 과부하가 발생하지 아니한 경우, 과부하 제어부(110)는 S211 단계부터 다시 수행한다.
다음은 도 7을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치가 과부하 제어를 위해 부하 투입 신호를 전송하는 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 과부하 제어부(110)는 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 수신한다(S231).
다음, 과부하 제어부(110)는 미리 정해진 기준 주파수(f0)와 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 비교하여 주파수 변동값(Δf)을 계산한다(S232).
이후, 과부하 제어부(110)는 미리 정해진 주파수 변동 안정 범위와 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 마이크로그리드(10)에 발생한 과부하가 제거되었는지를 판단한다(S233).
만약, 마이크로그리드(10)에 발생한 과부하가 제거된 경우, 과부하 제어부(110)는 미리 결정된 제1 부하 그룹에 대한 우선순위를 바탕으로 과부하 제어를 위해 차단했던 부하 즉, 제1 부하 그룹에 포함된 부하의 투입 순서를 결정하여 투입 순서 정보를 생성한다(S234).
다음, 과부하 제어부(110)는 제1 부하 그룹에 포함된 각 부하의 투입시 적용할 지연시간을 결정하여 지연시간 정보를 생성한다(S235).
이후, 과부하 제어부(110)는 마이크로그리드(10)로 투입 순서 정보 및 지연시간 정보를 포함하는 부하 투입 신호를 전송한다(S236).
한편, 마이크로그리드(10)에 발생한 과부하가 제거되지 아니한 경우, 과부하 제어부(110)는 S231 단계부터 다시 수행한다.
다음은 도 8을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치가 마이크로그리드의 과전력을 제어하는 방법에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드의 과전력 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 마이크로그리드 제어 장치(100)는 마이크로그리드(10)에 과전력이 발생한 경우 부하 투입 신호를 전송하여, 마이크로그리드(10)가 복수 개의 부하(11) 중 일부를 투입하도록 한다(S310).
다음, 마이크로그리드 제어 장치(100)는 마이크로그리드(10)에 발생한 과전력 제거된 경우 부하 차단 신호를 전송하여, 마이크로그리드(10)가 부하 투입 신호에 따라 투입했던 부하를 차단하도록 한다(S330).
다음은 도 9를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치가 과전력 제어를 위해 부하 투입 신호를 전송하는 방법에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제3 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 과전력 제어부(130)는 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 수신한다(S311).
다음, 과전력 제어부(130)는 미리 정해진 기준 주파수(f0)와 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 비교하여 주파수 변동값(Δf)을 계산한다(S312).
이후, 과전력 제어부(130)는 미리 정해진 주파수 변동 허용 범위와 계산된 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 마이크로그리드(10)에 과전력이 발생하였는지를 판단한다(S313).
만약, 마이크로그리드(10)에 과전력이 발생한 경우, 과전력 제어부(130)는 미리 결정된 제2 부하 그룹에 대한 우선순위를 바탕으로 제2 부하 그룹에 포함된 부하의 투입 순서를 결정하여 투입 순서 정보를 생성한다(S314).
다음, 과전력 제어부(130)는 제2 부하 그룹에 포함된 각 부하의 투입시 적용할 지연시간을 결정하여 지연시간 정보를 생성한다(S315).
이후, 과전력 제어부(130)는 마이크로그리드(10)로 투입 순서 정보 및 지연시간 정보를 포함하는 부하 투입 신호를 전송한다(S316).
한편, 마이크로그리드(10)에 과전력이 발생하지 아니한 경우, 과전력 제어부(130)는 S311 단계부터 다시 수행한다.
다음은 도 10을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 제어 장치가 과전력 제어를 위해 부하 차단 신호를 전송하는 방법에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제4 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 먼저, 과전력 제어부(130)는 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 수신한다(S331).
다음, 과전력 제어부(130)는 미리 정해진 기준 주파수(f0)와 마이크로그리드(10)의 주파수(fMG)를 비교하여 주파수 변동값(Δf)을 계산한다(S332).
이후, 과전력 제어부(130)는 미리 정해진 주파수 변동 안정 범위와 계산된 주파수 변동값(Δf)을 비교하여 마이크로그리드(10)에 발생한 과전력이 제거되었는지를 판단한다(S333).
만약, 마이크로그리드(10)에 과전력이 발생한 경우, 과전력 제어부(130)는 미리 결정된 제2 부하 그룹에 대한 우선순위를 바탕으로 제2 부하 그룹에 포함된 부하의 차단 순서를 결정하여 차단 순서 정보를 생성한다(S334).
다음, 과전력 제어부(130)는 제2 부하 그룹에 포함된 각 부하의 차단시 적용할 지연시간을 결정하여 지연시간 정보를 생성한다(S335).
이후, 과전력 제어부(130)는 마이크로그리드(10)로 차단 순서 정보 및 지연시간 정보를 포함하는 부하 차단 신호를 전송한다(S336).
한편, 마이크로그리드(10)에 발생한 과전력이 제거되지 아니한 경우, 과전력 제어부(130)는 S331 단계부터 다시 수행한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사사에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 마이크로그리드 11: 부하
100: 마이크로그리드 제어 장치 110: 과부하 제어부
130: 과전력 제어부 111, 131: 주파수 계산부
112, 132: 제1 계측 요소부 113, 133: 리미터
114, 134: 부하 결정부 115, 135: 제1 지연시간 계산부
116, 136: 제어부 117, 137: 제2 계측 요소부
118, 138: 제2 지연시간 계산부

Claims (21)

  1. 마이크로그리드(microgrid)에 포함된 복수 개의 부하들을 제어하는 마이크로그리드 제어 장치에 있어서,
    상기 마이크로그리드의 주파수를 바탕으로 상기 마이크로그리드에 대한 과부하 발생 여부를 판단하고, 과부하 발생시 상기 복수 개의 부하들 중 일부를 차단하는 과부하 제어기; 및
    상기 마이크로그리드의 주파수를 바탕으로 상기 마이크로그리드에 대한 과전력 발생 여부를 판단하고, 과전력 발생시 상시 복수 개의 부하들 중 일부를 투입하는 과전력 제어기를 포함하되,
    상기 과부하 제어기는
    상기 복수 개의 부하들 중 어느 하나에 대한 차단 시점을 결정하기 위한 지연시간을 계산하는 지연시간 계산부; 및
    상기 마이크로그리드의 주파수 변동값과 주파수 변동 허용 범위를 근거로 결정된 부하제어 여부를 근거로 상기 마이크로그리드로 상기 복수 개의 부하들 중 일부를 차단시키기 위한 부하 차단 명령을 전송하되, 상기 계산한 지연시간을 포함하는 부하 차단 명령을 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로그리드 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과부하 제어기는
    상기 마이크로그리드의 주파수와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 상기 마이크로그리드에 대한 과부하 발생 여부를 판단하며,
    상기 과전력 제어기는
    상기 마이크로그리드의 주파수와 상기 기준 주파수를 비교하여 상기 마이크로그리드에 대한 과전력 발생 여부를 판단하는 마이크로그리드 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 과부하 제어기 또는 상기 과전력 제어기는
    상기 마이크로그리드의 주파수와 상기 기준 주파수를 비교하여 주파수 변동값을 계산하는 주파수 계산부; 및
    상기 주파수 변동값과 미리 결정된 주파수 변동 허용 범위를 비교하여 상기 복수 개의 부하들에 대한 부하제어 여부를 결정하는 계측 요소부를 포함하는 마이크로그리드 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지연시간은
    상기 주파수 변동값에 반비례하는 마이크로그리드 제어 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 과전력 제어기는
    상기 계측 요소부의 결정에 따라 상기 마이크로그리드로 상기 복수 개의 부하들 중 일부를 투입시키기 위한 부하 투입 명령을 전송하는 제어부를 더 포함하는 마이크로그리드 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 과전력 제어기는
    상기 복수 개의 부하들 중 어느 하나에 대한 투입 시점을 결정하기 위한 지연시간을 계산하는 지연시간 계산부를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 마이크로그리드로 상기 지연시간을 포함하는 부하 투입 명령을 전송하는 마이크로그리드 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지연시간은
    상기 주파수 변동값에 반비례하는 마이크로그리드 제어 장치.
  10. 삭제
  11. 제어 장치가 마이크로그리드(microgrid)에 포함된 복수 개의 부하들을 제어하는 마이크로그리드 제어 방법에 있어서,
    상기 마이크로그리드에 과부하가 발생하였는지를 판단하는 단계; 및
    상기 마이크로그리드에 과부하가 발생한 경우, 상기 복수 개의 부하들에 대한 차단 순위 정보 및 차단 시점 정보를 포함하는 부하 차단 신호를 상기 마이크로그리드로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 전송하는 단계는
    상기 복수 개의 부하들 중 일부의 부하를 선정하는 단계; 및
    미리 결정된 우선순위에 따라 상기 일부의 부하에 대한 차단 순위를 결정하여 상기 차단 순위 정보를 생성하는 단계를 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는
    상기 일부의 부하의 각각에 대한 차단 지연시간을 계산하여 상기 차단 시점 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는
    상기 마이크로그리드의 주파수와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 상기 마이크로그리드에 과부하가 발생하였는지를 판단하는 마이크로그리드 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는
    상기 마이크로그리드의 주파수와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 주파수 변동값을 계산하는 단계; 및
    상기 주파수 변동값과 미리 결정된 주파수 변동 허용 범위를 비교하여 상기 마이크로그리드에 과부하가 발생하였는지를 판단하는 단계를 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 마이크로그리드에 발생한 과부하가 제거되었는지를 판단하는 단계; 및
    상기 마이크로그리드에 발생한 과부하가 제거된 경우, 상기 복수 개의 부하들에 대한 투입 순위 정보 및 투입 시점 정보를 포함하는 부하 투입 신호를 상기 마이크로그리드로 전송하는 단계를 더 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  16. 삭제
  17. 제어 장치가 마이크로그리드(microgrid)에 포함된 복수 개의 부하들을 제어하는 마이크로그리드 제어 방법에 있어서,
    상기 마이크로그리드에 과전력이 발생하였는지를 판단하는 단계; 및
    상기 마이크로그리드에 과전력이 발생한 경우, 상기 복수 개의 부하들에 대한 투입 순위 정보 및 투입 시점 정보를 포함하는 부하 투입 신호를 상기 마이크로그리드로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 전송하는 단계는
    상기 복수 개의 부하들 중 일부의 부하를 선정하는 단계;
    미리 결정된 우선순위에 따라 상기 선정한 일부의 부하에 대한 투입 순위를 결정하여 상기 투입 순위 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 일부의 부하의 각각에 대한 투입 지연시간을 계산하여 상기 투입 시점 정보를 생성하는 단계를 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 과전력이 발생하였는지를 판단하는 단계
    상기 마이크로그리드의 제1 주파수와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 제1 주파수 변동값을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 주파수 변동값과 미리 결정된 주파수 변동 허용 범위를 비교하여 상기 마이크로그리드에 과전력이 발생하였는지를 판단하는 단계를 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 마이크로그리드에 발생한 과전력이 제거되었는지를 판단하는 단계; 및
    상기 마이크로그리드에 발생한 과전력이 제거된 경우, 상기 복수 개의 부하들에 대한 차단 순위 정보 및 차단 시점 정보를 포함하는 부하 차단 신호를 상기 마이크로그리드로 전송하는 단계를 더 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 과전력이 제거되었는지를 판단하는 단계
    상기 마이크로그리드의 제2 주파수와 미리 결정된 기준 주파수를 비교하여 제2 주파수 변동값을 계산하는 단계; 및
    상기 제2 주파수 변동값과 미리 결정된 주파수 변동 안정 범위를 비교하여 상기 마이크로그리드에 발생한 과전력이 제거되었는지를 판단하는 단계를 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 주파수 변동 허용 범위는
    상기 주파수 변동 안정 범위를 포함하는 마이크로그리드 제어 방법.
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