KR101742599B1 - Interconnection generation system with mulit monitoring - Google Patents

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KR101742599B1 KR1020160108976A KR20160108976A KR101742599B1 KR 101742599 B1 KR101742599 B1 KR 101742599B1 KR 1020160108976 A KR1020160108976 A KR 1020160108976A KR 20160108976 A KR20160108976 A KR 20160108976A KR 101742599 B1 KR101742599 B1 KR 101742599B1
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이환귀
이종훈
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주식회사 주왕산업
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Abstract

본 발명은 다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 PV(Photovoltaic, 131)에 의한 태양광 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터(130); 풍력 또는 소수력에 의한 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터(120); 배터리 저장장치(141)에 연결되어 배터리 충전전압으로 감압(step-down)하거나, 배터리의 전압을 인버터가 동작하는 전압으로 승압(step-up)하는 DC-DC 컨버터(140); 상기 컨버터들과 병렬로 연결되고, 발전 전력을 배터리 저장장치(141)에 저정하거나 부하(300)에서 사용이 가능한 상용전원으로 변환하는 PCS(110); 계통(30)과 상기 PCS(110) 사이에 제공되는 스위치(102); 상기 스위치(102)의 상기 계통 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제1 계통감시부(151); 및 상기 스위치(102)의 상기 PCS 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제2 계통감시부(152);를 포함하는, 다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a grid-connected power generation system capable of multi-system monitoring, and more particularly, to a DC-DC converter (130) for converting solar power generated by PV (Photovoltaic) 131 into a DC voltage. An AC-DC converter 120 for converting power generated by wind or small hydro power into a DC voltage; A DC-DC converter 140 connected to the battery storage device 141 to step-down to a battery charging voltage, or to step-up the voltage of the battery to a voltage at which the inverter operates; A PCS 110 connected in parallel with the converters, for converting generation power into a commercial power supply available in the battery storage device 141 or in a load 300; A switch 102 provided between the system 30 and the PCS 110; A first system monitoring unit 151 installed on the system side of the switch 102 and connected to the PCS 110; And a second system monitoring unit (152) installed on the PCS side of the switch (102) and connected to the PCS (110).

Description

다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템{Interconnection generation system with mulit monitoring}[0001] Interconnection generation system with mulit monitoring [0002]

본 발명은 다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 PV(Photovoltaic, 131)에 의한 태양광 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터(130); 풍력 또는 소수력에 의한 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터(120); 배터리 저장장치(141)에 연결되어 배터리 충전전압으로 감압(step-down)하거나, 배터리의 전압을 인버터가 동작하는 전압으로 승압(step-up)하는 DC-DC 컨버터(140); 상기 컨버터들과 병렬로 연결되고, 발전 전력을 배터리 저장장치(141)에 저정하거나 부하(300)에서 사용이 가능한 상용전원으로 변환하는 PCS(110); 계통(30)과 상기 PCS(110) 사이에 제공되는 스위치(102); 상기 스위치(102)의 상기 계통 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제1 계통감시부(151); 및 상기 스위치(102)의 상기 PCS 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제2 계통감시부(152);를 포함하는, 다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a grid-connected power generation system capable of multi-system monitoring, and more particularly, to a DC-DC converter (130) for converting solar power generated by PV (Photovoltaic) 131 into a DC voltage. An AC-DC converter 120 for converting power generated by wind or small hydro power into a DC voltage; A DC-DC converter 140 connected to the battery storage device 141 to step-down to a battery charging voltage, or to step-up the voltage of the battery to a voltage at which the inverter operates; A PCS 110 connected in parallel with the converters, for converting generation power into a commercial power supply available in the battery storage device 141 or in a load 300; A switch 102 provided between the system 30 and the PCS 110; A first system monitoring unit 151 installed on the system side of the switch 102 and connected to the PCS 110; And a second system monitoring unit (152) installed on the PCS side of the switch (102) and connected to the PCS (110).

당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 기존의 태양광 발전 시스템은 계통연계형과 독립형으로 크게 구분된다. 태양광 발전사업용으로는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 사용하며, 그 일실시예의 구성을 도 1에 나타내 보였다. 한편, 한전과 같은 전력공급 사업자의 계통전력 공급이 어려운 도서지역에는 독립형 태양광 발전 시스템을 사용하며, 그 일실시예의 구성을 도 2에 나타내 보였다. 도 1 및 도 2에서 부재번호 10은 직류모선이고, 20은 배터리 충-방전기, 22는 배터리, 30은 계통, 40은 인버터, 50은 부하, 60은 PV 컨버터, 70은 태양전지를 지시하며, 이들 부재들은 당업자에게 널리 공지되어 있다.As is well known to those skilled in the art, conventional solar power generation systems are broadly classified into grid-connected and stand-alone types. A grid-connected photovoltaic power generation system is used for the photovoltaic power generation business, and the configuration of one embodiment is shown in FIG. On the other hand, a stand-alone photovoltaic power generation system is used in a book area where power supply companies such as KEPCO are difficult to supply grid power, and the configuration of one embodiment is shown in FIG. 1 and 2, reference numeral 10 denotes a direct current bus, 20 denotes a battery charge / discharge unit, 22 denotes a battery, 30 denotes a system, 40 denotes an inverter, 50 denotes a load, 60 denotes a PV converter, 70 denotes a solar cell, These members are well known to those skilled in the art.

도 1에 도시한 바와 같은 계통연계형 태양광 발전 시스템은 통상적으로 사업자가 발전전력을 계통(30)에 공급하여 전력판매를 통해 수익을 얻는 목적으로 사용된다. The grid-connected photovoltaic power generation system as shown in FIG. 1 is generally used for the purpose of supplying power to the grid 30 by a business operator to obtain a profit by selling electricity.

도 2에 도시한 바와 같은 독립형 태양광 발전 시스템은 통상적으로 한전과 같은 전력공급 사업자에 의한 전력 계통이 없는 도서지역 등에 사용되는 것으로, 배터리 및 별도의 발전기와 협조운전에 의해 부하(50)에 전력을 공급하는 형태로 사용된다. 이러한 특정한 상황에서 사용되는 태양광 발전 시스템의 기능을 접목하여 부하(50) 단에는 양질의 전력을 공급하고, 태양전지(70)에서 발전된 잉여전력을 계통(30)을 통해 판매하여, 수익을 올리고, 또한 심야시간대의 저렴한 심야전력을 이용하여 배터리(22)를 충전시켜, 발전차액으로 수익을 올릴 수 있는 복합기능의 태양광 발전 시스템의 개발이 요구되고 있다. The independent solar photovoltaic power generation system as shown in FIG. 2 is typically used in a book site where there is no power system by a power supply company such as KEPCO, and is connected to a load 50 by a cooperative operation with a battery and a separate generator. Is used. By combining the functions of the photovoltaic power generation system used in such a specific situation, high quality electric power is supplied to the load 50, and surplus electric power generated by the solar battery 70 is sold through the system 30, , And also to develop a solar power generation system of a complex function capable of charging the battery 22 using the low-cost night-time power of the night time zone to increase the profit of the generation difference.

이와 관련된 선행기술로는 한국공개특허공보 2006-0057115호, 및 한국등록번호 0891513호에 개시되어 있다.Related prior arts are disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0057115 and Korean Registration No. 0891513.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다중 계통감시 기능을 두어 계통 이상에 의해 계통과의 연결이 차단된 이후 계통 쪽에서 복전이 되었는지를 확인하여, 복전시에 계통과의 연결을 수행하는 기능을 수행시에 계통 측과 전압, 주파수 위상을 맞추는 과정을 수행하여 원활한 계통연계가 이루어지는 계통연계형 발전 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a multi-system monitoring function to check whether the system is shut down after the system is disconnected from the system, The present invention also provides a grid-connected power generation system in which a grid connection is performed by performing a process of matching a voltage and a frequency phase with a grid side in performing a function of performing grid connection.

또한, 발전기 유무에 따른 발전 시스템 운영 알고리즘을 제공하여 무정전 기능을 갖는 계통 연계형 발전 시스템의 성능과 효율성을 높이도록 한다. Also, the power generation system operation algorithm according to the presence or absence of the generator is provided to improve the performance and efficiency of the grid-connected generation system having the uninterruptible power.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다. The present invention provides the following means for solving the above problems.

본 발명은 다중 계통감시 기능을 가진 계통연계형 발전 시스템에 있어서, The present invention relates to a grid-connected power generation system having a multi-grid monitoring function,

PV(Photovoltaic, 131)에 의한 태양광 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터(130); 풍력 또는 소수력에 의한 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터(120); 배터리 저장장치(141)에 연결되어 배터리 충전전압으로 감압(step-down)하거나, 배터리의 전압을 인버터가 동작하는 전압으로 승압(step-up)하는 DC-DC 컨버터(140); 상기 컨버터들과 병렬로 연결되고, 발전 전력을 배터리 저장장치(141)에 저정하거나 부하(300)에서 사용이 가능한 상용전원으로 변환하는 PCS(110); 계통(30)과 상기 PCS(110) 사이에 제공되는 스위치(102); 상기 스위치(102)의 상기 계통 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제1 계통감시부(151); 및 상기 스위치(102)의 상기 PCS 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제2 계통감시부(152);를 포함하는, 다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템을 제공한다. A DC-DC converter 130 for converting the photovoltaic power generated by the photovoltaic (PV) generator 131 into a DC voltage; An AC-DC converter 120 for converting power generated by wind or small hydro power into a DC voltage; A DC-DC converter 140 connected to the battery storage device 141 to step-down to a battery charging voltage, or to step-up the voltage of the battery to a voltage at which the inverter operates; A PCS 110 connected in parallel with the converters, for converting generation power into a commercial power supply available in the battery storage device 141 or in a load 300; A switch 102 provided between the system 30 and the PCS 110; A first system monitoring unit 151 installed on the system side of the switch 102 and connected to the PCS 110; And a second system monitoring unit (152) installed on the PCS side of the switch (102) and connected to the PCS (110).

이 때, 상기 제2 계통감시부(152)는 상기 계통이 정상상태일 때 상기 계통의 이상 여부를 실시간으로 감시하고, 상기 제1 계통감시부(151)은 상기 계통이 이상상태일 때 상기 계통의 정상 여부를 실시간으로 감시하는 것을 특징으로 한다.In this case, the second system monitoring unit 152 monitors in real time whether the system is abnormal when the system is in a normal state, and the first system monitoring unit 151 monitors whether the system is in an abnormal state, In real time.

상기 제1 계통감시부(151)에서 복전을 감지하는 경우, 계통의 전압, 주파수, 위상을 동기화하여 상기 스위치(102)를 on 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다. When the first system monitoring unit 151 senses an electric discharge, the switch 102 is turned on by synchronizing the voltage, frequency, and phase of the system.

또한, 상기 PCS(110)와 상기 부하(300) 사이에는 CTTS(170)를 통해 디젤 발전기(200)가 상기 부하(300)와 병렬로 연결되어 있있어 ESS(141)의 잔여 용량이상(?) 계통의 이상이 계속될 경우, 디젤 발전기(200)를 가동하여 부하(300)의 주 전력을 디젤발전기(200)으로 공급할 수 있다.The diesel generator 200 is connected in parallel with the load 300 via the CTTS 170 between the PCS 110 and the load 300 so that the residual capacity of the ESS 141 can be reduced. The diesel generator 200 may be operated to supply the main power of the load 300 to the diesel generator 200. [

또한, 디젤발전기(200) 가동 중 청구항 3과 같이 상기 제1 계통감시부(151)에서 복전을 감지하는 경우, 상기 스위치(102)를 on 상태로 전환하고 CTTS(170)에 의해 계통의 전압, 주파수, 위상을 동기화 하여 부하(300)의 주전력을 계통과 연계되는 것을 특징으로 한다.When the first system monitoring unit 151 senses the completion of the diesel power generator 200 as described in claim 3, the switch 102 is turned on and the voltage of the system is controlled by the CTTS 170, And the main power of the load (300) is connected to the system by synchronizing the frequency and the phase.

본 발명은 다중 계통감시 기능을 두어 계통 이상에 의해 계통과의 연결이 차단된 이후 계통 쪽에서 복전이 되었는지를 확인하여, 복전시에 계통과의 연결을 수행하는 기능을 수행시에 계통 측과 전압, 주파수 위상을 맞추는 과정을 수행하여 원활한 계통연계가 이루어지는 효과를 제공한다. The present invention relates to a system and a method for monitoring a system in which a plurality of system monitoring functions are provided to check whether a system is shut down after a system is disconnected from a system, And the frequency phase is matched to provide a seamless grid connection.

또한, 발전기 유무에 따른 발전 시스템 운영 알고리즘을 제공하여 무정전 기능을 갖는 계통 연계형 발전 시스템의 성능과 효율성을 높이는 효과가 있다.Also, there is an effect of improving the performance and efficiency of a grid-connected power generation system having an uninterruptible power supply by providing a power generation system operation algorithm according to the presence or absence of a generator.

도 1은 종래의 계통연계형 태양광 발전 시스템의 구성도.
도 2는 종래의 독립형 태양광 발전 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 다중 계통 감시의 계통연계형 발전 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 다중 계통 감시의 계통연계형 발전 시스템의 구성도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a conventional grid-connected solar power generation system. FIG.
2 is a configuration diagram of a conventional stand-alone solar power generation system.
3 is a configuration diagram of a grid-connected power generation system for monitoring multiple systems according to the present invention;
4 is a configuration diagram of a grid-connected power generation system for monitoring multiple systems according to the present invention;

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure. Also, throughout the present specification, the phrase " step "or" step "does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination thereof" included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

도 3 및 4는 본 발명에 따른 다중 계통 감시의 계통연계형 발전 시스템의 구성도를 도시한 것으로서, 도 3은 디젤 발전기가 없는 부하에 대한 경우이고, 도 4는 디젤 발전기를 포함하는 부하에 대한 경우이다. 3 and 4 show a schematic diagram of a grid-connected power generation system for monitoring multiple systems according to the present invention. FIG. 3 shows a case of a load without a diesel generator, and FIG. 4 shows a case with respect to a load including a diesel generator .

먼저 도 3을 참조하여 디젤 발전기가 없는 부하에 대한 경우에 대해 설명하기로 한다.First, the case of a load without a diesel generator will be described with reference to FIG.

본 발명에 따르면, 계통(30)과 PCS(power conversion system, 110)의 사이에는 스위치(102)가 제공된다. 스위치(102)의 계통(30) 쪽에는 제1 계통감시부(151)이 설치되어 PCS와 연결되고, 스위치의 PCS 쪽에는 제2 계통감시부(152)가 설치되어 PCS와 연결되어 있다. 이는 도 3에 잘 도시되어 있다.According to the present invention, a switch 102 is provided between the system 30 and the PCS (power conversion system) The first system monitoring unit 151 is connected to the system 30 of the switch 102 and is connected to the PCS and the second system monitoring unit 152 is connected to the PCS. This is well illustrated in FIG.

PCS(110)는 계통과 연결돼 최적 및 최대효율운영기법(MPPT) 등을 이용해 태양광 발전으로부터의 직류전력, 풍력 발전으로부터의 교류전력을 배터리 저장장치(또는 ESS, 141)에 저장 또는 부하에서 사용이 가능한 상용전원으로 변환하는 장치이다. 태양광 발전 또는 풍력 발전으로부터의 발전전력이 큰 경우, PCS를 통해 배터리 저장장치(141)에 에너지를 저장(충전) 한다. 또한 충전하는 동시에 상용전원을 사용하는 부하에 전력공급이 가능하다.The PCS 110 is connected to the grid and stores the DC power from the photovoltaic power generation and the AC power from the wind power generation in the battery storage device (or ESS 141) by using the optimum and maximum efficiency operation technique (MPPT) It is a device that converts to a usable commercial power source. When the generated power from solar power or wind power is large, energy is stored (charged) in the battery storage device 141 through the PCS. It is also possible to supply power to a load that uses commercial power while charging.

발전량이 감소한 경우, 에너지 저장장치(141)에 저장된 에너지를 방전하여 상용전원을 사용하는 부하에 안정된 교류전원(Leveling화)을 공급한다. 저장장치에 전력을 저장하고 남는 잉여전력은 각 가정의 경우, 전력값이 높은 시간대에 연계된 계통(Grid)을 통해 판매할 수도 있고, 저장장치에 저장된 전력이 부족한 경우, 연계된 계통으로부터 부족한 전력을 공급받아 배터리 모듈에 전력을 저장(충전) 한다.When the power generation amount decreases, the energy stored in the energy storage device 141 is discharged to supply a stable AC power (leveling) to the load using the commercial power supply. The surplus power that stores the power in the storage device may be sold through a grid linked to the time when the power value is high in each assumption, or when the power stored in the storage device is insufficient, And the power is stored (charged) in the battery module.

이러한 PCS에는 태양광 발전을 위한 PV(photovoltaic, 131)가 DC-DC 컨버터(130)를 통해 연결되어 있고, 풍력 또는 소수력 발전 장치(121)가 AC-DC 컨버터(120)를 통해 연결되어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 에너지 저장장치 또는 ESS(141)이 DC-DC 컨버터(140)를 통해 연결되어 있다. 이는 도면에 도시된 바와 같이 각각 병렬로 연결되어 있다.In this PCS, photovoltaic (PV) 131 for photovoltaic power generation is connected through a DC-DC converter 130, and a wind power or small hydropower generation device 121 is connected through an AC-DC converter 120. As described above, the energy storage device or the ESS 141 is connected through the DC-DC converter 140. [ Which are connected in parallel, respectively, as shown in the figure.

DC-DC 컨버터(130)는 PV(131)에서 입력되는 직류전압을 최대 전력점 추종(MPPT) 방식에 의해 제어된 전력을 PCS(110)로 공급하는 역할을 한다. 보다 구체적으로는 DC-DC 컨버터(130)와 PCS(110) 사이에는 직류모선(도면 미도시)이 더 제공될 수 있다. 직류모선은 DC-DC 컨버터(130)와 또 다른 DC-DC 컨버터(140)의 전기적 연결을 제어하도록 기능하는데, 이는 일반적인 것이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The DC-DC converter 130 serves to supply the DC voltage input from the PV 131 to the PCS 110, which is controlled by the maximum power point tracking (MPPT) scheme. More specifically, a DC bus (not shown) may be further provided between the DC-DC converter 130 and the PCS 110. The direct current bus functions to control the electrical connection between the DC-DC converter 130 and another DC-DC converter 140, which is a general one, and thus a detailed description will be omitted.

또 다른 DC-DC 컨버터(140)는, 충전시에는 직류모선에 공급되는 전압을 감압하여 에너지 저장장치(141)에 공급하고, 방전시에는 에너지 저장장치의 전압을 승압하여 직류모선으로 공급한다.The other DC-DC converter 140 supplies a voltage to the DC bus at the time of charging to the energy storage device 141 while supplying the DC voltage to the energy storage device 141 at the time of discharging.

스위치(102)의 PCS 측은 부하(300)가 연결되어 있다.The load 300 is connected to the PCS side of the switch 102.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 운영 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, an operation method according to an embodiment of the present invention will be described.

정상상태에서는, 본 발전시스템은 계통연계형 PCS 를 통하여 정상적인 발전 운전을 수행하게 된다. 이때, 스위치(102)는 on 상태에 위치하고, 제2 계통감시부(152)를 통해 계통 이상 여부를 실시간으로 체크하게 된다. 에너지 저장장치(141)은 부하용량과 최대 보장 무정전 시간을 곱한 용량으로 설계되어 있다. In the steady state, the power generation system performs normal power generation operation through the grid-connected PCS. At this time, the switch 102 is placed in the on state, and the second system monitoring unit 152 checks in real time whether the system is abnormal. The energy storage device 141 is designed with a capacity multiplied by the load capacity and the maximum guaranteed uninterruptible power.

제2 계통감시부(152)에 의해 계통 이상이 발견되면, 0.5초 이내에 스위치를 off 시킨다. 이후, 발전원(PV, 풍력, 소수력 등)과 에너지 저장장치를 활용하여 독립 운전을 수행하게 된다. 또한, 제2 계통감시부(152)는 계통과의 전기적 연결이 차단된 상태이므로, 제1 계통감시부(151)을 활성화시켜 계통 측의 복전 여부를 계속 체크하게 된다. 제1 계통감시부(151)는 스위치가 on 상태에서는 비활성화상태로 유지되는 것이 바람직하다. If a system anomaly is detected by the second system monitoring unit 152, the switch is turned off within 0.5 seconds. Thereafter, independent operation is performed using power generation source (PV, wind power, small power, etc.) and energy storage device. Since the second system monitoring unit 152 is in a state in which the electrical connection with the system is disconnected, the first system monitoring unit 151 is activated to continuously check whether or not the system side is fully powered up. It is preferable that the first system monitoring unit 151 is kept in an inactive state when the switch is turned on.

독립 발전을 수행하는 경우에, 본 발전 시스템은 부하량에 따라 동작을 수행하게 되는데, 계통과는 다른 내부의 60Hz의 임의의 주파수로 동작을 하게 된다. 즉, 제2 계통감시부(152)는 내부의 임의의 주파수, 위상, 및 전압으로 동작하고 있고, 제1 계통감시부(151)는 계통과 동일한 주파수, 위상, 및 전압으로 동작을 하게 된다.When independent power generation is performed, the power generation system performs operation according to the load, and operates at an arbitrary frequency of 60 Hz which is different from the system. That is, the second system monitoring unit 152 operates with an arbitrary frequency, phase, and voltage therein, and the first system monitoring unit 151 operates with the same frequency, phase, and voltage as the system.

제1 계통감시부(151)에서 복전을 감지하는 경우에는 PCS(110)는 제2 계통감시부(152)와 제1 계통감시부(151)의 전압, 주파수, 위상을 맞추는 동작을 수행한다. 즉, 발전 시스템 내부의 전압, 주파수, 위상을 제1 계통감시부(151)를 통해 획득한 계통(30)의 전압, 주파수, 위상과 동일하게 맞추는 작업을 수행한다. 이와 같이, 계통의 복전 확인시에 본 발명에 따른 발전 시스템은 내부의 전압, 주파수, 위상을 계통과 일치시킨 후에 통전 과정을 수행함으로써, 이의 불일치에 따른 충격 및 기기 파손을 방지하는 효과가 있다.In case that the first system monitoring unit 151 senses the power failure, the PCS 110 performs operations to adjust the voltage, frequency, and phase of the second system monitoring unit 152 and the first system monitoring unit 151. That is, the voltage, frequency, and phase inside the power generation system are equalized to the voltage, frequency, and phase of the system 30 acquired through the first system monitoring unit 151. As described above, the power generation system according to the present invention at the time of confirming the power-down of the system has the effect of preventing the impact due to the mismatch and the device breakage by performing the energization process after matching the internal voltage, frequency and phase with the system.

이후에 스위치(102)를 on 상태로 전환하고, 앞에서 설명한 정상 상태의 발전을 수행하게 된다. Thereafter, the switch 102 is turned on, and the steady-state power generation described above is performed.

도 4는 디젤 발전기를 포함하는 부하의 경우이다. Figure 4 is a case of a load comprising a diesel generator.

도 4에 도시된 바와 같이, PCS(110)에는 CTTS(170)를 통해 디젤 발전기(200)와 부하(300)가 병렬로 연결되어 있다. As shown in FIG. 4, the diesel generator 200 and the load 300 are connected in parallel to the PCS 110 via the CTTS 170.

CTTS(closed transition transfer switch)는 무정전 절체 시스템의 한 종류로서 일반적인 ATS의 개방절체(open transition)와는 달리 폐쇄형 절체를 의미한다. 계통과 발전기 두 전원이 모두 살아있는 경우 두 전원의 동기화를 검출하여 100ms(최소 20ms이내) 이내에 계통분리가 가능한 계폐장치이다. 즉, 무정전으로 절체가 가능하도록 하는 콘트롤러와 전원을 절체하는 스위치부로 구성이 되어있다. CTTS (closed transition transfer switch) is a type of uninterruptible transfer system, which means a closed transfer, unlike the open transition of general ATS. If both the grid and generator are live, it is a switchgear that can detect the synchronization of both power sources and isolate the grid within 100ms (within 20ms minimum). In other words, the controller is constituted of a controller that enables switching to be performed in an uninterruptible manner and a switch portion that switches the power source.

ATS는 두 개의 다른 전원 요소 간 부하를 전환시켜주는 장치로, 계통이 정전되고 발전기가 가동될 때 발전 전원 쪽으로 부하를 절체하는 시스템이다. CTTS는 ATS와 기본적인 개념은 비슷하다. 하지만 전환시 개방형이 아닌 폐쇄형이라는 것이 가장 큰 차이다.The ATS is a system that switches the load between two different power sources and switches the load to the generator power when the system is out of power and the generator is running. CTTS is basically similar to ATS. But the biggest difference is that it is closed rather than open.

일반적인 ATS는 한전 전원이 끊길 경우 연결을 분리한 뒤 발전기로 옮기는 방식이기 때문에 0.01~0.10초가량 정전이 발생할 수밖에 없다. 반면 CTTS는 극히 짧은 절체 순간에 양 전원을 동시 투입했다가 하나의 전원을 끊어버리는 구조이기 때문에 무정전 절체가 가능한 장점이 있다. In general ATS, when the KEPCO power supply is disconnected, the connection is disconnected and then transferred to the generator. Therefore, it is inevitable that the power failure occurs for 0.01 ~ 0.10 second. CTTS, on the other hand, has the advantage of allowing uninterruptible transfer because it is a structure in which both power sources are turned on at the moment of an extremely short transfer, and one power source is cut off.

이하, 디젤 발전기를 포함하는 부하의 경우, 발전 시스템의 운영 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, in the case of a load including a diesel generator, a method of operating the power generation system will be described.

정상상태에서는, 본 발전시스템은 계통연계형 PCS 를 통하여 정상적인 발전 운전을 수행하게 된다. 이때, 스위치(102)는 on 상태에 위치하고, 제2 계통감시부(152)를 통해 계통 이상 여부를 실시간으로 체크하게 된다. 에너지 저장장치(141)은 부하용량과 발전기 가동 및 운전시간을 곱한 용량으로 설계되어 있다.In the steady state, the power generation system performs normal power generation operation through the grid-connected PCS. At this time, the switch 102 is placed in the on state, and the second system monitoring unit 152 checks in real time whether the system is abnormal. The energy storage device 141 is designed to have a capacity multiplied by the load capacity and the generator operation and operation time.

제2 계통감시부(152)에 의해 계통 이상이 발견되면, 0.5초 이내에 스위치를 off 시킴과 동시에, 디젤 발전기를 가동시킨다. 이후, 발전원(PV, 풍력, 소수력 등)과 에너지 저장장치, 그리고 디젤 발전기를 활용하여 독립 운전을 수행하게 된다.When a system anomaly is detected by the second system monitoring unit 152, the switch is turned off within 0.5 seconds and the diesel generator is started. Thereafter, independent operation is performed by using power generation source (PV, wind, small power, etc.), energy storage device, and diesel generator.

이때, CTTS(170)를 통해 디젤 발전기 쪽으로 부하를 이동시키게 되는데, 이때 전압과 주파수, 위상각이 모두 동기화된 후에 발전기 쪽으로 부하를 절체한다.At this time, the load is transferred to the diesel generator through the CTTS 170. At this time, the load is transferred to the generator after the voltage, frequency, and phase angle are all synchronized.

이후, 제2 계통감시부(152)는 계통과의 전기적 연결이 차단된 상태이므로, 제1 계통감시부(151)을 활성화시켜 계통 측의 복전 여부를 계속 체크하게 된다. 제1 계통감시부(151)는 스위치가 on 상태에서는 비활성화상태로 유지되는 것이 바람직하다.Since the second system monitoring unit 152 is in a state in which the electrical connection with the system is disconnected, the first system monitoring unit 151 is activated to continuously check whether or not the system is turned on. It is preferable that the first system monitoring unit 151 is kept in an inactive state when the switch is turned on.

독립 발전을 수행하는 경우에, 본 발전 시스템은 부하량에 따라 동작을 수행하게 되는데, 계통과는 다른 내부의 60Hz의 임의의 주파수로 동작을 하게 된다. 즉, 제2 계통감시부(152)는 내부의 임의의 주파수, 위상, 및 전압으로 동작하고 있고, 제1 계통감시부(151)는 계통과 동일한 주파수, 위상, 및 전압으로 동작을 하게 된다. When independent power generation is performed, the power generation system performs operation according to the load, and operates at an arbitrary frequency of 60 Hz which is different from the system. That is, the second system monitoring unit 152 operates with an arbitrary frequency, phase, and voltage therein, and the first system monitoring unit 151 operates with the same frequency, phase, and voltage as the system.

제1 계통감시부(151)에서 복전을 감지하는 경우에는 PCS(110)는 제2 계통감시부(152)와 제1 계통감시부(151)의 전압, 주파수, 위상을 맞추는 동작을 수행한다. 즉, 발전 시스템 내부의 전압, 주파수, 위상을 제1 계통감시부(151)를 통해 획득한 계통(30)의 전압, 주파수, 위상과 동일하게 맞추는 작업을 수행한다. 이와 같이, 계통의 복전 확인시에 본 발명에 따른 발전 시스템은 내부의 전압, 주파수, 위상을 계통과 일치시킨 후에 통전 과정을 수행함으로써, 이의 불일치에 따른 충격 및 기기 파손을 방지하는 효과가 있다.In case that the first system monitoring unit 151 senses the power failure, the PCS 110 performs operations to adjust the voltage, frequency, and phase of the second system monitoring unit 152 and the first system monitoring unit 151. That is, the voltage, frequency, and phase inside the power generation system are equalized to the voltage, frequency, and phase of the system 30 acquired through the first system monitoring unit 151. As described above, the power generation system according to the present invention at the time of confirming the power-down of the system has the effect of preventing the impact due to the mismatch and the device breakage by performing the energization process after matching the internal voltage, frequency and phase with the system.

이후에 스위치(102)를 on 상태로 전환하고, 앞에서 설명한 정상 상태의 발전을 수행하게 된다.Thereafter, the switch 102 is turned on, and the steady-state power generation described above is performed.

이 경우, CTTS(170)에 의하여 계통(30)과 디젤 발전기(200)간 전압, 주파수, 위상을 맞추는 동작을 수행한다. 이후, CTTS(170)에 의하여 계통으로의 절체가 이루어지고, 비상발전기는 off 상태로 전환한다. In this case, the CTTS 170 performs an operation of matching the voltage, frequency, and phase between the system 30 and the diesel generator 200. Thereafter, switching to the system is performed by the CTTS 170, and the emergency generator is turned off.

이후, 완전한 정상상태의 동작이 진행된다. Thereafter, the operation in a fully steady state proceeds.

본 발명은 다중 계통감시 기능을 가진 계통연계형 발전 시스템을 제공하고, The present invention provides a grid-connected power generation system having a multi-grid monitoring function,

PV(Photovoltaic, 131)에 의한 태양광 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터(130); 풍력 또는 소수력에 의한 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터(120); 배터리 저장장치(141)에 연결되어 배터리 충전전압으로 감압(step-down)하거나, 배터리의 전압을 인버터가 동작하는 전압으로 승압(step-up)하는 DC-DC 컨버터(140); 상기 컨버터들과 병렬로 연결되고, 발전 전력을 배터리 저장장치(141)에 저정하거나 부하(300)에서 사용이 가능한 상용전원으로 변환하는 PCS(110); 계통(30)과 상기 PCS(110) 사이에 제공되는 스위치(102); 상기 스위치(102)의 상기 계통 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제1 계통감시부(151); 및 상기 스위치(102)의 상기 PCS 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제2 계통감시부(152);를 포함하는, 다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템을 제공한다. A DC-DC converter 130 for converting the photovoltaic power generated by the photovoltaic (PV) generator 131 into a DC voltage; An AC-DC converter 120 for converting power generated by wind or small hydro power into a DC voltage; A DC-DC converter 140 connected to the battery storage device 141 to step-down to a battery charging voltage, or to step-up the voltage of the battery to a voltage at which the inverter operates; A PCS 110 connected in parallel with the converters, for converting generation power into a commercial power supply available in the battery storage device 141 or in a load 300; A switch 102 provided between the system 30 and the PCS 110; A first system monitoring unit 151 installed on the system side of the switch 102 and connected to the PCS 110; And a second system monitoring unit (152) installed on the PCS side of the switch (102) and connected to the PCS (110).

이때, 상기 제2 계통감시부(152)는 상기 계통이 정상상태일 때 상기 계통의 이상 여부를 실시간으로 감시하고, 상기 제1 계통감시부(151)은 상기 계통이 이상상태일 때 상기 계통의 정상 여부를 실시간으로 감시하는 것을 특징으로 한다. In this case, the second system monitoring unit 152 monitors in real time whether the system is abnormal when the system is in a normal state, and the first system monitoring unit 151 monitors whether the system is in an abnormal state, And monitors whether or not the signal is normal in real time.

상기 제1 계통감시부(151)에서 복전을 감지하는 경우, 상기 스위치(102)를 on 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다. And switches the switch 102 to the on state when the first system monitoring unit 151 senses an electric discharge.

또한, 상기 PCS(110)와 상기 부하(300) 사이에는 CTTS(170)를 통해 디젤 발전기(200)가 상기 부하(300)와 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다. The diesel generator 200 is connected in parallel with the load 300 via the CTTS 170 between the PCS 110 and the load 300.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

30 : 계통 102 : 스위치
110 : PCS 120 : AC-DC 컨버터
130, 140 : DC-DC 컨버터 121 : 풍력 또는 소수력 발전 장치
131 : PV 141 : 에너지 저장장치 또는 ESS
170 : CTTS 200 : 디젤 발전기
300 : 부하30: system 102: switch
110: PCS 120: AC-DC converter
130, 140: a DC-DC converter 121: a wind or hydro power generator
131: PV 141: Energy storage or ESS
170: CTTS 200: Diesel generator
300: load

Claims (5)

다중 계통감시 기능을 가진 계통연계형 발전 시스템에 있어서,
태양광 발전을 위해 PV(Photovoltaic, 131)에서 입력되는 직류전압을 최대 전력점 추종(MPPT)방식에 의해 제어된 전력을 PCS에 공급하는 DC-DC 컨버터(130);
풍력 또는 소수력에 의한 발전 전원을 직류전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터(120);
배터리 저장장치(141)에 연결되어 배터리 충전전압으로 감압(step-down)하거나, 배터리의 전압을 인버터가 동작하는 전압으로 승압(step-up)하는 DC-DC 컨버터(140);
상기 컨버터들과 병렬로 연결되고, 발전 전력 또는 상용 전력을 배터리 저장장치(141)에 저장하거나 부하(300)에서 사용이 가능한 상용전원으로 변환하는 PCS(110);
상기 계통 측에 설치되어 상기 PCS(110)와 연결되는 제1 계통감시부(151);
상기 계통과 연결되는 제1 계통감시부(151)와 병렬로 연결되어 상기 계통의 이상 여부를 실시간으로 체크하는 제2 계통감시부(152); 및
상기 제1 계통감시부(151) 및 상기 제2 계통감시부(152) 사이에 배치되어 상기 제2 계통감시부(152)의 상기 계통의 이상 여부 판단에 따라 상기 계통과 상기 제2 계통감시부(152)의 연결을 해제하는 스위치(102);를 포함하며,
상기 제2 계통감시부(152)를 통해 상기 계통의 이상이 발견되면, 상기 스위치(102)를 설정된 시간 이내에 off 하고, 상기 태양광 발전, 풍력 또는 소수력과 같은 발전원과 상기 배터리 저장장치를 활용하여 독립 운전을 수행하고, 상기 제1 계통감시부(151)를 활성화시켜 상기 계통 측의 복전 여부를 계속하여 체크하며,
상기 독립 운전을 수행하는 경우, 상기 제2 계통감시부(152)는 내부의 임의의 주파수, 위상 및 전압으로 동작하고, 상기 제1 계통감시부(151)는 상기 계통과 동일한 주파수, 위상, 및 전압으로 동작하며,
상기 제1 계통감시부(151)에서 복전을 감시하는 경우, 상기 PCS(110)는 상기 제2 계통감시부(152)와 상기 제1 계통감시부(151)의 전압, 주파수, 및 위상을 맞추는 동작을 수행하여 상기 계통과의 통전 과정을 수행하여, 상기 전압, 주파수, 및 위상의 불일치에 따른 충격 및 기기의 파손을 방지하고,
상기 PCS(110)와 상기 부하(300) 사이에는 CTTS(170)를 통해 디젤 발전기(200)가 상기 부하(300)와 병렬로 연결되며, 상기 배터리 저장장치(141)의 잔여용량의 이상이 계속될 경우,
상기 디젤 발전기를 가동하여 상기 부하의 전력을 상기 디젤 발전기로 공급하며,
상기 CTTS는,
절체 순간에 양 전원을 동시에 투입했다가 하나의 전원을 끊어버려 무정전 절체가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는,
다중 계통감시가 가능한 계통연계형 발전 시스템.A grid-connected power generation system having a multi-grid monitoring function,
A DC-DC converter 130 for supplying a DC voltage input from a photovoltaic (PV) unit 131 to a PCS controlled by a maximum power point tracking (MPPT) scheme for solar power generation;
An AC-DC converter 120 for converting power generated by wind or small hydro power into a DC voltage;
A DC-DC converter 140 connected to the battery storage device 141 to step-down to a battery charging voltage, or to step-up the voltage of the battery to a voltage at which the inverter operates;
A PCS 110 connected in parallel with the converters, for converting generated electric power or commercial electric power into battery storage device 141 or converting it into a commercial power source usable in the load 300;
A first system monitoring unit 151 installed on the system side and connected to the PCS 110;
A second system monitoring unit 152 connected in parallel to the first system monitoring unit 151 connected to the system to check whether the system is abnormal in real time; And
And a second system monitoring unit (152) disposed between the first system monitoring unit (151) and the second system monitoring unit (152) to determine whether the system is abnormal or not, And a switch (102) for disconnecting the connection member (152)
If an abnormality of the system is detected through the second system monitoring unit 152, the switch 102 is turned off within a predetermined time, and the power source such as the photovoltaic, wind, And the first system monitoring unit 151 is activated to continuously check whether or not the system side is turned on,
When the independent operation is performed, the second system monitoring unit 152 operates with an arbitrary frequency, phase, and voltage, and the first system monitoring unit 151 monitors the same frequency, Voltage,
When the first system monitoring unit 151 monitors the power-down, the PCS 110 adjusts the voltage, frequency, and phase of the second system monitoring unit 152 and the first system monitoring unit 151 And performing an energization process with the system to prevent an impact due to mismatch of the voltage, frequency, and phase and damage to the device,
A diesel generator 200 is connected in parallel with the load 300 through the CTTS 170 between the PCS 110 and the load 300 and the abnormality of the remaining capacity of the battery storage device 141 continues If so,
The diesel generator is operated to supply power of the load to the diesel generator,
The CTTS comprises:
Wherein the power supply is turned on at the same time as the power supply is turned off,
Multi - grid monitoring grid - based power generation system. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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