KR101733218B1 - 송전경로 고장 시 발전기 정지없이 발전전력을 저장하는 시스템 및 방법 - Google Patents

송전경로 고장 시 발전기 정지없이 발전전력을 저장하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전력을 저장할 수 있는 에너지저장장치(ESS); 송전단변전소와 연결되는 발전기의 발전전력을 상기 에너지저장장치(ESS)로 전달할 수 있는 분기선로; 상기 분기선로에 형성되는 고전압 발전전력을 저전압 발전전력으로 변환하는 계통연계변압기; 상기 저전압 발전전력을 직류전력으로 변환하는 전력변환장치; 및 상기 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득하고, 상기 고장정보를 통해 상기 송전경로에서의 고장이 감지되면 상기 전력변환장치를 제어하여 상기 발전전력의 전부 혹은 일부가 상기 에너지저장장치(ESS)의 충전전력으로 처리되도록 하는 전력관리장치를 포함하는 발전전력저장시스템을 제공한다.

Description

송전경로 고장 시 발전기 정지없이 발전전력을 저장하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CHARGING GENERATION POWER TO ENERGY STORAGE SYSTEM WITHOUT STOP OF GENERATOR WHEN TRANSMISSION PATH OCCUR DISORDER}
본 발명은 송전경로 고장 시 발전기 정지없이 발전전력을 저장하는 기술에 관한 것이다.
발전기에서 발전된 전력은 송전단변전소 및 송전선로를 포함하는 송전경로를 통해 수전단으로 전송된다. 이러한 송전경로에 고장이 발생하면, 발전전력이 공급될 수 있는 경로가 사라지기 때문에 발전기의 가동이 중단된다.
발전기는 기동시 많은 연료를 소비하게 되는데, 전술한 내용과 같이 송전경로의 고장에 따라 발전기의 가동이 중단된 후 재기동되면, 중단과 재기동의 과정에서 많은 연료가 소비되게 된다.
파리기후협약 체결 등 세계적으로 환경오염 문제에 관심을 가지고 있는 상황에서, 발전기의 가동 중단후 재기동이 빈번하게 발생하여 CO2가 과다 배출되는 문제를 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 송전경로의 고장 시에도 중단없이 발전기를 가동시키는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 전력을 저장할 수 있는 에너지저장장치(ESS); 송전단변전소와 연결되는 발전기의 발전전력을 상기 에너지저장장치(ESS)로 전달할 수 있는 분기선로; 상기 분기선로에 형성되는 고전압 발전전력을 저전압 발전전력으로 변환하는 계통연계변압기; 상기 저전압 발전전력을 직류전력으로 변환하는 전력변환장치; 및 상기 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득하고, 상기 고장정보를 통해 상기 송전경로에서의 고장이 감지되면 상기 전력변환장치를 제어하여 상기 발전전력의 전부 혹은 일부가 상기 에너지저장장치(ESS)의 충전전력으로 처리되도록 하는 전력관리장치를 포함하는 발전전력저장시스템을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득하는 단계; 상기 고장정보를 통해 상기 송전경로에서의 고장이 감지되면 발전기에서 생산된 발전전력의 전부 혹은 일부를 상기 송전단변전소와 병렬로 위치하는 에너지저장장치(ESS)로 충전시키는 단계; 및 상기 송전경로에서의 고장이 복구되면 상기 에너지저장장치(ESS)에 충전된 전력을 상기 송전경로의 송전용량에서 상기 발전전력을 제외한 범위 이내에서 방전시키는 단계를 포함하는 발전전력저장방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 송전경로에 고장이 발생하더라도 발전기를 중단없이 가동시킬 수 있다. 이에 따라, 발전효율을 중대시킬 수 있을 뿐만 아니라 중단과 재기동에서 발생하는 CO2의 배출도 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통시스템의 구성도이다.
도 2는 일부의 송전선로가 고장났을 때의 발전전력저장시스템의 충전전력을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 발전전력저장시스템에 저장된 전력을 방전시키는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발전전력저장시스템의 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전력변환장치의 내부 구성도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전력관리장치의 내부 구성도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 에너지저장장치(ESS)의 내부 구성도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 발전전력저장방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 계통시스템(100)에는 발전기(120), 발전전력저장시스템(110), 스카다(SCADA:Supervisory Control And Data Acquisition)장치(120), 송전단변전소(130), 배전단변전소(140) 등이 포함될 수 있다.
발전기(120)에서 생산된 발전전력은 발전선로(L1)를 통해 송전단변전소(130)로 전송된다. 그리고, 송전단변전소(130)는 발전전력을 변압하거나 변환하여 송전선로(L2)를 통해 배전단변전소(140)로 전송한다.
종래의 계통시스템에서는, 송전단변전소(130) 및 송전선로(L2)를 포함하는 송전경로에서 고장이 발생하면, 발전기(120)를 중단시켰다. 그런데, 일 실시예에 따른 계통시스템(100)은 송전경로에 고장이 발생하면 발전기(120)의 발전전력을 발전전력저장시스템(110)을 통해 에너지저장장치(ESS)(114)로 저장시킴으로써 발전기(120)를 지속적으로 가동시킬 수 있다.
송전경로의 고장시에 발전전력을 우회시키기 위해 계통시스템(100)에는 분기선로(L3)가 배치될 수 있다. 분기선로(L3)는 발전기(120)와 송전단변전소(130)를 연결시키는 발전선로(L1)를 분기시킬 수 있다. 분기선로(L3)는 송전단변전소(130)와 연결되는 발전기(120)의 발전전력을 에너지저장장치(ESS)(114)로 전달할 수 있다.
스카다장치(120)는 전력계통의 고장을 진단하고 송전경로를 모니터링하고 있으면서, 송전경로에 고장이 발생하면 고장정보를 생성하여 발전전력저장시스템(110)으로 전송할 수 있다. 스카다장치(120)는 송전단변전소(130)에 위치하는 변압기의 온도를 분석하여 송전단변전소(130)의 고장을 판단하거나 송전경로 상에 위치하는 송전선로(L2)의 보호기기의 상태신호를 이용하여 송전선로(L2)의 고장을 판단할 수 있다.
발전전력저장시스템(110)은 전력처리장치(112) 및 에너지저장장치(ESS)(114)를 포함할 수 있는데, 전력처리장치(112)는 스카다장치(120)로부터 송전경로에 대한 고장정보를 획득하고, 고장정보를 통해 송전경로에서의 고장이 감지되면, 발전전력의 전부 혹은 일부를 에너지저장장치(ESS)(114)의 충전전력으로 처리할 수 있다.
송전경로 전체가 고장나는 경우, 발전전력저장시스템(110)은 발전기(120)의 발전전력 전체를 에너지저장장치(ESS)(114)의 충전전력으로 처리할 수 있다. 한편, 송전경로의 일부가 고장나는 경우, 발전전력저장시스템(110)은 발전전력의 일부를 에너지저장장치(ESS)(114)의 충전전력으로 처리할 수 있다. 예를 들어, 송전단변전소(130)에 복수의 변압기가 위치하고, 복수의 변압기 중 일부의 변압기가 고장난 경우, 발전전력저장시스템(110)은 고장난 변압기의 용량만큼 발전전력을 에너지저장장치(ESS)(114)의 충전전력으로 처리할 수 있다. 혹은 발전전력저장시스템(110)은 정상작동되는 변압기의 초과 용량만큼의 발전전력을 에너지저장장치(ESS)(114)의 충전전력으로 처리할 수 있다.
도 2는 일부의 송전선로가 고장났을 때의 발전전력저장시스템의 충전전력을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 송전단변전소(130)는 복수의 송전선로(L2a, L2b, ..., L2k, ..., L2n)를 통해 복수의 배전단변전소(140a, 140b, ..., 140k, ..., 140n)와 연결될 수 있다. 그리고, 각각의 송전선로(L2a, L2b, ..., L2k, ..., L2n)의 송전용량 내에서 송전전력(P2a, P2b, ..., P2k, ..., P2n)이 전송될 수 있다.
이러한 구조에서, 일부의 송전선로(L2k)에 고장이 발생하는 경우, 발전전력저장시스템(110)은 발전전력(P1) 중 고장난 송전선로(L2k)에 흐르던 송전전력(P2k)을 충전전력으로 처리할 수 있다.
다른 예로서, 발전전력저장시스템(110)은 고장선로(L2k)의 송전용량만큼 에너지저장장치(ESS)를 충전시킬 수 있다. 이러한 예시에서는 고장난 송전선로(L2k)에 흐르는 송전전력(P2k)을 측정할 필요가 없고, 고장선로만 파악하면 되는 장점이 있다.
또 다른 예로서, 발전전력저장시스템(110)은 정상선로(L2k를 제외한 나머지 송전선로)의 초과 송전용량만큼을 에너지저장장치(ESS)에 충전시킬 수 있다. 이러한 예시에서는 에너지저장장치(ESS)에 충전시키는 발전전력의 양을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 3은 발전전력저장시스템에 저장된 전력을 방전시키는 것을 설명하기 위한 도면이다.
발전전력저장시스템(110)은 송전경로가 정상일 때, 에너지저장장치(ESS)에 저장된 전력을 분기선로(L3)를 통해 방전시키고 에너지저장장치(ESS)의 SOC(State-of-Charge)를 최저기준 SOC로 유지시킬 수 있다.
이때, 발전전력저장시스템(110)은 송전경로의 송전용량에서 발전기(120)의 발전전력(P1)을 제외한 범위에서 에너지저장장치(ESS)의 방전전력(P3)을 결정할 수 있다. 송전경로의 송전용량은 송전단변전소(130)에 위치하는 변압기의 용량에 의해 결정될 수도 있고, 송전선로(L2a, L2b, ..., L2k, ..., L2n)의 송전용량에 의해 결정될 수도 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 발전전력저장시스템의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 발전전력저장시스템(110)은 차단기(210), 계통연계변압기(220), 전력변환장치(230, PCS: Power Conditioning System), 전력관리장치(240, PMS: Power Management System), 에너지저장장치(ESS)(114) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차단기(210), 계통연계변압기(220), 전력변환장치(230) 및 전력관리장치(240)는 도 1을 참조하여 설명한 전력처리장치(112)에 포함될 수 있다.
차단기(210)는 계통측-분기선로(L3)측-에 이상이 발생할 경우, 계통측을 차단하는 AC차단기일 수 있다.
계통연계변압기(220)는 분기선로(L3)에 형성되는 고전압 발전전력을 저전압 발전전력으로 변환하는 장치로서, 예를 들어, 765KVac, 345KVac의 계통전압을 440Vac 수준으로 변압할 수 있다.
전력변환장치(230)는 저전압 발전전력을 직류전력으로 변환하는 장치로서, 분기선로(L3)를 통해 유입되는 발전전력을 처리하여 에너지저장장치(ESS)(114)를 충전하거나 에너지저장장치(ESS)(114)에 충전된 전력을 분기선로(L3)를 통해 계통으로 방전시키는 장치이다.
전력변환장치(230)는 전력관리장치(240)의 제어신호에 따라 충방전을 제어할 수 있는데, 예를 들어, 송전경로의 고장에 따라 발전전력 중 일정 전력을 충전하라는 제어신호를 전력관리장치(240)로부터 수신하면 해당 제어신호에 따라 발전전력을 처리하여 에너지저장장치(ESS)(114)를 충전시킬 수 있다.
전력변환장치(230)는 분기선로(L3)로부터 에너지저장장치(ESS)(114)로 흐르는 전력의 경로에서의 보호기기들도 제어할 수 있는데, 예를 들어, 전력변환장치(230)는 계통의 이상을 감지하여 차단기(210)를 작동시킬 수 있다.
전력변환장치(230)는 통신을 수행하고 제반 내부 구성의 제어를 수행하는 제어기 및 사용자 인터페이스를 제공하는 HMI(Human Machine Interface)를 포함할 수 있는데, 전력변환장치(230)의 세부적인 구성 예시는 도 5를 참조하여 후술한다.
에너지저장장치(ESS)(114)는 배터리와 같은 화학전지이거나 플라이휠과 같은 기계식 전력저장장치일 수 있다. 에너지저장장치(ESS)(114)가 배터리를 포함하는 경우, 에너지저장장치(ESS)(114)는 배터리의 상태를 관리하는 BMS(Battery Management System)장치를 내부적으로 포함할 수 있다. 에너지저장장치(ESS)(114)의 세부적인 구성 예시는 도 7을 참조하여 후술한다.
전력관리장치(240)는 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득하고, 고장정보를 통해 송전경로에서의 고장이 감지되면, 전력변환장치(230)를 제어하여 발전전력의 전부 혹은 일부가 에너지저장장치(ESS)(114)의 충전전력으로 처리되도록 할 수 있다.
전력관리장치(240)는 전력계통의 고장을 진단하는 스카다장치(120)로부터 고장정보를 획득할 수 있다.
전력관리장치(240)는 송전경로의 고장정보에 따라 에너지저장장치(ESS)(114)의 충방전전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력관리장치는 송전경로가 정상일 때, 에너지저장장치(ESS)(114)에 저장된 전력을 분기선로(L3)를 통해 방전시키고 에너지저장장치(ESS)의 SOC를 최저기준 SOC로 유지시킬 수 있다. 이때, 전력관리장치(240)는 송전경로의 송전용량에서 발전기의 발전전력을 제외한 범위에서 에너지저장장치(ESS)(114)의 방전전력을 결정할 수 있다. 다른 예로서, 전력관리장치(240)는 송전경로의 일부에서 고장이 발생한 경우, 고장선로의 송전용량만큼 에너지저장장치(ESS)(114)를 충전시키거나, 정상선로의 초과 송전용량만큼 에너지저장장치(ESS)(114)를 충전시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 송전경로에 복수의 송전선로가 포함되는 경우, 전력관리장치(240)는 고장난 송전선로의 송전용량만큼 에너지저장장치(ESS)(114)를 충전시킬 수 있다.
전력관리장치(240)는 통신을 수행하고 제반 내부 구성의 제어를 수행하는 제어기 및 사용자 인터페이스를 제공하는 HMI(Human Machine Interface)를 포함할 수 있는데, 전력관리장치(240)의 세부적인 구성 예시는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 전력변환장치의 내부 구성도이다.
도 5를 참조하면, 전력변환장치(230)는 AC차단기(310), 제1EMC필터(320), AC필터(330), 인버터(340), DC링크(350), 제2EMC필터(360), DC차단기(370), PCS제어기(380) 및 HMI(390) 등을 포함할 수 있다.
전력변환장치(230)는 계통측 이상 발생시 계통측을 차단할 수 있는 AC차단기(310)를 포함할 수 있다.
그리고, 전력변환장치(230)는 인버터(340)에서 발생하는 노이즈를 감쇄시켜 계통으로 인버터 스위칭 노이즈가 전파되는 것을 방지하는 제1EMC필터(320)를 포함할 수 있다.
그리고, 전력변환장치(230)는 정현파화를 위해 고조파를 감쇄시키는 AC필터(330)를 포함할 수 있다.
AC차단기(310)는 분기선로(L3)에 전기적으로 연결되고, 순차적으로, 제1EMC필터(320) 및 AC필터(330)가 AC차단기(310)와 인버터(340) 사이에 배치될 수 있다.
전력변환장치(230)는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 에너지저장장치(ESS)(114)에 대한 충전전력을 생성하거나 직류전력을 교류전력으로 변환하여 에너지저장장치(ESS)(114)의 전력을 방전시키는 인버터(340)를 포함할 수 있다.
그리고, 전력변환장치(230)는 인버터(340)에 의해 생성된 맥류의 전력을 직류로 평활화시키고, 직류전력을 일시적으로 저장하는 DC링크(350)를 포함할 수 있다.
그리고, 전력변환장치(230)는 직류측 노이즈를 감쇄시키는 제2EMC필터(360)를 포함할 수 있다.
그리고, 전력변환장치(230)는 에너지저장장치(ESS)(114)측 직류전원에 이상이 발생할 때, 직류전원을 차단하는 DC차단기(370)를 포함할 수 있다.
PCS제어기(380)는 AC차단기(310) 및 DC차단기(370)의 개폐를 제어하고, 인버터(340)를 제어할 수 있다. PCS제어기(380)는 전력관리장치(240)와의 통신을 통해 충방전 제어신호를 받아 인버터(340)를 제어할 수 있다. 전력관리장치(240)는 송전경로에 대한 고장정보를 획득하고, 충방전이 이루어져야 할 전력량을 계산하여 PCS제어기(380)로 전송하면, PCS제어기(380)는 해당 전력량만큼 에너지저장장치(ESS)(114)의 충방전이 이루어지도록 인버터(340)를 제어할 수 있다.
PCS제어기(380)는 전력관리장치(240)와의 Modbus-TCP 통신을 통해 전력변환장치(230)의 상태정보와 운용정보, 운전정보, 보호기능을 위한 이상 전압, 이상 전류, 이상 주파수, 과온도 등의 정보를 전력관리장치(240)로 전송할 수 있다. 전력관리장치(240)는 이러한 정보를 이용하여 전력변환장치(230)의 제어값을 결정할 수 있다. 전력관리장치(240)로 전송되는 모든 정보는 송전단변전소 운영자가 관찰할 수 있도록 운영자 단말로 전송되어 표시될 수 있다.
PCS제어기(380)는 전력관리장치(240)와의 통신을 통해 배터리의 운전상태, SOC, SOH(State-of-Health), 온도, 전압, 전류, 충전량, 방전량 등의 정보를 취득하여 이러한 정보들을 배터리 충전시에 인터락(Interlock)으로 고려하여 효율적으로 배터리를 충방전시킬 수 있다.
전력변환장치(230)는 대용량의 전력(전류)을 흘림으로써 온도에 매우 민감하게 되는데, PCS제어기(380)는 자체 보호를 위해 이상 전압, 이상 전류, 이상 주파수, 과온도 등의 정보를 실시간 감시하여 이상 발생시 자체 보호를 위해 운전을 비상정지할 수 있다.
전력변환장치(230)의 운전에 관련된 정보는 PCS제어기(380)에서 관리되고, HMI(390)를 통해 사용자에게 표시될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전력관리장치의 내부 구성도이다.
도 6을 참조하면, 전력관리장치(240)는 PMS제어기(410), 통신HUB(420), 관리자용HMI(430), 데이터저장장치(440) 및 운전용HMI(450) 등을 포함할 수 있다.
통신HUB(420)는 스카다장치(120), 전력변환장치(230) 및 BMS장치(610) 등의 통신가능한 장치들과 연결되어 있으면서, 해당 장치로부터 수신되는 정보를 PMS제어기(410)로 전달하거나 PMS제어기(410)의 데이터를 해당 장치로 전송할 수 있다.
PMS제어기(410)는 스카다장치(120)와의 통신을 통해 송전경로 상에 위치하는 송전단변전소의 변압기, 송전선로 등의 고장정보를 획득할 수 있다.
PMS제어기(410)는 고장정보가 수신되는 즉시 전력변환장치(230)를 제어하여 고장선로에 흐르는 발전전력을 에너지저장장치(ESS)로 저장시킬 수 있다.
PMS제어기(410)는 스카다장치(120)로부터 수신된 고장선로의 송전용량을 에너지저장장치(ESS)에 충전되도록 할 수 있으며, 정상운전시에는 배터리 관리를 위한 에너지저장장치(ESS)에 최저 SOC에 해당하는 용량만이 남아있도록 에너지저장장치(ESS)를 제어할 수 있다.
PMS제어기(410)는 전력변환장치(230)와 Modbus-TCP 통신을 통해 전력변환장치(230)의 상태, 비상정지, 운전상태, 알람정보, 차단기정보, 네트워크 상태 등의 상태정보와 전압, 전류, 전력, 주파수, 인버터 온도 등의 운용정보, 전력변환장치(230)의 운전모드, 충전량, 방전량, 누적충전량, 누적방전량 등의 PCS 운전정보, 전력변환장치(230)의 보호 기능을 위한 이상 전압, 이상 전류, 이상 주파수, 과온도 등의 정보를 취득하여 발전전력제어시스템을 효율적으로 운전할 수 있다.
PMS제어기(410)는 에너지저장장치(ESS)인 배터리를 관리하는 BMS장치(610)와의 통신을 통해 배터리 차단기 상태, SOC, SOH, 온도, 전압, 전류, 전력, 충전량, 방전량, 누적충전량, 누적방전량 등의 정보를 취득하여 에너지저장장치(ESS)를 효율적으로 운전 및 관리할 수 있다.
PMS제어기(410)는 스카다장치(120)와의 통신을 통해 발전전력제어시스템의 모든 정보를 제공함으로써 송전단변전소 운영자에게 발전전력제어시스템을 효율적으로 운전 및 관리할 수 있게 한다.
PMS제어기(410)는 송전경로의 고장이 복구되어 송전계통에 전력의 전송이 가능할 때, 기존 송전용량과 에너지저장장치(ESS)에 저장된 전력을 계산하고 송전선로의 적정용량에 맞추어 에너지저장장치(ESS)를 방전시킬 수 있다.
전력관리장치(240)는 운영자가 발전전력제어시스템을 관리하도록 하는 관리자용HMI(430), 운영자가 발전전력제어시스템을 운전하도록 지원하는 운전용HMI(450) 및 발전전력제어시스템의 모든 정보를 저장하는 데이터저장장치(440)를 포함할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 에너지저장장치(ESS)의 내부 구성도이다.
도 7을 참조하면, 에너지저장장치(ESS)(114)는 마스터BMS(610), DC차단기(630) 및 배터리모듈(620a, 620b, ..., 620n)을 포함할 수 있다.
DC차단기(630)는 전력변환장치(230)에 이상이 발생하거나 에너지저장장치(ESS)(114)에 이상이 발생할 경우, 직류전력을 차단할 수 있다.
배터리모듈(620a, 620b, ..., 620n)에는 퓨즈(622), 배터리(626) 및 모듈BMS(624)가 포함될 수 있다.
퓨즈(622)는 과전류 발생시 오픈되어 배터리(626)를 보호할 수 있다.
모듈BMS(624)는 각 배터리모듈(620a, 620b, ..., 620n)의 각 셀, 각 모듈, 각 랙(rack)의 상태정보를 통신을 통해 마스터BMS(610)로 전송할 수 있다.
마스터BMS(610)는 각각의 배터리모듈(620a, 620b, ..., 620n)의 SOC 차이가 일정 범위 이내로 유지되도록 각각의 배터리모듈(620a, 620b, ..., 620n)로 공급되는 충전전력을 제어할 수 있다. 이를 위해, 마스터BMS(610)는 모듈BMS(624)와의 통신을 통해 각 배터리모듈(620a, 620b, ..., 620n)의 상태정보를 관리할 수 있다.
마스터BMS(610)는 전력관리장치와의 통신을 통해 배터리의 운전상태, SOC, SOH, 온도, 전압, 전류, 충전량, 방전량 등의 정보를 제공할 수 있다. 그리고, 전력관리장치는 이러한 정보를 이용하여 에너지저장장치(ESS)의 상태를 효율적으로 관리할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 발전전력저장방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 발전전력제어시스템은 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득할 수 있다(S800). 이때, 전력계통을 진단하는 스카다장치에 의해 고장정보가 생성될 수 있다. 그리고, 발전전력제어시스템은 스카다장치로부터 고장정보를 획득할 수 있다.
그리고, 발전전력제어시스템은 고장정보를 통해 송전경로에서의 고장이 감지되면 발전기에서 생산된 발전전력의 전부 혹은 일부를 송전단변전소와 병렬로 위치하는 에너지저장장치(ESS)로 충전시킬 수 있다(S802). 발전전력제어시스템은 송전경로의 고장에 의해 차단된 발전전력을 전달받을 수 있는 위치에 설치되어 있으면서, 송전경로에 고장이 감지되면 발전전력의 전부 혹은 일부를 에너지저장장치(ESS)에 충전시킬 수 있다.
그리고, 발전전력제어시스템은 스카다장치나 다른 장치를 통해 송전경로 수리완료신호를 획득할 수 있다(S804). 발전전력제어시스템은 운영자의 HMI 조작에 의해 송전경로 수리완료신호를 획득할 수도 있고, 스카다장치나 다른 장치에서 송신되는 정보를 통해 송전경로에 대한 수리가 완료되었는지를 나타내는 송전경로 수리완료신호를 획득할 수 있다.
그리고, 발전전력제어시스템은 송전경로에서의 고장이 복구되면 에너지저장장치(ESS)에 충전된 전력을 송전경로의 송전용량에서 발전전력을 제외한 범위 이내에서 방전시킬 수 있다(S806). 발전전력제어시스템은 송전경로에서의 고장이 복구되면 에너지저장장치(ESS)를 최저 SOC 수준으로 유지시키기 위해 충전된 전력을 계통으로 방전시킬 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 의하면, 송전경로에 고장이 발생하더라도 발전기를 중단없이 가동시킬 수 있다. 이에 따라, 발전효율을 중대시킬 수 있을 뿐만 아니라 중단과 재기동에서 발생하는 CO2의 배출도 줄일 수 있게 된다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전력을 저장할 수 있는 에너지저장장치(ESS);
    송전단변전소와 연결되는 발전기의 발전전력을 상기 에너지저장장치(ESS)로 전달할 수 있는 분기선로;
    상기 분기선로에 형성되는 고전압 발전전력을 저전압 발전전력으로 변환하는 계통연계변압기;
    상기 저전압 발전전력을 직류전력으로 변환하는 전력변환장치; 및
    상기 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득하고, 상기 고장정보를 통해 상기 송전경로에서의 고장이 감지되면 상기 전력변환장치를 제어하여 상기 발전전력의 전부 혹은 일부가 상기 에너지저장장치(ESS)의 충전전력으로 처리되도록 하는 전력관리장치를 포함하고,
    상기 전력관리장치는,
    상기 송전경로의 일부에서 고장이 발생한 경우, 고장선로의 송전용량만큼 상기 에너지저장장치(ESS)를 충전시키거나, 정상선로의 초과 송전용량만큼 상기 에너지저장장치(ESS)를 충전시키는 발전전력저장시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력관리장치는,
    전력계통의 고장을 진단하는 스카다(SCADA)장치로부서 상기 고장정보를 획득하는 발전전력저장시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스카다장치는,
    상기 송전단변전소에 위치하는 변압기의 온도를 분석하여 상기 송전단변전소의 고장을 판단하거나, 상기 송전경로 상에 위치하는 송전선로의 보호기기의 상태신호를 이용하여 상기 송전선로의 고장을 판단하는 발전전력저장시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환장치는,
    상기 분기선로와 연결되는 AC차단기, 노이즈를 차단하는 제1EMC필터, 고조파성분을 제거하는 AC필터, 교류전력을 직류전력으로 변환하는 인버터, 직류전력을 일시적으로 저장하는 DC링크, 노이즈를 차단하는 제2EMC필터, 상기 에너지저장장치(ESS)와 연결되는 DC차단기, 및 상기 인버터를 제어하는 PCS(Power Conversion System)제어기를 포함하는 발전전력저장시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력관리장치는,
    상기 송전경로가 정상일 때, 상기 에너지저장장치(ESS)에 저장된 전력을 상기 분기선로를 통해 방전시키고 상기 에너지저장장치(ESS)의 SOC(State-of-Charge)를 최저기준 SOC로 유지시키는 발전전력저장시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력관리장치는,
    상기 송전경로의 송전용량에서 상기 발전기의 발전전력을 제외한 범위에서 상기 에너지저장장치(ESS)의 방전전력을 결정하는 발전전력저장시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에너지저장장치(ESS)는,
    마스터BMS(Battery Management System)장치 및 복수의 배터리모듈을 포함하고, 상기 마스터BMS장치는 각각의 배터리모듈의 SOC(State-of-Charge) 차이가 일정 범위 이내로 유지되도록 각각의 배터리모듈로 공급되는 충전전력을 제어하는 발전전력저장시스템.
  8. 전력을 저장할 수 있는 에너지저장장치(ESS);
    송전단변전소와 연결되는 발전기의 발전전력을 상기 에너지저장장치(ESS)로 전달할 수 있는 분기선로;
    상기 분기선로에 형성되는 고전압 발전전력을 저전압 발전전력으로 변환하는 계통연계변압기;
    상기 저전압 발전전력을 직류전력으로 변환하는 전력변환장치; 및
    상기 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득하고, 상기 고장정보를 통해 상기 송전경로에서의 고장이 감지되면 상기 전력변환장치를 제어하여 상기 발전전력의 전부 혹은 일부가 상기 에너지저장장치(ESS)의 충전전력으로 처리되도록 하는 전력관리장치를 포함하고,
    상기 송전경로에는 복수의 송전선로가 포함되고,
    상기 전력관리장치는,
    고장난 상기 송전선로의 송전용량만큼 상기 에너지저장장치(ESS)를 충전시키는 발전전력저장시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에너지저장장치(ESS)는,
    마스터BMS(Battery Management System)장치 및 복수의 배터리모듈을 포함하고, 상기 마스터BMS장치는 각각의 배터리모듈의 SOC(State-of-Charge) 차이가 일정 범위 이내로 유지되도록 각각의 배터리모듈로 공급되는 충전전력을 제어하는 발전전력저장시스템.
  10. 송전단변전소를 포함하는 송전경로에서의 고장정보를 획득하는 단계;
    상기 고장정보를 통해 상기 송전경로에서의 고장이 감지되면 발전기에서 생산된 발전전력의 전부 혹은 일부를 상기 송전단변전소와 병렬로 위치하는 에너지저장장치(ESS)로 충전시키는 단계; 및
    상기 송전경로에서의 고장이 복구되면 상기 에너지저장장치(ESS)에 충전된 전력을 상기 송전경로의 송전용량에서 상기 발전전력을 제외한 범위 이내에서 방전시키는 단계를 포함하고,
    상기 발전전력을 에너지저장장치로 충전시키는 단계에서,
    상기 송전경로의 일부에서 고장이 발생한 경우, 고장선로의 송전용량만큼 상기 에너지저장장치(ESS)를 충전시키거나, 정상선로의 초과 송전용량만큼 상기 에너지저장장치(ESS)를 충전시키는 발전전력저장방법.
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