KR101654574B1

KR101654574B1 - 배전선로의 분산전원 제어장치

Info

Publication number: KR101654574B1
Application number: KR1020160060181A
Authority: KR
Inventors: 박진형
Original assignee: (주)대화
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2016-09-22

Abstract

배전선로의 분산전원 제어장치는 멀티탭 장치에 연결되어 있는 전기기기에 인가되는 전압이 규정 전압보다 높게 되는 경우 멀티탭 장치의 내부에 설치된 제어부에서 차단부를 제어하여 강제로 오프시키거나, 멀티탭 장치의 플러그 소켓에 연결된 전류차단부재에 의해 자동으로 전류가 차단되어 멀티탭 장치에 연결되어 있는 전기기기의 코드플럭을 강제로 분리시킴으로써 규정전압보다 높은 전압에 의한 전기기기의 고장 및 파손을 확실하게 방지할 수 있도록 한다.

Description

배전선로의 분산전원 제어장치{Power Control Unit Distribution of the Distribution Line}

본 발명은 배전 기술 분야 중에서 배전선로의 분산전원 제어장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 분산전원의 출력을 적절히 제어하여 배전선로의 전압을 규정전압 허용범위 내로 유지하며, 분산전원의 효율 및 전력계통의 효율을 증가시킬 수 있도록 함과 아울러 제어장치의 기능고장으로 인하여 멀티탭 장치에 연결되어 있는 전기기기에 인가되는 전압이 규정 전압보다 높게 되는 경우 멀티탭 장치의 내부에 설치된 제어부에서 차단부를 제어하여 강제로 오프시키거나, 멀티탭 장치의 플러그 소켓에 연결된 전류차단부재에 의해 자동으로 전류가 차단되어 멀티탭 장치에 연결되어 있는 전기기기의 코드플럭을 강제로 분리시킴으로써 규정전압보다 높은 전압에 의한 전기기기의 고장 및 파손을 확실하게 방지할 수 있도록 하는 배전선로의 분산전원 제어장치에 관한 것이다.

전력 수요가 급격히 증가하는 경우 기존의 수력, 화력, 원자력 발전과 같은 집중형 발전 시스템으로는 전력 수요에 빠르고 효율적으로 대처하기 어려울 뿐만 아니라 환경오염에 대한 문제가 있다.

따라서, 최근에는 신재생에너지를 기반으로 하는 분산전원 시스템의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 널리 보급 및 사용되고 있다.

배전계통의 분산전원은 에너지 실수요자 근처 혹은 건물 내부에 태양광발전, 연료전지발전, 풍력발전 등의 발전설비를 설치하여 에너지 송신과 송배전 설비를 줄이기 위한 것이다.

또한, 현재에는 통신기술의 발전에 따라 원격 자동운전 등을 통해 경제성이 있는 규모로도 분산전원이 구현되고 있다.

이러한 분산전원이 배전계통에 다수개 설치되어 분산전원 출력을 배전계통으로 송출하게 되면, 배전계통은 분산전원의 발전량에 따라 전압 등이 변동하게 된다. 특히 다수의 대용량 분산전원이 하나의 배전선로에 연계되어 운전되면, 배전선로의 전압이 배전선로의 규정운전전압의 범위를 벗어날 수 있으며, 이로 인하여 배전선로에서 전기를 공급받는 각 전력 수요자의 전기기기들의 파손을 초래할 염려가 있다.

종래 배전선로의 분산전원 제어장치와 관련한 선행기술로서 대한민국 특허 등록번호 제10-1127672호(2012.03.09.)(분산전원 제어 장치 및 방법)(이하, '선행기술'이라 함)는 분산전원을 포함하는 특정 모선의 규정전압 및 규정전압 허용범위에 대한 정보를 저장하고 있는 저장부; 특정 모선의 전압, 분산전원의 배전계통에 대한 연계점 및 배전선로의 전압 및 전류를 센싱하는 센싱부; 특정 모선의 전압이 규정전압 허용범위를 벗어나는 경우, 센싱부에서 센싱된 전압 및 전류의 데이터를 바탕으로 특정 모선의 전압이 규정전압 허용범위 내로 유지되도록 하는, 특정 모선에 대한 분산전원의 출력한계값을 계산하는 조류계산부; 조류계산부에 의하여 계산된 출력한계값보다 분산전원의 출력값이 작아지도록 분산전원을 제어하는 분산전원 제어부를 포함하여, 분산전원 제어 장치는 분산전원의 출력을 적절히 제어하여, 배전선로의 전압을 규정전압 허용범위 내로 유지하며, 분산전원의 효율 및 전력계통의 효율을 증가시킨 분산전원 제어장치를 개시하고 있다.

한편, 각종 전기기기들을 사용함에 있어서는 건물의 벽면에 설치된 매설 콘센트에 코드플럭을 연결하여 전원을 인가받는 경우도 있으나 매설 콘센트의 개수가 사용하는 전기기기의 개수보다 적기 때문에 부득이 복수개의 코드플럭을 연결할 수 있는 멀티탭 장치를 사용하게 된다.

그러나 상기 선행기술의 분산전원 제어 장치는 분산전원의 출력을 적절히 제어하여 배전선로의 전압을 규정전압 허용범위 내로 유지하며, 분산전원의 효율 및 전력계통의 효율을 증가시키도록 하고 있으나, 분산전원 제어장치의 기능 고장으로 인하여 멀티탭 장치에 연결된 전기기기에 인가되는 전압이 규정전압보다 높게 되는 경우 전기기기들의 고장 및 파손을 막을 방법이 없다는 문제점이 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1127672호(2012년 03월 09일), 발명의 명칭: 분산전원 제어장치 및 방법

이와 같은 종래기술의 문제점과 필요성을 해결하기 위하여, 본 발명은 분산전원의 출력을 적절히 제어하여 배전선로의 전압을 규정전압 허용범위 내로 유지하며, 분산전원의 효율 및 전력계통의 효율을 증가시킬 수 있도록 함과 아울러 제어장치의 기능고장으로 인하여 멀티탭 장치에 연결되어 있는 전기기기에 인가되는 전압이 규정 전압보다 높게 되는 경우 멀티탭 장치의 내부에 설치된 제어부에서 차단부를 제어하여 강제로 오프시키거나, 멀티탭 장치의 플러그 소켓에 연결된 전류차단부재에 의해 자동으로 전류가 차단되어 멀티탭 장치에 연결되어 있는 전기기기의 코드플럭을 강제로 분리시킴으로써 규정전압보다 높은 전압에 의한 전기기기의 고장 및 파손을 확실하게 방지할 수 있도록 하는 배전선로의 분산전원 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배전선로의 분산전원 제어장치는,

복수개의 분산전원 각각을 포함하는 복수개의 특정 모선의 규정전압 및 규정전압 허용범위에 대한 정보를 저장하고 있는 저장부(110); 상기 복수개의 특정 모선의 전압, 상기 복수개의 분산전원의 배전계통에 대한 연계점 및 상기 복수개의 분산전원이 연계된 배전선로의 전압 및 전류를 센싱하는 센싱부(120); 상기 특정 모선의 전압이 상기 규정전압 허용범위를 벗어나는 경우, 상기 센싱부에서 센싱된 전압 및 전류의 데이터를 바탕으로 상기 특정 모선의 전압이 상기 규정전압 허용범위 내로 유지되도록 하는 상기 특정 모선에 대한 상기 분산전원의 출력한계값을 계산하며, 상기 출력한계값을 상기 배전선로의 인입부의 전압값 및 상기 복수개의 특정 모선 각각의 전압값, 상기 배전선로의 인입부와 상기 복수개의 특정 모선 사이의 선로의 임피던스값, 상기 복수개의 특정 모선 각각의 소모 전력값, 상기 복수개의 분산전원 각각의 발생 전력값을 바탕으로 하고 계산하는 조류계산부(130); 상기 조류계산부에 의하여 계산된 상기 출력한계값보다 상기 분산전원의 출력값이 작아지도록 상기 분산전원을 제어하는 분산전원 제어부(140)와, 상기 분산전원에서 전력의 공급을 받는 최종단인 전자기기의 멀티탭 장치(200)를 포함하며, 상기 멀티탭 장치(200)는 멀티탭 콘센트(230)로 전원을 공급해주는 전원연결부(202), 상기 전원연결부(202)를 통해 유입되는 전원을 필터링하여 외부 노이즈를 감쇄하는 노이즈필터(203), 상기 노이즈필터(203)에 의해 필터링된 전원 중 전류를 검출하는 전류 트랜스(204) 및 전류검출기(209)와, 검출된 전류를 직류로 변환하는 정류기(207)와, 상기 전원연결부(202)에서 유입되는 과전류를 감지하여 과전류 유입신호를 전송하는 제어부(210)와, 상기 제어부(210)에서 감지된 과전류 유입신호를 전송받아 상기 전원연결부(202)를 통해 유입되는 전원을 차단하는 차단부(220)를 포함하며,

상기 차단부(220)는 중심부에 회전축(223)이 형성되고, 상기 회전축(223)을 중심으로 상기 회전축(223)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 배열된 날개부(222)가 형성되며, 상기 각각의 날개부(222)의 끝단으로부터 연장된 접점부(222a)와 상기 접점부(222a)의 주변에 전류를 접지시키는 접지부(221)를 각각 형성하고,

상기 멀티탭 콘센트(230)는 복수의 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 일측 접촉단자에 병렬로 연결되는 제1 전선(150)과, 상기 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 타측 접촉단자에 직렬로 연결되는 제2 전선(151)으로 이루어져 상기 제2 전선(151)에 전류를 차단하는 전류차단부재(300)가 각각 결합하고,

상기 전류차단부재(300)는 내부 공간이 형성된 하우징(303)과, 상기 하우징(303)의 일단에 배치되는 제1 리드단자(301)와, 상기 하우징(303)의 타단에 배치되는 제2 리드단자(302)로 이루어져 있으며, 상기 하우징(303) 내부에는 상기 제1 리드단자(301)와 전기적으로 연결된 제1 탄성체(304)와, 상기 제2 리드단자(302)와 전기적으로 연결된 제2 탄성체(306)와, 상기 제1 탄성체(304)의 끝단에 전기적 연결을 차단하기 위한 구형의 제1 솔더볼(305)를 결합하고, 상기 제2 탄성체(306)의 끝단에 전기적 연결을 차단하기 위한 구형의 제2 솔더볼(307)를 결합하여 상기 제1 솔더볼(305)과 상기 제2 솔더볼(307)은 맞대어 접촉하고 있으며.

상기 제1 솔더볼(305)과 상기 제2 솔더볼(307)은 전도성 금속 또는 금속 합금으로 이루어지며, 외부온도가 과열되거나 기준치 보다 높은 과전류가 인가되어 상기 하우징(303) 내의 온도가 전도성 금속 또는 금속 합금의 용융온도보다 높아지는 경우에 상기 제1 솔더볼(305)과 상기 제2 솔더볼(307)이 용융되어 상기 제1 리드단자(301)와 상기 제2 리드단자(302) 사이의 전류 흐름이 지속적으로 차단되며,

상기 제2 리드단자(302)는 일측에 전류센서(310)가 결합되어 있으며 상기 전류센서(310)가 상기 제1 솔더볼(305)과 상기 제2 솔더볼(307)이 용융되어 상기 제1 리드단자(301)와 제2 리드단자(302) 사이의 전류 흐름이 차단되는 것을 감지하여 감지 정보를 제어부(210)로 전송하며, 상기 전류센서(310)로부터 오프 신호를 수신하는 경우, 전류 차단이 된 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)에 대한 정보를 디스플레이부(240)에 의해 표시하고, 상기 알람부(250)에 의해 과전류가 유입되었음을 알리는 경고음을 출력하며,

상기 차단부(220)는 상기 회전축(223)의 회전에 의해 복수의 날개부(222)와 접점부(222a)를 회전하여 상기 접점부(222a)가 상기 접지부(221)에 접촉되어 동시에 상기 복수의 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 배전선로의 분산전원 제어장치에 의하면 분산전원이 배전계통에 다수개 연계되어 있을 때, 분산전원의 출력을 적절히 제어하여 배전선로의 전압을 규정전압 허용범위 내로 유지할 수 있고, 배전선로에서 전기를 공급받는 각 세대의 전기기기들의 파손 위험성이 줄어든다.

본 발명은 배전계통에 연계된 일부 분산전원의 정지없이 배전선로의 전압을 규정전압 허용범위 내로 유지할 수 있다. 따라서 배전선로의 안정적인 전압을 보장하면서, 하나의 배전계통에 연계된 다수개의 분산전원이 지속적으로 출력 가능하여, 전체적인 분산전원의 효율이 좋아진다.

본 발명은 배전선로의 분산전원 제어장치에 의해 일부 접점에서의 배전선로 상황을 고려하여 분산전원을 제어하는 것이 아니라 배전선로 전체의 상태를 고려하여 분산전원을 제어하여, 전체적인 전력계통의 효율을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 분산전원 제어장치에 의하여 전원 제어함에도 불구하고 배전선로에 연결된 입력코드를 통해 입력되는 전압이 규정전압 허용범위를 벗어나서 과전압이 걸리는 경우, 멀티탭 장치의 내부에서 전류를 차단하여 멀티탭 장치에 연결된 전기기기에 과전압이 걸리는 일이 없게 되어 전기기기를 보호할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 분산전원 제어장치가 적용된 배선계통을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 분산전원 제어장치의 출력한계값을 도출하는 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 배전선로의 분산전원 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티탭 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전류차단부재와 차단부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
그리고
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류차단부재의 구성을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

종래의 분산전원 제어 장치는 분산전원의 출력을 적절히 제어하여 배전선로의 전압을 규정전압 허용범위 내로 유지하며, 분산전원의 효율 및 전력계통의 효율을 증가시키도록 하고 있으나, 분산전원 제어장치의 기능고장으로 인하여 멀티탭 장치에 연결된 전기기기에 인가되는 전압이 규정전압보다 높게 되는 경우 전기기기들의 고장 및 파손을 막을 방법이 없다는 문제점이 있다.

이하 본 발명은 멀티탭 장치의 내부에서 자동으로 과전류를 센싱하여 전류를 차단하거나 플러그 단자에 결합된 전류차단부재에 의해 과전류를 차단하여 멀티탭 장치에 연결된 전기기기에 과전압이 걸리는 일이 없게 되어 전기기기를 보호할 수 있다는 분산전원 제어장치를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 분산전원 제어장치가 적용된 배선계통을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 분산전원 제어장치의 출력한계값을 도출하는 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 배전선로의 분산전원 제어장치(100)는 저장부(110), 센싱부(120), 조류계산부(130) 및 분산전원 제어부(140)를 포함한다. 이외에 분산전원 제어장치(100)에 의하여 전원 제어함에도 불구하고 배전선로에 연결된 입력코드를 통해 입력되는 전압이 규정전압 허용범위를 벗어나서 과전압이 걸리는 경우, 멀티탭 장치(200)의 내부에서 전류를 차단하여 멀티탭 장치(200)에 연결된 전기기기에 과전압이 걸리는 일이 없게 되어 전기기기를 보호할 수 있다.

상기 분산전원 제어장치(100)는 복수개의 분산전원이 하나의 배전계통에 연계되어 있을 때 복수개의 분산전원을 제어할 수 있도록 구성된다.

이하에서는 변전소(11), 차단기(12), 제1 개폐기(13), 제2 개폐기(14), 제3 개폐기(15), 제4 개폐기(16) 및 제5 개폐기(17)를 포함하여 구성되는 배전계통(10)에 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)이 연계된 구성에 대한 본 발명의 배전선로의 분산전원 제어장치(100)의 동작 및 구성에 대하여 설명한다.

도 2는 도 1의 배전계통(10) 및 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)을 배전선로 인입부 측의 모선(bus0), 제1 분산 전원(21) 및 특정 제1 부하(31)를 포함하는 제1 모선(bus1), 제2 분산 전원(22) 및 특정 제2 부하(32)를 포함하는 제2 모선(bus2), 제3 분산 전원(23) 및 특정 제3 부하(33)를 포함하는 제3 모선(bus3), 제4 분산 전원(24) 및 특정 제4 부하(34)를 포함하는 제 4 모선(bus4)으로 정의하여 재구성한 도면이다.

상기 저장부(110)는 각각 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)을 포함하는 제1 내지 제4 모선(bus1, bus2, bus3, bus4)의 각각의 규정전압 및 규정전압 허용범위에 대한정보를 저장하고 있다.

여기서 규정전압 허용범위는 규정전압의 0.95 [0029] 배 내지 1.05 배일 수 있다.

상기 센싱부(120)는 배전선로 인입부측 모선(bus0)의 전압(V0) 및 제1 내지 제4 모선(bus1, bus2, bus3, bus4)의 전압(V1, V2, V3, V4)을 센싱한다. 그리고 센싱부(120)는 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 배전계통에 대한 연계점 및 배전선로의 전압 및 전류를 센싱한다. 또한 센싱부(120)는 센싱된 전압 및 전류의 정보와 시스템상 기 입력되어 있는 선종과 긍장의 정보를 이용하여 배전계통의 각 구간 즉, 제1 내지 제4 선로(31, 42, 43, 44)의 임피던스(R1+jX1, R2+jX2, R3+jX3, R4+jX4) 및 제1 내지 제4 모선(bus1, bus2, bus3, bus4)의 전압(V1, V2, V3, V4)을 도출할 수 있다.

상기 조류계산부(130)는 제1 내지 제4 모선(bus1, bus2, bus3, bus4)의 전압(V1, V2, V3, V4) 중 적어도 한 전압이 저장부(110)의 규정전압 허용범위를 벗어난 경우, 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 출력한계값을 계산한다.

이러한 출력한계값은 센싱부(120)에서 센싱된 전압 및 전류의 데이터를 바탕으로 제1 내지 제4 모선(bus1, bus2, bus3, bus4)의 전압(V1, V2, V3, V4)이 규정전압 허용범위 내로 유지되도록 하는 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 출력값이다.

또한, 상기 조류계산부(130)는 배전선로 인입부의 전압(V0), 제1 내지 제4 모선(bus1, bus2, bus3, bus4)의 전압(V1, V2, V3, V4), 제1 내지 제4 선로(31, 42, 43, 44)의 임피던스(R1+jX1, R2+jX2, R3+jX3, R4+jX4), 제1 내지 제4 부하(31, 32, 33, 34)에 의한 제1 내지 제4 모선(bus1, bus2, bus3, bus4)의 소모 전력(PL1+jQL1, PL2+jQL2, PL3+jQL3, PL4+jQL4), 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 발생 전력(Pg1+Qg1, Pg2+Qg2, Pg3+Qg3, Pg4+Qg4)을 바탕으로 출력한계값을 계산한다.

이러한 출력한계값을 도출하는 구체적인 방법은 다음과 같다. 먼저, 제1 모선(bus1)의 전압(V1)을 배전선로 인입부 모선(bus0)의 전압(V0), 제1 선로(31)의 임피던스(R1+jX1), 제1 모선(bus1)의 소모 전력(PL1+jQL1) 및 제1 모선(bus1)의 발생 전력(Pg1+Qg1)으로 다음의 수학식1과 같이 표현된다.

이는 다음의 [수학식 2]의 [수학식 3]으로의 변환 정리를 통해 도출된다.

여기서, 제1 분산전원(21)이 발생시키는 유효 전력(Pg1)을 제1 분산전원(21)의 정격 출력(Pr)에 대한 식으로 나타내면 다음의 [수학식 4]와 같다.

또한, [수학식 1]에서 배전선로 입입부 모선(bus0) 및 제1 모선(bus1)의 전압을 p.u.(per unit)으로 나타내고 제1 모선(bus1)의 전압(V0)을 1로 두면, 다음 [수학식 5]와 같이 정리된다.

상기 수학식 5와 같이 배전선로 말단 즉, 제4 모선(bus4)에서의 전압(V4)을 표현하면 다음의 [수학식 6]과 같다.

이때, 수학식 6에서 V4의 전압은 규정전압 허용범위가 규정전압의 0.95 배 내지 1.05 배인 것을 고려하고, 여유율로서 1%를 잡아, 로 정의하여 α값을 계산할 수 있다. 그리고 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 역률을 1로 제어한다면, 무효전력을 0으로 두고, 다음 수학식 7과 같이 식을 정리하여 최적의 값을 계산할 수 있다.

출력한계값은 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 정격출력에 상기의 식을 통해 구한 α값을 곱한 값이 된다.

분산전원 제어부(140)는 조류계산부(130)에 의하여 계산된 출력한계값보다 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 출력값이 작아지도록 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)을 제어한다. 또한 분산전원 제어부(140)는 제1 내지 제4 분산전원(21, 22, 23, 24)의 역률을 1로 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 배전선로의 분산전원 제어장치에 의한 제어 과정에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 배전선로의 분산전원 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 의한 배전선로의 분산전원 제어장치에 의하여 분산전원을 제어함에 있어서는 먼저, 분산전원을 포함하는 특정 모선의 규정전압 및 규정전압 허용범위에 대한 정보를 저장한다.

이때, 규정전압 허용범위는 규정전압의 0.95 배 내지 1.05 배일 수 있다. 그리고 하나의 배전계통에 있어서 배전소 및 분산전원이 전력 공급을 시작하게 된다(S110).

또한, 상기 특정 모선의 전압, 상기 분산전원의 배전계통에 대한 연계점 및 배전선로의 전압 및 전류를 센싱한다(S120).

또한, 상기 특정 모선의 전압이 규정전압 허용범위 내에 속하는지를 판단한다(S130). 즉, 특정 모선의 전압(Vi)이 정격전압(Vr)의 0.95 배 내지 1.05 배에 해당하는지를 판단한다.

단계(S130)의 판단 결과, 특정 모선의 전압이 규정전압 허용범위 내에 속하는 것으로 판단하면, 특별히 출력한계값에 대한 계산 없이 배전선로를 그대로 유지한다.

반면, 단계(S130)의 판단 결과, 특정 모선의 전압이 규정전압 허용범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우, 단계(S120)를 통해 센싱된 전압 및 전류의 데이터를 바탕으로 상기 특정 모선의 전압이 규정전압 허용범위 내로 유지되도록 하는 출력한계값을 조류계산한다(S140).

여기서 조류계산은 배전선로의 인입부의 전압값 및 특정 모선의 전압값, 배전선로 인입부의 특정 모선 사이의 선로의 임피던스값, 특정 모선의 소모 전력값, 분산전원의 발생 전력값을 바탕으로 계산될 수 있다.

이때 특정 모선의 전압이 규정전압의 0.96 배 내지 1.04 배의 범위에서 유지되도록 출력한계값을 계산할 수 있다.

단계(S130)를 통해 계산된 출력한계값을 토대로 분산전원의 출력값을 조정한다(S150). 즉, 분산전원의 출력값을 출력한계값 이하가 되도록 분산전원을 제어한다. 이때 분산전원의 역률이 1이 되게 제어될 수 있다.

또한, 단계(S130)에서 전력이 계속 공급되는지를 판단하여 본 발명의 배전선로의 분산전원 제어장치에 의한 분산전원의 제어를 계속할지를 결정한다(S160). 단계(S160)를 통해 분산전원에서 전력의 공급이 없는 것으로 판단되는 경우, 분산전원 제어를 종료한다. 반면, 단계(S160)를 통해 분산전원에서 전력이 계속 공급되는 것으로 판단되는 경우 단계(S120)로 돌아가서 배전선로 및 분산전원을 계속적으로 감시하게 된다.

본 발명의 분산전원 제어장치(100)는 전술한 제어에도 해결되지 않은 위험성을 해소하기 위하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 멀티탭 장치(200)의 전류 차단 방법을 제공한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티탭 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티탭 장치(200)는 멀티탭 콘센트(230)로 전원을 공급해주는 전원연결부(202), 전원연결부(202)를 통해 유입되는 전원을 필터링하여 외부 노이즈를 감쇄하는 노이즈필터(203), 상기 노이즈필터(203)에 의해 필터링된 전원 중 전류가 전류 트랜스(204) 및 전류검출기(209)에 의해 검출된다.

검출된 전류는 교류 전류인 상태로 검출되므로 제어부(210)에서 측정할 수 있도록 전류 정류기(207)에 의해 직류로 변환되어 제어부(210)에 내장된 A/D 컨버터 단자로 입력된다.

노이즈필터(203)에 의해 필터링된 전원 중 전류는 전류 트랜스(204) 및 전류검출기(209)에 의해 검출되고, 검출되는 전류는 교류 전류인 상태로 검출되므로 제어부(210)에서 측정할 수 있도록 전류 정류기(207)에 의해 직류로 변환되어 제어부(210)에 내장된 A/D 컨버터 단자로 입력된다.

또한, 전원연결부(202)에서 전원선(201)을 따라 흐르는 전압은 전압정류기(205)를 통하여 교류에서 직류로 변환시키고, 변환된 전압은 전압검출기(206) 및 감쇄기(208)로 유입된다. 그리고 유입된 직류 전압은 감쇄기(208)에 의해 필요한 만큼 감쇄되어 제어부(210)에 내장된 A/D 컨버터 단자로 입력된다.

아울러, 제어부(210)에서는 유입되는 전류가 일정 기준치 이상의 과전류로 측정되면, 과전류 유입 신호를 차단부(220)로 전송하여 차단부(220)에 의해 전류를 차단하게 된다.

알림부(250)는 제어부(210)에서 과전류 유입상태 신호를 받게 되면, 이를 외부로 알리기 위하여 과전류 유입신호에 의해 LED 램프와 같은 경고 램프(미도시)를 구동시켜 외부로 과전류가 유입되었음을 알린다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전류차단부재와 차단부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 차단부(220)는 중심부에 회전축(223)이 형성되고, 상기 회전축(223)을 중심으로 회전축(223)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 배열된 날개부(222)가 형성되며, 각각의 날개부(222)의 끝단으로부터 연장된 접점부(222a)를 포함한다. 이외에 접점부(222a)의 주변에 전류를 접지시키는 접지부(221)를 각각 형성한다.

복수의 날개부(222)와 접점부(222a)는 선풍기 날개 형상으로 회전축(223)의 회전에 의해 회전하게 된다.

제어부(210)는 과전류 유입신호를 수신하는 경우, 회전축(223)과 연결된 회전구동수단(미도시)를 구동시켜 회전축(223)을 회전하게 되고, 이에 따라 회전축(223)의 둘레를 따라 형성된 날개부(222)와 접점부(222a)가 회전하며, 각각의 접점부(222a)의 끝단이 접지부(221)에 접속하게 이동된다.

멀티탭 콘센트(230)는 복수의 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 일측 접촉단자에 병렬로 연결되는 제1 전선(150)과, 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 타측 접촉단자에 직렬로 연결되는 제2 전선(151)으로 이루어진다.

멀티탭 콘센트(230)에 전기가 인입되는 인입선은 제1 전선(150)과 연결전선(153)이 매립되어 있다. 여기서, 연결전선(153)는 차단부(220)와 전기적으로 연결되어 있다.

직렬로 연결된 제2 전선(151)에는 전류차단부재(300)가 결합되어 있다. 전류차단부재(300)의 일측에는 단속전선(152)에 의해 차단부(220)의 접점부(222a)와 전기적으로 연결된다.

따라서, 복수의 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)는 각각의 제2 전선(151)이 직렬로 연결되고 각각의 제2 전선(151)에 각각의 전류차단부재(300)가 연결된다.

각각의 전류차단부재(300)의 단속전선(152)는 차단부(220)의 각각의 접점부(222a)에 연결되어 있다. 즉, 각각의 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)은 각각의 접점부(222a)와 전기적으로 각각 연결되어 있는 것이다.

따라서, 차단부(220)는 회전축(223)의 회전에 의해 복수의 날개부(222)와 접점부(222a)를 회전하여 접점부(222a)가 접지부(221)에 접촉되어 동시에 복수의 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 전류를 차단할 수 있다.

각각의 전류차단부재(300)는 과전류를 차단하는 퓨즈로 기능하는 부재로 내부 공간이 형성된 하우징(303)과, 상기 하우징(303)의 일단에 배치되는 제1 리드단자(301)와, 상기 하우징(303)의 타단에 배치되는 제2 리드단자(302)로 이루어진다.

상기 하우징(303) 내부에는 제1 리드단자(301)와 전기적으로 연결된 제1 탄성체(304)와, 제2 리드단자(302)와 전기적으로 연결된 제2 탄성체(306)와, 상기 제1 탄성체(304)의 끝단에 전기적 연결을 차단하기 위한 구형의 제1 솔더볼(305)를 결합하고, 상기 제2 탄성체(306)의 끝단에 전기적 연결을 차단하기 위한 구형의 제2 솔더볼(307)를 결합한다. 제1 솔더볼(305)과 제2 솔더볼(307)은 맞대어 접촉하고 있다.

제1 탄성체(304)는 제1 솔더볼(305)를 제2 리드단자(302) 쪽으로 가압시키며, 제2 탄성체(306)는 제2 솔더볼(307)를 제1 리드단자(301) 쪽으로 가압시켜 제1 솔더볼(305)과 제2 솔더볼(307)이 서로 간 일정 압력으로 맞대어 있게 된다.

제1 탄성체(304)는 제1 리드단자(301)와 제1 솔더볼(305)의 사이를 전기적으로 연결하며, 제2 탄성체(306)는 제2 리드단자(302)와 제2 솔더볼(307)의 사이를 전기적으로 연결한다.

상기 제1 솔더볼(305)과 상기 제2 솔더볼(307)은 전도성 금속 또는 금속 합금으로 이루어지며, 외부온도가 과열되거나 기준치 보다 높은 과전류가 인가되어 상기 하우징(303) 내의 온도가 전도성 금속 또는 금속 합금의 용융온도보다 높아지는 경우에 상기 제1 솔더볼(305)과 상기 제2 솔더볼(307)이 용융되어 제1 리드단자(301)와 제2 리드단자(302) 사이의 전류 흐름이 지속적으로 차단된다.

제2 리드단자(302)는 일측에 전류센서(310)가 결합되어 있으며 전류센서(310)는 상기 제1 솔더볼(305)과 상기 제2 솔더볼(307)이 용융되어 제1 리드단자(301)와 제2 리드단자(302) 사이의 전류 흐름이 차단되는 것을 감지하여 감지 정보를 제어부(210)로 전송한다.

제어부(210)는 전류센서(310)로부터 오프 신호를 수신하는 경우, 어떠한 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)이 전류 차단이 되었는지 해당 플러그 소켓의 정보를 디스플레이부(240)에 의해 표시하고, 알람부(250)에 의해 과전류가 유입되었음을 알리는 경고음을 출력한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류차단부재의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전류차단부재(400)는 내부 공간이 형성된 하우징(403)과, 상기 하우징(303)의 일단에 배치되는 제1 리드단자(401)와, 상기 제1 리드단자(401)의 일단에 배치되는 실린더부재(404)와 상기 실린더부재(404)의 내부의 피스톤(409)에 연결되어 외부로 노출되는 실린더로드(405)와, 상기 실린더로드(405)의 끝단에 형성된 거치대(406)와, 상기 거치대(406)의 일면에 결합된 솔더볼(407)과, 상기 솔더볼(407)이 탄성체(408)에 의해 상기 하우징(403)의 타단에 배치되는 제2 리드단자(402)와 결합된다.

제어모듈(410)는 탄성체(408)에 전기적으로 연결되어 탄성체(408)에 흐르는 전류를 감지하고 감지된 전류가 일정 기준 이상으로 과전류 신호로 발생하는 경우, 작동유를 실린더부재(404)에서 유출관으로 유출시켜 피스톤(409)를 제1 리드단자(401) 쪽으로 이동시킨다.

또한, 제어모듈(410)은 탄성체(408)에 흐르는 전류를 감지하고 감지된 전류가 일정 기준 이하인 경우, 작동유를 실린더부재(404)에서 유입관으로 유입시켜 피스톤(409)를 제2 리드단자(402) 쪽으로 이동시킨다.

솔더볼(407)은 전도성 금속 또는 금속 합금으로 이루어지며, 외부온도가 과열되거나 기준치 보다 높은 과전류가 인가되어 상기 하우징(403) 내의 온도가 전도성 금속 또는 금속 합금의 용융온도보다 높아지는 경우에 솔더볼(407)이 용융되어 전류 흐름이 차단된다. 즉, 본 발명의 다른 실시예의 전류차단부재(400)는 솔더볼(407)과 실린더부재(404)의 두 가지 구성요소에 의해 전류 흐름을 차단할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 분산전원 제어장치 110: 저장부
120: 센싱부 130: 조류계산부
140: 분산전원 제어부 150: 제1 전선
153: 연결전선 200: 멀티탭 장치
201: 전원선 202: 전원연결부
203: 노이즈필터 204: 전류 트랜스
206: 전압검출기 207: 전류 정류기
208: 감쇄기 209: 전류검출기
210: 제어부 220: 차단부
222a: 접점부 223: 회전축
230: 멀티탭 콘센트 231, 232, 233, 234: 플러그 소켓
300: 전류차단부재 301: 제1 리드단자
302; 제2 리드단자 303: 하우징
304: 제1 탄성체 305: 제1 솔더볼
306: 제2 탄성체 307: 제2 솔더볼
310: 전류센서

Claims

복수개의 분산전원 각각을 포함하는 복수개의 특정 모선의 규정전압 및 규정전압 허용범위에 대한 정보를 저장하고 있는 저장부(110); 상기 복수개의 특정 모선의 전압, 상기 복수개의 분산전원의 배전계통(10)에 대한 연계점 및 상기 복수개의 분산전원이 연계된 배전선로의 전압 및 전류를 센싱하는 센싱부(120); 상기 특정 모선의 전압이 상기 규정전압 허용범위를 벗어나는 경우, 상기 센싱부에서 센싱된 전압 및 전류의 데이터를 바탕으로 상기 특정 모선의 전압이 상기 규정전압 허용범위 내로 유지되도록 하는 상기 특정 모선에 대한 상기 분산전원의 출력한계값을 계산하며, 상기 출력한계값을 상기 배전선로의 인입부의 전압값 및 상기 복수개의 특정 모선 각각의 전압값, 상기 배전선로의 인입부와 상기 복수개의 특정 모선 사이의 선로의 임피던스값, 상기 복수개의 특정 모선 각각의 소모 전력값, 상기 복수개의 분산전원 각각의 발생 전력값을 바탕으로 하고 계산하는 조류계산부(130); 상기 조류계산부에 의하여 계산된 상기 출력한계값보다 상기 분산전원의 출력값이 작아지도록 상기 분산전원을 제어하는 분산전원 제어부(140)와, 상기 배전계통(10)에 연결되어 상기 분산전원에서 전력의 공급을 받아 전자기기에 공급하는 최종단인 멀티탭 장치(200)를 포함하며, 상기 멀티탭 장치(200)는 멀티탭 콘센트(230)로 전원을 공급해주는 전원연결부(202), 상기 전원연결부(202)를 통해 유입되는 전원을 필터링하여 외부 노이즈를 감쇄하는 노이즈필터(203), 상기 노이즈필터(203)에 의해 필터링된 전원 중 전류를 검출하는 전류 트랜스(204) 및 전류검출기(209)와, 검출된 전류를 직류로 변환하는 정류기(207)와, 상기 전원연결부(202)에서 유입되는 과전류를 감지하여 과전류 유입신호를 전송하는 제어부(210)와, 상기 제어부(210)에서 감지된 과전류 유입신호를 전송받아 상기 전원연결부(202)를 통해 유입되는 전원을 차단하는 차단부(220)를 포함하며,
상기 차단부(220)는 중심부에 회전축(223)이 형성되고, 상기 회전축(223)을 중심으로 상기 회전축(223)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 배열된 날개부(222)가 형성되며, 상기 각각의 날개부(222)의 끝단으로부터 연장된 접점부(222a)와 상기 접점부(222a)의 주변에 전류를 접지시키는 접지부(221)를 각각 형성하고,
상기 멀티탭 콘센트(230)는 복수의 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 일측 접촉단자에 병렬로 연결되는 제1 전선(150)과, 상기 플러그 소켓(231, 232, 233, 234)의 타측 접촉단자에 직렬로 연결되는 제2 전선(151)으로 이루어져 상기 제2 전선(151)에 전류를 차단하는 전류차단부재(400)가 각각 결합하고,
상기 전류차단부재(400)는 내부 공간이 형성된 하우징(403)과, 상기 하우징(403)의 일단에 배치되는 제1 리드단자(401)와, 상기 제1 리드단자(401)의 일단에 배치되는 실린더부재(404)와 상기 실린더부재(404)의 내부의 피스톤(409)에 연결되어 외부로 노출되는 실린더로드(405)와, 상기 실린더로드(405)의 끝단에 형성된 거치대(406)와, 상기 거치대(406)의 일면에 결합된 솔더볼(407)과, 상기 솔더볼(407)이 탄성체(408)에 의해 상기 하우징(403)의 타단에 배치되는 제2 리드단자(402)와, 탄성체(408)에 전기적으로 연결되어 탄성체(408)에 흐르는 전류를 감지하고 감지된 전류가 일정 기준 이상으로 과전류 신호로 발생하는 경우, 작동유를 실린더부재(404)에서 유출관으로 유출시켜 피스톤(409)를 제1 리드단자(401) 쪽으로 이동시키도록 제어하는 제어모듈(410)을 포함하고,
상기 제어모듈(410)은 탄성체(408)에 흐르는 전류를 감지하고 감지된 전류가 일정 기준 이하인 경우, 작동유를 상기 실린더부재(404)에서 유입관으로 유입시켜 피스톤(409)를 상기 제2 리드단자(402) 쪽으로 이동시키고,
상기 솔더볼(407)은 전도성 금속 또는 금속 합금으로 이루어지며, 외부온도가 과열되거나 기준치 보다 높은 과전류가 인가되어 상기 하우징(403) 내의 온도가 전도성 금속 또는 금속 합금의 용융온도보다 높아지는 경우에 상기 솔더볼(407)이 용융되어 전류 흐름이 차단되며, 상기 전류차단부재(400)는 상기 솔더볼(407)과 상기 실린더부재(404)에 의해 전류 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 배전선로의 분산전원 제어장치.