KR101176100B1 - 마이크로그리드 전력 제어시스템 - Google Patents

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어재홍
손석현
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Abstract

본 발명은 마이크로그리드 전력 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소규모 마을이나 건물, 공장 등의 전력을 제어하기 위하여 송배전 시스템과 독립적으로 설치, 운영되는 마이크로그리드의 전력부하와 발전원을 실시간으로 제어하기 위한 마이크로그리드 전력 제어시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 EMS와 MGMD 사이의 광통신망에 차단이 생겨도 실시간으로 우회망을 확보하여 신호의 절체가 가능해지므로 전력 공급을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

마이크로그리드 전력 제어시스템{POWER CONTROL SYSTEM IN MICRO-GRID}
본 발명은 마이크로그리드 전력 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소규모 마을이나 건물, 공장 등의 전력을 제어하기 위하여 송배전 시스템과 독립적으로 설치, 운영되는 마이크로그리드의 전력부하와 발전원을 실시간으로 제어하기 위한 마이크로그리드 전력 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로그리드(Micro-Grid)라 함은 배전계통의 일정 지역에 설치되어 있는 다수의 분산전원과 에너지 저장장치를 활용하여 전체 네트워크의 경제적/기술적 가치를 극대화시키기 위한 기술이자 전력 생산/소비 모델이다.
마이크로그리드는 다수의 분산전원과 에너지 저장장치 및 전력을 사용하는 다양한 형태의 부하를 포함하는데, 분산전원은 태양광이나 풍력과 같은 신재생 에너지 발전설비, 마이크로터빈, 연료전지, 디젤발전기 등을 포함하여 구성된다.
그리고 에너지 저장장치는 대용량 배터리로 이루어진다.
분산전원의 경우 응동 특성이 상대적으로 느리지만 비교적 대용량의 전력을 생산할 수 있는 반면, 에너지 저장장치는 응동 특성이 상대적으로 빨라서 신속하게 대체전력을 공급할 수 있지만 저장용량이 아직은 작아서 오랜 시간 동안 전력을 공급할 수는 없다.
한편, 상기와 같은 마이크로그리드는 일반적으로 상위 송배전 시스템과 연계되어 운전되나, 상위 계통에서 고장 등이 발생할 경우, 계통과 분리되어 독립운전을 수행하여야 한다.
즉, 마이크로그리드는 상위 계통과 연계되어 수행되는 연계운전과, 상위 계통과 분리되어 수행되는 독립운전의 두 가지 경우가 존재한다.
마이크로그리드가 상위 계통과 연계되어 운전될 때에는 상위 계통과의 연계점에 흐르는 수전전력 제어를 수행해야 하며, 독립하여 운전될 때에는 독립 전력의 주파수 및 전압을 제어해야 한다.
예를 들어 마이크로그리드가 상위 계통과 연계되어 운전될 경우 마이크로그리드의 주파수와 전압 제어는 상위 계통에 의해 일정하게 유지되지만, 독립운전시에는 마이크로그리드 내의 자체 제어를 통해 유지되어야 한다.
또한, 마이크로그리드에 포함된 각각의 전력 부하(건물, 마을, 공장 등)에서 사용되는 전력의 양을 적절하게 조절하고, 수요반응(Demand Response) 제어시스템과 연계되어 전력 수요의 자발적인 조절이 가능해지도록 하려면 현재 부하에서 필요로 하는 전력의 양을 실시간으로 정확하게 파악할 수 있어야 한다.
이와 관련하여 현재까지는 마이크로그리드에 적용되는 각 분산전원과 에너지 저장장치의 개별적인 출력제어방법 및 운전 패턴에 대한 기술만 존재할 뿐, 마이크로그리드의 운영관점에서 다수의 분산전원과 에너지 저장장치 간의 상호 협력제어 방법에 대한 기술은 개시되어 있지 않다.
또한 에너지 관리시스템(EMS)과 마이크로그리드 제어장치(MGMD)를 연결하는 통신망에 오류가 발생했을 경우, 이를 대체하기 위한 통신망이 구축되어 있지 않아서 전력 수요와 공급을 제어할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제2009-0029055호 대한민국 공개특허 제2009-0055056호 미국 공개특허 제2010-0191996호
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 마이크로그리드에 포함된 구성요소의 전력 사용상태를 제어하는 MGMD를 설치하고, MGMD와 EMS를 이중의 광통신망으로 연결하여 하나의 광통신망에 단절이 생겨도 다른 광통신망을 이용하여 제어신호의 전달이 이루어지도록 하는 마이크로그리드 전력 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 MGMD와 마이크로그리드 내부에 존재하는 부하, 분산전원, 에너지 저장장치, 전력품질 보상장치를 전용 WiMAX 무선통신망을 통해 연결함으로써 원격지에서도 전력 수요와 공급을 조절할 수 있도록 하는 마이크로그리드 전력 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 마이크로그리드에 포함된 구성요소들의 현재 동작상태를 영상과 음성으로 파악하고, 원격지에서 이상상태에 대한 제어가 가능하도록 하는 마이크로그리드 전력 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 마이크로그리드의 전력 수요량과 공급량을 제어하는 시스템으로서, 송배전 시스템(10)으로부터 공급되는 전력을 분배하기 위한 데이터를 저장하며, 상기 마이크로그리드에 공급되는 전력량과 상기 마이크로그리드에서 필요로 하는 전력량을 바탕으로 상기 마이크로그리드의 독립운전 또는 연계운전을 결정하는 EMS(Energy Management System; 1100)와; 이중 광통신망을 통해 상기 EMS(1100)와 연결되며, 상기 EMS(1100)로부터 전송되는 제어신호에 따라 상기 마이크로그리드에서의 전력 상태를 제어하는 MGMD(Micro-Grid Mediation Device; 1200, 1300, 1400, 1500);를 포함하며, 상기 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 상기 마이크로그리드 내부에 포함되는 전력장비들과 무선통신망을 통해 연결되며, 상기 EMS(1100)와 상기 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 독립적인 경로로 데이터를 송수신하는 제1광통신망(1602)과 제2광통신망(1604)으로 연결되며, 상기 EMS(1100)는 상기 제1광통신망(1602)과 제2광통신망(1604) 중에서 어느 하나의 통신망이 단절되면 나머지 하나의 통신망으로 신호를 절체시켜 전력 제어신호를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 상기 마이크로그리드에 공급되는 전력을 사용하는 부하(110)의 상태를 제어하는 제1MGMD(1200)와; 상기 송배전 시스템(10)으로부터 전력 공급이 차단되거나 전력 공급이 부족해졌을 때, 독립적인 발전원으로 사용되는 분산전원(120)의 동작을 제어하는 제2MGMD(1300)와; 평상 운전시에 전력을 저장해두었다가 비상시에 상기 마이크로그리드에 전력을 공급하는 에너지 저장장치(130)의 동작을 제어하는 제3MGMD(1400)와; 상기 마이크로그리드에 공급되는 전력의 주파수와 전압, 역률을 조절하는 제4MGMD(1500);를 포함한다.
상기 무선통신망은 WiMAX 무선통신 프로토콜을 통해 제어신호를 주고받는 통신망인 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 EMS(1100)는 광통신망의 신호 절체가 최대 50msec 이내에서 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 EMS와 MGMD 사이의 광통신망에 차단이 생겨도 실시간으로 우회망을 확보하여 신호의 절체가 가능해지므로 전력 공급을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 공중 통신망이 아닌 별도의 전용 광통신망과 무선통신망을 구축하여 마이크로그리드를 제어할 수 있으므로, 외부로부터의 침입을 막아서 보안성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어시스템의 신호 연결방식을 나타낸 개념도.
도 2는 마이크로그리드의 구성요소와 이의 연결상태를 나타낸 블럭도.
도 3은 MGMD의 구성요소를 나타낸 블럭도.
도 4는 정상적인 상태에서의 제어시스템의 신호 흐름을 나타낸 개념도.
도 5는 광통신망의 일부가 차단된 경우에 제어시스템의 신호 흐름을 나타낸 개념도.
도 6은 전력의 수요와 공급의 변화에 따른 제어방법을 나타낸 그래프.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "마이크로그리드 전력 제어시스템"(이하, '제어시스템'이라 함)을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어시스템의 신호 연결방식을 나타낸 개념도이며, 도 2는 마이크로그리드의 구성요소와 이의 연결상태를 나타낸 블럭도, 도 3은 MGMD의 구성요소를 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 제어시스템(1000)은 EMS(1100)와 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)로 이루어지는데, EMS(1100)와 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 광통신망(1600)으로 연결된다.
EMS(1100)는 에너지관리시스템(Energy Management System)의 약자로서, 송배전 시스템(10)으로부터 공급되는 전력을 분배하기 위한 데이터를 저장하며, 전력의 수요와 공급에 따라 마이크로그리드의 독립운전 또는 연계운전을 결정하는 관리시스템이다.
일반적으로 EMS(1100)는 송배전 시스템(10)에 포함될 수도 있지만, 별도의 제어시스템으로 분리되는 것이 바람직하다.
송배전 시스템(10)은 한국전력에서 관리하는 전력 네트워크의 말단에 위치하는 것으로서, 불특정 다수의 수용가에 전력을 공급하는 역할을 한다. 송배전 시스템(10)은 3상 4선식의 22.9kV 특고압 전원을 배전선을 통해 공급하며, 말단부의 수용가에는 220V(전등) 또는 380V(동력)의 저압 전원이 공급된다.
MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 마이크로그리드 중개장치(Micro-Grid Mediation Device)의 약자로서, EMS(1100)로부터 전송되는 전력 제어신호에 따라 마이크로그리드의 전력 사용량과 공급량을 결정하는 제어장치이다.
MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 마이크로그리드에 포함된 전력장비들의 운전 상태를 조절하고, 사용되는 에너지를 관리하며, 마이크로그리드의 안전 상태를 점검하여 단전이나 전력부족으로 인한 사고를 방지하는 역할을 한다. MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 타 배전계통에 사고가 발생하여 계통을 절체할 때 또는 순시전압이 저하되고 부하가 급변하는 상황에서 정상적인 운전이 가능해지도록 제어한다. 그리고 기상상황이나 날씨 등의 정보를 토대로 전력의 수요를 미리 예측하고, 전력 사용자들에게 전력의 공급 상태에 대한 정보를 제공한다.
본 발명에서는 모두 네 개의 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)가 사용되는 것으로 설명하는데, 제1MGMD(1200)는 전력이 공급되어 사용되는 부하(110)의 상태를 제어하며, 제2MGMD(1300)는 송배전 시스템(10)으로부터의 전력 공급이 차단되거나 공급량이 부족해졌을 때, 독립적인 발전원으로 사용되는 분산전원(120)의 동작을 제어한다.
그리고 제3MGMD(1400)는 평상 운전시에 전력을 저장해두었다가 비상시에 빠른 시간안에 마이크로그리드에 전력을 공급하는 에너지 저장장치(130)의 동작을 제어하며, 제4MGMD(1500)는 마이크로그리드에 공급되는 전력의 주파수와 전압, 역률 등을 조절하는 전력품질 보상장치(140)의 동작을 제어한다.
또한 전력품질 보상장치(140)는 연계 계통의 전압변동을 억제하고, 분산전원(120)으로부터의 고조파 전류의 유출을 억제하며, 저장장치(130)로부터 출력되는 전원의 고조파 노이즈를 제거하여 전력의 품질을 일정 수준 이상으로 유지될 수 있도록 한다.
각각의 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 광통신망(1600)을 통해 연결된 EMS(1100)로부터 마이크로그리드에 대한 제어신호를 전송받으며, 무선통신망의 기지국(210)을 통해 마이크로그리드에 포함된 각각의 제어대상과 연결되어 전력 제어신호를 송신한다.
본 발명에서는 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)와 마이크로그리드의 제어대상이 WiMAX 무선통신 프로토콜을 통해 제어신호를 주고받는 것으로 설명한다. WiMAX 무선통신 프로토콜은 일반적으로 3G 또는 4G 이동통신 방식으로 사용되는 와이브로(Wibro) 방식의 프로토콜을 의미하며, 이하의 설명에서도 모두 동일한 의미를 갖는다.
외부 시스템으로부터의 침입을 방지하기 위하여 무선통신망은 별도의 사설망으로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광통신망(1600)은 서로 반대방향으로 데이터를 교환하는 제1광통신망(1602)과 제2광통신망(1604)으로 이중화되어 구성된다. 제1광통신망(1602)과 제2광통신망(1604)은 독립적으로 운용되며, 어느 하나의 통신망에 이상이 발생했을 경우에 다른 통신망을 이용해서 제어신호를 송수신할 수 있도록 대체망으로서의 역할을 한다.
본 발명의 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)가 제어하는 대상은 부하(110), 분산전원(120), 저장장치(130), 전력품질 보상장치(140)를 포함한다.
전력을 사용하는 부하(110)에는 건물(111), 마을(112), 공장(113) 등이 포함될 수 있는데, 이외에도 다양한 형태로 전력을 사용하는 시설물들이 포함된다.
그리고 분산전원(120)은 전술한 바와 같이, 태양광(121), 풍력(122), 발전기(123) 등 소규모의 발전장치들을 포함하며, 저장장치(130) 역시 대용량 배터리와 같은 충전시설들을 포함한다. 여기서 태양광(121)과 풍력(122)이란 태양광과 풍력을 이용하여 각각 전력을 생산하는 발전기를 말하며, 발전기(123)란 디젤이나 가스 등을 이용하여 연소기관을 돌려서 전기를 생산하는 발전장치를 말한다.
부하(110)에 공급되는 전력량과 여기서 사용되는 전력량을 비교하고, 적절한 방식으로 전력 상태를 제어하기 위해서 로컬EMS(40)가 부하(110)에 연결된다. 로컬EMS(40)는 전력 수요가 많은 시점에서 각 수용가들이 전력 사용량을 줄일 수 있도록 안내문을 보내거나, 각종 전력 절감 이벤트를 진행해서 자발적인 전력 수요 감소가 이루어질 수 있도록 한다. 그리고 수용가들이 미리 설정한 방식으로 전력 공급량을 감소시킴으로써 강제적인 전력 절감이 이루어지도록 할 수도 있다. 이와 같은 방식으로 얻어지는 전력 절감량에 따른 인센티브를 각 수용가들에게 절감량에 비례하여 지급할 수 있을 것이다.
분산전원(120)의 동작과 발전량을 결정하기 위해서 제어장치(50)가 분산전원(120)에 연결된다. 제어장치(50)는 송배전 시스템(10)으로부터 공급되는 전력량이 필요치 이하로 줄어들거나 부하(110)에서 급작스러운 전력수요가 발생하는 경우, 긴급 가동되어 필요한 전력을 공급한다. 제어장치(50)는 전력 부족분에 대한 데이터를 받아서 적절한 방법으로 분산전원(120)이 동작하도록 한다.
평상시에 전력 에너지를 저장해두었다가 비상시에 공급하는 저장장치(130)에는 인버터(60)가 설치된다. 인버터(60)는 저장장치(130)에 저장된 전력 에너지를 필요한 양만큼 공급하는 역할을 하는데, 통상적인 전력 전달을 위한 트랜스포머 외에 전력 전송량을 제어하기 위한 장치가 포함된다.
로컬EMS(40), 제어장치(50), 인버터(60)는 정상적인 상태에서는 광통신망(1600)과 무선통신망을 통해 EMS(1100)로부터 전송되는 제어신호에 따라 부하(110)와 분산전원(120), 저장장치(130)의 동작을 제어하며, 이상상황이 발생하면 무선통신망을 통해 연결된 제1MGMD(1200) 내지 제3MGMD(1400)로부터 전송되는 제어신호에 따라 동작한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 송배전 시스템(10)으로부터 공급되는 전력은 트랜스포머(20)와 차단기(30)를 거쳐서 부하(110), 분산전원(120), 저장장치(130)로 입력된다.
트랜스포머(20)는 각 배전전압의 단계별로 50kW 내지 200kW 정도의 입력전력을 변압하여 일방향으로 통과시키며, 차단기(30)는 송배전 시스템(10)의 이상으로 과전압이 부가될 때, 전력 전달을 차단하여 시스템을 보호한다.
도 2에서 송배전 시스템(10)으로부터 연장되는 실선은 전력의 공급선이며, EMS(1100)로부터 연장되는 2점쇄선은 광통신망(1600)으로서 제어신호 전송라인이다. 또한 각각의 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)로부터 로컬EMS(40), 제어장치(50), 인버터(60), 전력품질 보상장치(140)에 연결되는 단순 점선은 WiMAX 프로토콜에 따른 무선통신망을 의미한다.
한편, 도 3에는 본 발명에 사용되는 MGMD의 구성요소가 도시되어 있다. 제1 내지 제4MGMD의 구성요소는 모두 동일하도록 하는 것이 일반적이므로, 여기서는 제1MGMD(1200)에 대해서만 설명하지만, 나머지도 모두 동일하게 구성된다.
MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 EMS(1100)와 말단 계통과의 제어신호 교환을 위한 게이트웨이 역할을 하는 장치로서, 광 또는 무선통신망 접속을 위한 인터페이스, 신호처리기, 전력 조절을 위한 제어신호 처리기 등이 구비된다.
제1MGMD(1200)에는 광신호 또는 RF신호의 변환을 위한 MCU(1202)가 설치된다. MCU(1202)는 멀티플렉서(1204)를 제어하여 EMS(1100)로부터 전송되는 전력 제어신호를 통합하거나 분배한다.
멀티플렉서(1204)에는 광통신부(1206)와 RF통신부(1212)가 연결된다.
광통신부(1206)는 광모듈(1208, 1210)을 구비하며, 광통신망(1600)을 통해 송수신되는 광신호에서 제어신호를 분리하여 전달한다. 광수신모듈(1208)과 광송신모듈(1210)은 각각 EMS(1100) 또는 다른 MGMD로부터 광신호를 수신하거나, EMS(1100) 또는 다른 MGMD로 광신호를 송신하는 포트 역할을 한다.
RF통신부(1212)는 기지국(210)을 통해 송수신되는 RF신호를 변환하여 멀티플렉서(1204)에 전달한다. RF수신모듈(1214)과 RF송신모듈(1216)은 기지국(210)과 무선통신망을 통해 연결된다. RF수신모듈(1214)과 RF송신모듈(1216)은 외부의 안테나(도면 미도시)와 연결된다.
정상적인 상태에서 EMS(1100)로부터의 제어신호는 광수신모듈(1208), 광통신부(1206), 멀티플렉서(1204), RF통신부(1212), RF송신모듈(1216)을 거쳐서 로컬EMS(40)에 전송된다.
제2 내지 제4MGMD 역시 동일한 내부 과정을 거쳐서 제어장치(50), 인버터(60), 전력품질 보상장치(140)에 각각 제어신호를 송신한다.
EMS(1100)로 전송되는 신호는 RF수신모듈(1214), RF통신부(1212), 멀티플렉서(1204), 광통신부(1206), 광송신모듈(1210)을 거쳐서 전송된다.
제1MGMD(1200)에는 각각의 대상 장치들을 제어하기 위한 조절부(1218, 1220, 1222)가 구비된다.
전력수요조절부(1218)는 부하(110)에서 사용되는 전력을 자발적으로 또는 강제적으로 조절함으로써 전력의 수요와 공급이 균형을 이룰 수 있도록 한다. 이를 위해 전력수요조절부(1218)에는 부하(110)에 설치된 전등, 냉난방시설, 전열기, 기타 전력사용기구의 정보가 저장될 수 있으며, 개별 콘센트에 공급되는 전력량을 조절하는 방식으로 전력 사용량을 조절한다. 전력수요조절부(1218)는 로컬EMS(40)에 전력 사용량 제어신호를 송신한다.
전력공급조절부(1220)는 분산전원(120)을 제어하는 제어장치(50) 및 저장장치(130)를 제어하는 인버터(60)와 연결되며, 송배전 시스템(10)으로부터 공급되는 전력량이 부족한 경우에 분산전원(120)을 동작시키거나 저장장치(130)의 전력을 공급하게 함으로써 부하(110)의 전력 수요에 부합할 수 있도록 조절한다. 전력공급조절부(1220)는 분산전원(120)을 구성하는 태양광(121), 풍력(122), 발전기(123)의 용량과 현재 동작 상태에 대한 정보와, 저장장치(130)에 충전된 전력량에 대한 정보를 저장한다.
전력품질조절부(1222)는 전력품질보상장치(140)와 연결된다. 전력품질조절부(1222)는 부하(110)에 공급되는 전력의 역률이 기준치 이상으로 유지될 수 있도록 하거나, 공급되는 전원에 포함된 노이즈 등을 제거한다.
MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 원격지의 전력시설에서 일어나는 상황을 실시간으로 파악하고, EMS(1100)에 현재 상태에 대한 정보를 제공하기 위해서 영상과 음성 신호를 생성하는 구성을 갖는다. 영상처리부(1224)는 카메라(1226)에서 입력되는 영상신호를 인코딩하여 고화질(HD) 디지털 비디오 신호로 변환한다. 음성처리부(1228)는 마이크(1230)를 통해 입력되는 전력시설 현장의 음향신호를 인코딩하여 디지털 신호로 변환한다.
EMS(1100)에서는 관리자가 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)로부터 입력되는 영상과 음성을 보면서 현장의 상황을 정확하게 파악할 수 있다.
한편, 도 4는 정상적인 상태에서의 제어시스템의 신호 흐름을 나타낸 개념도이며, 도 5는 광통신망의 일부가 차단된 경우에 제어시스템의 신호 흐름을 나타낸 개념도이다.
본 발명에서 설명하는 제어신호의 전달 순서는 하나의 예시일 뿐이며, 각 장치들의 거리와 배치에 따라 다양한 순서로 전달될 수 있다.
정상적인 상태에서 EMS(1100)에서 전송되는 제어신호는 제2MGMD(1300)를 지나서 제3MGMD(1400), 제4MGMD(1500), 제1MGMD(1200)의 순서로 제1광통신망(1602)을 따라 전달된다. 그런데, 제1광통신망(1602) 중에서 EMS(1100)와 제2MGMD(1300) 사이에 단절이 생긴 경우에는 EMS(1100)로부터의 제어신호가 전달되지 않는다.
제1광통신망(1602)에 이상이 생긴 경우, EMS(1100)는 통신망을 제2광통신망(1604)으로 절체시켜 반대 방향으로 제어신호의 전송이 이루어지도록 한다. 제2광통신망(1604)으로의 절체는 실시간으로 이루어져야 하는데, 반도체 제조장치에 대한 순간전압저하 내성기준인 SEMI F47에 따르면 광통신망의 절체가 최대 50msec 이내에 이루어져야 한다.
본 발명에서 EMS(1100)는 최대 50msec 이내에 제1광통신망(1602)에서 제2광통신망(1604)으로 절체가 이루어질 수 있도록 구성된다. 이중화된 광통신망(1600)을 사용하여 제어신호를 전송함으로써 데이터의 안전한 전송이 보장된다.
한편, 도 6은 전력의 수요와 공급의 변화에 따른 제어방법을 나타낸 그래프이다.
제1MGMD(1200), 제2MGMD(1300), 제3MGMD(1400)는 전력의 수요 또는 공급을 조절함으로써 마이크로그리드 내의 전력 상태를 안정화시킨다. 이를 위해 제1MGMD(1200), 제2MGMD(1300), 제3MGMD(1400)는 송배전 시스템(10)으로부터 공급되는 전력량과, 부하(110)에서 필요로 하는 전력량, 분산전원(120)과 저장장치(130)에서 공급될 수 있는 전력량을 실시간으로 파악한다.
전력 공급량(S)과 수요량(D)이 균형을 이룬 상태(S=D)에서는 별다른 전력장치의 고장만 생기지 않는다면 안정적인 전력의 공급과 사용이 이루어진다.
만약 적정한 공급량(S)을 초과하는 수요량(D)이 발생하면(S<D), 전력의 부족(Pd)이 생긴다. 이때에는 제1MGMD(1200)가 부하(110)의 전력 수요를 감소시키거나, 제2MGMD(1300)와 제3MGMD(1400)가 분산전원(120)과 저장장치(130)로부터 전력을 공급하도록 함으로써 공급량과 수요량을 일치시킨다.
반대로 전력 수요량(D)이 적정한 공급량(S)에 못 미치는 경우에는 전력 공급의 과잉(Pe)이 발생하므로, 분산전원(120)이나 저장장치(130)로부터의 전력 공급을 차단하거나, 송배전 시스템(10)으로부터의 전력 공급을 줄이는 방식으로 제어한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 송배전 시스템 20 : 트랜스포머
30 : 차단기 40 : 로컬EMS
50 : 제어장치 60 : 인버터
110 : 부하 120 : 분산전원
130 : 저장장치 140 : 전력품질 보상장치
1000 : 제어시스템 1100 : EMS
1200, 1300, 1400, 1500 : MGMD

Claims (5)

  1. 마이크로그리드의 전력 수요량과 공급량을 제어하는 시스템으로서,
    송배전 시스템(10)으로부터 공급되는 전력을 분배하기 위한 데이터를 저장하며, 상기 마이크로그리드에 공급되는 전력량과 상기 마이크로그리드에서 필요로 하는 전력량을 바탕으로 상기 마이크로그리드의 독립운전 또는 연계운전을 결정하는 EMS(Energy Management System; 1100)와;
    이중 광통신망을 통해 상기 EMS(1100)와 연결되며, 상기 EMS(1100)로부터 전송되는 제어신호에 따라 상기 마이크로그리드에서의 전력 상태를 제어하는 MGMD(Micro-Grid Mediation Device; 1200, 1300, 1400, 1500);를 포함하며,
    상기 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 상기 마이크로그리드 내부에 포함되는 전력장비들과 무선통신망을 통해 연결되며,
    상기 EMS(1100)와 상기 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는 독립적인 경로로 데이터를 송수신하는 제1광통신망(1602)과 제2광통신망(1604)으로 연결되며,
    상기 EMS(1100)는 상기 제1광통신망(1602)과 제2광통신망(1604) 중에서 어느 하나의 통신망이 단절되면 나머지 하나의 통신망으로 신호를 절체시켜 전력 제어신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는, 마이크로그리드 전력 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MGMD(1200, 1300, 1400, 1500)는
    상기 마이크로그리드에 공급되는 전력을 사용하는 부하(110)의 상태를 제어하는 제1MGMD(1200)와;
    상기 송배전 시스템(10)으로부터 전력 공급이 차단되거나 전력 공급이 부족해졌을 때, 독립적인 발전원으로 사용되는 분산전원(120)의 동작을 제어하는 제2MGMD(1300)와;
    평상 운전시에 전력을 저장해두었다가 비상시에 상기 마이크로그리드에 전력을 공급하는 에너지 저장장치(130)의 동작을 제어하는 제3MGMD(1400)와;
    상기 마이크로그리드에 공급되는 전력의 주파수와 전압, 역률을 조절하는 제4MGMD(1500);를 포함하는, 마이크로그리드 전력 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선통신망은 WiMAX 무선통신 프로토콜을 통해 제어신호를 주고받는 통신망인 것을 특징으로 하는, 마이크로그리드 전력 제어시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 EMS(1100)는 광통신망의 신호 절체가 최대 50msec 이내에서 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 마이크로그리드 전력 제어시스템.
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