KR102310871B1 - 분산형 전원 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산형 전원 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 역전력 계전기에서 역송전류가 감지되지 않도록 분산형 전원을 효과적으로 제어함으로써, 부하전력으로 전원공급이 차단되지 안고 지속적으로 공급하도록 한 분산형 전원 제어 시스템에 관한 기술이다.
즉, 본 발명은 전원 사용처에 해당하는 부하로 전원을 공급하는 한전계통과, 상기 부하로 전원을 공급하기 위해 복수의 전원으로 이루어지는 분산형 전원과, 상기 한전계통의 전원공급 라인에 설치되어 역송전력을 감지하여 분산형 전원이 차단되도록 제어하는 역전력 계전기로;구성되되, 상기 역전력 계전기는 분산형 전원의 공급전력이 부하의 전력을 초과할 경우 전체 분산형 전원 중에서 단일 분산형 전원만 선택적으로 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

분산형 전원 제어 시스템{Dispersed power source control system}
본 발명은 분산형 전원 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 역전력 계전기에서 역송전류가 감지되지 않도록 분산형 전원을 효과적으로 제어함으로써, 부하전력으로 전원공급이 차단되지 않고 지속적으로 공급하도록 한 분산형 전원 제어 시스템에 관한 기술이다.
일반적으로 분산형 전원[分散型電源]은 기존의 대형발전소가 아닌 태양광발전, 풍력발전과 같은 재생에너지로 공급되는 것으로서, ESS(Energy Storage System) 또는 연료전지와 같은 저장에너지도 포함된다.
상기 태양광발전장치는 자체적으로 발전된 전력은 자체부하(전원사용처)에만 공급하도록 되어 있으며, 발전된 전력량이 자체부하의 사용량보다 클 경우 한전계통(전원공급처)으로 다시 역송전(逆送電)이 이루어지도록 하고 있다.
그러나 산업통상자원부 공고 제2015-44호(2015.1.30)에 따르면 개정(신설)된 전기설비 제283조(계통연계용 보호장치의 시설) 제3항에 따라 단순 병렬운전 분산형전원의 역전력계전기(역송방지장치) 설치에 따른 내용이 명시되어 있다.
상기 신설된 제283조 3항에는 『 단순 병렬운전 분산형전원의 경우에는 역전력계전기를 설치한다. 단, 신에너지 및 재생에너지 개발, 이용, 보급 촉진법 제2조 제1호 및 제2호의 규정에 의한 신재생에너지를 이용하여 전기를 생산하는 용량 50kW 이하의 소규모 분산형 전원(단, 해당 구내계통 내의 전기사용 부하의 수전 계약전력이 분산형전원 용량을 초과하는 경우에 한한다)으로서 제1항 3호에 의한 단독운전 방지기능을 가진 것을 단순 병렬로 연계하는 경우에는 역전력계전기 설치를 생략할 수 있다.』 이와 같이 50kW 이상의 발전설비에는 역송방지장치를 의무적으로 설치하도록 되어 있다. 여기서 역송방지장치는 한전계통으로 역송전되는 것을 차단하는 것으로 그 구성은 역송전력을 검출하여 션트차단기로 전기신호를 보내는 역전력계전기와 태양광발전장치의 전력공급을 차단하는 션트차단기로 구성되어 있다.
이와 같은 규정으로 인해 지금까지는 도 1에 도시한 바와 같이 역전력 계전기에서 역송전류가 검출될 경우, 모든 분산형 전원의 차단기가 동작하여 분산형 전원이 차단되는 시스템으로 되어 있었다. 좀 더 구체적으로 설명하자면 도 2에 도시한 바와 같이 분산형 전원의 각 용량의 합(10kW+50kW+30kW)이 부하에 공급되는 전력량(50kW)를 초과하여 역송전이 검출되게 되면 모든 분산형 전원을 차단하여 부하로 공급되어야 할 50kW 전력조차 공급하지 못하게 된다. 따라서, 분산형 전원의 Off상태 차단기를 관리자가 수동조작을 통해 직접 재가동(On)해야만 분산형 전원이 동작할 수 있으므로, 관리자가 출근하지 않은 시간 또는 휴무기간에는 분산형 전원 전체가 가동정지 상태로 남아있게 되는 문제점이 있는 것이다.
관련 선행기술로서, 공개특허 제10-2011-0136164호(분산형 전원 역송 방지 시스템)에는 부하측과 연결된 상용전원 라인에 전력변환기를 설치하고, 태양광 모듈(MOD1~MODn)에서 발생된 분산형 전원을 인버터(PCS)를 거쳐 부하측으로 전달하되 상기 분산형 전원라인에 전력변환기를 설치하며, 상기 태양광 모듈(MOD1~MODn)에서 발생된 분산형 전원을 선택적으로 인버터로 전달하는 역송 방지 장치를 설치하고, 상기 상용전원 라인에 설치된 전력변환기와 분산형 전원 라인에 설치된 전력변환기의 출력을 비교하여 상기 역송 방지 장치의 구동을 제어할 수 있는 전력 역송 방지 시스템으로 구성되는 기술이 개시되어 있다.
상기 선행기술은 전기설비 제283조(계통연계용 보호장치의 시설) 제3항이 개정(신설)되기 이전에 출원(2010. 06. 14.)한 기술로서, 역전력 계전기의 설치 의무화가 되지 않은 시점의 기술에 관한 것이다. 따라서, 해당 구성에 관한 기술내용이 나와 있지 않으며, 상기 선행기술은 태양광 모듈 Array(MOD1 ~ MODn)의 회로를 차단하여 단일 PCS에 연결된 복수의 Array출력을 제어하여 역송전력을 차단하는 구성으로 되어 있기 때문에, 본 발명의 복수로 이루어진 분산형 전원의 제어 시스템과 관련성이 없다. 따라서 상기 선행기술은 앞서 설명한 역전력 계전기를 포함하는 분산형 전원 시스템의 문제점을 해결할 수 없는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 역전력 계전기의 측정전력 값에 따라 분산형 전원을 독립적으로 차단되도록 제어함으로써, 분산형 전원이 불필요하게 중단되지 않고 효율적으로 운용되도록 하고, 관리자의 편의성을 향상시키고자 한 분산형 전원 제어 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 전원 사용처에 해당하는 부하로 전원을 공급하는 한전계통과, 상기 부하로 전원을 공급하기 위해 복수의 전원으로 이루어지는 분산형 전원과, 상기 한전계통의 전원공급 라인에 설치되어 역송전력을 감지하여 분산형 전원이 차단되도록 제어하는 역전력 계전기로;구성되되, 상기 역전력 계전기는 분산형 전원의 공급전력이 부하의 전력을 초과할 경우 전체 분산형 전원 중에서 단일 분산형 전원만 선택적으로 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 역전력 계전기는 역송전력의 계전값보다 큰 전력값으로 공급하는 단일 분산형 전원을 우선적으로 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 분산형 전원의 발전공급량에 대한 정보를 각각 전달받는 전력제어부와, 상기 전력제어부와 역전력 계전기와 통신으로 연결되어 순시 부하와 분산형 전원의 발전공급량을 각각 검출하고 비교하여, 단일 분산형 전원의 전원차단기에 트립전압을 송출하여 차단되도록 제어하는 분배기;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 분배기는 다회선 방식으로 이루어져 각각의 분산형 전원에 대하여 독립적으로 차단신호가 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 분산형 전원의 공급량이 부하에서 사용되는 전력량을 초과할 때 역송전력이 발생할 때, 역전력 계전기에 의해 분산형 전원 전체가 차단되지 않고, 단일 분산형 전원만 독립적으로 차단되도록 제어함으로써, 역송전력 발생시에도 분산형 전원을 효율적으로 운용할 수 있는 이점이 있고, 관리자의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 분산형 전원 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면
도 2는 종래의 분산형 전원 제어 시스템에서 차단상태를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 분산형 전원 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 분산형 전원 제어 시스템에서 차단상태를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 분산형 전원 제어 시스템에서 또 다른 실시예를 나타낸 도면
도 6은 도 5실시예에서 복수의 분산형 전원을 합산하여 비교판단 후 해당 개소의 분산형 전원이 차단되는 상태를 나타낸 도면
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 2는 종래의 분산형 전원 제어 시스템을 나타낸 것으로서, 전체 분산형 전원의 용량의 합(10kW+50kW+30kW)이 부하에 공급되는 전력량(50kW)을 초과할 경우, 역송전이 이루어지게 되는데, 이때 계전기에서 역송전이 검출될경우, 모든 분산형 전원을 차단하도록 시스템이 이루어져 있다. 분산형 전원의 차단은 자동으로 이루어지지만, 복구작동은 사용자가 직접 수동으로 조작해야만 한다. 따라서 관리자는 주말이나 공휴일이 끝난 다음 출근하여 차단기를 수동으로 복구하기 때문에 주말동안 부하사용은 한전계통의 전력으로만 가동되고 분산형 전원의 발전설비는 전력생산을 전혀 하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 분산형 전원 제어 시스템은 도 3에 도시한 바와 같이 전원 사용처에 해당하는 부하(110)로 전원을 공급하는 한전계통(100)과, 상기 부하(110)로 전원을 공급하기 위해 복수의 전원으로 이루어지는 분산형 전원(200)과, 상기 한전계통(100)의 전원공급 라인에 설치되어 역송전력을 감지하여 분산형 전원(200)이 차단되도록 제어하는 역전력 계전기(300)로;구성된다. 그리고 상기 역전력 계전기(300)는 분산형 전원(200)의 공급전력이 부하(110)의 전력을 초과할 경우 전체 분산형 전원(200) 중에서 단일 분산형 전원(200)만 선택적으로 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 분산형 전원(200)은 한전계통(100) 이외의 부하(110)로 공급되는 전원의 주체를 의미하는 구성이다. 즉, 태양광발전장치, 풍력발전장치와 같은 발전형 전원공급원이 있고 ESS 또는 연료전지와 저장형 전원공급원이 있다. 본 발명의 분산형 전원(200)에 대한 구체적인 종류는 한정하지 않으며, 다양한 전원공급원이 적용될 수 있음은 물론이다. 아울러, 본 발명은 분산형 전원(200)이 단일 구성으로 이루어질 경우, 적용될 수 없는 시스템이므로 반드시 복수 구성으로 이루어진 분산형 전원(200)에만 적용될 수 있는 기술이다.
본 발명에서 역전력 계전기(300)는 역송전력의 계전값보다 큰 전력값으로 공급하는 단일 분산형 전원(200)을 우선적으로 차단하게 됨을 특징으로 한다. 예를 들어 분산형 전원(200)의 구성을 각 제1전원부(210), 제2전원부(220), 제3전원부(230)로 이루어질 때, 제1전원부(210)는 10kW, 제2전원부(220)는 50kW, 제3전원부(230)의 30kW의 전원공급량이라고 가정한다면, 부하(110)로 공급되는 전력은 제1전원부(210), 제2전원부(220), 제3전원부(230)의 총합에 해당하는 90kW에 해당된다. 이때 부하(110)에서 사용되는 전력량은 50kW라고 가정한다면 역전력 계전기(300)에서 측정되는 역송전력은 90kW에서 50kW를 뺀 40kW에 해당된다.
이에 따라 역전력 계전기(300)는 제1전원부(210), 제2전원부(220), 제3전원부(230) 중에서 선택적으로 전원이 차단되도록 제어하게 되는데, 도 4에 도시한 바와 같이 역송전력의 계전값이 40kW에 해당되므로 이보다 큰 전력량으로 공급하는 제2전원부(220)를 차단함으로써, 역송전력이 발생하지 않게 되는 것이다.
여기서 부하(110)량이 더 감소하여 추가적인 전원차단이 요구될 경우에는 앞서 설명한 동일한 방법으로 이미 차단된 분산형 전원(200)을 제외한 다른 분산형 전원(200)을 순차적으로 차단하게 되는 것이다.
아울러, 본 발명의 시스템은 도면에 도시한 바와 같이 상기 분산형 전원(200)의 발전공급량에 대한 정보를 각각 전달받는 전력제어부(400)와, 상기 전력제어부(400)와 역전력 계전기(300)와 통신으로 연결되어 순시 부하(110)와 분산형 전원(200)의 발전공급량을 각각 검출하고 비교하여, 단일 분산형 전원(200)의 전원차단기(600)에 트립전압을 송출하여 차단되도록 제어하는 분배기(500);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 전력제어부(400)는 분산형 전원(200) 각각의 발전공급량을 제공받는 구성으로서, 발전공급량에 대한 정보전달은 원거리 통신으로 이루어진다. 그리고 도면에 도시한 바와 같이 분산형 전원(200)의 발전공급량을 정확하게 측정할 수 있는 전원측정부(700)가 각각의 분산형 전원(200)에 연결될 수 있다.
상기 분배기(500)는 전력제어부(400)와 역전력 계전기(300)와 통신으로 연결되는 구성으로서, 순시 부하(110)량 즉, 부하(110)에서 사용되는 전력량을 검출하게 되고 두 정보를 비교 및 연산을 통해 어떤 분산형 전원(200)을 차단할지 선정하게 된다. 이렇게 선정된 정보를 기반으로 단일 분산형 전원(200)의 전원차단기(600)에 트립전압을 송출하여 해당 분산형 전원(200)이 차단되도록 한다.
종래에는 분배기(500)의 구성이 존재하지 않고 역전력 계전기(300)에서 단일 회선으로 동시신호로 제어가 이루어지기 때문에 이러한 제어가 불가능 하였지만, 본 발명의 시스템에서는 다회선 방식으로 이루어진 분배기(500)를 통해 각각의 분산형 전원(200)에 대하여 독립적으로 차단신호가 전달되는 것이다.
앞서 설명한 바와 같이 본 발명은 역전력 계전기(300)에서 측정되는 역송전력의 계전값보다 큰 전력값으로 공급하는 단일 분산형 전원(200)을 우선적으로 차단하고 있지만, 도 5에 도시한 바와 같이 역송전력의 계전값보다 큰 전력값으로 공급하는 단일 분산형 전원(200)이 존재하지 않는 경우에는 상기 분배기(500)는 2개 이상의 분산형 전원(200)을 합산하여 판단하고, 합산된 개소의 분산형 전원(200)의 전원차단기(600)에 트립전압을 송출하도록 제어할 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하자면, 도 5에 도시한 바와 같이 제1전원부(210), 제2전원부(220), 제3전원부(230), 제4전원부(240), 제5전원부(250)로 분산형 전원(200)이 구성될 때, 제1전원부(210)는 10kW, 제2전원부(220)는 35kW, 제3전원부(230)는 20kW, 제4전원부(240)는 35kW, 제5전원부(250)는 20kW라고 가정한다면 부하(110)로 공급될 수 있는 전력은 분산형 전원(200)의 총합에 해당하는 120kW에 해당한다. 이때 부하(110)에 사용되는 전력량은 60kW라고 가정한다면 역전력 계전기(300)에서 측정되는 역송전력은 120kW에서 60kW를 뺀 60kW에 해당한다.
그러나 60kW를 초과하는 단일 분산형 전원(200)이 존재하지 않기 때문에, 분배기(500)에서는 2개 이상의 분산형 전원(200)을 합산하게 된다. 이때 합산된 전력은 역송전력에 해당하는 60kW를 초과하여야 한다. 2개 이상의 분산형 전원(200)을 합산한 전력이 역송전력을 초과하는 분산형 전원(200)은 제2전원부(220)와 제4전원부(240)가 해당된다. 따라서, 도 6에 도시한 바와 같이 제2전원부(220)와 제4전원부(240)를 선택적으로 차단함으로써 역송전력이 발생하지 않게 되는 것이다.
아울러, 차단에 따른 경우의 수가 복수로 이루어질 경우, 분산형 전원(200)의 차단에 따른 우선순위를 사용자가 임의로 설정할 수 있다. 즉, 제1전원부(210)와 제2전원부(220) 중에서 차단되어야할 전원을 선택해야할 때, 제1전원부(210)를 제2전원부(220)보다 우선적으로 차단되도록 미리 설정함으로써, 가급적 제1전원부(210)가 차단되도록 제어될 수 있다. 이때 우선순위가 되는 분산형 전원(200)은 사용중요도에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
또한 차단에 따른 경우의 수가 복수로 이루어질 때, 각 경우의 수마다 합산전력의 차이가 발생한다면, 합산전력의 높고 낮음에 따라 우선순위를 설정할 수 있다. 이 과정에서 우선순위는 부하(110)의 평균사용량에 따른 데이터를 함께 연산하여 부하(110)의 평균사용량에 맞게 최적화된 형태로 복수의 분산형 전원(200)을 차단하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
100 : 한전계통 110 : 부하
200 : 분산형 전원 210 : 제1전원부
220 : 제2전원부 230 : 제3전원부
240 : 제4전원부 250 : 제5전원부
300 : 역전력 계전기 400 : 전력제어부
500 : 분배기 600 : 전원차단기
700 : 전원측정부

Claims (4)

  1. 전원 사용처에 해당하는 부하(110)로 전원을 공급하는 한전계통(100)과,
    상기 부하(110)로 전원을 공급하기 위해 복수의 전원으로 이루어지는 분산형 전원(200)과, 상기 한전계통(100)의 전원공급 라인에 설치되어 역송전력을 감지하여 분산형 전원(200)이 차단되도록 제어하는 역전력 계전기(300)로;구성되고,
    상기 분산형 전원(200)의 발전공급량에 대한 정보를 각각 전달받는 전력제어부(400)와, 상기 전력제어부(400)와 역전력 계전기(300)와 통신으로 연결되어 순시 부하(110)와 분산형 전원(200)의 발전공급량을 각각 검출하고 비교하여, 단일 분산형 전원(200)의 전원차단기(600)에 트립전압을 송출하여 차단되도록 제어하는 분배기(500);를 더 포함하여 이루어지며,
    상기 분산형 전원(200) 각각에는 전원측정부(700)가 연결되고,
    상기 역전력 계전기(300)는 분산형 전원(200)의 공급전력이 부하(110)의 전력을 초과할 경우 전체 분산형 전원(200) 중에서 역송전력의 계전값보다 큰 전력값으로 공급하는 단일 분산형 전원(200)을 우선적으로 차단하되,
    역송전력의 계전값보다 큰 전력값으로 공급하는 단일 분산형 전원(200)이 존재하지 않는 경우에는, 상기 분배기(500)에서 2개 이상의 분산형 전원(200)을 합산하여 판단하고, 합산된 개소의 분산형 전원(200)의 전원차단기(600)에 트립전압을 송출하여 차단제어하는 것을 특징으로 하는 분산형 전원 제어 시스템
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분배기(500)는 다회선 방식으로 이루어져 각각의 분산형 전원(200)에 대하여 독립적으로 차단신호가 전달되는 것을 특징으로 하는 분산형 전원 제어 시스템


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JP2019115210A (ja) * 2017-12-25 2019-07-11 ユニバーサルエコロジー株式会社 自家消費発電システム

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