KR102145323B1 - 분산전원 플랜트를 관리하기 위한 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

분산전원 플랜트를 관리하기 위한 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산전원 플랜트를 관리하기 위한 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템은, 학교, 공공시설, 공동주택, 가정, 공장, 건물 등 소규모 수용가 시설 내의 태양광 발전, 연료 전지 발전, 풍력 발전, 지열발전, 조력 발전 등 분산전원을 효율적으로 모니터링하며, PCS(Power Conversion System)의 전력 변환 효율을 실시간으로 모니터링하고, 발전 전력과 배전 상태 등을 현장에서 직관적으로 확인이 가능할 뿐만 아니라 분산전원 플랜트 관리 시스템에 전송하여 전력 모니터링과 운용이 효과적으로 이루어지도록 유용하게 활용될 수 있다.

Description

분산전원 플랜트를 관리하기 위한 모니터링 시스템 및 방법{Monitoring System and Method for Management of Distributed Generation Plant}
본 발명은 분산전원 플랜트를 모니터링하는 시스템에 관한 것으로서, 특히, 분산전원 플랜트의 발전 전력과 배전 상태 등을 관리하기 위한 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 지속적으로 증가하고 있는 에너지 소비량 중 전기 에너지가 차지하는 비중은 점차 높아지고 있으며, 환경 및 비용의 문제로 인해 새로운 발전 및 송전 시설의 설치는 제약을 받고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법의 하나로 분산전원(DER, Distributed Energy Resources) 기술이 각광을 받고 있다.
분산전원이란 전력계통에 설치되어 있는 주발전기와는 별도로 전력 계통에 연결되어 있는 부하가 동작할 수 있도록 전원을 공급하는 것이 가능한 설비를 말하며, 이러한 분산전원은 건설기간이 짧고 첨두부하에 대한 대응이 높으며 송전 손실이 낮은 장점을 갖는다. 여기서 분산전원은 에너지 실수요자 근처 혹은 건물 내부에 소형 발전 설비를 설치해 에너지 손실과 송배전 설비를 줄이기 위한 것이다. 이러한 분산전원으로는 태양광 발전, 연료 전지 발전 및 풍력 발전 등이 이에 해당할 수 있다. 또한 현재는 통신 기술의 발전에 따라 원격 자동 운전 등을 통해 경제성 있는 규모로도 분산전원의 구현이 가능해졌다.
이러한 분산전원이 배전계통에 다수개가 설치되어 분산전원 출력을 배전계통으로 송출하게 되며, 분산전원의 발전량에 따라 분산전원에서 배전계통으로 출력되는 출력전압 등이 변동하게 된다. 이와 같이 분산전원의 발전량이 목표치를 초과하거나 출력전압이 규정된 출력전압을 초과하여 출력되는 경우, 분산전원과 연결된 계통에 악영향을 줄 수 있다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위해서, 기존에는 분산전원의 출력전압, 주파수가 규정된 범위를 벗어나는 경우 전체 분산전원의 발전을 정지시켰다. 이와 같은 종래의 분산전원의 관리 방법을 개선하여 좀 더 효과적이고 유용한 모니터링 시스템이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 종래의 분산전원의 관리 방법을 개선하여 좀 더 효과적이고 유용하게 분산전원 플랜트의 발전 전력과 배전 상태 등을 관리하기 위한 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템은, 발전모듈 또는 에너지저장장치의 송전 및 역송전 방향의 전력 모니터링을 수행하는 분산전원 플랜트 관리시스템; 전력을 생산하는 상기 발전모듈을 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하 또는 전력계통으로 전력을 공급하거나, 상기 전력계통으로부터 제공된 전력을 저장하는 상기 에너지저장장치를 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하로 전력을 공급하는 분산전원모듈; 및 상기 전력계통과 상기 분전반 사이에서 상기 분산전원으로부터 상기 전력계통으로 방전되도록 제공되는 교류 전력에 대하여, 계측요소 전력품질 감시데이터를 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하고, 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 정상 상태의 교류 전력이 상기 전력계통으로 출력되도록 제어하는 분산형 전원계통 연계보호장치를 포함하고, 상기 분산전원모듈은, 상기 발전모듈에 의해 발전된 전력의 발전량 및 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력량을 계측한 결과와 전력변환장치의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하는 전력효율미터기를 포함한다.
상기 분산전원 플랜트 관리시스템은, 상기 발전량, 상기 전력량, 상기 전력변환효율, 및 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 기초로 전력 모니터링을 수행하고, 모니터링 정보의 제공과 상기 수용가 부하에 대한 수요전력 및 전력수급의 예측을 수행하고 예측 결과를 제공할 수 있다.
상기 분산전원 플랜트 모니터링 시스템은 복수의 시설에 각각 운영되고, 복수의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템들과 연동하는 통합 모니터링 시스템을 통해, 각 시설의 상기 발전량, 상기 전력량, 상기 전력변환효율, 및 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 기초로, 전체 시설 각각에 대한 모니터링 정보의 제공과 상기 전체 시설에서의 전체 수용가 부하에 대한 수요전력 및 전력수급의 예측을 수행하고 예측 결과를 제공할 수 있다.
상기 발전모듈은, 태양광 발전, 연료 전지 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 또는 조류 발전 중 하나 이상을 통한 분산전원을 포함한다.
상기 계측요소 전력품질 감시데이터는, 상전압, 상전류, 선간전압, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 유효전력량 또는 무효전력량 중 하나 이상을 포함한다.
상기 비정상 상태는, 과전압(OVR), 저전압(UVR), 과주파수(OFR), 저주파수(UFR), 또는 역전력(RPR) 중 하나 이상을 포함한다.
상기 전력효율미터기는, 송전 또는 역송전 중 어느 방향인지에 대한 전력방향정보에 따라, 송전 방향 및 역송전 방향의 상기 전력변환효율을 계산하여 상기 전력방향정보와 함께 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송할 수 있다.
상기 전력효율미터기는, 상기 발전량 및 상기 전력변환효율을 소정의 주기로 저장부에 저장하고 상기 소정의 주기로 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송할 수 있다.
상기 전력효율미터기는, 상기 발전량 및 상기 전력변환효율을 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 전력변환장치의 입출력 전압 또는 전류 값이 규정치를 벗어날 경우 경보 정보를 상기 표시부에 표시하고 상기 분산전원 플랜트 관리 시스템으로 전송할 수 있다.
상기 분산형 전원계통 연계보호장치는, 전압감지부로부터 검출된 교류 전압과 전류감지부로부터 검출된 교류 전류를 수신하여, 하나 이상의 계측요소에 대해 측정하는 계측요소 측정감시부; 및 상기 계측요소 측정감시부에서 측정된 계측요소의 값을 포함하는 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를, 소정의 주기로 전송부를 통해 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 상기 교류 전력에 대하여, 상기 계측요소의 값이 전력계통 연계접속 규정값 범위를 벗어나는 비정상 상태에서, 트립이벤트를 발생시키고 소정의 보호접점을 동작시키며, 해당 트립이벤트 발생시간, 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 메모리에 저장하고 표시부에 표시하며, 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송할 수 있다.
상기 분산형 전원계통 연계보호장치는, 상기 수용가 부하로 전력을 공급하는 방전 모드에서, 상기 분산전원 또는 상기 에너지저장장치로부터 상기 전력계통으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여, 또는 상기 전력계통 상에서의 정전이 발생한 경우에 상기 분산전원 또는 상기 에너지저장장치로부터 상기 전력계통으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여, 역전력 보호 접점을 동작시키고, 상기 역전력 보호 접점 상태를 상기 분산전원 플랜트 관리 시스템으로 전송할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 모니터링 방법은, 전력을 생산하는 발전모듈을 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하 또는 전력계통으로 전력을 공급하거나, 상기 전력계통으로부터 제공된 전력을 저장하는 에너지저장장치를 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하로 전력을 공급하는 분산전원모듈을 포함한 분산전원 플랜트 모니터링 시스템에서의, 모니터링 방법에 있어서, 상기 전력계통과 상기 분전반 사이의 보호장치에서, 상기 분산전원모듈로부터 상기 전력계통으로 방전되는 교류 전력에 대하여, 계측요소 전력품질 감시데이터를, 상기 발전모듈 또는 상기 에너지저장장치의 송전 및 역송전 방향의 전력 모니터링을 수행하는 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하고, 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 정상 상태의 교류 전력이 상기 전력계통으로 출력되도록 제어하는 단계; 및 상기 분산전원모듈에서, 전력효율미터기를 이용하여, 상기 발전모듈에 의해 발전된 전력의 발전량을 계측한 결과와 전력변환장치의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 분산전원 플랜트의 모니터링 시스템에 따르면, 예컨대, 학교, 공공시설, 공동주택, 가정, 공장, 건물 등 소규모 수용가 시설 내의 태양광 발전, 연료 전지 발전, 풍력 발전, 지열발전, 조력 발전 등 분산전원을 효율적으로 모니터링하며, PCS(Power Conversion System)의 전력 변환 효율을 실시간으로 모니터링하고, 발전 전력과 배전 상태 등을 현장에서 직관적으로 확인이 가능할 뿐만 아니라 분산전원 플랜트 관리 시스템에 전송하여 전력 모니터링과 운용이 효과적으로 이루어지도록 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전력 효율미터기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산형 전원 계통연계 보호장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템에서 분산전원 플랜트 관리 시스템의 전력방향정보에 따른 전송 모드별 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)은, 외부에서 전력을 공급하는 전력계통(10)과 전력을 소비하는 수용가 부하(20) 사이에 결합된, 전력 배전을 위한 분전반(200) 및 발전모듈(110)의 분산전원(DER)과 전력계통(10)과의 연계를 제어하고 관리하는 분산형 전원계통 연계보호장치(300)를 포함하며, 또한, 분전반(200)과 연결되어 분산전원을 통해 전력을 공급하는 분산전원모듈(100)을 포함한다. 분산전원모듈(100)은 발전모듈(110), 전력변환장치(PCS)(120), 전력효율미터기(130)을 포함한다. 또한, 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)은, 전력효율미터기(130) 및 분산형 전원계통 연계보호장치(300)와 필요한 통신 신호를 주고 받으며 연동하는, 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)을 더 포함한다. 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)의 위와 같은 구성 요소들은 학교, 공공시설, 공동주택, 가정, 공장, 건물 등 각종 소규모 수용가 시설 내에 모두 설치 운영될 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 서버 형태의 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은, 해당 시설 내부가 아니더라도 통신 네트워크 상에 적절히 설치 운영될 수 있다. 본 발명에서 각 구성 요소 간에 필요에 따라 통신 신호에 의해 연동할 수 있도록 하기 위한, 상기 통신 네트워크는, 유선 인터넷 통신이나 WiFi, WiBro 등 무선 인터넷 통신, WCDMA, LTE 등 이동통신 등을 지원하는 유무선 네트워크를 포함할 수 있다.
또한, 이와 같은 통신 네트워크 상에는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)이, 학교, 공공시설, 공동주택, 가정, 공장, 건물 등 각종 소규모 수용가 시설에 각각 설치될 수 있으며, 이와 같은 복수의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템들은, 전체적으로 서버 형태의 통합 모니터링 시스템(도시되지 않음)에 의하여 통신 네트워크 상에서 연동하여 관리되고 제어될 수 있다.
발전모듈(110)은, 학교, 공공시설, 공동주택, 가정, 공장, 건물 등 각종 소규모 수용가 시설 내의 태양광 발전, 연료 전지 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 조류 발전 등 신재생에너지를 이용하여 전기 또는 전력을 생산하는 각종 분산전원 DER, Distributed Energy Resources)을 포함한다. 발전모듈(110)은, 이와 같은 개별 분산전원을 복수로 결합하여 가동하는 통합모듈을 포함할 수 있다. 발전모듈(110)은 생산 전력을 저장하고 필요시 공급하기 위한 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)(150)를 포함하여 운용될 수도 있다. 이하에서 발전모듈(110)이 전력변환장치(120)로 전력을 전달하는 것은, 분산전원모듈(100)에 포함되는 에너지저장장치(ESS)(150)에 전력을 저장한 후 에너지저장장치(ESS)(150)가 전력변환장치(120)로 전력을 전달하는 것에도, 동일하게 적용할 할 수 있음을 미리 밝혀 둔다.
전력변환장치(120)는 전력방향정보(역송전 방향에서)에 따라 발전모듈(110)에 의해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 전력방향정보(송전 방향에서)에 따라 전력변환장치(120)는 분전반(200)을 통해 공급되는 전력계통(10)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 전력변환장치(120)는 션트 저항 등 감지 소자를 이용해 그 양단 전압의 음양값에 따른 전력방향정보를 감지할 수 있다.
전력효율미터기(130)는 전력방향정보에 따라 발전모듈(110)에 의해 발전된 전력의 발전량(또는 전력량)을 계측한 결과와 전력변환장치(120)의 직류에서 교류로의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 전력방향정보와 함께 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송한다. 에너지저장장치(ESS)(150)를 충전하기 위하여, 전력변환장치(120)가 분전반(200)을 통해 공급되는 전력계통(10)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 에너지저장장치(ESS)(150)로 제공할 때에도, 전력효율미터기(130)는 전력변환장치(120)의 출력 직류 전력에 대한 전력량과 전력변환장치(120)의 교류에서 직류로의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 전력방향정보와 함께 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송한다. 전력효율미터기(130)는 션트 저항 등 감지 소자를 이용해 그 양단 전압의 음양값에 따른 전력방향정보를 감지할 수 있다.
분전반(200)은 전력변환장치(120)로부터의 교류 전력과 분산형 전원계통 연계보호장치(300)를 통해 공급되는 전력계통(10)으로부터의 교류 전력 중, 운용 상태에 따라, 어느 하나를 선택적으로 수용가 부하(20)로 배전한다. 수용가 부하(20)는 학교, 공공시설, 공동주택, 가정, 공장, 건물 등 각종 소규모 수용가 시설에서 사용될 수 있는 모든 전기(또는 전력) 기기일 수 있다.
발전모듈(110)을 운용하는 각종 소규모 수용가 시설의 수용가는 발전모듈(110)에 의해 생성된 발전 전력을 매각할 수 있다. 예를 들어, 발전모듈(110)에 의한 발전량이 해당 시설 내에서 소비되는 전력보다 많은 경우에, 각 가정 또는 건물 등은 잉여 전력을 전력계통(10)을 통해 방전하여 매각할 수 있다. 한편, 발전모듈(110)에 의한 발전량이 해당 시설 내에서 소비되는 전력보다 적다면, 해당 시설은 수용가 부하(20)를 통해 소비하기 위한 전력을 전력계통(10)으로부터 공급받을 수 있다. 매각 계약이 되어있지 않는 고객(예, 학교시설)은 잉여전력을 계통으로 방전할 수 없으므로, 잉여 전력이 있더라도 발전모듈(110)을 가동을 차단하게 된다.
즉, 분산전원모듈(100)은 전력을 생산하는 발전모듈(110)을 이용하여 분전반(200)을 통해 수용가 부하(20) 또는 전력계통(10)으로 전력을 공급할 수 있으며, 또한, 전력계통(10)으로부터 제공된 전력을 저장하는 에너지저장장치(150)를 이용하여 분전반(200)을 통해 수용가 부하(20)로 전력을 공급할 수 있다.
분산형 전원계통 연계보호장치(300)는 전력계통(10)과 분전반(200) 사이에서 전력계통(10)으로의 전력 공급 시 계측요소 전력품질 감시데이터를 분산전원 플랜트 관리시스템(400)로 전송할 수 있다. 수용가 부하(20)으로의 전력 공급 시(방전모드)에서 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는 전력변환장치(120)를 통해 분산전원(110)/에너지저장장치(150)으로부터 전력계통(10)으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여 역전력 보호 접점을 동작시킨다. 또한, 전력계통(10) 상에서의 정전이 발생한 경우에, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는 이를 감지하여 분산전원(110)/에너지저장장치(150)으로부터 전력계통(10)으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여 역전력 보호 접점을 동작시킨다. 이때 방전모드에서 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는, 역전력 보호 접점 상태를 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송할 수 있다.
분산형 전원계통 연계보호장치(300)는 분전반(200)을 통해 공급되어 전력계통(10)으로 방전될 분산전원모듈(100)로부터의 교류 전력에 대하여, 상전압, 상전류, 선간전압, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 유효전력량, 무효전력량 등의 계측요소에 대한 각각의 값을 측정하여, 측정된 각 계측요소의 값을 포함하는 계측요소 전력품질 감시데이터를 분산전원 플랜트 관리시스템(400)으로 전송한다. 또한, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는, 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 분산전원모듈(100)로부터의 교류 전력에 대하여, 계측요소의 값이 과전압(OVR), 저전압(UVR), 과주파수(OFR), 저주파수(UFR), 역전력(RPR) 등의 비정상 상태가 발생하면, 정상 상태의 교류 전력이 출력되도록 트립이벤트를 발생시키고 소정의 보호접점을 동작시키며, 해당 트립이벤트 발생시간, 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 메모리에 저장하고 표시부에 표시하며, 분산전원 플랜트 관리시스템(400)으로 전송할 수 있다.
분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은, 전력효율미터기(130)로부터 양방향(충전모드, 방전모드) 전력량 계측 결과, 즉, 발전모듈(110)에 의해 발전된 전력의 발전량/전력계통(10)에서 공급되는 전력량 등의 계측 결과와 전력변환장치(120)의 전력변환효율의 계산 결과에 대한 정보를 수신하고, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)로부터 역전력 보호 접점 상태 및 계측요소 전력품질 감시데이터를 수신하며, 이와 같은 정보를 수신한 분산전원 플랜트 관리시스템(400)은 각 해당 시설의 발전량, 전력변환효율, 역전력 보호 접점 상태 및 계측요소 전력품질 감시데이터를 통해 발전 전력품질의 분석 등 전력 모니터링을 수행하며, 필요에 따라 수용가 부하(20)에 대한 수요전력의 예측과 수요전력에 대하여 해당 수용가 시설의 발전량을 이용하여 전력수급(수요를 충족하는 지 여부와 관련된 정보)의 예측 등을 수행하여 예측 결과를 제공할 수 있으며, 조회 요구에 대해 모니터링 정보를 제공하고 분산자원 플랜트의 최적 시스템 운영이 이루어지도록 필요한 제어를 수행한다. 각 수용가 시설의 수용가 부하(20)에서의 소비전력을 기초로 소정의 기간에 대한 수요전력을 예측할 수 있으며, 계산된 수요전력에 대하여 수용가 시설의 발전량을 이용하여 소정의 기간에 대한 전력수급의 예측이 가능하다.
또한, 통신 네트워크 상의 복수의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500) 각각은, 통합 모니터링 시스템(도시되지 않음)에 의하여 연동하여 관리되고 제어될 수 있다. 예를 들어, 통합 모니터링 시스템(도시되지 않음)은, 각 수용가 시설의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)으로부터 각각의 발전량, 전력변환효율, 역전력 보호 접점 상태, 계측요소 전력품질 감시데이터를 수신하여, 예를 들어, 통합 모니터링 시스템(도시되지 않음)은, 각 수용가 시설에서 발전을 통해 획득한 발전량을 파악하고 조회 요구에 대해 해당 전체 시설 각각에 대한 모니터링 정보를 제공할 수 있다. 통합 모니터링 시스템(도시되지 않음)은, 해당 전체 시설에서의 전체 수용가 부하에 대한 전체 수요전력을 예측하며, 각 수용가 시설의 수용가 부하(20)에서의 소비전력을 기초로 계산된 전체 수요전력에 대하여 각 수용가 시설의 발전량을 이용하여 전체 전력수급을 예측하여 예측 결과를 제공하므로 좀더 정확하고 신뢰성 높은 전력수요와 수급의 모니터링이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전력 효율미터기(130)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전력 효율미터기(130)는, DC 검출부(131), AC 검출부(132), 계측부(133), 제어부(134), 전송부(135), 저장부(136), 표시부(137)를 포함할 수 있다.
양방향 전력 효율미터기(130)의 각부 구성 요소들은, 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 전반적인 제어를 담당하는 제어부(134)는 다른 구성 요소들 중 하나 이상의 기능을 포함하도록 구현될 수 있으며, 제어부(134)의 일부 기능이 다른 유닛으로서 별도 구성 요소 형태로 구현되는 것도 가능하다. 저장부(136)는 양방향 전력 효율미터기(130)의 동작을 위하여 필요한 데이터나 설정 정보 등을 저장한다. 표시부(137)는 제어부(134)에서 처리되는 각 데이터를 필요에 따라 표시하기 위한 LCD, LED 등의 표시장치를 포함한다.
DC 검출부(131)는 발전모듈(110)에 의해 발전된 직류(DC) 전력(또는 에너지저장장치(ESS)(150)를 충전하는 방향으로 전력 흐름 시 전력변환장치(120)가 출력하는 직류 전력)에 대한 전압 또는 전류를 검출한다. DC 검출부(131)는 소정의 DC 센서를 이용하여 직류 전력에 대한 전압 또는 전류를 검출할 수 있다.
AC 검출부(132)는, 발전모듈(110)에 의해 발전된 직류 전력이 전력변환장치(120)에 의해 교류(AC) 전력으로 변환된 후의 교류 전력(또는 에너지저장장치(ESS)(150)를 충전하는 방향으로 전력 흐름 시 분전반(200)을 통해 공급되는 전력계통(10)의 교류 전력)에 대한, 전압 또는 전류를 검출한다. AC 검출부(132)는, 소정의 AC 센서를 이용하여 교류 전력에 대한 전압 또는 전류를 검출할 수 있다.
전력방향정보(송전 또는 역송전 중 어느 방향인지에 대한 정보)에 따라, 전력변환장치(120)가 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력하는 경우에, 계측부(133)는, AC 검출부(132)로부터 출력되는 교류 전력에 대해 검출한 값을 기초로 발전모듈(110)에 의해 발전된 전력의 발전량을 계측한다. 또한, 계측부(133)는, DC 검출부(131)로부터 출력되는 직류 전력에 대해 검출한 값과 AC 검출부(132)로부터 출력되는 교류 전력에 대해 검출한 값을 비교하여 전력변환장치(120)의 전력변환효율(직류에서 교류로의 전력변환효율)을 계산한다. 즉, 계측부(133)는 전력변환장치(120)의 전력 흐름 방향에 따른 입력 전압 및 전류 값(예, 태양전지모듈 등의 발전모듈(110)의 출력 전압 및 전류 값)을 계측하여 입력 직류 전력량을 계산하고, 전력변환장치(120)의 출력 전압 및 전류 값을 계측하여 출력 교류 전력량을 계산하여, 상기 입력 직류 전력량과 상기 출력 교류 전력량의 비율을 통해 전력변환효율을 계산할 수 있다.
또한, 전력방향정보(송전 또는 역송전 중 어느 방향인지에 대한 정보)에 따라, 전력변환장치(120)가 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하는 경우에, DC 검출부(131)로부터 출력되는 직류 전력에 대해 검출한 값을 기초로 공급되는 전력량을 계측한다. 또한, 계측부(133)는, AC 검출부(132)로부터 출력되는 교류 전력에 대해 검출한 값과 DC 검출부(131)로부터 출력되는 직류 전력에 대해 검출한 값을 비교하여 전력변환장치(120)의 전력변환효율(교류에서 직류로의 전력변환효율)을 계산한다.
저장부(136)는 제어부(134)의 제어에 따라 계측부(133)에서 출력되는 전력변환장치(120)의 입출력 전압/전류, 상기 발전량/전력량 계측 결과와 전력변환효율 계산 결과를 소정의 주기(예, 1분, 10분, 1시간,..등)로 저장하고 관리한다.
제어부(134)는 또한 소정의 주기(예, 1분, 10분, 1시간,..등)로 전력변환장치(120)의 입출력 전압/전류, 상기 발전량/전력량 계측 결과와 전력변환효율 계산 결과를 전력방향정보(송전 또는 역송전 중 어느 방향인지에 대한 정보)와 함께 전송부(135)를 통해 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송하도록 제어한다. 전송부(135)는 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)과 필요한 신호를 송수신하기 위한 모뎀 등 통신모듈을 포함할 수 있다.
표시부(137)는, 제어부(134)의 제어에 따라, DC 검출부(131)에서 검출된 직류 전력에 대한 전압 또는 전류, AC 검출부(132)에서 검출된 교류 전력에 대한 전압 또는 전류를 표시할 수 있다. 또한, 표시부(137)는 제어부(134)의 제어에 따라 계측부(133)에서 출력되는 상기 발전량/전력량 계측 결과와 전력변환효율 계산 결과를 표시할 수 있다. 제어부(134)는 전력변환장치(120)의 입력 전압 및 전류 값 또는 전력변환장치(120)의 출력 전압 및 전류 값이 규정치를 벗어나는 이벤트 발생 시에, 표시부(137)를 통해 소정의 형태로 경보 표시가 이루어지도록 제어할 수 있다. 이때 제어부(134)는 해당 규정치를 벗어난 값들에 대한 경보 정보(해당 값들, 규정치, 차이값 등)를 전송부(135)를 통해 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송하도록 제어한다.
본 발명에서는 이와 같이 계측부(133)가 양방향(교류(직류)에서 직류(교류)로의 전력흐름)의 전력변환장치(120)의 입력/출력 전압 또는 전류 값을 직접 계측하여 발전량뿐만 아니라 전력변환장치(120)의 전력변환효율까지도 얻을 수 있다. 분산전원 중 풍력, 태양광 발전의 경우에 발전량과 전력변환효율은 날씨에 영향을 많이 받으므로, 발전량과 전력변환효율을 모니터링 하는 것이 중요하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산형 전원 계통연계 보호장치(300)의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산형 전원 계통연계 보호장치(300)는, 전압감지부(PT, Power Transformer)(310), 전류감지부(CT, Current Trabsformer)(320), 계측요소 측정감시부(330), 제어부(340), 전송부(350)를 포함할 수 있다.
분산형 전원계통 연계보호장치(300)의 각부 구성 요소들은, 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 전반적인 제어를 담당하는 제어부(340)는 다른 구성 요소들 중 하나 이상의 기능을 포함하도록 구현될 수 있으며, 제어부(340)의 일부 기능이 다른 유닛으로서 별도 구성 요소 형태로 구현되는 것도 가능하다.
전압감지부(310)는, 분전반(200)을 통해 전력계통(10)으로 출력되는 전력변환장치(120)의 교류 전력이 출력될 때, 소정의 디바이스(예, PT, Power Transformer)를 이용하여, 해당 교류 전압을 검출한다.
전류감지부(320)는, 분전반(200)을 통해 전력계통(10)으로 출력되는 전력변환장치(120)의 교류 전력이 출력될 때, 소정의 디바이스(예, CT, Current Transformer)를 이용하여, 해당 교류 전류를 검출한다.
계측요소 측정감시부(330)는, 전압감지부(310)로부터 검출된 교류 전압과 전류감지부(320)로부터 검출된 교류 전류를 수신하여, 상전압, 상전류, 선간전압, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 유효전력량, 무효전력량 등의 계측요소에 대한 각각의 값을 측정한다.
제어부(340)는, 계측요소 측정감시부(330)에서 측정된, 각 계측요소의 값을 포함하는 계측요소 전력품질 감시데이터를, 소정의 주기(예, 1분, 10분, 1시간,..등)로 전송부(350)를 통해 분산전원 플랜트 관리시스템(400)으로 전송하도록 제어한다. 전송부(350)는 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)과 필요한 신호를 송수신하기 위한 모뎀 등 통신모듈을 포함할 수 있다.
또한, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)의 제어부(340)는, 위와 같은 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 분산전원모듈(100)로부터의 교류 전력에 대하여, 계측요소의 값이 과전압(OVR), 저전압(UVR), 과주파수(OFR), 저주파수(UFR), 역전력(RPR) 등의 비정상 상태가 발생하면, 정상 상태의 교류 전력이 출력되도록 트립이벤트를 발생시키고 소정의 보호접점을 동작시키며, 해당 트립이벤트 발생시간, 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 메모리에 저장하고 표시부에 표시하며, 분산전원 플랜트 관리시스템(400)으로 전송할 수 있다.
이외에도, 제어부(340)는, 수용가 부하(20)으로의 전력 공급 시(방전모드) 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는 전력변환장치(120)를 통해 분산전원(110)/에너지저장장치(150)으로부터 전력계통(10)으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여 역전력 보호 접점을 동작시킨다. 또한, 전력계통(10) 상에서의 정전이 발생한 경우에, 제어부(340)는 이를 감지하여 분산전원(110)/에너지저장장치(150)으로부터 전력계통(10)으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여 역전력 보호 접점을 동작시킨다. 제어부(340)는, 상기 역전력 보호 접점 상태를 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)에서 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)의 전력방향정보(송전 또는 역송전)에 따른 전송 모드별 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)은 운용자, 사용자 등의 동작 설정에 따라 전력방향(송전 모드 또는 역송전 모드)이 분산전원모듈(100), 분산형 전원계통 연계보호장치(300) 등에 설정될 수 있다(S110). 설정된 전력방향(송전 모드 또는 역송전 모드) 정보는 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 통보될 수 있다. 또한, 전력변환장치(120) 및 전력효율미터기(130)는 전력방향(송전 모드 또는 역송전 모드)을 결정할 수 있으며, 각각은 전력방향(송전 모드 또는 역송전 모드) 정보를 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 통보할 수 있다. 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은 이와 같이 전력방향(송전 모드 또는 역송전 모드) 정보를 수신하여 분산전원모듈(100)의 송전 및 역송전 동작을 제어할 수 있다.
전력계통(10)으로의 방전모드에서 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은, 전력효율미터기(130)와 분산형 전원계통 연계보호장치(300)로부터 상기 전력량(또는 발전량), 전력변환효율, 계측요소 전력품질 감시데이터 등을 실시간으로 수신하여 방전(역송전)이 완료될 때까지 전력품질의 분석 등 전력 모니터링을 수행한다(S111).
방전 모드에서 전력계통(10)으로 공급될 교류 전력에 대하여, 전력변환장치(120)가 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 분전반(200)을 통해 출력할 때에, 전력효율미터기(130)는 전력변환장치(120)의 출력 전력에 대한 전력량과 전력변환장치(120)의 직류에서 교류로의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 전력방향(송전 모드 또는 역송전 모드) 정보와 함께 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송한다.
또한, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는 전력계통(10)으로 방전모드에서 분전반(200)을 통해 전력계통(10)으로 공급될 교류 전력에 대하여, 상전압, 상전류, 선간전압, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 유효전력량, 무효전력량 등의 계측요소에 대한 각각의 값을 측정하여, 측정된 각 계측요소의 값을 포함하는 계측요소 전력품질 감시데이터를 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송한다. 또한, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는, 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 전력계통(10)으로 공급될 교류 전력에 대하여, 계측요소의 값이 과전압(OVR), 저전압(UVR), 과주파수(OFR), 저주파수(UFR), 역전력(RPR) 등의 비정상 상태가 발생하면, 계측요소의 값이 과전압(OVR), 저전압(UVR), 과주파수(OFR), 저주파수(UFR), 역전력(RPR) 등의 비정상 상태가 발생하면, 정상 상태의 교류 전력이 출력되도록 트립이벤트를 발생시키고 소정의 보호접점을 동작시키며, 해당 트립이벤트 발생시간, 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 메모리에 저장하고 표시부에 표시하며, 분산전원 플랜트 관리시스템(400)으로 전송할 수 있다.
한편, 전력 방향이 송전 모드 중 충전 모드인 경우, 충전모드에서 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은, 전력효율미터기(130)와 분산형 전원계통 연계보호장치(300)로부터 상기 전력량, 전력변환효율, 계측요소 전력품질 감시데이터 등을 실시간으로 수신하여 충전이 완료될 때까지 전력품질의 분석 등 전력 모니터링을 수행한다(S112).
충전 모드에서 분산전원모듈(100)의 에너지저장장치(150)를 충전하기 위하여, 전력변환장치(120)가 분전반(200)을 통해 공급되는 전력계통(10)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 에너지저장장치(150)로 제공할 때에, 전력효율미터기(130)는 전력변환장치(120)의 출력 직류 전력에 대한 전력량과 전력변환장치(120)의 교류에서 직류로의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 전력방향(송전 모드 또는 역송전 모드) 정보와 함께 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송한다.
또한, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는 충전모드에서 분전반(200)을 통해 전력계통(10)으로부터 공급되어 에너지저장장치(150)로 충전될 교류 전력에 대하여, 상전압, 상전류, 선간전압, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 유효전력량, 무효전력량 등의 계측요소에 대한 각각의 값을 측정하여, 측정된 각 계측요소의 값을 포함하는 계측요소 전력품질 감시데이터를 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송한다. 또한, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는, 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 전력계통(10)으로부터 교류 전력에 대하여, 계측요소의 값이 과전압(OVR), 저전압(UVR), 과주파수(OFR), 저주파수(UFR), 역전력(RPR) 등의 비정상 상태가 발생하면, 정상 상태의 교류 전력이 유입되도록 트립이벤트를 발생시키고 소정의 보호접점을 동작시키며, 해당 트립이벤트 발생시간, 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 메모리에 저장하고 표시부에 표시하며, 분산전원 플랜트 관리시스템(400)으로 전송할 수 있다.
다른 한편, 방전모드 전력방향은 전력계통(10)으로의 전력 공급 이외에 수용가 부하(20)로의 전력 방향을 포함한다.
수용가 부하(20)로의 방전모드에서 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은, 에너지저장장치(150)/분산전원(110)의 전력을 수용가 부하(20)로 공급하기 위하여, 먼저 전력계통(10)의 상태를 모니터링한다(S120). 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은, 방전모드에서 전력계통(10)의 정전 등으로 공급이 중단되는 비상시에는, 전력변환장치(120)가 전력계통(10)과 협조없이 독립형으로 단독 운전을 수행하여 수용가 부하(20)로 전력을 공급하도록 제어신호를 전송할 수 있으며, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)가 전력계통(10)을 개방하도록 제어신호를 전송할 수 있다(S121).
전력계통(10)이 정상인 경우, 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은 분산형 전원계통 연계보호장치(300)와 연동하여 모니터링에 필요한 정보를 요청함으로써, 분산형 전원계통 연계보호장치(300)가 에너지저장장치(150)/분산전원(110)으로부터 전력계통(10)으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여 역전력 보호 접점을 동작시키도록 제어하며, 분산전원모듈(100)의 에너지저장장치(150)/분산전원(110)이 방전을 개시하도록 제어한다(S130). 이때 분산형 전원계통 연계보호장치(300)는, 해당 역전력 보호 접점 상태를 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송할 수 있다.
수용가 부하(20)로의 방전 모드에서, 전력효율미터기(130)는 전력방향모드에 따라 방전 모드(역송전)에서, 전력변환장치(120)의 입출력 전압/전류, 양방향분산전원(110)으로부터 출력되는 전력량(분산전원(110)의 발전량)을 계측한 결과와 전력변환장치(120)의 직류에서 교류로의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 해당 전력방향모드와 함께 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)으로 전송한다(S140). 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은 전력변환장치(120)의 입출력 전압/전류, 상기 전력량, 전력변환효율 등이 정상 범위를 벗어나면 방전을 중지하도록 분산전원모듈(100)의 에너지저장장치(150)/분산전원(110)에 제어신호를 전송할 수 있다(S141). 그렇지 않고 방전 모드에서 수용가 부하(20)로의 방전이 원활하게 이루어지면 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)은 방전 상태를 유지하지 하면서 모니터링을 계속한다(S150).
한편, 종래의 일반적인 시스템과 본 발명의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)을 비교하면, [표1]과 같이, 먼저, 현재 일반적인 태양광발전 시스템에서 DC 미터기는 직류전압, 직류전류 및 전력량을 계측할 수 있으나, 인버터를 거쳐 교류 전력망으로 변환 시 전체 시스템의 전력변환 효율을 측정할 수 있는 전력변환효율을 측정하는 미터기는 없다. 한전 교류 계량기와 DC 미터기가 별도로 설치되고 과금되어 전력변환 효율을 시스템 측면에서 실시간으로 알 수가 없는 문제가 있었다.
구 분 종래기술 본 발명 본 발명의 장점
미터기 점유공간 AC/DC 별도설치(2대) AC/DC 통합(1대) 50% 절감
(2대-->1대)
미터기 소모전력 AC/DC 별도 소비 AC/DC 통합 소비 50% 절감
(2대-->1대)
효율측정 방식 상위 EMS(Energy Management System) (S/W) 발전모듈 현장 측정(H/W), 또는 EMS 시스템 현장 중심, 직관성
효율측정 범위 단위 PCS 입력 측정 발전모듈 전체 시스템의 전력변환효율 고객지향
역전력 계측 단방향 양방향 가능 역전력 파악 용이
유지보수 경보 표시기능 없음 PCS 입력/출력 전력이 규정치를 벗어날 경우 전력효율미터기를 통해 경보 표시 가능 경보 파악이 용이함
이와 같이 본 발명의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)에서는, 점유공간, 소모전력 절감, 효율측정방식개선, 효율측정 범위, 측정방향, 유지보수 등의 면에서 종래기술과 비교하여 뛰어난 장점이 있다. 종래의 DC 미터기, AC 미터기 2대를 사용하여 측정 후 상위 EMS 등 모니터링 시스템에서 전력변환 효율을 측정하던 방식과 비교하여 1대의 미터기에서 구현함으로써 점유공간이 1/2로 축소되고, 미터기의 소모전력을 1/2로 절감할 수 있다. 또한 기존 단위 PCS에 대한 입력 측정을 기초로 상위 EMS 등에서 수행하던 전력변환효율의 측정을 발전모듈 전체 시스템의 측면에서 현장에서 측정할 수 있으며, 전력계통(10) 방향으로의 측정, 에너지저장장치(ESS)(150) 충전 방향으로의 측정 등 양방향 측정이 가능하며, 역전력의 측정이 가능하고, 1대로 축소됨으로써 고장발생 가능성 감소, 유지보수 기간 단축이 가능할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500) 중 전력효율미터기(130), 분산형 전원계통 연계보호장치(300), 분산전원 플랜트 관리 시스템(400), 통합 모니터링 시스템은, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 전력효율미터기(130), 분산형 전원계통 연계보호장치(300), 분산전원 플랜트 관리 시스템(400), 통합 모니터링 시스템은, 위와 같은 기능/단계/과정들을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 갖는 도 5와 같은 컴퓨팅 시스템(1000) 또는 인터넷 상의 서버 형태로 구현될 수 있다.
컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다. 프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같이 컴퓨터 등 장치로 판독 가능한 저장/기록 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 분산전원 플랜트 모니터링 시스템(500)에 따르면, 학교, 공공시설, 공동주택, 가정, 공장, 건물 등 소규모 수용가 시설 내의 태양광 발전, 연료 전지 발전, 풍력 발전, 지열발전, 조력 발전 등 분산전원(110)을 효율적으로 모니터링하며, PCS(Power Conversion System)(120)의 전력 변환 효율을 실시간으로 모니터링하고, 발전 전력과 배전 상태 등을 현장에서 직관적으로 확인이 가능할 뿐만 아니라 분산전원 플랜트 관리 시스템(400)에 전송하여 전력 모니터링과 운용이 효과적으로 이루어지도록 유용하게 활용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
전력계통(10)
수용가 부하(20)
분산전원모듈(100)
발전모듈(110)
전력변환장치(120)
전력효율미터기(130)
에너지저장장치(150)
분전반(200)
분산형 전원계통 연계보호장치(300)
분산전원 플랜트 관리 시스템(400)

Claims (12)

  1. 발전모듈 또는 에너지저장장치의 송전 및 역송전 방향의 전력 모니터링을 수행하는 분산전원 플랜트 관리시스템;
    전력을 생산하는 상기 발전모듈을 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하 또는 전력계통으로 전력을 공급하거나, 상기 전력계통으로부터 제공된 전력을 저장하는 상기 에너지저장장치를 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하로 전력을 공급하는 분산전원모듈; 및
    상기 전력계통과 상기 분전반 사이에서 상기 분산전원으로부터 상기 전력계통으로 방전되도록 제공되는 교류 전력에 대하여, 계측요소 전력품질 감시데이터를 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하고, 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 정상 상태의 교류 전력이 상기 전력계통으로 출력되도록 제어하는 분산형 전원계통 연계보호장치를 포함하고,
    상기 분산전원모듈은, 상기 발전모듈에 의해 발전된 전력의 발전량 및 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력량을 계측한 결과와 전력변환장치의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하는 전력효율미터기를 포함하고,
    상기 분산형 전원계통 연계보호장치는,
    전압감지부로부터 검출된 교류 전압과 전류감지부로부터 검출된 교류 전류를 수신하여, 하나 이상의 계측요소에 대해 측정하는 계측요소 측정감시부; 및
    상기 계측요소 측정감시부에서 측정된 계측요소의 값을 포함하는 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를, 소정의 주기로 전송부를 통해 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 상기 교류 전력에 대하여, 상기 계측요소의 값이 전력계통 연계접속 규정값 범위를 벗어나는 비정상 상태에서, 트립이벤트를 발생시키고 소정의 보호접점을 동작시키며, 해당 트립이벤트 발생시간, 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 메모리에 저장하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산전원 플랜트 관리시스템은, 상기 발전량, 상기 전력량, 상기 전력변환효율, 및 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 기초로 전력 모니터링을 수행하고, 모니터링 정보의 제공과 상기 수용가 부하에 대한 수요전력 및 전력수급의 예측을 수행하고 예측 결과를 제공하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분산전원 플랜트 모니터링 시스템은 복수의 시설에 각각 운영되고,
    복수의 분산전원 플랜트 모니터링 시스템들과 연동하는 통합 모니터링 시스템을 통해, 각 시설의 상기 발전량, 상기 전력량, 상기 전력변환효율, 및 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 기초로, 전체 시설 각각에 대한 모니터링 정보의 제공과 상기 전체 시설에서의 전체 수용가 부하에 대한 수요전력 및 전력수급의 예측을 수행하고 예측 결과를 제공하기 위한 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발전모듈은, 태양광 발전, 연료 전지 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 또는 조류 발전 중 하나 이상을 통한 분산전원을 포함하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계측요소 전력품질 감시데이터는, 상전압, 상전류, 선간전압, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 유효전력량, 또는 무효전력량 중 하나 이상을 포함하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비정상 상태는, 과전압(OVR), 저전압(UVR), 과주파수(OFR), 저주파수(UFR), 또는 역전력(RPR) 중 하나 이상을 포함하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력효율미터기는,
    송전 또는 역송전 중 어느 방향인지에 대한 전력방향정보에 따라, 송전 방향 및 역송전 방향의 상기 전력변환효율을 계산하여 상기 전력방향정보와 함께 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전력효율미터기는,
    상기 발전량 및 상기 전력변환효율을 소정의 주기로 저장부에 저장하고 상기 소정의 주기로 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력효율미터기는,
    상기 발전량 및 상기 전력변환효율을 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 전력변환장치의 입출력 전압 또는 전류 값이 규정치를 벗어날 경우 경보 정보를 상기 표시부에 표시하고 상기 분산전원 플랜트 관리 시스템으로 전송하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 해당 트립이벤트 발생시간, 상기 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 표시부에 표시하며, 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 분산형 전원계통 연계보호장치는,
    상기 수용가 부하로 전력을 공급하는 방전 모드에서, 상기 분산전원 또는 상기 에너지저장장치로부터 상기 전력계통으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여, 또는 상기 전력계통 상에서의 정전이 발생한 경우에 상기 분산전원 또는 상기 에너지저장장치로부터 상기 전력계통으로 흐르는 전력을 차단하기 위하여, 역전력 보호 접점을 동작시키고, 상기 역전력 보호 접점 상태를 상기 분산전원 플랜트 관리 시스템으로 전송하는 분산전원 플랜트 모니터링 시스템.
  12. 전력을 생산하는 발전모듈을 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하 또는 전력계통으로 전력을 공급하거나, 상기 전력계통으로부터 제공된 전력을 저장하는 에너지저장장치를 이용하여 분전반을 통해 수용가 부하로 전력을 공급하는 분산전원모듈을 포함한 분산전원 플랜트 모니터링 시스템에서의, 모니터링 방법에 있어서,
    (A) 상기 전력계통과 상기 분전반 사이의 보호장치에서, 상기 분산전원모듈로부터 상기 전력계통으로 방전되는 교류 전력에 대하여, 계측요소 전력품질 감시데이터를, 상기 발전모듈 또는 상기 에너지저장장치의 송전 및 역송전 방향의 전력 모니터링을 수행하는 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하고, 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 정상 상태의 교류 전력이 상기 전력계통으로 출력되도록 제어하는 단계; 및
    (B) 상기 분산전원모듈에서, 전력효율미터기를 이용하여, 상기 발전모듈에 의해 발전된 전력의 발전량을 계측한 결과와 전력변환장치의 전력변환효율을 계산한 결과에 대한 정보를 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 (A) 단계는,
    전압감지부로부터 검출된 교류 전압과 전류감지부로부터 검출된 교류 전류를 수신하여, 하나 이상의 계측요소에 대해 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 계측요소의 값을 포함하는 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를, 소정의 주기로 전송부를 통해 상기 분산전원 플랜트 관리시스템으로 전송하도록 제어하되, 상기 계측요소 전력품질 감시데이터를 이용하여 상기 교류 전력에 대하여, 상기 계측요소의 값이 전력계통 연계접속 규정값 범위를 벗어나는 비정상 상태에서, 트립이벤트를 발생시키고 소정의 보호접점을 동작시키며, 해당 트립이벤트 발생시간, 해당 계측요소의 명칭과 동작값을 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 모니터링 방법.
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