KR101569108B1 - Mems 기술을 활용한 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 및 시뮬레이션 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MEMS 기술을 활용한 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 및 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 기존의 스마트 그리드를 구성하는 전기기기들 대신에 MEMS 기술을 활용하여 동등한 특성을 가진 소형의 마이크로 전기기기들을 모델링하여 획기적으로 축소된 공간범위 내에서 스마트 그리드 특성을 실현함으로써, 다양한 조건의 인공고장 이벤트를 발생시켜 신속하고 안전하게 스마트 그리드를 시험 및 관측할 수 있도록 하는 시뮬레이터와 그 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다. 따라서 본 발명에 의한 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는 스마트 그리드 시스템의 구성요소들을 쉽고 자유롭게 설치하거나 제거하여 다양한 스마트 그리드 구성이 가능하도록 하고 또한 경제적이고 공간적으로 비용이 저렴하게 드는 효과가 있다.
Description
본 발명은 MEMS 기술을 활용한 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 및 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3상 380V의 실제 송배전 전원을 1/10 ~ 1/40로 강압한 전기레벨 하에서 기존의 스마트 그리드를 구성하는 전기기기들 대신에 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 활용하여 동등한 특성을 가진 소형의 마이크로 전기기기들을 모델링하여 획기적으로 축소된 공간범위 내에서 스마트 그리드 특성을 실현함으로써, 다양한 조건의 인공고장 이벤트를 발생시켜 신속하고 안전하게 스마트 그리드를 시험 및 관측할 수 있도록 하는 시뮬레이터와 그 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다.
최근 배전계통은 지구 온난화에 대비하여 그린 에너지 실현을 위한 새로운 기술적 패러다임에 직면하고 있다. 즉, 배전계통에 풍력, 태양광 발전 등 대체 에너지원을 도입하고, 양방향 통신을 통한 전력 사용량 절감 방안을 적용하며, 전기 자동차의 전기에너지 공급 설비 구축 등을 통해 이산화탄소 배출량을 줄여 친환경 에너지 산업으로 탈바꿈하기 위한 방안으로 스마트 그리드가 적극 도입되고 있는 실정이다.
특히, 마이크로 스마트 그리드의 핵심인 분산형 발전 능력은 앞으로 꾸준히 성장할 것으로 예측되며, 마이크로 스마트 그리드가 구축, 보편화 되면 개인 발전소도 가능해지며 수백㎾의 소규모 발전소 및 분산 전원도 전력 계통에 연계해 전력 수급의 안정화 및 유연성을 갖게 될 것으로 보인다. 곳곳에 크고 작은 다양한 에너지원의 발전소를 만나게 될 것이다. 마이크로 스마트 그리드 시스템은 기존의 광역 전력 시스템으로부터 독립된 분산 전원을 중심으로 한 국소의 전력 공급 시스템으로, 기존 전력 시스템과 상호 보완적인 운용이 가능하여, 기존의 전력 시스템은 발전소에서 생산된 전기를 소비자에게 전달하는 Top down 방식의 일방적 구성이라면 마이크로 스마트 그리드는 쌍방향 송배전을 바탕으로 다수의 프로슈머가 전력 생산에 참여하므로, 안정적인 전기 공급 및 신 재생에너지의 효율적인 이용이 가능하다.
마이크로 스마트 그리드는 분산전원 도입으로 인해 수지상 구조 또는 루프 구조의 선로들이 혼합된 형태의 구조를 가지며, 기존 배전 자동화 시스템과는 달리 디지털 광 통신 네트워크, 무선 네트워크, 센서 네트워크 또는 이들의 조합을 기반으로 양방향 고속 통신이 가능하도록 하여야 한다. 분산전원이 계통에 도입되면 분산전원의 타입 및 설치위치와 부하의 타입에 따라 상이한 고장특성을 보이기 때문에 기존 보호기기(차단기, 개폐기 등) 들을 스마트 그리드에 직접 적용할 수 없는 문제가 있다. 즉, 기존의 보호 기기들을 스마트 그리드 환경에 직접 적용한다면 기존의 수지상 구조를 가지는 배전계통에서는 경험할 수 없었던 역 조류를 경험하거나, 오동작할 수 있기 때문에 심각한 사고파급효과를 야기할 수 있다. 따라서 스마트 그리드의 실현을 위해서는 무엇보다도 분산전원이 계통에 미치는 영향과 양방향 고속 통신 환경이 고장파급효과를 최소화하거나 계통 운영을 최적화하기 위해 활용될 수 있는 방법론 등이 새로이 연구되어야 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 다양한 방법론 등이 제시되고 있는데, 대표적으로 ATP(Alternative Transients Program)/EMTP((Electromagnetic Transients Program) 모델 기반 연구와 실증시험장 기반 연구 등 2개로 분류할 수 있다.
먼저, ATP/EMTP 모델링을 기반으로 한 시뮬레이션 연구에서는 배전계통, 분산전원(태양광 발전기, 풍력발전기, 조력 발전기 등)을 각각 모델링한 후, 발전기와 배전계통 간 연계운전을 모의함으로써 스마트 그리드를 구성하고, 다양한 위치에서 다양한 고장을 모의하여 스마트 보호기기의 운전전략 수립을 위한 기초 데이터를 제공한다. 이 방법은 스마트 그리드 구성을 비교적 자유롭고 쉽게 구성할 수 있고 검증된 이론적 해석 능력을 기반으로 다양한 고장 경우 해석이 가능하다는 점 등 장점을 가지는 반면에, 모델링에서 고려되지 않은 전기적 현상의 해석이 어렵고 스마트 그리드의 핵심 기능인 양방향 통신 연구가 불가능하기 때문에 스마트 그리드 연구에 부적합하다.
반면에, 실증 시험장 연구는 22.9 kV 배전전압레벨에서 직접 고장현상을 관찰하는 것이 가능하고 양방향 통신 시험이 가능하다는 장점을 가진다. 하지만 실증 시험장 건설에는 상당한 경제적, 공간적 비용이 요구되며 계통 구성이 소규모로 제한되고 시험이 실증시험장소의 환경으로 제한되기 때문에 스마트 그리드의 다양한 이벤트 사례들에 대한 시험 연구가 어렵다. 또한, 실 전압 레벨이기 때문에 실험을 준비, 진행하는데 상당한 시간적 비용이 요구되며 위험이 따를 수 있다. 이 문제는 현실적으로 많은 배전 공학자들의 접근성을 어렵게 하고 이로 인해 스마트 그리드 운전전략에 대한 연구를 매우 어렵게 하고 있다.
따라서 본 발명에서는 전기레벨을 낮춤으로써 최소의 경제적, 공간적 비용 하에서 ATP/EMTP 모델링 방법처럼 스마트 그리드 시스템의 구성요소들을 쉽고 자유롭게 조립, 즉 설치 혹은 제거하여 다양한 스마트 그리드 구성이 가능하도록 하며, 다양한 이벤트들을 신속하고 자유롭게 실험, 관측, 측정 또는 이들의 조합을 할 수 있는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 개발하는 것을 목표로 한다.
종래기술로서, 한국공개특허공보 제2008-0034530호(2008.04.22.)는 분산발전 시스템이 배전계통의 일정 지역의 부하를 감당할 만큼 충분히 보급된 상태를 전제로 이들을 통합적으로 제어하고 운영하는 새로운 배전망의 형태인 마이크로 그리드에 있어서 마이크로 그리드의 단독 운전 상황을 검출하기 위한 마이크로 그리드용 단독 운전 검출 방법 및 그 장치가 개시되어 있다. 구체적으로 이 장치는 전력망에 차단기를 통해 연결되는 마이크로 그리드 및 상기 마이크로 그리드를 전력망과 연계하여 통합 관리하는 마이크로 그리드 에너지 관리 시스템에 관한 것이다. 본 종래기술은 상기 차단기를 흐르는 전류 검출하기 위한 전류 검출기, 상기 차단기의 양단 전압을 검출하기 위한 전압 검출기, 상기 전류 및 전압 검출기로부터의 전류 검출 신호 및 전압 검출 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 변환 회로, 상기 마이크로 그리드 에너지 관리 시스템과 통신 가능하게 연결되고, 상기 마이크로 그리드 에너지 관리 시스템으로부터의 단독 운전 검출 개시 신호를 수신하는 경우, 상기 AD 변환 회로로부터의 전압 및 전류 검출 디지털 신호들을 기초로 상기 마이크로 그리드의 단독 운전을 검출하기 위한 신호 처리 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나 이 종래기술에는 본원 발명과 같이 스마트 그리드 구성요소와 배선을 커넥터로 연결하여 가변적이고 다양한 형태의 스마트 그리드 시뮬레이션 환경을 제공하는 기술에 대해서는 기재된 바가 없다.
결과적으로 본 발명의 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 이용하면, 사용자가 원하는 임의의 스마트 그리드 구조를 자유롭게 구성하는 것이 가능하고, 상기 구성된 스마트 그리드 구조에서 다양한 고장 이벤트를 발생할 수 있도록 할 수 있어, 실제 스마트 그리드 구조에서 생길 수 있는 다양한 사고 상황을 미리 예측할 수 있으며, 실제 사고 상황에 효율적으로 대처할 수 있는 행동 지침을 마련할 수 있다.
본 발명은 3상 380V의 실제 송배전 전원을 1/10 ~ 1/40로 전기레벨을 낮춤으로써 경제적이고 공간적으로 저렴한 비용 하에서 스마트 그리드 시스템의 구성요소들을 쉽고 자유롭게 설치하거나 제거하여 다양한 스마트 그리드 구성이 가능한 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터와 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기존의 스마트 그리드를 구성하는 전기기기들 대신에 MEMS 기술을 활용하여 동등한 특성을 가진 소형의 마이크로 전기기기들을 모델링하여 획기적으로 축소된 공간범위 내에서 스마트 그리드 특성을 실현하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터와 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 MEMS 기술을 활용한 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 하에서 다양한 조건의 인공고장 이벤트를 발생시켜 신속하고 안전하게 스마트 그리드를 시험 및 관측할 수 있도록 하는 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 다양한 이벤트들을 신속하고 자유롭게 실험하거나 관측할 수 있는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터와 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는, 적어도 하나 이상의 차단기, 적어도 하나 이상의 개폐기 또는 이들의 조합을 포함하는 스마트 보호기기, 스마트 홈 미터, 분산전원요소, 인공고장 발생기, 가변선로정수를 가지는 선로요소, 가변부하를 가지는 부하요소 또는 이들의 조합을 포함하는 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소; 스마트 그리드 시뮬레이터의 각 구성요소를 연결하는 적어도 하나 이상의 전선; 및 상기 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소를 상기 전선으로 조립식으로 자유롭게 추가하거나 삭제함으로써 자유로운 스마트 그리드 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 커넥터;를 포함하며, 상기 스마트 그리드 구성요소는 MEMS 기술을 이용하여 실제 구성요소와 실질적으로 동등한 특성을 기지도록 제작되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는, 기본 전원인 3상 380V로 부터 1/10~1/40의 범위 내에서 안전 레벨로 강하된 전압을 스마트 그리드 시뮬레이터로 입력받기 위한 강압 변압기; 상기 변압기의 전위에 설치되는 전위 차단기; 및 상기 변압기의 후위에 설치되는 후위 차단기;를 더 포함하고, 상기 전위 차단기는 인공고장 발생 시 1F(순시) 1D(지연)의 재투입 동작을 통해 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 전기적으로 보호함은 물론, 스마트 보호기기의 자율적 고장 분리를 시험할 수 있도록 하며, 후위 차단기는 상기 강압 변압기의 고장은 물론, 상기 전위 차단기 고장 차단 실패 시 고장을 차단하기 위해 설치되며, 상기 강압 변압기는 인공고장 발생 시에 흐르게 되는 고장전류에 충분히 견딜 수 있고, Y-Y 결선방식으로 하여 지락고장 시험이 가능하며, 상기 분산전원요소는 태양광 발전기, 풍력 발전기, 조력 발전기, 화력 발전기, 원자력 발전기, 조력 발전기 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 분산전원들은 계통 연계 운전이 가능하고, 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는, 관리제어용 컴퓨터를 더 포함하며, 상기 관리제어용 컴퓨터, 상기 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소 각각은 서로 양방향 통신이 가능하도록 유무선 통신능력을 구비하며, 디지털 통신 네트워크로 상호 연결되고, 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는, 아스팔트, 모래, 흙, 나무, 시멘트 또는 이들의 조합을 포함하는 복수의 토지특성을 가지는 구간 또는 선로단위의 블록을 통해 그라운드를 구성할 수 있도록 함으로써, 저 임피던스 고장 (LIF) 및 고 임피던스 고장 (HIF) 시험이 가능하며, 선로 구간을 구성하는 각 전선은 각 상별로 고장전류에 충분히 견딜 수 있는 굵기를 가지도록 조작할 수 있고, 상기 커넥터를 이용하여 자유로운 마이크로 스마트 그리드 선로구성이 가능하도록 일정한 길이의 경동성 단선조각을 포함하며, 상기 선로정수는 가변 선로정수로 하여 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 임의의 길이의 선로가 모의될 수 있으며, 상기 선로구간 부하는 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 상기 부하는 크기를 자유롭게 가변할 수 있는 가변부하나 일정한 크기의 부하인 것을 특징하고, 상기 인공고장 발생기를 이용하여 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 상의 임의의 위치에서 3상 단락, 2상 단락, 1선 지락 고장 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 시험이 가능하며, 관리제어용 컴퓨터를 이용하여 보호 기기들로부터 전압, 전류 또는 이들의 조합을 포함한 고장정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은, MEMS 기술을 이용하여 스마트 그리드 구성요소와 실질적으로 동등한 특성을 가지도록 제작된 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소를 적어도 하나 이상의 전선과 적어도 하나 이상의 커넥터를 이용하여 조립식으로 자유롭게 추가하거나 삭제함으로써 자유로운 스마트 그리드 시뮬레이션 환경을 구축하는 단계; 강압 변압기를 이용하여 기본 전원인 3상 380V로부터 1/10~1/40의 범위 내에서 안전 레벨로 강하된 전압을 상기 구축된 스마트 그리드 시뮬레이터로 입력하는 단계; 관리제어용 컴퓨터와 상기 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소 각각이 서로 양방향 통신이 가능하도록 유무선 통신능력을 구비하여 디지털 통신 네트워크로 상호 연결되는 단계; 인공고장 발생기를 이용하여 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터상의 임의의 위치에서 3상 단락, 2상 단락, 1선 지락 고장 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 시험을 수행하는 단계; 및 상기 관리제어용 컴퓨터를 이용하여 보호 기기들로부터 전압, 전류 또는 이들의 조합을 포함한 고장정보를 수집하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 변압기의 전위 및 후위에 각각 전위 차단기 및 후위 차단기를 설치하고, 상기 전위 차단기는 인공고장 발생 시 1F(순시) 1D(지연)의 재투입 동작을 통해 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 전기적으로 보호함은 물론, 스마트 보호기기의 자율적 고장 분리를 시험할 수 있도록 하며, 후위 차단기는 상기 강압 변압기의 고장은 물론, 상기 전위 차단기 고장 차단 실패 시 고장을 차단하기 위해 설치되며, 상기 강압 변압기는 인공고장 발생 시에 흐르게 되는 고장전류에 충분히 견딜 수 있고, Y-Y 결선방식으로 하여 지락고장 시험이 가능하며, 상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은, 태양광 발전기, 풍력 발전기, 조력 발전기, 화력 발전기, 원자력 발전기, 조력 발전기, 에너지 하베스팅을 이용한 발전기 또는 이들의 조합을 포함한 분산전원들에 대해서 계통 연계 운전을 수행하는 단계;를 더 포함하고, 아스팔트, 모래, 흙, 나무, 시멘트 또는 이들의 조합을 포함하는 복수의 토지특성을 가지는 구간 또는 선로단위의 블록을 통해 그라운드를 구성할 수 있도록 함으로써, 저 임피던스 고장(LIF) 및 고 임피던스 고장(HIF) 시험을 수행하는 단계;를 더 포함하며, 선로 구간을 구성하는 각 전선은 각 상별로 고장전류에 충분히 견딜 수 있는 굵기를 가지도록 조작할 수 있고, 상기 커넥터를 이용하여 자유로운 마이크로 스마트 그리드 선로구성이 가능하도록 일정한 길이의 경동성 단선조각을 포함하며, 상기 선로정수는 가변 선로정수로 하여 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 임의의 길이의 선로가 모의될 수 있으며, 상기 선로구간 부하는 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 상기 부하는 크기를 자유롭게 가변할 수 있는 가변부하나 일정한 크기의 부하인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터와 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 3상 380V의 실제 송배전 전원을 1/10 ~ 1/40로 전기레벨을 낮추고, 기존의 스마트 그리드를 구성하는 전기기기들 대신에 MEMS 기술을 활용하여 동등한 특성을 가진 소형의 마이크로 전기기기들을 모델링하여 획기적으로 축소된 공간범위 내에서 스마트 그리드 특성을 실현함으로써, 스마트 그리드 시스템의 구성요소들을 쉽고 자유롭게 설치하거나 제거하여 다양한 스마트 그리드의 구성이 가능하고 또한 경제적이고 공간적으로 비용이 저렴하게 드는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 마이크로 스마트 그리드 시스템의 모델이 되는 스마트 그리스 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 활용한 시뮬레이션 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 활용한 시뮬레이션 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 및 그 시뮬레이션 방법의 일 실시예에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 마이크로 스마트 그리드 시스템의 모델이 되는 스마트 그리스 시스템의 구성도이다.
최근 큰 관심을 받고 있는 스마트 그리드는 기존 전력시스템에 디지털 정보망, 분산전원 그리고 스마트 홈이 결합된 형태로, 전력공급자와 사용자간, 양방향 통신을 통해 에너지 비용을 절감할 수 있음은 물론, 보호기기 간의 양방향 통신, 보호기기와 수용가의 스마트 미터 간 통신을 통해 고장정보를 자유롭게 서로 교환하는 것을 가능하게 한다.
여기서 디지털 정보망은 유선망, 무선망, 센서망 또는 이들의 조합을 활용하여 스마트 그리드의 구성요소들 사이에 존재하는 각종 정보(측정, 계측, 고장, 사용량 등에 대한 정보)를 서로 주고받을 수 있도록 하는 것이며, 각 그리드의 구성요소들로부터 수집된 정보는 그리드의 규모에 따라 각 그리드를 제어하는 로컬 관제서버에 전달되고, 또한 각 로컬 관제서버에서 수집된 정보는 다시 중앙관제서버로 전달되어 총괄적으로 관리될 수 있도록 구성하는 것이 가능하도록 광통신을 포함한 초고속 유무선 통신 네트워크를 포함한 디지털 정보망으로 통해서 스마트 그리드의 각 구성요소들의 상호 정보를 주고받는다.
종래에서 특정 전력공급업자가 전체 수용가에 모든 전력을 공급하는 구조였으나, 최근 전력 수급이 다양화되고 전력을 생산하는 주체가 다양화됨에 따라 대형 전력회사에서 원자력과 수력 혹은 화력 발전소를 건설하여 전력을 송전 및 배전하는 방식에서, 도처에 위치한 분산전원, 즉 소규모의 풍력발전단지, 태양열 발전단지 혹은 조력이나 파력발전 단지로부터 생산된 전력을 기존의 송전 및 배전 시스템과 계통연계를 통해서 상호 결합될 수 있다.
또한 스마트 그리드에서는 송전 및 배전라인에 설치된 각종 보호기기가 필요하고, 이들 상호간에는 양방향 통신을 통해서 고장정보를 자유롭게 서로 교환하는 것을 가능하여야 한다.
이러한 개념 하에서 도 1과 같은 스마트 그리드 시스템의 구성이 모델링될 수 있으며, 도 1은 특히 스마트 그리드 배전 시스템의 구성을 보인 것이다. 도 1에 보인 바와 같이, 스마트 그리드 시스템(100)은 전원(110), 변전소 변압기(120), 배전변압기(130), 차단기(140), 개폐기(150), 배전선로(160), 배전부하(170), 풍력 발전기(180), 태양광 발전기(190), 디지털 네트워크(200) 또는 이들의 조합을 포함하여 구성된다. 참고로 상기 배전부하(170)는 스마트 그리드의 배전선로 상의 부하들을 총칭한 것으로서, 배전부하(170)는 스마트 빌딩, 스마트 홈 및 스마트 미터기 등을 포함하고 있다.
특히, 도 1은 복잡한 구성을 단순화하기 위해, ●와 ○는 투입 또는 개방된 구간 개폐기를 나타내도록 표시하였다. 선로 시작 위치에서는 고장 전류를 차단하기 위한 차단기가, 반면에 그 외의 지점에서는 고장 구간이나 작업 구간을 분리하기 위한 구간 개폐기가 설치된다. 선로의 시작위치에 차단기 설치하고 차단기에는 전력선과 통신선이 연결되며, 전력선과 통신선이 연결된 각 그리드 구간에는 구간 개폐기(분기 스위치(tie switch) 및 섹션 스위치(section switch))가 연결되어 있다.
도 1을 참조하면, 배전 선로의 시작위치에는 고장전류를 차단하기 위한 차단기가 설치되고, 또한 이를 통해서 특정 배전 선로에 전력이 공급되며, 각 배전 선로의 각 지점에 구간 개폐기가 설치되어, 상기 개폐기의 투입 또는 개방 상태에 따라 스마트 그리드의 구조가 형성됨을 알 수 있다. 특정 배전 선로에서 고장 상황이 발생하면 차단기가 작동하게 되고, 구간 개폐기를 작동시키면 고장 상황을 고립시키거나 특정 구간의 전원을 인접 배전 선로로부터 공급받거나 아니면 분산전원을 통해서 공급받게 제어할 수 있다. 이는 디지털 통신 기능을 구비한 차단기와 개폐기를 통해서 제어된다. 아울러 상기 개폐기를 제어하여 특정 스마트 그리드 구간에 분산전원을 공급하도록 제어하는 것도 가능하다.
3상 4선식 다중접지 방식의 경우, 지락사고 시 중성선에 흐르는 지락전류가 단락전류보다 클 수 있는 문제가 생긴다. 이와 같은 지락사고를 변전소의 차단기와 배전선로에 설치된 재폐로계전기(RECLOSER)와 협조하여 고장 구간만을 신속, 정확하게 차단 혹은 개방하여 고장의 확대를 방지하고 피해를 최소화시키기 위하여 사고구간을 자동 분리하고 그 사고의 파급확대를 방지하기 위하여 피해를 최소한으로 억제하기 위한 개폐기로 공급변전소 차단기(CB) 및 재폐로계전기와 협조하여 사고발생시 고장구간을 자동 분리하는 자동고장구간 개폐기가 필요하다.
변전소 변압기(120)로부터 송전선을 통해서 수용가에 도달하면, 다시 배전 변압기(130)를 통해서 수용가로 전기가 공급되며, 이때 각 배전선로의 시작 위치에 고장전류를 차단하기 위한 차단기(140)가 설치된다. 각 수용가에서는 예를 들어 공장의 경우, 배전선로의 시작 위치에 설치된 차단기(투입상태(close status))를 통해서 전원이 공급되면, 이 전원은 다시 구간개폐기(투입상태(close status))를 통해서 수용가의 각 구간에 전원이 공급된다. 또한 공장이나 스마트 빌딩, 스마트 홈, 풍력발전과 태양열 발전 단지 등 각 스마트 그리드의 구성요소들에 대한 인입구에서는 통신수단이 병설되어 각 구성요소들의 정보를 서로 교환하도록 작동하게 된다.
상기와 같은 스마트 그리드 시스템(100)에서는 수용가의 각 구간에 전원을 공급하는데 있어서, 수용가 각 구간의 도처에 설치되어 있는 분산전원들(풍력 발전기(180), 태양광 발전기(190))을 배전선로(160)와 계통연계 함으로써 만약 변전소에서 송전되는 전원에 이상이 있을 시, 변전소의 전원을 대체하여 상기 분산전원들에서 전원을 수용가의 각 구간에 공급할 수 있다. 또한, 상기 스마트 그리드 시스템(100)은 각 배전부하(스마트 빌딩, 스마트 홈, 공장, 스마트 미터기)(170) 등에서 전기고장이 발생할 경우 각 배전부하(170)의 인입구에 설치되어 있는 차단기(140) 및 개폐기(150)를 이용하여 고장구간을 폐쇄하고 전원공급을 다른 배전선로(160) 라인으로 우회하도록 함으로써 고장구간 외의 구간에 정상적으로 전원을 공급할 수 있도록 할 수도 있다.
이러한 환경을 실제와 동일하게 구축하기 위해서는 지나치게 많은 비용과 시간이 소요될 것이라는 것은 자명한 일이다. 따라서 가능하면 실제 환경과 유사하게 스마트 그리드 환경을 시뮬레이션 할 수 있는 수단이 필요하며, 이를 위해서 본 발명에서는 이러한 넓고 복잡하며 다양한 종류의 수용가를 포함하는 시뮬레이터를 간단하고 수정이 용이한 구조를 가진 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터로 실현하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 구성도이다.
도 2에서 보인바와 같이 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는 3상 380V의 1/10 ~ 1/40로 낮춰진 전기레벨 하에서 기존 전기기기들 대신에 MEMS 기술을 기반으로 개발되어 동등한 특성을 보이는 최소 크기의 마이크로 전기 기기들을 채택하여 획기적으로 축소된 공간 범위 내에서 스마트 그리드 특성을 완벽하게 실현함으로써, 다양한 이벤트들을 신속하고 안전하게 시험 및 관측할 수 있는 시뮬레이터이다.
도 2를 참조하면, 차단기 및 개폐기를 포함한 스마트 보호기기, 스마트 홈 미터, 분산전원요소, 인공고장 발생기, 가변선로정수를 가지는 선로요소, 가변부하를 가지는 부하요소, 커넥터, 유무선 통신수단 등을 포함하여 특정 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 구성할 수 있다. 상기 구성된 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터에서 배전 선로의 시작위치에는 고장전류를 차단하기 위한 차단기가 설치되고, 또한 이를 통해서 특정 배전 선로에 전력이 공급되도록 모의되며, 각 배전 선로의 각 지점에 구간 개폐기를 설치하여, 상기 개폐기의 투입 또는 개방 상태에 따라 마이크로 스마트 그리드의 구조가 자유롭게 변형되어 형성될 수 있음을 알 수 있다. 특정 배전 선로에서 고장 상황이 발생하면 차단기가 작동하게 되고, 구간 개폐기를 작동시키면 고장 상황을 고립시키거나 특정 구간의 전원을 인접 배전 선로로부터 공급받거나 아니면 분산전원을 통해서 공급받을 수 있게 제어할 수 있다. 이러한 고장의 고립과 전원의 우회 공급은 디지털 통신 기능을 구비한 개폐기를 통해서 관리제어용 컴퓨터에서 제어할 수 있다. 아울러 상기 개폐기들을 제어하여 특정 마이크로 스마트 그리드 구간에 분산전원을 공급하도록 제어하는 것도 가능하다. 스마트 홈 미터는 배전 전압관리, 부하관리, 정전관리 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상의 기능을 가진 것으로, 특히 정전관리 기능의 경우 스마트 보호기기나 관리제어용 컴퓨터의 요청에 따라 전압이나 전류정보를 제공할 수 있도록 하여 스마트 보호기기나 관리제어용 컴퓨터로 하여금 말단 선로구간이나 분기 선로 상에서 발생한 고 임피던스 고장(HIF) 구간을 판별하는 성능 시험이 가능하도록 한다.
도 2에 도시된 본 발명에서 제안하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는 다음의 특징을 가진다.
1) 기본 전원인 3상 380V로부터 강압 변압기(211)를 이용하여 1/10~1/40의 범위 내에서 안전 레벨로 강하된 전압을 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 입력전압으로 한다. 이때, 강압 변압기(211)의 전위 및 후위에는 각각 전위 차단기(212)와 후위 차단기(213)가 설치된다. 전위 차단기(212)는 다양한 인공고장 발생 시 1F(1회 순시) 1D(1회 지연)의 재투입 동작을 통해 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 전기적으로 보호함은 물론, 스마트 보호기기의 자율적 고장 분리 방법론을 시험할 수 있도록 하며, 후위 차단기(213)는 강압 변압기(211)의 고장은 물론 전위차단기(213)의 고장 차단 실패 시 고장을 차단하기 위해 설치된다. 여기서, 강압 변압기(211)는 인공고장 발생 시에 흐르게 되는 고장전류에 충분히 견딜 수 있어야 하며, Y-Y 결선방식으로 하여 지락고장 시험이 가능하도록 한다.
여기서 순시동작은 고속차단으로 순간고장을 제거하며, 지연동작은 순시동작 시 제거되지 않은 고장을 제거한다. 참고로 재폐로(recloser)는 순시, 지연 동작을 행하고 일정 시간 지연 후 자동적으로 재투입하는 동작을 말하며, 전자식 제어 방식에서는 재폐로 시간을 임의로 조정 가능하다.
2) 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 상의 관리제어용 컴퓨터(220) 및 차단기(231)와 개폐기(232, 233)를 포함하는 스마트 보호기기(230)와 스마트 홈 미터(240)는 자유로운 양방향 통신이 가능하도록 기기별로 유무선 통신능력이 구현되며 디지털 통신 네트워크로 연결된다.
여기서 스마트 홈 미터는 앞에서 설명한 바와 같이 배전전압 관리, 부하 관리, 정전 관리 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상의 기능을 가진 것으로, 관리제어용 컴퓨터의 요청에 따라 전압이나 전류정보를 제공할 수 있도록 하여 관리제어용 컴퓨터로 하여금 말단 선로구간이나 분기 선로 상의 배전전압 관리, 부하 관리, 정전 관리 또는 이들의 조합을 포함하는 각종 고장이나 각 구간의 상태를 감시, 제어, 관리 또는 이들의 조합에 대한 고장, 성능 또는 이들의 조합에 대한 시험을 가능하도록 한다.
특히 관리제어용 컴퓨터(220)는 무선 액세스 포인터를 포함한 무선 및 유선 통신망을 통해서 광대역 통신망에 연결될 수도 있으며, 아울러 마이크로 스마트 그리드 내의 스마트 보호기기와 스마트 홈 미터 및 스마트 그리드 내의 각 구성요소들과 유무선 네트워크로 연결되어, 고장정보, 상태정보, 부하정보를 포함한 각종 정보를 수집하여 스마트 그리드의 구성요소를 제어하는데 활용한다.
3) 커넥터(221)를 통해 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 모든 구성요소들을 조립식으로 자유롭게 추가하거나 삭제함으로써 자유로운 스마트 그리드 선로의 구성이 가능하도록 한다.
4) 아스팔트, 모래, 흙, 나무, 시멘트 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 토지특성을 가지는 구간 또는 선로단위의 블록(Block)(222)을 통해 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 그라운드를 구성할 수 있도록 함으로써, 저 임피던스 고장 (LIF: Low Impedance Fault)은 물론 고 임피던스 고장(HIF: High Impedance Fault) 시험이 가능하도록 한다. 여기서 고 임피던스 고장은 퓨즈나 과전류 계전기와 같은 통상적인 과전류 보호기로는 감지되지 않을 정도로 충분히 높은 임피던스를 가진다. 상대적으로 많은 고장 전류를 포함하고 통상적인 과전류 보호기로 쉽게 감지되는 저 임피던스 단락과 달리, 고 임피던스 고장은 전원 시스템의 장치에 손해를 가할 위험이 적고, 0~50A 범위의 전류 레벨을 발생시키며 보통 접점에서 아크나 불꽃을 발생시킨다.
5) 선로구간을 구성하는 각 전선의 조작은 각 상별로 고장전류에 충분히 견딜 수 있는 굵기와 커넥터를 이용하여 자유로운 마이크로 스마트 그리드 선로구성이 가능하도록 일정한 길이의 경동성 단선조각으로 한다.
6) 선로정수는 가변 선로정수(250)로 하여 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절, 다양한 길이의 선로가 모의될 수 있도록 한다.
7) 선로구간 부하는 R, L의 크기를 조절하여 부하의 크기를 자유롭게 가변할 수 있는 가변부하(260)나 마이크로 유도 전동기와 같은 일정한 크기의 부하로 할 수 있다.
8) 태양광 발전기, 풍력 발전기, 보호기기 등 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 모든 구성요소들은 기본적으로 MEMS 기술을 이용하여 기존의 기기들과 동등한 특성을 기지면서 최소의 크기로 제작되며, 특히 태양광 발전기, 풍력 발전기 등 분산전원들은 계통 연계 운전이 가능하도록 한다.
9) 인공고장 발생기(270)를 이용하여 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터의 다양한 위치에서 3상 단락, 2상 단락, 1선 지락 고장 등 다양한 시험이 가능하도록 하며, 관리제어용 컴퓨터를 이용하여 보호 기기들로부터 전압, 전류 등 고장정보가 수집될 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 활용한 시뮬레이션 흐름도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 활용한 시뮬레이션의 방법은 먼저 MEMS 기술을 이용하여 스마트 그리드 구성요소와 실질적으로 동등한 특성을 가지도록 제작된 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소를 적어도 하나 이상의 전선과 적어도 하나 이상의 커넥터를 이용하여 조립식으로 자유롭게 추가하거나 삭제함으로써 자유로운 스마트 그리드 시뮬레이션 환경을 구축한다(S101). 강압 변압기를 이용하여 기본 전원인 3상 380V로부터 1/10~1/40의 범위 내에서 안전 레벨로 강하된 전압을 상기 구축된 스마트 그리드 시뮬레이터에 입력한다(S102). 또한 이에 더불어 상기 스마트 그리드 시뮬레이터와 계통 연계되어 있는 분산전원의 전압도 상기 스마트 그리드 시뮬레이터에 공급되는 전압과 같은 크기로 강하는 것이 바람직하다. 그리고 관리제어용 컴퓨터와 상기 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소 각각이 서로 양방향 통신이 가능하도록 유무선 통신능력을 구비하여 디지털 통신 네트워크로 상호 연결된다(S103). 그 후, 인공고장 발생기를 이용하여 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터 상의 임의의 위치에서 3상 단락, 2상 단락, 1선 지락 고장 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 시험을 수행하거나 혹은 아스팔트, 모래, 흙, 나무, 시멘트 또는 이들의 조합을 포함하는 복수의 토지특성을 가지는 구간 또는 선로단위의 블록을 통해 그라운드를 구성할 수 있도록 함으로써, 저 임피던스 고장(LIF) 및 고 임피던스 고장(HIF) 시험을 수행한다(S104). 상기 관리제어용 컴퓨터를 이용하여 보호 기기들로부터 전압, 전류 또는 이들의 조합을 포함한 고장정보를 수집한다(S105). 상기 수집한 스마트 그리드 시뮬레이터의 고장정보를 기반으로 리포트를 작성하고 스마트 그리드 관리제어에 활용한다(S106).
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 스마트 그리드 시스템 110 : 전원
120 : 변전소 변압기 130 : 배전 변압기
140 : 차단기 150 : 개폐기
160 : 배전선로 170 : 배전부하
180 : 풍력 발전기 190 : 태양광 발전기
200 : 디지털 네트워크 211 : 강압 변압기
212 : 전위 차단기 213 : 후위 차단기
220 : 관리제어용 컴퓨터 221 : 커넥터
222 : 블록 230 : 스마트 보호기기
231 : 차단기 232 : 개폐기(투입상태)
233 : 개폐기(개방상태) 240 : 스마트 홈 미터
250 : 가변선로정수 260 : 가변부하
270 : 인공고장 발생기
120 : 변전소 변압기 130 : 배전 변압기
140 : 차단기 150 : 개폐기
160 : 배전선로 170 : 배전부하
180 : 풍력 발전기 190 : 태양광 발전기
200 : 디지털 네트워크 211 : 강압 변압기
212 : 전위 차단기 213 : 후위 차단기
220 : 관리제어용 컴퓨터 221 : 커넥터
222 : 블록 230 : 스마트 보호기기
231 : 차단기 232 : 개폐기(투입상태)
233 : 개폐기(개방상태) 240 : 스마트 홈 미터
250 : 가변선로정수 260 : 가변부하
270 : 인공고장 발생기
Claims (20)
- 스마트 보호기기 및 스마트 홈 미터를 포함하는 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소;
스마트 그리드 시뮬레이터의 각 구성요소를 연결하는 적어도 하나 이상의 전선; 및
상기 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소를 상기 전선으로 연결하거나 연결을 끊음으로써 조립식으로 자유롭게 추가하거나 삭제하여 자유로운 스마트 그리드 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 커넥터;를 포함하며,
상기 스마트 보호기기는 분산전원요소, 가변부하를 가지는 부하요소, 가변선로정수를 가지는 선로요소, 적어도 하나 이상의 차단기, 적어도 하나 이상의 개폐기 또는 이들의 조합을 포함하며,
상기 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소는 MEMS 기술을 이용하여 실제 구성요소를 시뮬레이션할 수 있도록 제작된 것이며, 상기 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소는 각각이 상호 양방향 통신이 가능하도록 유무선 통신능력을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는,
기본 전원인 3상 380V로 부터 1/10~1/40의 범위 내에서 안전 레벨로 강하된 전압을 스마트 그리드 시뮬레이터로 입력받기 위한 강압 변압기;
상기 변압기의 전위에 설치되는 전위 차단기; 및
상기 변압기의 후위에 설치되는 후위 차단기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 2에서,
상기 전위 차단기는 인공고장 발생 시 1F(순시) 1D(지연)의 재투입 동작을 통해 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 전기적으로 보호함은 물론, 스마트 보호기기의 자율적 고장 분리를 시험할 수 있도록 하며, 후위 차단기는 상기 강압 변압기의 고장은 물론, 상기 전위 차단기 고장 차단 실패 시 고장을 차단하기 위해 설치되며, 상기 강압 변압기는 인공고장 발생 시에 흐르게 되는 고장전류에 충분히 견딜 수 있고, Y-Y 결선방식으로 하여 지락고장 시험이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 분산전원요소는 태양광 발전기, 풍력 발전기, 조력 발전기, 화력 발전기, 원자력 발전기, 조력 발전기 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 분산전원들은 계통 연계 운전이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는,
관리제어용 컴퓨터를 더 포함하며,
상기 관리제어용 컴퓨터와 상기 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소 각각은 서로 양방향 통신이 가능하도록 유무선 통신능력을 구비하며, 디지털 통신 네트워크로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터는,
아스팔트, 모래, 흙, 나무, 시멘트 또는 이들의 조합을 포함하는 복수의 토지특성을 가지는 구간 또는 선로단위의 블록을 통해 그라운드를 구성할 수 있도록 함으로써, 저 임피던스 고장 (LIF) 및 고 임피던스 고장 (HIF) 시험이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
선로 구간을 구성하는 각 전선은 각 상별로 고장전류에 충분히 견딜 수 있는 굵기를 가지도록 조작할 수 있고, 상기 커넥터를 이용하여 자유로운 마이크로 스마트 그리드 선로구성이 가능하도록 일정한 길이의 경동성 단선조각을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 선로정수는 가변 선로정수로 하여 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 임의의 길이의 선로가 모의될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 선로요소에 의한 선로구간 부하는 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 상기 부하는 크기를 자유롭게 가변할 수 있는 가변부하나 일정한 크기의 부하인 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소로서, 인공고장 발생기를 더 포함하며,
상기 인공고장 발생기를 이용하여 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터상의 임의의 위치에서 3상 단락, 2상 단락, 1선 지락 고장 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 시험이 가능하며, 관리제어용 컴퓨터를 이용하여 보호 기기들로부터 전압, 전류 또는 이들의 조합을 포함한 고장정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 1에 있어서,
상기 스마트 홈 미터는 배전 전압관리, 부하관리, 정전관리 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상의 기능 가진 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 청구항 11에 있어서,
상기 정전관리 기능의 경우, 스마트 보호기기나 관리제어용 컴퓨터의 요청에 따라 전압이나 전류정보를 제공할 수 있도록 하여, 상기 스마트 보호기기나 관리제어용 컴퓨터로 하여금 말단 선로구간이나 분기 선로 상에서 발생한 고 임피던스 고장(HIF) 구간을 판별하는 성능 시험이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터. - 스마트 보호기기 및 스마트 홈 미터를 포함하는 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소를 적어도 하나 이상의 전선과 적어도 하나 이상의 커넥터를 이용하여 연결하거나 연결을 끊음으로써 조립식으로 자유롭게 추가하거나 삭제하여 자유로운 스마트 그리드 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있으며,
상기 스마트 보호기기는 MEMS 기술을 이용하여 실제 스마트 그리드 구성요소를 시뮬레이션할 수 있도록 제작된 분산전원요소, 가변부하를 가지는 부하요소, 가변선로정수를 가지는 선로요소, 적어도 하나 이상의 차단기, 적어도 하나 이상의 개폐기 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터를 이용한, 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이션 방법에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터에서 강압 변압기를 통해서 기본 전원인 3상 380V로부터 1/10~1/40의 범위 내에서 안전 레벨로 강하된 전압을 입력받는 단계; 및
상기 스마트 보호기기에서 상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터상의 임의의 위치에서 발생된 3상 단락, 2상 단락, 1선 지락 고장, 전압, 전류 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상을 관리제어용 컴퓨터로 출력하는 단계; 를 포함하며,
상기 관리제어용 컴퓨터와 상기 적어도 하나 이상의 스마트 그리드 시뮬레이터 구성요소 각각은 서로 양방향 통신이 가능하도록 유무선 통신능력을 구비하여 디지털 통신 네트워크로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터에서, 상기 강압 변압기의 전위 및 후위에 각각 전위 차단기 및 후위 차단기가 구비되어, 상기 전위 차단기는 인공고장 발생 시 1F(순시) 1D(지연)의 재투입 동작을 통해 스마트 그리드 시뮬레이터를 전기적으로 보호함은 물론, 스마트 보호기기의 자율적 고장 분리를 시험할 수 있도록 하며, 후위 차단기는 상기 강압 변압기의 고장은 물론, 상기 전위 차단기 고장 차단 실패 시 고장을 차단하기 위해 구비되며, 상기 강압 변압기는 인공고장 발생 시에 흐르게 되는 고장전류에 충분히 견딜 수 있고, Y-Y 결선방식으로 하여 지락고장 시험이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터가 태양광 발전기, 풍력 발전기, 조력 발전기, 화력 발전기, 원자력 발전기, 조력 발전기 또는 이들의 조합을 포함한 분산전원들에 대해서 계통 연계 운전을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터가 아스팔트, 모래, 흙, 나무, 시멘트 또는 이들의 조합을 포함하는 복수의 토지특성을 가지는 구간 또는 선로단위의 블록을 통해 그라운드를 구성할 수 있도록 함으로써, 저 임피던스 고장(LIF) 및 고 임피던스 고장(HIF) 시험을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터에서, 선로 구간을 구성하는 각 전선은 각 상별로 고장전류에 충분히 견딜 수 있는 굵기를 가지도록 조작될 수 있고, 상기 커넥터를 이용하여 자유로운 마이크로 스마트 그리드 선로구성이 가능하도록 일정한 길이의 경동성 단선조각을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터에서, 선로 구간을 구성하는 각 전선의 선로정수는 가변 선로정수로 하여 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 임의의 길이의 선로가 모의될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터에서, 선로구간의 부하는 저항 R과 인덕턴스 L의 크기를 조절하고, 상기 부하는 크기를 자유롭게 가변할 수 있는 가변부하나 일정한 크기의 부하인 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법은,
상기 마이크로 스마트 그리드 시뮬레이터가 배전 전압관리, 부하관리, 정전관리 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상의 기능을 가진 스마트 홈 미터로부터, 스마트 보호기기나 관리제어용 컴퓨터의 요청에 따라 전압이나 전류정보를 제공할 수 있도록 하여, 상기 스마트 보호기기나 관리제어용 컴퓨터로 하여금 말단 선로구간이나 분기 선로 상에서 발생한 고 임피던스 고장(HIF) 구간을 판별하는 상기 정전관리 기능에 대한 성능 시험을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스마트 그리드의 시뮬레이션 방법.
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