KR102186498B1 - System for stabilizing the power network - Google Patents

System for stabilizing the power network Download PDF

Info

Publication number
KR102186498B1
KR102186498B1 KR1020200063609A KR20200063609A KR102186498B1 KR 102186498 B1 KR102186498 B1 KR 102186498B1 KR 1020200063609 A KR1020200063609 A KR 1020200063609A KR 20200063609 A KR20200063609 A KR 20200063609A KR 102186498 B1 KR102186498 B1 KR 102186498B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
harmonic component
power system
phase
load
Prior art date
Application number
KR1020200063609A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이준숙
Original Assignee
(주)엔탑엔지니어링
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엔탑엔지니어링 filed Critical (주)엔탑엔지니어링
Priority to KR1020200063609A priority Critical patent/KR102186498B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102186498B1 publication Critical patent/KR102186498B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/50—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. ac in dc installations
    • H02H3/52—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. ac in dc installations responsive to the appearance of harmonics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20—Measurement of non-linear distortion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

The present invention relates to an electric power system stabilization system. According to the present invention, the electric power system stabilization system comprises: a distributed power source for generating electric power; a load; and a circuit breaker, wherein the distributed power source comprises an electric power generation unit, an electric power conversion device, a phase shifter, a switch, a first detection unit, a second detection unit, a third detection unit, and a control unit. According to the present invention, harmonics of an electric power system can be stably managed.

Description

전력계통 안정화 시스템{System for stabilizing the power network}Power system stabilizing system {System for stabilizing the power network}

본 발명은 전력계통 안정화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분산전원이 연계된 전력계통에서의 고조파 수준을 안정화하고, 전력계통과의 연계가 차단된 분산전원 운전으로 인한 사고 위험을 방지하는 전력계통 안정화 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a power system stabilization system, and more particularly, to stabilize the harmonic level in the power system to which the distributed power supply is connected, and to prevent the risk of accidents due to operation of the distributed power supply in which the connection with the power system is blocked. It's about the system.

분산전원은 일반적으로 차단기를 통해 전력계통과 연계되어 상시에는 함께 연결되고 전력계통에 문제가 발행하면 전력계통과 분리되는 구조를 갖는다. 연계하여 운전되는 중 전력계통 측에서 지락이나 단락과 같은 사고가 발생하면 차단기가 개방되어 전력계통과 분산전원이 분리되고 이에 따라 전력계통에서 발생한 과전류가 부하로 흐르지 않아 분산전원을 보호할 수 있다Distributed power supplies are generally connected to the power system through a circuit breaker and are always connected together, and when a problem occurs in the power system, they are separated from the power system. If an accident such as a ground fault or short circuit occurs on the power system side while operating in connection, the circuit breaker is opened to separate the power system from the distributed power supply. Accordingly, overcurrent generated in the power system does not flow to the load, thereby protecting the distributed power supply.

전력계통과 연계하여 동작하는 경우, 최근 반도체 응용기기 등 비선형 부하의 급증과 전기품질에 민감한 기기보급 확대에 따라 고조파로 인한 정전이 증가하는 반면 고조파로 인한 고장은 원인규명이 어려워 체계적인 정전통계 관리가 어려워졌다. 고조파 전류가 계통에 흐르면 계통의 전압 파형이 왜곡될 수 있고, 이는 선로 정전 등을 유발한다. 따라서 전력계통의 공급신뢰도를 제고하고 고품질의 전력서비스를 제공하기 위해 전력계통의 고조파에 대한 관리가 요구된다. In the case of operation in connection with the power system, power failure due to harmonics increases due to the recent rapid increase in nonlinear loads such as semiconductor application devices and the expansion of the supply of devices sensitive to electrical quality. It became difficult. When harmonic current flows through the system, the voltage waveform of the system may be distorted, which causes a line power failure. Therefore, the management of the harmonics of the power system is required to improve the reliability of the power system supply and provide high-quality power service.

한편, 정전 등으로 전력계통과 분리되는 경우 분산전원만이 부하에 연결되어 전력을 공급하게 된다. 이 경우 분산전원이 생성하는 전력과 부하에 따라 주파수와 전압 변동이 발생하여 안정적인 전력 공급이 어려울 수 있다. 또한, 계통유지 요원의 감전사나 이후 전력계통과 다시 연계되는 경우에는 양측 전압의 위상차에 의해 단락, 인접 설비의 손상 등이 발생할 수 있다. 따라서 전력계통과 분리되는 분산전원의 운전으로 인한 사고 위험을 미리 방지할 필요가 있다. On the other hand, when separated from the power system due to a power outage, etc., only the distributed power supply is connected to the load to supply power. In this case, it may be difficult to supply stable power because frequency and voltage fluctuate according to the power and load generated by the distributed power supply. In addition, when the system maintenance personnel are electrocuted or reconnected to the power system afterwards, a short circuit or damage to adjacent facilities may occur due to a phase difference between the voltages on both sides. Therefore, it is necessary to prevent the risk of accidents due to the operation of the distributed power supply separated from the power system.

전력계통 안정화 시스템을 제안한다.We propose a power system stabilization system.

전력계통 안정화 시스템에 있어서, 전력을 생성하는 분산전원; 상기 분산전원 또는 전력계통으로부터 전력을 제공받는 부하; 및 상기 분산전원으로부터 생성된 전력을 상기 전력계통으로 제공하거나 차단하는 차단기;를 포함하고, 상기 분산전원은 신재생에너지를 이용하여 직류 전원을 생성하는 발전부; 3상 인버터를 포함하고, 상기 직류 전원을 입력받는 상기 3상 인버터를 스위칭하여 교류 전원을 생성하여 출력하는 전력변환장치; 부하와 상기 차단기 사이에 위치하며, 상기 부하와 연결된 상기 전력변환장치의 교류 전원을 입력받아 상기 차단기를 거쳐 전력계통으로 출력하되, 상기 교류 전원에 포함된 고조파 성분 중 적어도 하나의 위상을 쉬프트시켜 출력하는 위상 쉬프터; 제어부의 제어에 따라 상기 고조파 위상 변이부를 통해 입력되는 교류 전력을 상기 부하 및 상기 계통연계 장치로 전달하거나 차단하는 스위치; 상기 부하와 연결된 상기 전력변환장치에서 출력되는 교류 전원에 포함된 적어도 하나의 고조파 성분을 검출하는 제1 검출부; 상기 전력계통에 포함된 적어도 하나의 고조파 성분을 검출하는 제2 검출부; 상기 스위치의 출력단에서 전압, 전류 및 주파수를 검출하는 제3 검출부; 및 상기 전력변환장치의 출력을 제어하되 상기 제1 검출부로부터의 제n 고조파 성분(n은 2이상의 자연수) 검출 결과가 최소화되도록 제어하고, 상기 제2 검출부의 고조파 성분 검출 결과에 따라 상기 전력변환장치의 출력에 포함된 제n 고조파 성분의 위상을 쉬프트시켜 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 상기 배전계통과 분리된 것으로 판단되면 상기 스위치를 차단하고, 상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 적어도 두 개의의 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링하고, 상기 임피던스 변화량이 모두 각각의 기준 시간동안 기준값을 초과하는 경우 상기 전력계통과 분리된 것으로 판단한다. A power system stabilization system, comprising: a distributed power source for generating power; A load receiving power from the distributed power source or a power system; And a circuit breaker configured to provide or cut off the power generated from the distributed power supply to the power system, wherein the distributed power supply includes a power generation unit that generates DC power using renewable energy; A power conversion device comprising a three-phase inverter and for generating and outputting AC power by switching the three-phase inverter receiving the DC power; It is located between the load and the breaker, receives AC power from the power conversion device connected to the load and outputs it to the power system through the breaker, but outputs by shifting at least one phase of harmonic components included in the AC power source A phase shifter; A switch for transferring or blocking AC power input through the harmonic phase shifting unit to the load and the grid connection device under control of a control unit; A first detection unit for detecting at least one harmonic component included in AC power output from the power conversion device connected to the load; A second detection unit for detecting at least one harmonic component included in the power system; A third detection unit detecting voltage, current, and frequency at the output terminal of the switch; And controlling the output of the power conversion device to minimize a detection result of the nth harmonic component (n is a natural number of 2 or more) from the first detection unit, and according to the detection result of the harmonic component of the second detection unit. A control unit that shifts the phase of the n-th harmonic component included in the output of and controls the output, wherein the control unit shuts off the switch when it is determined that it is separated from the distribution system according to information provided from the third detection unit. And, the control unit monitors the impedance change amount for at least two harmonic components according to the information provided from the third detection unit, and when all of the impedance change amount exceed a reference value for each reference time, the power system is separated from the power system. I judge it.

상기 제어부는 상기 부하로부터 유입되는 고조파 성분과 상기 3상 인버터에서 발생되는 대응하는 고조파 성분의 합성 성분이 최소화되도록 상기 3상 인버터의 스위칭을 제어한다.The control unit controls the switching of the three-phase inverter to minimize a composite component of a harmonic component introduced from the load and a corresponding harmonic component generated in the three-phase inverter.

상기 제어부는 상기 제1 검출부의 제n 고조파 성분(n은 2이상의 자연수) 검출 결과가 최소화되도록 입력되는 교류 전원에 포함된 제n 고조파 성분의 위상을 쉬프트한다.The control unit shifts the phase of the nth harmonic component included in the input AC power so that the detection result of the nth harmonic component (n is a natural number greater than or equal to 2) of the first detection unit is minimized.

상기 위상 쉬프터는 상기 전력계통의 대응하는 고조파 성분을 최소화되도록, 상기 부하로부터 유입되는 고조파 성분의 위상, 또는 상기 부하로부터 유입되는 고조파 성분과 상기 3상 인버터에서 발생되는 대응하는 고조파 성분의 합성 성분의 위상을 쉬프트한다.The phase shifter includes a phase of a harmonic component introduced from the load or a composite component of a harmonic component introduced from the load and a corresponding harmonic component generated from the three-phase inverter so as to minimize the corresponding harmonic component of the power system. Shift the phase.

상기 위상 쉬프터는 제3 고조파 성분의 위상을 변이시키고, 상기 제어부는 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링한다.The phase shifter shifts the phase of the third harmonic component, and the control unit monitors the amount of change in impedance for the fifth harmonic component and the seventh harmonic component.

본 발명에 따르면 분산전원이 연계된 전력계통의 고조파 수준을 안정적으로 관리할 수 있다.According to the present invention, it is possible to stably manage the harmonic level of a power system to which a distributed power supply is connected.

또한, 분산전원에 의해 고조파 수준이 기준치를 초과하는 경우, 분산전원을 전력계통으로부터 차단함으로써 전력계통의 고조파 수준을 안정적으로 관리할 수 있다.In addition, when the level of harmonics exceeds the reference value by the distributed power source, the level of harmonics of the power system can be stably managed by blocking the distributed power source from the power system.

또한, 전력계통의 사고 발생으로 분산전원과의 연계가 차단되는 경우, 이를 간이한 방법으로 감지할 수 있다.In addition, when the connection with the distributed power source is cut off due to an accident in the power system, it can be detected by a simple method.

또한, 전력계통과 분리된 분산전원의 운전으로 인한 사고 위험을 제거할 수 있다.In addition, it is possible to eliminate the risk of accidents caused by the operation of the distributed power supply separated from the power system.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통 안정화 시스템을 나타낸다.1 shows a power system stabilization system according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제안하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to suggest the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same elements, and “and/or” includes each and all combinations of one or more of the mentioned elements. Although "first", "second", and the like are used to describe various elements, it goes without saying that these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present invention. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The embodiments introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통 안정화 시스템을 나타낸다.1 shows a power system stabilization system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전력계통 안정화 시스템은 전력을 생성하는 분산전원(110) 및 상기 분산전원(110)으로부터 생성된 전력을 전력계통(130)으로 제공하거나 차단하는 차단기(120)를 포함한다. 상기 분산전원(110) 및 상기 전력계통(130)은 부하(140)에 전력을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 1, the power system stabilization system according to an embodiment of the present invention provides a distributed power supply 110 that generates power and power generated from the distributed power supply 110 to or blocks the power system 130. Includes a circuit breaker 120. The distributed power supply 110 and the power system 130 may provide power to the load 140.

분산전원(110)은 차단기(120)를 통하여 전력계통(130)과 연결된다. 차단기(120)는 분산전원(110)을 전력계통(130)에 연결하거나 차단한다. 분산전원(110)이 부하(140)에서 요구하는 전력 이상을 생성하는 경우 부하에 제공되고 남은 잉여 전력이 차단기(120)를 통하여 전력계통(130)에 제공된다. 그러나 분산전원(110)이 부하(140)에서 요구하는 전력을 생성하지 못하는 경우 부하(140)는 전력계통(130)으로부터 전력을 제공받게 된다. 한편, 차단기(120)는 전력계통(130)에 정전 등의 사고가 발생한 경우 분산전원(110)을 전력계통(130)과 분리하여 사고 확산을 방지하게 된다. The distributed power supply 110 is connected to the power system 130 through a circuit breaker 120. The circuit breaker 120 connects or blocks the distributed power supply 110 to the power system 130. When the distributed power supply 110 generates more than the power required by the load 140, the remaining power is provided to the load and the remaining power is provided to the power system 130 through the circuit breaker 120. However, when the distributed power supply 110 fails to generate the power required by the load 140, the load 140 receives power from the power system 130. Meanwhile, when an accident such as a power failure occurs in the power system 130, the circuit breaker 120 separates the distributed power supply 110 from the power system 130 to prevent the spread of the accident.

일반적으로 전력계통에 연계된 분산전원이 전력을 전력계통에 공급하는 경우 비선형특성으로 인하여 전력계통으로 고조파가 유입되어 전력 품질을 악화시킨다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원(110)은 전력계통(130)에 연계되어 운전하더라도 전력계통(130)의 고조파 수준을 안정화시킬 수 있다. In general, when distributed power connected to the power system supplies power to the power system, harmonics are introduced into the power system due to non-linear characteristics, deteriorating power quality. However, even if the distributed power supply 110 according to an embodiment of the present invention is operated in connection with the power system 130, the harmonic level of the power system 130 may be stabilized.

이를 위해 분산전원(110)은 발전부(1102), 전력변환장치(1104), 위상 쉬프터(1106), 스위치(1108), 제1 검출부(1110), 제2 검출부(1112), 제3 검출부(1114) 및 제어부(1116)를 포함한다. 분산전원(110)은 발전량이 부하(140)의 수요전력보다 상대적으로 많은 경우 잉여 전력을 전력계통(130)에 공급하고, 반대로 발전량이 부하(140)의 수요전력보다 적은 경우에는 전력계통(130)으로부터 전력을 수급할 수 있다. 분산전원(110)이 전력을 전력계통(130)에 공급하는 경우 분산전원(110)의 비선형특성으로 인하여 발생한 고조파가 전력계통(130)으로 유입될 수 있고, 부하(140)가 전력계통(130)에서 전력을 수급받는 경우에도, 부하(140)의 비선형특성으로 인하여 발생한 고조파가 전력계통(130)으로 유입될 수 있다.To this end, the distributed power supply 110 includes a power generation unit 1102, a power conversion device 1104, a phase shifter 1106, a switch 1108, a first detection unit 1110, a second detection unit 1112, and a third detection unit ( 1114) and a control unit 1116. The distributed power supply 110 supplies surplus power to the power system 130 when the amount of power generation is relatively larger than the power demand of the load 140, and conversely, when the amount of power generation is less than the power demand of the load 140, the power system 130 Power can be supplied from ). When the distributed power supply 110 supplies power to the power system 130, harmonics generated due to the non-linear characteristics of the distributed power supply 110 may be introduced into the power system 130, and the load 140 is transferred to the power system 130. ), harmonics generated due to the nonlinear characteristics of the load 140 may be introduced into the power system 130.

상기 발전부(1102)는 직류 전원을 생성한다. 상기 발전부(1102)는 신재생에너지를 이용할 수 있다. 이 경우, 상기 발전부(1102)는 태양광 패널 또는 풍력 터빈을 포함할 수 있다. The power generation unit 1102 generates DC power. The power generation unit 1102 may use new and renewable energy. In this case, the power generation unit 1102 may include a solar panel or a wind turbine.

상기 전력변환장치(1104)는 발전부(1102)에서 생성한 직류 전원을 입력받아 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 전력계통(130)에 연계되어야 하므로, 상기 전력변환장치(1104)는 전력계통(130)의 위상에 동기된 교류 전원을 생성한다. 상기 전력변환장치(1104)는 인버터를 포함할 수 있다. 인버터는 비선형 특성을 가지는 반도체 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 이 경우, 인버터는 비선형 장치이기 때문에 고조파가 발생한다. 상기 반도체 스위칭 소자로서 IGBT(Insulated Gated Bipolar Transistor)가 사용될 수 있다. 상기 반도체 스위칭 소자는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식으로 스위칭될 수 있다. 상기 전력변환장치(1104)에서 출력되는 교류 전원에는 PWM 스위칭에 의해 발생하는 고조파 성분이 포함된다. 그 결과, 상기 전력변환장치(1140)에서 출력되는 전원 파형은 찌그러진 정현파 형상을 가지게 된다. 이 찌그러진 정현파는 기본 주파수의 정현파인 기본파 및 기본 주파수의 정수배의 주파수의 정현파인 고조파를 포함한다. 기본 주파수에 대한 고조파 주파수의 비율이 고조파의 차수가 된다. 즉, 제n 고조파(n은 2이상의 자연수)라는 것은 기본파의 n배 주파수를 가지는 정현파를 의미한다. 한편, 발전부(1102)는 일사량, 온도 등의 외부환경에 따라 전력-전압 곡선, 전류-전압 곡선이 비선형적으로 변화할 수 있다. 이를 위해 상기 전력변환장치(1104)는 인버터에 일정한 직류 전원을 공급하는 승압형 직류-직류 컨버터를 더 포함할 수 있다.The power conversion device 1104 receives DC power generated by the power generation unit 1102, converts it into AC power, and outputs it. Since it must be linked to the power system 130, the power conversion device 1104 generates an AC power source synchronized with the phase of the power system 130. The power conversion device 1104 may include an inverter. The inverter may be composed of a semiconductor switching device having nonlinear characteristics. In this case, since the inverter is a nonlinear device, harmonics are generated. As the semiconductor switching device, an Insulated Gated Bipolar Transistor (IGBT) may be used. The semiconductor switching device may be switched by a PWM (Pulse Width Modulation) control method. The AC power output from the power conversion device 1104 contains harmonic components generated by PWM switching. As a result, the power waveform output from the power conversion device 1140 has a distorted sinusoidal shape. This distorted sine wave includes a fundamental wave, which is a sine wave of a fundamental frequency, and a harmonic wave, which is a sine wave of an integer multiple of the fundamental frequency. The ratio of the harmonic frequency to the fundamental frequency is the order of the harmonic. That is, the nth harmonic (n is a natural number greater than or equal to 2) means a sine wave having a frequency n times the fundamental wave. Meanwhile, in the power generation unit 1102, the power-voltage curve and the current-voltage curve may change non-linearly according to external environments such as solar radiation and temperature. To this end, the power conversion device 1104 may further include a step-up type DC-DC converter that supplies constant DC power to the inverter.

상기 전력변환장치(1104)는 제어부(1116)의 지시에 따라 인버터의 스위칭을 제어하여 출력단에서 검출되는 교류 전류에 포함된 고조파 성분을 최소화하도록 동작한다. 이를 위해 상기 전력변환장치(1104)는 제어부(1116)의 지시에 따라 출력에 포함된 적어도 하나의 고조파 성분의 위상을 제어할 수 있다. 상기 전력변환장치(1104)의 출력단에는 인버터의 스위칭으로 인한 고조파와 부하(140)로부터 유입되는 고조파가 모두 검출될 수 있다. 따라서 상기 전력변환장치(1104)의 추력단에서 검출되는 교류 전원의 고조파 성분은 인버터에 의해 생성된 고조파 성분 및 상기 부하(140)로부터 유입된 고조파 성분의 합성이 될 수 있다. 상기 전력변환장치(1104)는 이 고조파 합성 성분이 최소화되도록 제어부(1116)에 의해 제어된다.The power conversion device 1104 operates to minimize a harmonic component included in the AC current detected at the output terminal by controlling the switching of the inverter according to the instruction of the controller 1116. To this end, the power conversion device 1104 may control the phase of at least one harmonic component included in the output according to the instruction of the controller 1116. Both harmonics due to switching of the inverter and harmonics flowing from the load 140 may be detected at the output terminal of the power conversion device 1104. Accordingly, the harmonic component of AC power detected at the thrust end of the power conversion device 1104 may be a combination of a harmonic component generated by the inverter and a harmonic component introduced from the load 140. The power conversion device 1104 is controlled by the control unit 1116 so that this harmonic synthesis component is minimized.

위상 쉬프터(1106)는 분산전원(110)이 부하(140) 및 전력계통(130)에 전력을 공급하는 경우, 입력 교류 전류에 포함된 적어도 하나의 고조파 성분의 위상을 쉬프트하여 전력계통(130)으로 출력한다. 한편, 부하가(140)가 전력계통(130)으로부터 전력을 제공받는 경우에는 부하(140)로부터 유입되는 고조파 성분의 위상을 쉬프트하여 전력계통(130)으로 출력한다. 구체적으로, 위상 쉬프터(1106)는 제어부(1116)의 지시에 따라 입력되는 교류 전류에 포함된 적어도 하나의 고조파의 성분의 위상을 쉬프트한다. 상기 위상 쉬프터(1106)는 제어부(1116)로부터 위상 쉬프트 대상 및 위상 쉬프트 정도에 관한 정보를 수신하여 해당하는 고조파 성분에 대하여 위상 쉬프트를 수행한다. 상기 위상 쉬프터(1106)는 특정 고조파 성분의 위상을 선택적으로 쉬프트시킬 수 있다. 이를 위해 상기 위상 쉬프터(1106)는 적어도 하나의 위상 쉬프팅 유닛(미도시)을 구비할 수 있다. 각 위상 쉬프팅 유닛은 해당하는 차수의 고조파 성분의 위상을 지시받은 양만큼 쉬프트시킬 수 있다. 상기 위상 쉬프터(1106)는 적어도 하나의 필터(미도시)를 포함한다. 필터는 분산전원(110)이 전력계통(130)에 전력을 공급하는 경우 전력변환장치(1104)에서 출력되는 파형에 포함된 특정 고조파 성분을 제거한 파형을 출력하고, 부하(140)가 전력계통(130)으로부터 전력을 제공받는 경우 부하(140)에서 유입되는 고조파 성분을 제거한 파형을 출력할 수 있다. 또한, 위상 쉬프터(1106)는 특정 고조파 성분의 위상을 쉬프트시켜 출력하는 적어도 하나의 위상 쉬프팅 유닛(미도시) 및 상기 필터(미도시)의 출력과 상기 쉬프팅 유닛(미도시)의 출력을 합성하여 출력하는 합성부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 필터(미도시)가 위상 변이가 필요없는 고조파 성분만 골라내어 출력하고, 쉬프팅 유닛(미도시)이 위상 변이가 필요한 고조파 성분에 대하여 그 위상을 쉬프트시켜 출력한다. 합성부(미도시)는 위상 쉬프트 없이 출력된 필터의 출력과 위상을 쉬프트시켜 출력한 쉬프팅 유닛의 출력을 합성하여 전력계통(130)에 공급하게 된다.When the distributed power supply 110 supplies power to the load 140 and the power system 130, the phase shifter 1106 shifts the phase of at least one harmonic component included in the input AC current to the power system 130. Output as Meanwhile, when the loader 140 receives power from the power system 130, the phase of the harmonic component introduced from the load 140 is shifted and output to the power system 130. Specifically, the phase shifter 1106 shifts the phase of the component of at least one harmonic included in the input AC current according to the instruction of the controller 1116. The phase shifter 1106 receives information about a phase shift object and a phase shift degree from the controller 1116 and performs a phase shift on a corresponding harmonic component. The phase shifter 1106 may selectively shift the phase of a specific harmonic component. To this end, the phase shifter 1106 may include at least one phase shifting unit (not shown). Each phase shifting unit may shift the phase of a harmonic component of a corresponding order by the indicated amount. The phase shifter 1106 includes at least one filter (not shown). When the distributed power supply 110 supplies power to the power system 130, the filter outputs a waveform by removing a specific harmonic component included in the waveform output from the power converter 1104, and the load 140 When power is supplied from (130), a waveform obtained by removing a harmonic component introduced from the load 140 may be output. In addition, the phase shifter 1106 synthesizes at least one phase shifting unit (not shown) that shifts the phase of a specific harmonic component and outputs the output of the filter (not shown) and the output of the shifting unit (not shown). It may further include a synthesis unit (not shown) to output. A filter (not shown) selects and outputs only harmonic components that do not need a phase shift, and a shifting unit (not shown) shifts the phase of the harmonic components that need phase shift and outputs them. The synthesizing unit (not shown) synthesizes the output of the filter output without a phase shift and the output of the shifting unit output by shifting the phase and supplying it to the power system 130.

상기 스위치(1108)는 전력계통(130) 또는 상기 분산전원(110)에서 고장이 발생하면 개방된다. 구체적으로 스위치(1108)는 제어부(1116)의 제어에 따라 온-오프 되어 교류 전력을 차단기(120)와 연결된 전력선에 제공하거나 차단한다. 예를 들어 전력계통(130)에 문제가 생겨 차단기(120)가 동작하여 전력계통(130)과 분리된 경우, 스위치(1108)는 제어부(1116)의 지시에 따라 오프되어 차단기(120)와 연결된 전력선에 분산전원(110)에 의한 전력이 제공되지 않도록 한다.The switch 1108 is opened when a failure occurs in the power system 130 or the distributed power supply 110. Specifically, the switch 1108 is turned on and off under the control of the controller 1116 to provide or cut off AC power to the power line connected to the circuit breaker 120. For example, when a problem occurs in the power system 130 and the circuit breaker 120 is operated and separated from the power system 130, the switch 1108 is turned off according to the instruction of the control unit 1116 and connected to the circuit breaker 120. The distributed power supply 110 does not provide power to the power line.

상기 제1 검출부(1110)는 상기 전력변환장치(1104)의 출력단에서 고조파 성분을 검출한다. 분산전원(110)이 부하(140) 및 전력계통(130)에 전력을 공급하는 경우, 상기 제1 검출부(1110)는 전력변환장치(1104)의 출력 고조파 성분과 부하(140)로부터 유출되는 고조파 성분을 함께 검출한다. 부하(140)가 전력계통(130)으로부터 전력을 공급받는 경우, 상기 제1 검출부(1110)는 부하(140)로부터 유출되는 고조파 성분을 검출한다. 구체적으로 상기 제1 검출부(1110)는 제어부(1116)로부터 지시받은 제n 고조파 성분(n은 2이상의 자연수)을 검출할 수 있다. 예를 들어 상기 제1 검출부(1110)는 제어부(1116)로부터 지시받은 제3 고조파 전류의 크기와 위상을 검출할 수 있다.The first detection unit 1110 detects a harmonic component at the output terminal of the power conversion device 1104. When the distributed power supply 110 supplies power to the load 140 and the power system 130, the first detection unit 1110 includes an output harmonic component of the power conversion device 1104 and a harmonic discharged from the load 140. The components are detected together. When the load 140 receives power from the power system 130, the first detection unit 1110 detects a harmonic component flowing out from the load 140. Specifically, the first detection unit 1110 may detect the nth harmonic component (n is a natural number greater than or equal to 2) indicated by the control unit 1116. For example, the first detection unit 1110 may detect the magnitude and phase of the third harmonic current commanded from the control unit 1116.

상기 제2 검출부(1112)는 전력계통(130)의 고조파 성분을 검출한다. 구체적으로 상기 제2 검출부(1112)는 제어부(1116)로부터 지시받은 제n 고조파 성분을 검출할 수 있다. 예를 들어 상기 제2 검출부(1112)는 제어부(1116)로부터 지시받은 제3 고조파 전류의 크기와 위상을 검출할 수 있다.The second detection unit 1112 detects a harmonic component of the power system 130. Specifically, the second detection unit 1112 may detect the nth harmonic component indicated by the control unit 1116. For example, the second detection unit 1112 may detect the magnitude and phase of the third harmonic current commanded from the control unit 1116.

상기 제어부(1116)는 상기 제1 검출부(1110)에서 검출한 고조파 성분을 획득하고, 상기 전력변환장치(1104)를 제어하여 상기 검출된 고조파 성분이 최소화되도록 한다. 상기 검출된 고조파 성분에는 전력변환장치(1104)에서 발생하는 고조파 성분 및 상기 부하에서 유입되는 고조파 성분이 포함된다. 따라서 제어부(1116)는 이들의 합성 성분이 최소화되도록 전력변환장치(1104)를 제어하게 된다.The control unit 1116 obtains the harmonic component detected by the first detection unit 1110 and controls the power conversion device 1104 to minimize the detected harmonic component. The detected harmonic component includes a harmonic component generated in the power conversion device 1104 and a harmonic component introduced from the load. Accordingly, the control unit 1116 controls the power conversion device 1104 so that their composite components are minimized.

또한 상기 제어부(1116)는 상기 제2 검출부(1112)에서 검출한 고조파 성분을 획득하고, 이를 최소화할 수 있는 상기 위상 쉬프터(1106)의 위상 쉬프트량을 결정한다. 상기 위상 쉬프터(1106)의 고조파 성분이 전력계통(130)으로 유입됨에 따라 전력계통(130)의 고조파 성분에 영향을 주게 된다. 상기 위상 쉬프터(1106)는 전력계통(130)으로의 고조파 성분의 유입을 단순히 차단하는 종래의 필터 기술과 달리, 전력변환장치(1104)에서 출력되는 고조파 및 부하에서 발생하는 고조파를 적극적으로 이용하여 위상 쉬프트된 고조파 성분을 전력계통(130)에 제공함으로써 전력계통(130)의 대응하는 고조파 성분을 저감하도록 한다. 그 결과, 전력계통(130)의 고조파 수준은 안정적으로 관리될 수 있다.In addition, the control unit 1116 obtains the harmonic component detected by the second detection unit 1112 and determines a phase shift amount of the phase shifter 1106 that can minimize this. As the harmonic component of the phase shifter 1106 flows into the power system 130, the harmonic component of the power system 130 is affected. The phase shifter 1106 actively uses the harmonics output from the power conversion device 1104 and the harmonics generated from the load, unlike the conventional filter technology that simply blocks the inflow of harmonic components into the power system 130. The phase shifted harmonic component is provided to the power system 130 to reduce the corresponding harmonic component of the power system 130. As a result, the harmonic level of the power system 130 can be stably managed.

예를 들어, 상기 제어부(1116)는 상기 제1 검출부(1110)에서 검출된 제3 고조파 성분에 대하여 상기 제2 검출부(1112)에서 검출된 제3 고조파 성분을 최소화하는 위상 변이량을 결정하고, 상기 위상 쉬프터(1106)로 하여금 해당 위상으로 쉬프트하여 출력할 것을 지시하게 된다.For example, the control unit 1116 determines a phase shift amount for minimizing the third harmonic component detected by the second detection unit 1112 with respect to the third harmonic component detected by the first detection unit 1110, and the The phase shifter 1106 is instructed to shift to the corresponding phase and output.

한편, 상기 제어부(1116)는 전력계통(130)의 고조파 왜형률(THD)을 확인하고, 상기 고조파 왜형률이 기준시간 이상 기준치를 초과하는 경우, 상기 스위치(1108)를 개방하여 상기 분산전원(110)을 전력계통(130)에서 차단할 수 있다. 고조파 왜형률은 기본 성분의 실효값에 대한 특정 차수까지의 모든 고조파 성분의 실효값 총합의 비율을 가리킨다. 전력계통(130)의 고조파 왜형률은 전력공급자에 의해 관리될 수 있다. 분산전원(110)을 사용하는 수용가는 이 수치보다 낮은 수치를 요구받을 수 있으며, 이 경우 전력공급자가 요구하는 수치를 기준치로 설정할 수 있다. 제어부(1116)의 제어에 따라 위상 쉬프터(1106)가 고조파 위상 변이 작업을 수행하더라도 고조파 왜형률이 기준시간 동안 기준치를 초과하게 되면, 스위치(1108)가 오프되어 전력계통(130)과의 연결을 차단함으로써 전력계통(130)의 안전성을 확보하게 된다.On the other hand, the control unit 1116 checks the harmonic distortion factor (THD) of the power system 130, and when the harmonic distortion factor exceeds the reference value by more than a reference time, the switch 1108 is opened and the distributed power supply ( 110) can be cut off in the power system 130. The harmonic distortion factor refers to the ratio of the sum of the effective values of all harmonic components up to a specific order to the effective value of the basic component. The harmonic distortion factor of the power system 130 may be managed by the power supplier. The customer using the distributed power supply 110 may be required to be a value lower than this value, and in this case, a value requested by the power supplier may be set as a reference value. Even if the phase shifter 1106 performs the harmonic phase shift operation under the control of the controller 1116, if the harmonic distortion factor exceeds the reference value for the reference time, the switch 1108 is turned off to disconnect the power system 130. By blocking, the safety of the power system 130 is secured.

종래 전력계통(130)의 고조파 수준 관리를 위해 분산전원(110)의 인버터 출력단에 수동 또는 능동 필터를 배치함으로써 인버터로부터 발생하는 고조파를 단순히 제거하여 전력계통(130)에 제공하였다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따르면 단순히 필터를 이용하여 전력계통에 공급되는 교류 전원의 고조파 성분을 제거하는 종래 기술과 달리 2단계의 고조파 저감 스킴을 적용하였다. 1단계로는 부하로부터 유입되는 고조파 영향을 고려하여 전력변환장치(1104)의 인버터의 스위칭을 제어하고 2단계로는 전력계통(130)의 고조파 성분을 고려하여 위상 쉬프터(1106)를 추가하게 된다. 1단계에서 고조파 성분이 최소화되므로, 2 단계에서 요구되는 위상 쉬프터의 감쇠, 쉬프팅 정도 등의 성능이 완화되고, 동작 마진을 확보할 수 있다. 구체적으로 부하(140)로부터 유입되는 고조파 성분과 인버터에서 발생되는 고조파 성분의 합성 성분이 최소화되도록 인버터의 스위칭을 제어한다. 다음으로 전력계통(130)에 공급되는 교류 전원의 고조파를 단순히 제거하는 대신 이를 적극적으로 이용하여 전력계통(130)의 고조파를 저감하게 된다. In order to manage the harmonic level of the conventional power system 130, by disposing a passive or active filter at the output of the inverter of the distributed power supply 110, the harmonics generated from the inverter are simply removed and provided to the power system 130. However, according to an embodiment of the present invention, a harmonic reduction scheme of two steps is applied, unlike the conventional technique in which the harmonic component of AC power supplied to the power system is simply removed by using a filter. In the first step, the switching of the inverter of the power converter 1104 is controlled in consideration of the influence of harmonics flowing from the load, and in the second step, the phase shifter 1106 is added in consideration of the harmonic components of the power system 130. . Since the harmonic component is minimized in step 1, performance such as attenuation and shifting degree of the phase shifter required in step 2 can be relaxed, and operation margin can be secured. Specifically, the switching of the inverter is controlled so that a composite component of a harmonic component introduced from the load 140 and a harmonic component generated from the inverter is minimized. Next, instead of simply removing the harmonics of the AC power supplied to the power system 130, it is actively used to reduce the harmonics of the power system 130.

따라서 종래의 필터를 적용하는 방법에 비하여 전력계통(130)의 고조파 안정화라는 전력관리의 궁극적인 목적에 더욱 부합하게 된다. 또한, 분산전원(110)으로부터 전력계통(130)으로 유입되는 고조파 성분 중 일부를 선택하고 그 위상만을 쉬프트시키는 간단한 방법을 적용함으로써 구현이 용이하고 보다 저렴한 비용으로 구현할 수 있다.Therefore, compared to the method of applying a conventional filter, it is more suitable for the ultimate purpose of power management of stabilizing the harmonics of the power system 130. In addition, by applying a simple method of selecting some of the harmonic components flowing into the power system 130 from the distributed power supply 110 and shifting only the phase, it can be implemented easily and at a lower cost.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원(110)은 전력계통(130)과 분리되는 경우, 이를 감지하여 분산전원(110) 단독 운전으로 인한 사고 위험을 제거할 수 있다. 전력계통(130)측에서 정전 등의 사고가 발생하여 차단기(120)가 동작하여 전력계통(130)과 분리되는 경우, 분산전원(110)은 전력 사업자로부터 이를 통보받지 못하더라도 자체적으로 전력계통(130)과의 분리 여부를 확인할 수 있는 수단을 구비한다. 이를 위해 분산전원(110)은 제3 검출부(1114)를 포함한다. On the other hand, when the distributed power supply 110 according to an embodiment of the present invention is separated from the power system 130, it is possible to detect this and eliminate the risk of an accident caused by the independent operation of the distributed power supply 110. When an accident such as a power outage occurs on the power system 130 side and the circuit breaker 120 operates and is separated from the power system 130, the distributed power supply 110 itself does not receive notification from the power company. 130) is provided with a means to check whether the separation. To this end, the distributed power supply 110 includes a third detection unit 1114.

제3 검출부(1114)는 스위치(1108) 출력단에서 전압, 전류 및 주파수를 검출하여 제어부(1116)에 제공한다.The third detection unit 1114 detects voltage, current, and frequency at the output terminal of the switch 1108 and provides the detection to the control unit 1116.

제어부(1116)는 제3 검출부(1114)로부터 제공받은 정보를 통해 전력계통(130)과의 분리 여부를 확인한다. 제어부(1116)는 제3 검출부(1114)로부터 제공받은 전압, 전류 및 주파수를 모니터링하고, 이들의 급격한 변화를 검출할 수 있다. 전력계통(130)과 분리될 때, 발전 출력과 부하의 평형 상태가 무너지면 전압이나 주파수에 변동이 나타나게 된다. 따라서, 전압이나 주파수 변화량이 기준 시간 동안 기준치를 초과하는 경우 전력계통(130)과 분리된 것으로 판단할 수 있다. The control unit 1116 checks whether to separate from the power system 130 through the information provided from the third detection unit 1114. The controller 1116 may monitor the voltage, current, and frequency provided from the third detection unit 1114 and detect sudden changes thereof. When separated from the power system 130, when the balance between the power generation output and the load collapses, fluctuations in voltage or frequency appear. Accordingly, when the voltage or frequency change amount exceeds the reference value during the reference time, it may be determined that the voltage or frequency is separated from the power system 130.

전력계통(130)이 분리되면 계통 회로 정수, 고조파의 분포 상태, 고조파가 흐르는 방법 등이 바뀌게 된다. 전력계통(130)과 분리될 때, 발전 출력과 부하의 평형 상태가 무너지면 전압이나 주파수에 변동이 나타나지만, 발전 출력과 부하의 평형 상태를 이루고 있다면 전압이나 주파수 변동이 적어 검출하기 어렵다. 그러나 발전 출력과 부하가 평형 상태를 이루고 있을지라도 고조파는 변하기에 검출 가능하다. 따라서 제어부(1116)는 스위치(1108) 출력단에서의 적어도 두 개의 고조파 성분에 대한 임피던스 값을 모니터링할 수 있다. 전력계통(130)과의 연결이 해제될 때 고조파 성분에 대한 임피던스 값은 크게 증가하게 된다. 노이즈에 따른 오동작 방지를 위해 제어부(1116)는 검출된 전압 및 전류 값에 기초하여 적어도 두 개의 고조파 성분에 대한 임피던스 변화를 모니터링하고, 각 차수에 대한 임피던스 변화량이 각각 정해진 기준 시간 동안 기준치를 초과하는 경우 전력계통(130)에서 분리된 것으로 판단한다. 예를 들어 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링하여 전력계통과의 분리 여부를 확인할 수 있다. When the power system 130 is separated, the system circuit constant, the distribution state of the harmonics, and the way the harmonics flow are changed. When the power system 130 is separated from the power system 130, when the balance between the power generation output and the load collapses, the voltage or frequency fluctuates, but if the power generation output and the load are in a balanced state, the voltage or frequency fluctuation is small and thus it is difficult to detect. However, even if the power generation output and the load are in equilibrium, the harmonics are variable and therefore detectable. Accordingly, the controller 1116 may monitor impedance values for at least two harmonic components at the output terminal of the switch 1108. When the connection with the power system 130 is disconnected, the impedance value for the harmonic component is greatly increased. In order to prevent malfunction due to noise, the controller 1116 monitors the impedance change for at least two harmonic components based on the detected voltage and current values, and the impedance change amount for each order exceeds the reference value for each predetermined reference time. In this case, it is determined that it is separated from the power system 130. For example, it is possible to check whether the separation from the power system is performed by monitoring the amount of change in impedance for the fifth harmonic component and the seventh harmonic component.

결국 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원(110)은 발전 출력과 부하가 불평형 상태에 있을 때 뿐 아니라 평형 상태를 이룰지라도 전력계통(130)과의 분리 여부를 확인할 수 있다. 또한 전력계통(130)에 별도의 신호를 주입하지 않으므로 전력계통(130)에 미치는 영향이 없어 전력 품질을 유지할 수 있다.As a result, the distributed power supply 110 according to an embodiment of the present invention can check whether the power system 130 is separated from the power system 130 not only when the power generation output and the load are in an unbalanced state, but also when a balanced state is achieved. In addition, since a separate signal is not injected into the power system 130, there is no effect on the power system 130, and power quality can be maintained.

제어부(1116)는 전력계통(130)과의 분리가 감지된 경우 스위치(1108)를 개방하여 차단기(120)와 연결된 전력선에 전력이 제공되는 것을 차단할 수 있다.When disconnection from the power system 130 is sensed, the control unit 1116 may open the switch 1108 to block power supply to the power line connected to the circuit breaker 120.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스트, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or a combination thereof. Software modules include Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), Flash Memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects, and should be understood as non-limiting.

110: 분산전원 120: 차단기
130: 전력계통 140: 부하
1102: 발전부 1104: 전력변환장치
1106: 위상쉬프터 1108: 스위치
1110: 제1 검출부 1112: 제2 검출부
1114: 제3 검출부 1116: 제어부110: distributed power supply 120: circuit breaker
130: power system 140: load
1102: power generation unit 1104: power conversion device
1106: phase shifter 1108: switch
1110: first detection unit 1112: second detection unit
1114: third detection unit 1116: control unit

Claims (5)

분산전원이 연계된 전력계통 안정화 시스템에 있어서,
전력을 생성하는 분산전원; 상기 분산전원 또는 전력계통으로부터 전력을 제공받는 부하; 및 상기 분산전원으로부터 생성된 전력을 상기 전력계통으로 제공하거나 차단하는 차단기;를 포함하고,
상기 분산전원은
신재생에너지를 이용하여 직류 전원을 생성하는 발전부;
3상 인버터를 포함하고, 상기 직류 전원을 입력받는 상기 3상 인버터를 스위칭하여 교류 전원을 생성하여 출력하는 전력변환장치;
상기 부하와 상기 차단기 사이에 위치하며, 상기 부하와 연결된 상기 전력변환장치의 교류 전원을 입력받아 상기 차단기를 거쳐 전력계통으로 출력하되, 상기 교류 전원에 포함된 고조파 성분 중 적어도 하나의 위상을 쉬프트시켜 출력하는 위상 쉬프터;
제어부의 제어에 따라 상기 위상 쉬프터를 통해 입력되는 교류 전원을 상기 차단기와 연결된 전력선에 제공하거나 차단하는 스위치;
상기 부하와 연결된 상기 전력변환장치에서 출력되는 교류 전원에 포함된 적어도 하나의 고조파 성분을 검출하는 제1 검출부;
상기 전력계통에 포함된 적어도 하나의 고조파 성분을 검출하는 제2 검출부;
상기 스위치의 출력단에서 전압, 전류 및 주파수를 검출하는 제3 검출부; 및
상기 전력변환장치의 출력을 제어하되 상기 제1 검출부로부터의 제n 고조파 성분(n은 2이상의 자연수) 검출 결과가 최소화되도록 제어하고, 상기 제2 검출부의 고조파 성분 검출 결과에 따라 상기 전력변환장치의 출력에 포함된 제n 고조파 성분의 위상을 쉬프트시켜 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 상기 분산전원이 상기 전력계통과 분리된 것으로 판단되면 상기 스위치를 차단하고,
상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 적어도 두 개의 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링하고, 상기 임피던스 변화량이 모두 각각의 기준 시간동안 기준값을 초과하는 경우 상기 분산전원이 상기 전력계통과 분리된 것으로 판단하며,
상기 제어부는 상기 부하로부터 유입되는 고조파 성분과 상기 3상 인버터에서 발생되는 대응하는 고조파 성분의 합성 성분이 최소화되도록 상기 3상 인버터의 스위칭을 제어하고,
상기 제어부는
상기 제1 검출부의 제n 고조파 성분(n은 2이상의 자연수) 검출 결과가 최소화되도록 입력되는 교류 전원에 포함된 제n 고조파 성분의 위상을 쉬프트하는 전력계통 안정화 시스템.In the power system stabilization system linked with distributed power,
Distributed power generating power; A load receiving power from the distributed power source or a power system; And a circuit breaker that provides or cuts off power generated from the distributed power supply to the power system,
The distributed power supply is
A power generation unit that generates DC power using renewable energy;
A power conversion device comprising a three-phase inverter and for generating and outputting AC power by switching the three-phase inverter receiving the DC power;
Located between the load and the breaker, receiving AC power from the power conversion device connected to the load and outputting it to the power system through the breaker, but by shifting the phase of at least one of the harmonic components included in the AC power source A phase shifter that outputs;
A switch that provides or cuts off AC power input through the phase shifter to a power line connected to the breaker under control of a control unit;
A first detection unit for detecting at least one harmonic component included in the AC power output from the power conversion device connected to the load;
A second detection unit for detecting at least one harmonic component included in the power system;
A third detection unit detecting voltage, current, and frequency at the output terminal of the switch; And
Controls the output of the power conversion device, but controls to minimize the detection result of the nth harmonic component (n is a natural number of 2 or more) from the first detection unit, and according to the detection result of the harmonic component of the second detection unit Including; a control unit for controlling the output by shifting the phase of the nth harmonic component included in the output,
The control unit cuts off the switch when it is determined that the distributed power supply is separated from the power system according to the information provided from the third detection unit,
The control unit monitors the impedance change amount for at least two harmonic components according to the information provided from the third detection unit, and when the impedance change amount exceeds a reference value for each reference time, the distributed power supply is separated from the power system. Is judged to be
The control unit controls the switching of the three-phase inverter to minimize a composite component of a harmonic component introduced from the load and a corresponding harmonic component generated in the three-phase inverter,
The control unit
A power system stabilization system for shifting the phase of the nth harmonic component included in the input AC power so that the detection result of the nth harmonic component (n is a natural number of 2 or more) of the first detection unit is minimized. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 위상 쉬프터는
상기 전력계통의 대응하는 고조파 성분을 최소화되도록, 상기 부하로부터 유입되는 고조파 성분의 위상, 또는 상기 부하로부터 유입되는 고조파 성분과 상기 3상 인버터에서 발생되는 대응하는 고조파 성분의 합성 성분의 위상을 쉬프트하는 전력계통 안정화 시스템.The method of claim 1, wherein the phase shifter is
To minimize the corresponding harmonic component of the power system, shift the phase of the harmonic component introduced from the load, or the phase of the composite component of the harmonic component introduced from the load and the corresponding harmonic component generated in the three-phase inverter. Power system stabilization system. 제 4 항에 있어서,
상기 위상 쉬프터는 제3 고조파 성분의 위상을 변이시키고,
상기 제어부는 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링하는 전력계통 안정화 시스템.The method of claim 4,
The phase shifter shifts the phase of the third harmonic component,
The control unit is a power system stabilization system that monitors the amount of change in impedance for the fifth harmonic component and the seventh harmonic component.
KR1020200063609A 2020-05-27 2020-05-27 System for stabilizing the power network KR102186498B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200063609A KR102186498B1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 System for stabilizing the power network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200063609A KR102186498B1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 System for stabilizing the power network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102186498B1 true KR102186498B1 (en) 2020-12-03

Family

ID=73779426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200063609A KR102186498B1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 System for stabilizing the power network

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102186498B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001258161A (en) * 2000-03-13 2001-09-21 Nissin Electric Co Ltd Distributed power supply and power equipment
KR20200005989A (en) * 2018-07-09 2020-01-17 한양대학교 에리카산학협력단 Anti-islanding detection apparatus and method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001258161A (en) * 2000-03-13 2001-09-21 Nissin Electric Co Ltd Distributed power supply and power equipment
KR20200005989A (en) * 2018-07-09 2020-01-17 한양대학교 에리카산학협력단 Anti-islanding detection apparatus and method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Review of modular multilevel converter based multi-terminal HVDC systems for offshore wind power transmission
Haidar et al. An improved scheme for enhancing the ride-through capability of grid-connected photovoltaic systems towards meeting the recent grid codes requirements
KR102159959B1 (en) Control system of photovoltaic inverter for lvrt
Tareen et al. Transformer-less 3P3W SAPF (three-phase three-wire shunt active power filter) with line-interactive UPS (uninterruptible power supply) and battery energy storage stage
KR102186503B1 (en) The distributed energy resouce system connected to the power distribution network
JP2997782B1 (en) Power supply equipment by quality
US20200209904A1 (en) Control of voltage source converters
US20160248246A1 (en) Detecting faults in electricity grids
US10014690B2 (en) Double-stage inverter apparatus for energy conversion systems and control method thereof
WO2010055557A1 (en) Self-excitation reactive power compensation apparatus
KR102149438B1 (en) System and method for stabilizing harmonics of the distribution network connected to the distributed energy Resouce
Ghisla et al. Protection of medium voltage DC power systems against ground faults and negative incremental impedances
US10476269B2 (en) Method for independent real and reactive power flow control using locally available parameters
KR102186498B1 (en) System for stabilizing the power network
JP2002171667A (en) Power system stabilizer
US8780595B2 (en) Methods and systems for controlling a power converter
Mortezaei et al. 5-level Cascaded H-Bridge Multilevel microgrid Inverter applicable to multiple DG resources with power quality enhancement capability
KR20100041241A (en) Distributed power generation control apparatus, distributed power generation system and its control method
AU2016269508A1 (en) DC/AC converter comprising control means for inrush current protection
KR20070056264A (en) Utility interactive inverter of indirect current control type and control method thereof
KR102143442B1 (en) Apparatus for reducing harmonics of the power network
Falahi et al. Control of modular multilevel converter based HVDC systems during asymmetrical grid faults
Bayrak et al. Fault ride-through (FRT) capability and current FRT methods in photovoltaic-based distributed generators
Ajami et al. A new concept of multilevel DVR based on mixed multi-cell cascaded topology
Alhasheem et al. Performance assessment of the VSC using two model predictive control schemes

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant