KR102074134B1 - 분산전원용 pcs를 보호하기 위한 전원 감시 시스템 및 그 방법 - Google Patents

분산전원용 pcs를 보호하기 위한 전원 감시 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전력 공급원으로부터 입력된 교류 또는 직류 전력을 설정 조건의 교류 전력으로 변환하여 계통으로 출력하는 전력 변환 장치(PCS;Power Conditioning System), 및 상기 전력 변환 장치의 입력 및 출력 중 적어도 한 측의 전압과 전류를 감시하며, 상기 전압 및 전류 중 적어도 하나가 이상 상태이면, 상기 전력 변환 장치로 동작 정지 명령을 전송하거나 관리자 단말로 알림 정보를 전송하는 감시 장치를 포함하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 분산 전원에서 사용되는 PCS의 입력과 출력 측에서 각각 입력 전력과 계통 전력을 실시간 감시함으로써, 전원 이상 발생 시 PCS를 효과적으로 보호할 수 있고, 입력 전원 이상 및 계통의 외란 등으로 인한 PCS의 고장 문제를 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템 및 그 방법{Power surveillance system for protecting PCS of distributed generation and method thereof}
본 발명은 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PCS(Power Conditioning System)의 입력과 출력 전원(입력 전원, 계통 전원)을 PCS의 제어 속도보다 빠르게 감시하여 전원 이상시 PCS를 보호할 수 있는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 신재생 에너지 및 배터리 전원을 이용한 분산전원이 증가하는 추세이다.
분산전원을 계통에 공급하기 위해 대부분 계통 연계형 PCS(Power Conditioning System)가 주로 사용된다. 하지만 계통의 외란, PCS의 입력 전원 문제, PCS의 내부 문제 등으로 인하여 PCS의 고장이 자주 발생하고 있으며, 고장을 줄이기 위한 다양한 기술이 접목되고 있다.
그러나, 실질적으로 계통의 외란이나 입력 전원의 문제로 인한 PCS 고장 문제를 방지하는 기술의 발전이 매우 더디게 진행되고 있으며 이를 보완할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2013-0056489호(2013.05.30 공개에 개시되어 있다.
본 발명은, 분산 전원에서 사용되는 PCS(Power Conditioning System)의 입력과 출력 측에서 각각 입력 전력과 계통 전력을 실시간 감시하여 이상 발생 시 PCS를 보호할 수 있는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 전력 공급원으로부터 입력된 교류 또는 직류 전력을 설정 조건의 교류 전력으로 변환하여 계통으로 출력하는 전력 변환 장치(PCS;Power Conditioning System), 및 상기 전력 변환 장치의 입력 및 출력 중 적어도 한 측의 전압과 전류를 감시하며, 상기 전압 및 전류 중 적어도 하나가 이상 상태이면, 상기 전력 변환 장치로 동작 정지 명령을 전송하거나 관리자 단말로 알림 정보를 전송하는 감시 장치를 포함하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 전력 공급원은, 발전기, 태양 전지 및 배터리 중 선택된 하나일 수 있다.
또한, 상기 감시 장치는, 상기 전압 또는 전류 중 하나가 이상 상태인 경우 상기 관리자 단말로 상기 알림 정보를 전송하며, 상기 전압 및 상기 전류 모두 이상 상태인 경우 상기 전력 변환 장치로 상기 동작 정지 명령을 전송하고 상기 관리자 단말로 상기 알림 정보를 전송할 수 있다.
또한, 상기 감시 장치는, 센서를 이용하여 상기 전압 및 전류의 연속적인 샘플링 데이터를 계측하여 감시하되, 상기 전압 및 전류 중 어느 하나인 제1 데이터가 기 설정된 임계값을 초과한 경우, 나머지 하나인 제2 데이터를 기준값과 비교하되, 상기 초과한 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간에 계측된 복수의 제2 데이터들을 각각 상기 기준값과 비교할 수 있다.
또한, 상기 감시 장치는, 상기 제2 데이터들 중 적어도 하나가 상기 기준값을 초과한 경우 상기 전압 및 상기 전류 모두 이상 상태로 판단할 수 있다.
또한, 상기 감시 장치는, 상기 계측한 정보를 설정 시간 간격으로 저장하되, 상기 제1 데이터가 상기 임계값을 초과한 경우에는 상기 초과한 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간에 계측된 복수의 제1 및 제2 데이터들을 모두 저장할 수 있다.
또한, 상기 임계값은 서로 다른 크기의 다단의 레벨을 포함하며, 상기 감시 장치는, 상기 초과한 레벨이 높은 레벨일수록 상기 설정 범위를 증가시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은, 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템의 전원 감시 방법에 있어서, 전력 공급원으로부터 입력된 교류 또는 직류 전력을 설정 조건의 교류 전력으로 변환하여 계통으로 출력하는 전력 변환 장치(PCS;Power Conditioning System)의 입력 및 출력 중 적어도 한 측의 전압과 전류를 측정하는 단계와, 상기 측정한 전압과 전류를 감시하는 단계, 및 상기 전압 및 전류 중 적어도 하나가 이상 상태이면, 상기 전력 변환 장치로 동작 정지 명령을 전송하거나 관리자 단말로 알림 정보를 전송하는 단계를 포함하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 분산 전원에 사용되는 PCS의 입력과 출력 측에서 각각 입력 전력과 계통 전력을 실시간 감시함으로써, 전원 이상 발생 시 PCS를 효과적으로 보호할 수 있고, 입력 전원 이상 및 계통의 외란 등으로 인한 PCS의 고장 문제를 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 감시 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 이상 발생 시 데이터를 저장하는 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 시스템을 이용한 전원 감시 방법을 설명하는 도면이다.
그러면 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 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전원 감시 시스템은 전력 변환 장치(PCS)(100) 및 감시 장치(200)를 포함한다.
PCS(Power Conditioning System)는 입력된 전력을 계통(ex, 한국전력)으로 보내는 전력 변환 장치에 해당하는 것으로, 일반적으로 전압, 전류, 주파수, 위상 중 적어도 하나를 변환하여 계통으로 전달하는 기능을 가진다. 이하에서 설명의 편의상 전력 변환 장치(100)는 PCS로 명명한다.
PCS(100)는 전력 공급원(10)으로부터 입력된 교류 또는 직류 전력을 설정 조건의 교류 전력으로 변환하여 계통(20)으로 출력한다. 여기서, 설정 조건은 설정 크기의 전압, 전류, 주파수, 위상 등의 조건을 포함할 수 있다.
전력 공급원(10)은 발전기, 태양 전지 및 배터리 등일 수 있다. 발전기는 교류 전력을 제공하며, 태양 전지 및 배터리는 직류 전력을 제공한다.
여기서, PCS(100)는 교류나 직류 전력을 다시 설정 교류 전력으로 변환하기 위하여, DC를 AC로 변환하는 인버터 기능, DC를 AC로 스위칭 후 다시 DC로 변환하는 DC-DC 컨버터 기능을 포함할 수 있다.
PCS(100)는 전력 공급원(10)과 계통(20)에 연결되어 있어, 입력의 외란과 계통(20)에서 발생하는 외란의 영향을 그대로 받는다. PCS(100)는 외란의 영향으로 제어의 오동작을 일으킬 수도 있으며, 심한 경우 고장이 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예는 감시 장치(200)를 이용하여 PCS(100)의 고장 빈도를 줄일 수 있다.
감시 장치(200)는 PCS(100)의 입력 및 출력 중 적어도 한 측에 대한 전압과 전류를 감시하며, 전압과 전류의 이상 여부를 판단한다. 여기서, 입력 측 전원 이상은 PCS(100)의 입력 전원의 문제, PCS(100)의 내부적 문제, 외부 요인 등에 의해 일어날 수 있고, 출력 측 전원 이상은 PCS(100)의 내부적 문제, 계통의 외란, 외부 요인 등에 의해 일어날 수 있다.
감시 장치(200)는 PCS(100)의 제어 속도보다 빠르게 입력 전원 또는 계통 전원의 이상 상태를 감시할 수 있고, 이상 상태가 인지되면 PCS(100)의 동작을 신속히 정지시켜 고장 및 손상을 최소화하거나, 유무선 통신망을 통해 관리자 단말(300)로 관련 정보를 제공할 수도 있다. 관리자 단말(300)은 스마트폰, 패드, 노트북, 태블릿, 데스크탑 등에 해당할 수 있다.
구체적으로, 감시 장치(200)는 전압 및 전류 중 적어도 하나가 이상 상태이면, PCS(100)로 동작 정지 명령을 전송하거나, 관리자 단말(300)로 알림 정보를 전송할 수 있다.
특히, 전압과 전류 중 어느 하나만 이상 상태일 때는 '주의' 상태로 판단하여 관리자 알림 기능을 수행하여 현장 조치나 검사 등이 가능하게 하고, 전압과 전류 모두가 이상 상태일 때는 '위험' 상태로 판단하여 관리자 알림 및 PCS(100)의 동작 중단을 병행할 수 있다. 이때, 동작 정지 명령에 의해 PCS(100)는 전력 변환을 중단하거나 다른 동작을 수행할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 감시 장치(200)는 PCS(100)의 입력 전력이나 출력 전력(계통 전력)에서 전류 또는 전압 이상이 감지될 때, 관리자 단말(300)로 해당 내용을 즉시 통보하여 조치 가능하게 함은 물론, PCS(100)의 동작을 즉각적으로 정지시켜서 고장이나 손상으로부터 보호할 수 있다.
실질적으로 PCS(100)의 출력 전력(계통 전력)의 감시가 중요한데, 이는 PCS(100)의 출력 전력이 입력 전력에 비해 매우 고용량이기 때문이다. 본 발명의 실시예의 경우 특히 계통의 외란으로 인해 발생하는 PCS(100)의 고장 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 감시 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 감시 장치(200)는 계측부(210), 판단부(220), 통신부(230), 저장부(240)를 포함한다.
계측부(210)는 PCS(100)의 입력 측과 출력 측 각각에 설치한 센서를 이용하여 전압, 전류 등의 연속적인 샘플링 데이터를 획득할 수 있다. 이하에서는 출력 측의 센서를 통해 출력 전력에 대한 전압 및 전류를 계측하는 것을 대표 예시로 하여 설명한다.
본 발명의 실시예에서 계측부(210)는 100 ㎲ 이하의 샘플링 시간을 사용하여 데이터를 고속으로 계측할 수 있는데, 이에 따라 초당 10,000개 이상의 데이터를 획득할 수 있다.
판단부(220)는 출력 측에서 계측된 전압 및 전류 데이터를 감시하여 정상 범위와 비교하고 이상 여부를 판단한다. 여기서 정상 범위란 관리자 등에 의해 기 설정된 범위이거나, PCS(100)의 입력과 출력에서 각각 제어 가능한 정격 전압 및 전류 범위에 해당할 수 있다. 물론 정상 범위를 이용하면 이상 여부 판단을 위한 임계치(threshold)를 결정할 수 있다.
통신부(230)는 전압 또는 전류 중 어느 하나만 이상 상태로 판단된 경우 관리자 단말(300)로 알림 정보를 전송하며, 전압과 전류 모두 이상 상태로 판단된 경우 관리자 단말(300)로 알림 정보를 전송함과 동시에 PCS(100)의 전력 변환 동작을 중지시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 판단부(220)는 전압 및 전류 중 어느 하나인 제1 데이터(ex, 전류)가 기 설정된 임계값을 초과한 경우 제1 데이터에 이상이 있다고 판단하고, 나머지 제2 데이터(ex, 전압 데이터) 역시 기준값과 비교하여 제2 데이터도 이상이 있는지 판단할 수 있다. 여기서 물론, 임계값은 제1 데이터에 대한 임계치이고 기준값은 제2 데이터에 대한 임계치를 나타낸다.
즉, 전압과 전류 중 어느 하나를 메인 데이터로 하여 1차적으로 검토한 후 이상이 없다면 정상 전력으로 판단할 수 있으며, 만일 이상이 있는 경우에는 나머지 하나 역시 2차적으로 검토하여 이 역시 이상으로 판단되면 PCS(100)의 동작을 중단시킬 수 있다.
구체적인 예로서, PCS(100)의 출력에서 측정된 제1 데이터(ex, 전류)가 임계값을 초과한 경우, 판단부(220)는 다시 제2 데이터(ex, 전압)가 기준값을 초과하는지 판단한다.
이때, 판단부(220)는 제1 데이터(ex, 전류)가 임계값을 초과한 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간에서 계측된 제2 데이터(ex, 전압)들을 각각 기준값과 비교한다. 즉, 초과 시점을 기준으로 근접한 시간 범위 내에 존재하는 제2 데이터들을 모두 기준값과 비교한다. 이때, 제2 데이터들 중 적어도 하나가 기준값을 초과한 경우 전압 및 상기 전류 모두 이상 상태로 판단할 수 있다.
즉, 전류 값에 이상이 발생한 시점을 기준으로 전후의 시간 구간(근접 시간 구간) 내 전압 값들을 모두 기준값과 비교하여, 하나라도 기준값을 초과한 경우 전압 및 전류 모두 이상 상태로 판단할 수 있다.
물론, 판단부(220)는 상술한 것과 반대로, 전압 데이터를 메인 데이터로 하여 상술한 바와 동일한 원리의 방식을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제1 데이터에 대한 임계값은 서로 다른 크기의 제1 내지 제N 레벨의 임계값을 포함할 수 있다. 여기서, 판단부(220)는 초과한 레벨이 높은 레벨일수록 설정 범위를 증가시킬 수 있다.
설정 범위가 넓어지면 기준값과 비교되는 제2 데이터의 범위 역시 넓어지게 된다. 예를 들어, 전류 데이터가 제1 임계값을 초과한 경우, 초과 시점을 기준으로 전후에 측정된 100개의 전압 데이터를 기준값과 비교하고, 제2 임계값을 초과한 경우는 200개의 전압 데이터들을 기준값과 비교할 수 있다.
그 밖에도, 본 발명의 실시예는 제1 데이터가 임계값을 초과한 경우 초과 시점을 기준으로 설정 범위 전후 구간에 있는 모든 제1 및 제2 데이터들을 저장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 이상 발생 시 데이터를 저장하는 구성을 설명하는 도면이다. 이러한 도 3은 제1 데이터는 전류이고 제2 데이터는 전압인 경우를 예시한 것이다.
도 3의 (a)와 같이, 감시 장치(200)는 전류 데이터가 제1 임계값(Ith1)을 초과하게 되면 전류 이상으로 판단하여, 초과한 시점(tA)을 기준으로 설정 범위(ΔT) 전후에 해당하는 구간(L; tA±ΔT)에 속한 전류 및 전압 데이터들을 저장부(240)에 저장할 수 있다. 또한, 감시 장치(200)는 도 3의 (b)와 같이 해당 구간(L) 내 전압 데이터들을 기 설정된 기준값(Vth)과 비교하여 전압 이상 여부를 추가로 판단할 수 있다.
물론, 도 3에서 전류가 제2 임계값(Ith2)을 초과했다면, ΔT의 크기가 증가하여 구간(L)의 길이 역시 증가하여, 데이터 저장 범위 및 전압 데이터 감시 범위도 넓어지게 될 것이다. 이처럼 감시 장치(200)는 이상 발생 시점 근방의 전압 및 전압 데이터를 모두 저장할 수 있고, 추후 데이터 분석, 고장 진단 등에 활용할 수 있다.
저장부(240)는 계측부(210)에서 계측한 정보를 설정 시간(ex, 10초) 간격으로 저장한다. 예를 들어, 저장부(240)는 메모리 절약을 위해, 초당 1만개 이상의 계측 데이터를 모두 저장하지 않고, 10초당 한번씩 전압 및 전류 데이터를 저장할 수 있다.
물론, 저장부(240)는 이상 상태의 데이터가 발생한 경우에는 앞서와 같이 저장 주기(10초 간격)와는 무관하게, 인접 범위의 시간 구간(L)에 대한 전압 및 전류 데이터들도 저장할 수 있다.
이와 같이, 감시 장치(200)는 기본적으로는 계측부(210)에서 계측되는 정보를 저장부(240)에 설정 시간 간격으로만 저장하지만, 판단부(220)의 판단 결과 제1 데이터가 임계값을 초과한 시점이 발생한 경우에는 초과 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간(L)에 계측된 제1 및 제2 데이터들도 저장부(240)에 추가로 저장할 수 있다.
도 4는 도 1의 시스템을 이용한 전원 감시 방법을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 감시 장치(200)는 PCS(100)의 입력 및 출력 측 중 적어도 한 측에 대한 전류와 전압을 측정한다(S410). 이하에서는 설명의 편의를 위해 출력 전원을 감시하는 것을 예시로 설명한다.
이후, 감시 장치(200)는 현재 측정한 전류 값이 기 설정된 소정 임계값을 초과하는지 판단한다(S420). 만일, 전류 값이 기 지정된 최소 임계값인 제1 임계값(Ith1)을 초과하지 않았다면 출력 전원을 정상으로 판단하고 이전의 S410 단계를 다시 진행한다.
하지만, 출력 측 전류가 제1 내지 제3 임계값(Ith1~Ith3) 중 어느 하나라도 초과한 경우, 감시 장치(200)는 출력 전류 이상으로 판단하고, 해당 임계값의 크기에 대응하여 설정 범위(ΔT)를 조절한다(S440). 예를 들어, 전류가 제3 임계값을 초과한 경우에는 ΔT 역시 도 3에 도시된 것보다 3배로 증가할 수 있다.
이후, 감지 장치(200)는 해당 시점(tA)으로부터 설정 범위(ΔT) 전후의 구간(L)에 측정된 전류 및 전압 데이터들을 모두 저장한 다음(S440), 구간(L) 내 전압 데이터를 기 설정된 기준값(Vth)과 비교한다(S450).
만일, 구간(L) 내 전압 데이터 중 기준값(Vth)을 초과한 데이터가 적어도 하나 존재하면, 감시 장치(200)는 출력 전압도 이상이 있다고 판단한다. 이와 같이 전압과 전류 모두 이상 상태인 경우에는 감시 장치(200)에서 관리자 알림 모드 및 PCS(100)의 동작 정지 모드를 동시에 수행한다(S460). 하지만, 전류만 이상이 있고 전압에는 이상이 없는 경우에 감시 장치(200)는 관리자 알림 모드만 수행하도록 한다(S470).
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 감시 장치(200)는 PCS(100)의 입력 또는 출력에서 전압이나 전류가 비정상인 경우 PCS(100)에 이상 신호를 보내어 PCS(100)의 제어를 정지하도록 운전하게 된다. 물론, 과전압, 과전류, 주파수 이상 등이 발생할 경우에도 감시 장치(200)가 이상 유무를 판단하여 PCS(100)에 이상 신호를 줄 수 있다.
또한, 감시 장치(200)는 입력과 출력 측 선로의 누설 전류를 상시 측정하여 이상 유무를 판단할 수 있다. 누설 전류는 PCS(100)가 제어하지 않는 전류로서, 누설 전류가 높으면 PCS(100)의 고장 확률이 높아진다. 감시 장치(200)는 상시 누설전류를 감시하여 PCS(100)의 고장 빈도를 줄일 수 있다.
또한, 감시 장치(200)는 입력과 출력 측의 센서를 통하여 영상 전류 및 역상 전류를 분석하여, 일정 이상의 영상 전류 및 역상 전류가 발생할 경우 이상 신호를 보내 PCS(100)의 고장 빈도를 줄일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서 측정하는 전류란 누설 전류, 역상 전류, 영상 전류 등을 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, PCS의 입력 또는 출력에서 발생되는 외부 외란에 의한 PCS 고장 문제를 미연에 방지할 수 있고, PCS의 고장에 따른 PCS 이용 효율 저하를 방지하고, PCS의 유지 보수 비용을 절감하며 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 전력 변환 장치 200: 감시 장치
210: 계측부 220: 판단부
230: 통신부 240: 저장부
300: 관리자 단말

Claims (12)

  1. 전력 공급원으로부터 입력된 교류 또는 직류 전력을 설정 조건의 교류 전력으로 변환하여 계통으로 출력하는 전력 변환 장치(PCS;Power Conditioning System); 및
    상기 전력 변환 장치의 입력 및 출력 중 적어도 한 측의 전압과 전류를 감시하며, 상기 전압 및 전류 중 적어도 하나가 이상 상태이면, 상기 전력 변환 장치로 동작 정지 명령을 전송하거나 관리자 단말로 알림 정보를 전송하는 감시 장치를 포함하며,
    상기 감시 장치는,
    센서를 이용하여 상기 전압 및 전류의 연속적인 샘플링 데이터를 계측하여 감시하되, 상기 전압 및 전류 중 어느 하나인 제1 데이터가 기 설정된 임계값을 초과한 경우, 나머지 하나인 제2 데이터를 기준값과 비교하되, 상기 초과한 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간에 계측된 복수의 제2 데이터들을 각각 상기 기준값과 비교하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 공급원은,
    발전기, 태양 전지 및 배터리 중 선택된 하나인 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 감시 장치는,
    상기 전압 또는 전류 중 하나가 이상 상태인 경우 상기 관리자 단말로 상기 알림 정보를 전송하며,
    상기 전압 및 상기 전류 모두 이상 상태인 경우 상기 전력 변환 장치로 상기 동작 정지 명령을 전송하고 상기 관리자 단말로 상기 알림 정보를 전송하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 감시 장치는,
    상기 제2 데이터들 중 적어도 하나가 상기 기준값을 초과한 경우 상기 전압 및 상기 전류 모두 이상 상태로 판단하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 감시 장치는,
    상기 계측한 정보를 설정 시간 간격으로 저장하되,
    상기 제1 데이터가 상기 임계값을 초과한 경우에는 상기 초과한 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간에 계측된 복수의 제1 및 제2 데이터들을 모두 저장하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템.
  7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 임계값은 서로 다른 크기의 제1 레벨 내지 제N 레벨을 포함하며,
    상기 감시 장치는,
    상기 제1 레벨 내지 제N 레벨 중 높은 레벨일수록 상기 설정 범위를 증가시키는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템.
  8. 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 시스템의 전원 감시 방법에 있어서,
    전력 공급원으로부터 입력된 교류 또는 직류 전력을 설정 조건의 교류 전력으로 변환하여 계통으로 출력하는 전력 변환 장치(PCS;Power Conditioning System)의 입력 및 출력 중 적어도 한 측의 전압과 전류를 측정하는 단계;
    상기 측정한 전압과 전류를 감시하는 단계; 및
    상기 전압 및 전류 중 적어도 하나가 이상 상태이면, 상기 전력 변환 장치로 동작 정지 명령을 전송하거나 관리자 단말로 알림 정보를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 감시하는 단계는,
    센서를 이용하여 상기 전압 및 전류의 연속적인 샘플링 데이터를 계측하여 감시하되, 상기 전압 및 전류 중 어느 하나인 제1 데이터가 기 설정된 임계값을 초과한 경우, 나머지 하나인 제2 데이터를 기준값과 비교하되, 상기 초과한 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간에 계측된 복수의 제2 데이터들을 각각 상기 기준값과 비교하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전송하는 단계는,
    상기 전압 또는 전류 중 하나가 이상 상태인 경우 상기 관리자 단말로 상기 알림 정보를 전송하며,
    상기 전압 및 상기 전류 모두 이상 상태인 경우 상기 전력 변환 장치로 상기 동작 정지 명령을 전송하고 상기 관리자 단말로 상기 알림 정보를 전송하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 감시하는 단계는,
    상기 계측한 정보를 설정 시간 간격으로 저장하되,
    상기 제1 데이터가 상기 임계값을 초과한 경우에는 상기 초과한 시점을 기준으로 설정 범위 전후의 구간에 계측된 복수의 제1 및 제2 데이터들을 모두 저장하는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 임계값은 서로 다른 크기의 제1 레벨 내지 제N 레벨을 포함하며,
    상기 감시하는 단계는,
    상기 제1 레벨 내지 제N 레벨 중 높은 레벨일수록 상기 설정 범위를 증가시키는 분산전원용 PCS를 보호하기 위한 전원 감시 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102452580B1 (ko) * 2020-09-01 2022-10-11 주식회사 에스알 폐색 장치들을 위한 지능형 전원 장치 및 이를 포함하는 열차 제어 시스템
KR102714330B1 (ko) * 2023-04-26 2024-10-11 주식회사 피라인모터스 Ess 내 bms와 pcs의 통합 데이터 기록장치와 방법
CN117055449B (zh) * 2023-10-11 2023-12-26 南京荣泰电气自动化有限公司 一种面向大容量储能电站的协调控制装置实现方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101509536B1 (ko) * 2014-12-29 2015-04-08 주식회사 대경산전 태양광 발전 모니터링시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101265469B1 (ko) * 2011-06-30 2013-05-16 한국전기안전공사 시간 특성을 고려한 경보 방법 및 시스템
KR101944056B1 (ko) * 2017-05-30 2019-01-31 주식회사 티에스이에스 직류 그리드를 보호하기 위한 dc 전력 사용 감시 장치 및 그 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101509536B1 (ko) * 2014-12-29 2015-04-08 주식회사 대경산전 태양광 발전 모니터링시스템

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