KR102508239B1 - 분산형 전원 연계 장치 및 제어 시스템 - Google Patents

분산형 전원 연계 장치 및 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

실시예에 따르면, 1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부; 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우, 상기 변압기의 탭 위치 조절 및 인버터 제어를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 연계 장치를 제공한다.

Description

분산형 전원 연계 장치 및 제어 시스템{Distributed Energy Resources Interconnection device and control syste thereof}
본 발명의 일실시예는 분산형 전원 연계 장치 및 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 전력 수요의 급증에 따라 전력 인프라의 확충이 매우 중요한 문제로 부각되고 있다. 전력 수요의 증가는 전기를 사용하는 가정용 생활기기의 증가와 함께 상가, 공장용 전력부하의 증가에 따른 것이다. 이러한 전력수요의 경우 특정 계절, 특정 시간대에 사용되는 전력부하가 급격하게 증가하면서 상시 대기전력의 부족분을 초래하고, 정전과 같은 사고 발생의 원인이 된다. 이러한 문제의 발생 방지를 위해 전력 인프라를 확충하고 사용을 제한하는 등의 다양한 시도가 이루어지고 있다.
이를 해소하기 위한 방안 중 하나로 태양광, 풍력, 태양열, 파력, 지열발전, 메탄가스를 이용한 화력발전과 같은 대체에너지 또는 천연의 청정에너지를 이용한 방법이 주목받고 있다. 특히, 태양광, 풍력, 태양열은 상대적으로 시설이 단순하고 우리나라 실정에 적합한 면이 있어 설치 및 운영을 국가적으로도 지원하고 있는 실정이다.
하지만, 이러한 실정에도 청정에너지 또는 신재생 에너지를 이용한 분산 발전 시설 및 운영이 활발하지 않은 것이 현실이다. 이는 분산 발전 설비의 설치에 따른 문제와 함께 전력계통과의 연계 곤란이 주된 이유로 작용한다. 즉, 기존 발전설비들에 비해 작은 발전량을 가지는 분산 발전 설비를 전력계통에 연결하기 위해서는 직접 연결하거나 전력변환기와 같은 장치를 이용하여야 한다.
분산전원 연계시 고려사항으로는 배전계통의 전력품질을 위한 연계점 전압변동, 주파수, 고조파 등이 있다. 분산전원이 배전계통에 연계된 경우, 분산전원으로부터 전력이 계통으로 공급되므로 분산전원 전류와 계통의 임피던스의 영향으로 연계점의 전압이 허용치 이상으로 상승하는 현상이 발생한다. 이와같은 연계점에서의 전압초과는 전력품질에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 연계점 전압 상승으로 인한 타 분산전원의 연계가능성을 낮추는 원인이 된다.
따라서, 태양광 발전 또는 풍력 발전과 같은 분산형 발전의 출력을 상용계통(전력회사가 공급하는 상용라인)과 접속하여 연계동작하는 계통 연계 시스템의 효율성을 높이기 위한 연구가 계속되고 있다.
한편, 계통 변압기는 2차 전압(저압 전압, 부하 전압, 수용가전압 등으로도 불림)을 규정된 정격 전압으로 유지할 필요가 있는데, 현실적으로 변압기 설치 장소에 따라 1차 전압(고압 전압, 수전 전압)이 일정하지 않고, 부하 전류의 크기나 역률에 따라 변압기에서 발생하는 내부 전압 강하도 계속 달라지므로, 2차 전압은 계속 달라질 수 밖에 없다.
이렇게 본질적으로 계속 변동하는 2차 전압을 정격 전압에 근접하여 유지할 수 있도록 변압기 권선에 다수의 탭 들이 형성될 수 있다. 1차 전압 또는 2차 전압에 연결된 탭을 변경하면 변압기의 권선비가 달라지며, 상황에 따라 적절히 탭을 선택하면 2차 전압을 정격 전압으로 유지할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 원격에서 변압기의 탭(TAP) 위치를 조절하여 전력 품질을 관리할 수 있는 분산형 전원 연계 장치 및 제어 시스템을 제공하는데 있다.
실시예에 따르면, 1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부; 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우, 상기 변압기의 탭 위치 조절 및 인버터 제어를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 연계 장치를 제공한다.
상기 제어부는 상기 변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 상기 변압기의 탭 위치를 조절할 수 있다.
상기 제어부는 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우에 있어서, 상기 변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다.
상기 변압기의 탭 전압은 13,800[V], 13,200[V] 및 12,600[V] 중 하나일 수 있다.
실시예에 따르면, 1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 복수개의 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부; 상기 복수개의 변압기 중 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 적어도 하나의 제1변압기를 선정하고, 선정된 변압기 중 탭 전압이 최저 전압이 아닌 적어도 하나의 제2변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제3변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제3변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 상기 변압기의 탭 위치를 조절할 수 있다.
상기 제어부는 선정된 모든 제1변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제4변압기에 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다.
실시예에 따르면, 1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 변압기; 및 상기 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우, 상기 변압기의 탭 위치 조절 및 인버터 제어를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 연계 장치를 포함하는 분산형 전원 제어 시스템을 제공한다.
실시예에 따르면, 1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 복수개의 변압기; 상기 복수개의 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 복수개의 변압기 중 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 적어도 하나의 제1변압기를 선정하고, 선정된 변압기 중 탭 전압이 최저 전압이 아닌 적어도 하나의 제2변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 연계 장치를 포함하는 분산형 전원 제어 시스템을 제공한다.
본 발명인 분산형 전원 연계 장치 및 제어 시스템은 인버터 역률 제어에 선행하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행함으로써 분산형 전원의 발전을 제한하지 않고 배전 계통을 운영할 수 있다.
도1은 실시예에 따른 분산형 전원 제어 시스템의 개념도이다.
도2는 실시예에 따른 변압기의 탭 변환장치를 설명하기 위한 도면이다.
도3은 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치의 구성 블록도이다.
도4 및 도5는 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도1은 실시예에 따른 분산형 전원 제어 시스템(1)의 개념도이다.
도1을 참조하면, 분산형 전원(20, 30)은 인버터(21, 31), 차단기(22, 32) 및 2차 전지(23, 33)를 포함하여 구성될 수 있다. 분산형 전원(20, 30)은 차단기(22, 32)를 통하여 변압기(40, 50) 2차측에 연결될 수 있다. 차단기(22, 32)는 예를 들면, 기중 차단기(ACB: Air Circuit Breaker)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
차단기(22, 32)는　변압기(40, 50)의 2차측과 인버터(21, 31) 사이에 연결되어,　변압기(40, 50)와　분산형 전원(20. 30)을 연결 또는 차단할 수 있다. 차단기(22, 32)의 연결 및 차단은 인버터(21, 31) 개폐신호에 의해 제어될 수 있다.
2차 전지(23, 33)는 풍력발전기, 지열발전기, 내연기관발전기와 같이 직접 전력을 생산하는 발전기, 전력스토리지와 같이 저장된 전력을 공급하는 저장장치로 구성될 수 있으며, 본 발명의 상세한 설명에서는 태양 전지로 구성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
태양 전지 또는 2차 전지(23, 33)는 발전전력을 생산하여 인버터(21, 31)에 공급할 수 있다. 태양 전지 또는 2차 전지(23, 33)는 복수의 태양 전지 모듈로 구성될 수 있으며, 태양 전지 모듈이 직렬로 연결되어 구성되는 태양 전지 스트링, 태양 전지 스트링이 복수로 구성되는 태양 전지 어레이일 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
인버터(21, 31)는 태양 전지 또는 2차 전지(23, 33)로부터의 발전전력을 교류전력인　분산전력으로 변환하여　변압기(40, 50)에 공급한다. 인버터(21, 31)는 태양 전지 또는 2차 전지(23, 33)의 발전여부 또는 전력 감시 장치의 제어 명령에 따라 차단기(22, 32)의 개폐를 제어하기 위해 개폐 신호를 차단기(22, 32)에 전달할 수 있다.
변압기(40, 50)는 고압측인 1차측과 저압측인 2차측으로 구성되고, 1차측 권선은 주차단기(60, 70)에 연결되며, 2차측은 차단기(22, 32)를 통하여 분산형 전원(20, 30)에 연결될 수 있다. 변압기(40, 50)는 단위 전원으로부터　분산 전력을 변압하여 주전력원에 공급 가능한 전력으로 변환할 수 있다.
변압기(40, 50)탭을 자동으로 변환시키는 장치를 탭 절환 장치라고 하며, 특히 부하가 공급되는 도중에 자동 또는 수동으로 탭을 절환하는 장치는 부하 시 탭 절환 장치(OLTC, On-Load Tap Changer)나 SVR(Step Voltage Regulator) 등이 있다.
OLTC는 2차측의 어떤 지점의 측정 전압이 미리 설정해 둔 상한 기준이나 하한 기준을 벗어나면 탭을 변동하는 방식인 DVM(Digital Voltage Meter) 방식과 배전 선로들을 하나의 등가 배전 선로로 모델링하고 전압 강하에 따라 탭을 변동하는 방식인 LDC(Line Drop Compensator) 방식이 있다.
이하 실시예에서는 OLTC 방식을 예로 들어 설명하기로 한다.
도2는 실시예에 따른 변압기의 탭 변환장치를 설명하기 위한 도면이다. 도2를 참조하면, 변압기는 1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비할 수 있다.
변압기의 탭 전압은 13,800[V], 13,200[V] 및 12,600[V] 중 하나일 수 있다. 변압기의 탭 전압은 탭 위치에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 변압기의 탭 위치가 1번일 경우, 변압기의 1차 권선에서 1-2가 결선되어 13,800[V]의 탭 전압을 형성할 수 있다. 또는, 변압기의 탭 위치가 2번일 경우, 변압기의 1차 권선에서 2-3이 결선되어 13,200[V]의 탭 전압을 형성할 수 있다. 또는, 변압기의 탭 위치가 3번일 경우, 변압기의 1차 권선에서 3-4가 결선되어 12,600[V]의 탭 전압을 형성할 수 있다.
통상적으로 탭들은 변압기의 1차 권선에 형성되는데, 변압기 1차 전압이 정격을 초과하더라도 철심이 과포화되는 것을 막을 수 있고, 1차 권선에 흐르는 전류가 2차 권선의 전류에 비해 상대적으로 작으므로 좀 더 용이하게 탭들을 형성할 수 있다.
변압기는 분산형 전원 연계 장치의 제어 명령에 따라 결정된 탭 번호 중 하나의 탭 위치로 절환할 수 있다.
도3은 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치의 구성 블록도이다.
도1 및 도3을 참조하면, 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치(10)는 통신부(11), 제어부(12) 및 데이터 베이스(13)를 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치(10)는 분산형 전원(20, 30)의 단독운전 감시 및 차단, 전력품질 모니터링, 연계점의 전압 변동에 대한 전압 제어를 수행할 수 있다. 분산형 전원 연계 장치(10)는 통신부(11)를 통하여 취득한 데이터를 상위 시스템(80)으로 전송할 수 있으며, 상위 시스템(60)과의 연계 감시 및 제어를 통하여 배전계통 및 분산형 전원(20, 30)의 안정적인 배전선로 운영 및 전력품질 유지가 가능하다.
또한, 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치(10)는 분산형 전원(20, 30)의 전기품질(PQM)을 실시간으로 감시하여 규정 범위 이탈시 차단기(22, 32)를 제어하여 보호 장치를 차단하거나 또는 인버터(21, 31)의 동작을 정지시킴으로써 계통을 안정적으로 운영할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치(10)는 배전계통 연계점의 규정전압 범위 이탈시 변압기(40, 50)의 탭 위치 조절을 수행 함으로써 배전 계통의 전압 문제를 해결할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치(10)는 분산형 전원 연계점의 규정전압 범위 이탈시 인버터(21, 31) 역률 제어를 수행할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치(10)는 분산형 전원(20, 30) 연계점 고장전류 검출시 통신부(11)를 통하여 차단기(22, 32)를 차단하고, 인버터(21, 31)를 정지시켜 고장을 차단할 수 있다.
도4는 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하 분산형 전원 연계 장치의 동작을 설명하기 위하여 도2에 도시된 변압기의 탭 변환장치를 일예로 들어 설명하기로 한다.
도3 및 도4를 참조하면, 통신부(11)는 변압기로부터 계측 데이터를 수집할 수 있다. 통신부(11)는 예를 들면, 무선랜(WirelESS LAN: WLAN), 와이 파이(Wi-Fi), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등의 통신 기술을 사용하여 변압기와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또는 통신부(11)는 블루투스, RFID(RadioFrequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비, 인접 자장 통신(NFC) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는, USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등의 통신 기술을 사용하여 변압기와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신부(11)는 주기적으로 변압기와 데이터 통신을 수행하여 계측 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들면, 통신부(11)는 분 단위로 변압기와 데이터 통신을 수행하여 계측 데이터를 수집할 수 있다. 수집된 계측 데이터는 데이터 베이스에 저장될 수 있다. 계측 데이터는 분산형 전원과 연계된 저압 또는 고압측의 전압, 전류, 주파수, 위상, 유효전력 및 무효전력 정보를 포함할 수 있다(S401).
제어부(12)는 수집한 계측 데이터를 이용하여 전력 조류 방향을 판단할 수 있다. 전력 조류 방향은 계측 데이터의 전압, 위상, 유효전력 및 무효전력을 이용하여 판단할 수 있다. 제어부(12)는 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우, 변압기의 탭 위치를 조절할 수 있다. 실시예에서 기 설정 전압은 정격 전압인 13,200[V]를 기준으로 소정 비율을 초과하는 전압치로 설정될 수 있다. 예를 들면, 기 설정 전압은 정격 전압의 103%로 설정될 수 있다. 또한, 기 설정 시간은 순간적인 전압 변동을 배제하기 위하여 설정되는 것으로 수십초 내지 1분 이하 단위로 설정될 수 있다(S402).
제어부(12)는 변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 변압기의 탭 위치를 조절할 수 있다. 예를 들면, 제어부(12)는 변압기의 탭 위치가 1번일 경우, 변압기의 탭 위치를 2번으로 조절하여 탭 전압을 13,800[V]에서 13,200[V]로 조절할 수 있다(S403~404).
또는 제어부(12)는 변압기의 탭 위치가 2번일 경우, 변압기의 탭 위치를 3번으로 조절하여 탭 전압을 13,200[V]에서 12,600[V]로 조절할 수 있다(S405~406).
제어부(12)는 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우에 있어서, 변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다. 제어부(12)는 변압기의 탭 위치가 3번일 경우 변압기의 탭 위치 조절을 하지 않고, 인버터 역률 제어를 수행함으로써 계통 전압을 조절할 수 있다(S407~408).
도5는 실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도3 및 도5를 참조하면, 통신부(11)는 1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 변압기로부터 계측 데이터를 수집할 수 있다. 통신부(11)는 예를 들면, 무선랜(Wireless LAN: WLAN), 와이 파이(Wi-Fi), 와이브로(WirelESS Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등의 통신 기술을 사용하여 복수개의 변압기와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또는 통신부(11)는 블루투스, RFID(RadioFrequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비, 인접 자장 통신(NFC) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는, USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등의 통신 기술을 사용하여 복수개의 변압기와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신부(11)는 주기적으로 복수개의 변압기와 데이터 통신을 수행하여 계측 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들면, 통신부(11)는 분 단위로 복수개의 변압기와 데이터 통신을 수행하여 계측 데이터를 수집할 수 있다. 수집된 계측 데이터는 데이터 베이스에 저장될 수 있다. 계측 데이터는 분산형 전원과 연계된 저압 또는 고압측의 전압, 전류, 주파수, 위상, 유효전력 및 무효전력 정보를 포함할 수 있다(S501).
제어부(12)는 복수개의 변압기 중 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 적어도 하나의 제1변압기를 선정할 수 있다. 제어부(12)는 수집한 계측 데이터를 이용하여 전력 조류 방향을 판단할 수 있다. 전력 조류 방향은 계측 데이터의 전압, 위상, 유효전력 및 무효전력을 이용하여 판단할 수 있다. 제어부(12)는 복수개의 변압기 중, 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 제1 변압기를 선정할 수 있다. 실시예에서 기 설정 전압은 정격 전압인 13,200[V]를 기준으로 소정 비율을 초과하는 전압치로 설정될 수 있다. 예를 들면, 기 설정 전압은 정격 전압의 103%로 설정될 수 있다. 또한, 기 설정 시간은 순간적인 전압 변동을 배제하기 위하여 설정되는 것으로 수십초 내지 1분 이하 단위로 설정될 수 있다(S502).
제어부(12)는 선정된 제1변압기 중 탭 전압이 최저 전압이 아닌 적어도 하나의 제2변압기를 선정할 수 있다. 제어부(12)는 제1변압기 중 변압기 탭 위치가 3번으로 설정되지 않은 제2변압기를 선정할 수 있다(S503).
제어부(12)는 제2변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제3변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행할 수 있다. 제어부(12)는 제3변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 변압기의 탭 위치를 조절할 수 있다. 예를 들면, 제어부(12)는 제3변압기의 탭 위치가 1번일 경우, 변압기의 탭 위치를 2번으로 조절하여 탭 전압을 13,800[V]에서 13,200[V]로 조절할 수 있다(S504~505).
또는 제어부(12)는 제3변압기의 탭 위치가 2번일 경우, 변압기의 탭 위치를 3번으로 조절하여 탭 전압을 13,200[V]에서 12,600[V]로 조절할 수 있다(S506~507).
또는, 제어부(12)는 선정된 모든 제1변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다. 제어부(12)는 제1변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제4변압기에 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다. 제어부(12)는 선정된 제1변압기의 탭 위치가 모두 3번으로 설정되어 있는 경우에는 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다. 이 때, 제어부(12)는 제1변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제4변압기에 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력할 수 있다(S508~510).
실시예에 따른 분산형 전원 연계 장치는 변압기와 통신하여 계측 데이터를 전송 받고, 조건에 따라 1차적으로 변압기 탭 위치 제어를 수행할 수 있다. 또한, 변압기 탭 위치 제어를 최대치까지 수행한 후에는 2차적으로 분산형 전원의 인버터 역률 제어를 수행함으로써 분산형 전원의 발전을 최대한 중단하지 않고 계통 전압을 안정시킬 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 분산형 전원 제어 시스템
10: 분산형 전원 연계 장치
11: 통신부
12: 제어부
20, 30: 분산형 전원
21, 31: 인버터
22, 32: 차단기
23, 33: 2차 전지
40, 50: 변압기

Claims (18)

1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부; 및
상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우, 상기 변압기의 탭 위치 조절 및 인버터 제어를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함하고,
상기 계측 데이터는,
분산형 전원과 연계된 저압 또는 고압측의 전압, 전류, 주파수, 위상, 유효전력 및 무효전력 정보를 포함하고,
상기 분산형 전원은,
인버터, 차단기 및 2차 전지를 포함하고,
상기 차단기는 상기 변압기와 상기 인버터 사이에 연결되고,
상기 인버터는, 개폐 신호를 상기 차단기에 전달하되,
상기 변압기는 주차단기에 연결되는
분산형 전원 연계 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 상기 변압기의 탭 위치를 조절하는 분산형 전원 연계 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우에 있어서, 상기 변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력하는 분산형 전원 연계 장치.
제1항에 있어서,
상기 변압기의 탭 전압은 13,800[V], 13,200[V] 및 12,600[V] 중 하나인 분산형 전원 연계 장치.
1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 복수개의 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부;
상기 복수개의 변압기 중 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 적어도 하나의 제1변압기를 선정하고, 선정된 변압기 중 탭 전압이 최저 전압이 아닌 적어도 하나의 제2변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행하는 제어부를 포함하고,
상기 계측 데이터는,
분산형 전원과 연계된 저압 또는 고압측의 전압, 전류, 주파수, 위상, 유효전력 및 무효전력 정보를 포함하고,
상기 분산형 전원은,
인버터, 차단기 및 2차 전지를 포함하고,
상기 차단기는 상기 변압기와 상기 인버터 사이에 연결되고,
상기 인버터는, 개폐 신호를 상기 차단기에 전달하되,
상기 변압기는 주차단기에 연결되는
분산형 전원 연계 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제3변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 연계 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제3변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 상기 변압기의 탭 위치를 조절하는 분산형 전원 연계 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 선정된 모든 제1변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력하는 분산형 전원 연계 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제4변압기에 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력하는 분산형 전원 연계 장치.
1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 변압기; 및
상기 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우, 상기 변압기의 탭 위치 조절 및 인버터 제어를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 연계 장치
를 포함하고,
상기 계측 데이터는,
분산형 전원과 연계된 저압 또는 고압측의 전압, 전류, 주파수, 위상, 유효전력 및 무효전력 정보를 포함하고,
상기 분산형 전원은,
인버터, 차단기 및 2차 전지를 포함하고,
상기 차단기는 상기 변압기와 상기 인버터 사이에 연결되고,
상기 인버터는, 개폐 신호를 상기 차단기에 전달하되,
상기 변압기는 주차단기에 연결되는
분산형 전원 제어 시스템.
제10항에 있어서,
상기 제어부는 상기 변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 상기 변압기의 탭 위치를 조절하는 분산형 전원 제어 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제어부는 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 경우에 있어서, 상기 변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력하는 분산형 전원 제어 시스템.
제10항에 있어서,
상기 변압기의 탭 전압은 13,800[V], 13,200[V] 및 12,600[V] 중 하나인 분산형 전원 제어 시스템.
1차 권선과 2차 권선을 포함하고 1차 권선 또는 2차 권선 중 하나에 복수의 탭들을 구비하는 복수개의 변압기;
상기 복수개의 변압기로부터 계측 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 복수개의 변압기 중 상기 계측 데이터의 전력 조류 방향이 정방향이면서 기 설정 시간 동안 1차측 전압값이 기 설정된 기준 전압값을 초과하는 적어도 하나의 제1변압기를 선정하고, 선정된 변압기 중 탭 전압이 최저 전압이 아닌 적어도 하나의 제2변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 연계 장치
를 포함하고,
상기 계측 데이터는,
분산형 전원과 연계된 저압 또는 고압측의 전압, 전류, 주파수, 위상, 유효전력 및 무효전력 정보를 포함하고,
상기 분산형 전원은,
인버터, 차단기 및 2차 전지를 포함하고,
상기 차단기는 상기 변압기와 상기 인버터 사이에 연결되고,
상기 인버터는, 개폐 신호를 상기 차단기에 전달하되,
상기 변압기는 주차단기에 연결되는
분산형 전원 제어 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제3변압기를 선정하여 변압기의 탭 위치 조절을 수행하는 제어부를 포함하는 분산형 전원 제어 시스템.
제15항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제3변압기의 탭 전압이 순차적으로 낮아지도록 상기 변압기의 탭 위치를 조절하는 분산형 전원 제어 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제어부는 선정된 모든 제1변압기의 탭 전압이 최저 전압인 경우, 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력하는 분산형 전원 제어 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1변압기 중 계측된 전류값이 가장 높은 제4변압기에 연계된 분산형 전원의 인버터 역률 제어 명령을 출력하는 분산형 전원 제어 시스템.
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