KR102655823B1 - 전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치 및 이를 포함하는 전력 시스템 - Google Patents

전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치 및 이를 포함하는 전력 시스템 Download PDF

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Abstract

본 명세서의 실시예는 전력 변환 장치의 운전 제어 수행의 계획을 설정하여, 설정한 계획으로 상기 전력 변환 장치가 운전 제어를 수행하도록 제어하는 전력 시스템에 연계된 하나 이상의 전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치 및 이를 포함하는 전력 시스템에 관한 것이다.

Description

전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치 및 이를 포함하는 전력 시스템{CONTROL APPARATUS FOR CONTROLLING INVETER AND POWER SYSTEM COMPRISING THE SAME}
실시예는 전력 시스템에 연계된 하나 이상의 전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치 및 이를 포함하는 전력 시스템에 관한 것이다.
종래에 배전 계통의 분산 자원 관리를 위한 감시는 DER-AVM 기능이 탑재된 단말장치들에 의해 가능하다. 특고압 계통에 연계된 분산 자원은 특고압 분산 자원 중계장치와 FRTU를 통해서 감시하고 제어하고 있으며, 저압 계통에 연계된 분산 자원은 저압 분산 자원 연계장치를 이용해서 하나의 연계장치가 최대 3대의 분산 자원을 감시하고 제어할 수 있도록 되어 있다. 도 1은 DER-AVM 기능이 탑재된 특고압 중계장치와 저압 연계장치의 구성도를 보여준다.
특고압 중계장치와 연계된 FRTU에는 분산 자원을 제어할 수 있도록 CPU가 내재되어 있으며, CPU에 분산 자원 제어 알고리즘을 탑재하여 분산 자원에 필요한 제어가 가능하도록 설계되어 있다. 분산 자원 개폐기에 설치되어 있는 FRTU는 광통신을 통해 배전 계통 운영시스템으로 정보가 전송되어 관리되고 있다. 또한, 저압 연계장치의 경우 분산 자원의 제어를 위한 CPU가 연계장치 내부에 탑재되어 있으며, Digital TRS(Trunked Radio System) 무선통신 방식을 이용하여 배전 계통 운영시스템으로 정보가 전달된다. 이 때, 특고압 중계장치와 분산 자원 인버터 간, 그리고 저압 연계장치와 분산 자원 인버터간 통신은 RS-485통신을 하기 위하여 통신선을 통해서 연결되고, 인버터와 변대주 사이의 거리가 멀다면 통신선의 길이도 매우 길어진다. 또한, 통신선을 설치하기 위한 시간이 필요하기 때문에 분산 자원 제어를 위한 단말장치 설치를 위해 필요한 시간도 매우 길다.
단말장치는 여러 가지 프로토콜으로 통신하는 분산 자원과 RS-485 통신을 하여 상위제어시스템 및 상위제어 단말장치로의 연계를 위한 통신프로토콜 변환 기능을 가지면서, 분산 자원의 Autonomous 제어를 동시에 수행할 수 있는 장치로서, 상위 제어 시스템 및 상위 제어 장치와 e-WSN 무선통신을 통해 통신 인프라 설치 비용 및 시공 시간을 단축할 수 있고, AMI를 모듈화하여 제어를 위한 전압 및 전류 신호를 전달받을 수 있는 All-in-One 형태가 되도록 제안되었다. 그러나, 단말장치를 통한 구체적인 제어 방법이나 방식은 제안되지 못하였고, 단말장치의 기능을 활용한 시스템 구축도 이루어지지 못하여, 실제적인 계통 운영에서는 큰 개선이 이루어지지 못했다. 이에 따라, 분산 자원의 운용에 여전히 제한이 따르게 되었다.
본 명세서의 실시예는, 상술한 바와 같은 종래기술의 한계를 개선하는 것을 과제로 한다.
이에 따라, 본 명세서는 전력 변환 장치와 연계된 장치를 통해 분산 자원을 최적으로 운영할 수 있는 관제 장치 및 이를 포함하는 전력 시스템의 실시예를 제공하고자 한다.
또한, 계통 및 전력 변환 장치의 현황에 따른 적절한 운전 제어가 이루어질 수 있는 관제 장치 및 이를 포함하는 전력 시스템의 실시예를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 명세서의 실시예들은, 전력 변환 장치의 운전 제어 수행을 스케쥴링하는 것을 기술적 특징으로 한다.
구체적으로, 전력 변환 장치의 운전 제어 수행의 계획을 설정하여, 설정한 계획으로 상기 전력 변환 장치가 운전 제어를 수행하도록 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.
이와 같은 기술적 특징은 전력 계통에 연계된 전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치, 전력 변환 장치와 연계된 연계 장치 및 제어 시스템 등에 적용될 수 있으며, 본 명세서는 상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 관제 장치 및 전력 시스템의 실시예를 제공하고자 한다.
상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 명세서의 관제 장치의 실시예는, 전력 시스템의 제어 장치 및 상기 전력 시스템에 연계된 하나 이상의 전력 변환 장치와 통신 연결되어, 상기 제어 장치로부터 상기 하나 이상의 전력 변환 장치 중 운전 제어 대상의 운전 명령에 대한 명령 신호를 수신하는 통신부, 상기 운전 제어 대상의 관제에 대한 제어 명령이 입력되어, 상기 제어 명령에 대응하는 입력 신호를 생성하는 입력부 및 상기 명령 신호 및 상기 입력 신호 중 하나 이상을 근거로 상기 운전 제어 대상의 운전 계획에 대한 지령 신호를 생성하여, 상기 지령 신호를 상기 운전 제어 대상에 송신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 운전 계획은, 2차원 데이터에서 단일 값을 변경하는 제어 또는 3차원 데이터에서 곡선 값을 변경하는 제어를 위한 계획이고, 상기 운전 계획에 의해 수행되는 제어는, 운전 계획 별로 부여된 고유 번호, 시작 및 종료 시간, 우선순위, 반복 주기, 출력 값에 대한 기울기 변화율, 제어 포인트 수, 스케줄 포인트 어레이 중 적어도 하나 이상의 사전에 설정된 파라미터를 통해 제어될 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치는, 운전 기능에 따라 구분된 복수의 모델 중 어느 하나이되, 상기 제어부는, 상기 운전 제어 대상의 모델별로 상기 지령 신호에 포함되는 지령 정보를 달리하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 운전 기능은, 상기 관제 장치 외의 통신 대상과의 통신 기능 및 자체 운전 판단에 대한 자체 운전 기능을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 복수의 모델은, 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 탑재된 제 1 변환 장치, 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능 중 어느 하나만 탑재된 제 2 변환 장치 및 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 미탑재된 제 3 변환 장치를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 1 변환 장치인 경우, 상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 미포함하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 2 변환 장치인 경우, 상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 포함하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 3 변환 장치인 경우, 상기 제 2 변환 장치의 지령 신호에 포함되는 지령 중 적어도 하나를 제외하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 운전 계획은, 상기 운전 제어 대상이 일정 기준에서 일정 조건으로 운전하도록 설정된 계획일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 운전 계획은, 시간대별 무효전력 자동제어 곡선 변경, 시간대별 역률, 시간대별 무효전력, 시간대별 유효전력 자동제어 변경, 단일 또는 하이브리드 유효전력 출력, 신재생발전원 제한, 기동 허가 및 제한 및 시간대별 전력거래 가격 신호 조정 중 하나 이상의 제어를 위한 계획일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제어부는, 시간, 일, 주, 월, 분기, 반기 및 연도 중 어느 한 단위로 상기 운전 계획을 설정할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제어 장치로부터 상기 전력 시스템의 운영 정보를 수신하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치로부터 운전 정보를 수신하여, 상기 운영 정보 및 상기 운전 정보 중 하나 이상에 따라 상기 운전 계획의 설정을 변경하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제어부는, 기설정된 주기에 따라 상기 운전 계획을 설정하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서의 전력 시스템의 실시예는, 상기 전력 시스템을 중앙 제어하는 제어 장치, 상기 전력 시스템에 연계된 하나 이상의 전력 변환 장치 및 상기 제어 장치 및 상기 하나 이상의 전력 변환 장치와 통신 연결되어, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치를 포함하고, 상기 관제 장치는, 상기 제어 장치로부터 상기 하나 이상의 전력 변환 장치 중 운전 제어 대상의 운전 명령에 대한 명령 신호를 수신하여, 상기 명령 신호를 근거로 상기 운전 제어 대상의 운전 계획에 대한 지령 신호를 생성하여, 상기 지령 신호를 상기 운전 제어 대상에 송신하고, 상기 운전 계획은, 2차원 데이터에서 단일 값을 변경하는 제어 또는 3차원 데이터에서 곡선 값을 변경하는 제어를 위한 계획이고, 상기 운전 계획에 의해 수행되는 제어는, 운전 계획 별로 부여된 고유 번호, 시작 및 종료 시간, 우선순위, 반복 주기, 출력 값에 대한 기울기 변화율, 제어 포인트 수, 스케줄 포인트 어레이 중 적어도 하나 이상의 사전에 설정된 파라미터를 통해 제어될 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치는, 운전 기능에 따라 구분된 복수의 모델 중 어느 하나이되, 상기 관제 장치는, 상기 운전 제어 대상의 모델별로 상기 지령 신호에 포함되는 지령 정보를 달리하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 운전 기능은, 상기 관제 장치 외의 통신 대상과의 통신 기능 및 자체 운전 판단에 대한 자체 운전 기능을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 복수의 모델은, 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 탑재된 제 1 변환 장치, 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능 중 어느 하나만 탑재된 제 2 변환 장치 및 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 미탑재된 제 3 변환 장치를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 관제 장치는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 1 변환 장치인 경우, 상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 미포함하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 관제 장치는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 2 변환 장치인 경우, 상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 포함하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 관제 장치는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 3 변환 장치인 경우, 상기 제 2 변환 장치의 지령 신호에 포함되는 지령 중 적어도 하나를 제외하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 운전 계획은, 상기 운전 제어 대상이 일정 기준에서 일정 조건으로 운전하도록 설정된 계획일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치는, 시간대별 무효전력 자동제어 곡선 변경, 시간대별 역률, 시간대별 무효전력, 시간대별 유효전력 자동제어 변경, 단일 또는 하이브리드 유효전력 출력, 신재생발전원 제한, 기동 허가 및 제한 및 시간대별 전력거래 가격 신호 조정 중 하나 이상의 제어를 수행하고, 상기 운전 계획은, 상기 하나 이상의 제어의 수행에 대한 계획일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 관제 장치는, 기설정된 주기에 따라 상기 운전 계획을 설정할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 전력 변환 장치의 운전 제어 수행의 계획을 설정하여, 설정한 계획으로 상기 전력 변환 장치가 운전 제어를 수행하도록 제어함으로써, 전력 변환 장치와 연계된 장치를 통해 분산 자원을 최적으로 운영할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 계통 및 전력 변환 장치의 현황에 따른 적절한 운전 제어가 이루어질 수 있게 되는 효과가 있다.
이에 따라, 분산 자원 운영의 안정성 및 신뢰성이 증대될 수 있게 되고, 계통 운영 전반의 신뢰성까지 증대시킬 수 있게 되는 효과도 있다.
게다가, 관제 장치의 효용성 및 활용성이 증대됨으로 인해, 기존 배전 운영 시스템의 구축이 용이해지게 됨은 물론, 이에 따라 소모되는 비용이 절감될 수 있는 효과도 있다.
도 1은 실시예에 따른 관제 장치를 포함하는 전력 시스템의 구성도.
도 2는 실시예에 따른 전력 시스템의 구체적인 예시도.
도 3a 내지 도 3c는 전력 변환 장치의 모델에 따른 예시를 설명하기 위한 예시도 a 내지 c.
도 3b는 전력 변환 장치의 모델에 따른 예시를 설명하기 위한 예시도 b.
도 3c는 전력 변환 장치의 모델에 따른 예시를 설명하기 위한 예시도 c.
도 4a 및 도 4b는 운전 제어 수행의 구체적인 예시 1을 설명하기 위한 예시도 a 및 b.
도 5a 및 도 5b는 운전 제어 수행의 구체적인 예시 2를 설명하기 위한 예시도 a 및 b.
도 6a 및 도 6b는 운전 제어 수행의 구체적인 예시 3을 설명하기 위한 예시도 a 및 b.
도 7a 및 도 7b는 운전 제어 수행의 구체적인 예시 4를 설명하기 위한 예시도 a 및 b.
도 8a 및 도 8b는 운전 제어 수행의 구체적인 예시 5를 설명하기 위한 예시도 a 및 b.
도 9a 및 도 9b는 운전 제어 수행의 구체적인 예시 6을 설명하기 위한 예시도 a 및 b.
도 10은 운전 제어 수행의 구체적인 예시 7을 설명하기 위한 예시도.
도 11a 및 도 11b는 운전 제어 수행의 구체적인 예시 8을 설명하기 위한 예시도 a 및 b.
도 12a 내지 도 12d는 유효전력 및 무효전력 관련 기능의 구분을 설명하기 위한 예시도 a 내지 d.
도 13은 스케줄링 기능의 파라미터 예시를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3c를 참조하여 관제 장치(100) 및 전력 시스템(1000)의 실시예를 설명한다.
상기 전력 시스템(1000)은, 전력의 발전/송전/배전/분전이 이루어지는 전력 계통을 의미할 수 있다.
상기 전력 시스템(1000)은 특히, 하나 이상의 분산 자원을 포함하는 배전 계통일 수 있다.
상기 전력 시스템(1000)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전력 시스템(1000)을 중앙 제어하는 제어 장치(1), 상기 전력 시스템(1000)에 연계된 하나 이상의 전력 변환 장치(10) 및 상기 제어 장치(1) 및 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)와 통신 연결되어, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)를 관제하는 관제 장치(100)를 포함한다.
상기 제어 장치(1)는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10) 및 상기 관제 장치(100)를 포함하여, 상기 전력 시스템(1000) 전반을 제어하는 중앙 제어 장치일 수 있다. 상기 제어 장치(1)는, 상기 관제 장치(100)와 통신하여, 상기 관제 장치(100)와 상기 전력 시스템(1000)의 운영에 대한 정보를 송수신할 수 있다. 상기 제어 장치(1)는 또한, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)와도 통신하여, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전을 제어할 수도 있다.
상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 상기 전력 시스템(1000)에 연계된 전원의 전력을 변환하여 상기 전력 시스템(1000)에 전달하는 장치일 수 있다. 여기서 상기 전력 시스템(1000)에 연계된 전원은, 상기 전력 시스템(1000)의 분산 전원을 의미할 수 있다. 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는 또한, 발전/송전/배전/분전 시스템의 전력 변환 장치일 수 있다. 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 이를테면 인버터일 수 있다. 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수로 구비되어 상기 전력 시스템(1000)에 연계될 수 있다. 이러한 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 상기 관제 장치(100)와 통신하여, 상기 관제 장치(100)로부터 지령 신호를 수신하거나, 상기 관제 장치(100)로 운전 정보를 송신할 수 있다.
상기 관제 장치(100)는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)를 관제하는 연계장치일 수 있다. 상기 관제 장치(100)는, 상기 제어 장치(1)와 통신하여, 상기 제어 장치(1)로부터 명령 신호를 수신하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)에 대한 관제 정보를 상기 제어 장치(1)로 송신할 수 있다. 상기 관제 장치(100)는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)로부터 상기 운전 정보를 수신하여 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전을 모니터링 할 수 있다. 상기 관제 장치(100)는 또한, 상기 지령 신호를 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)에 송신하여, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)가 상기 지령 신호에 따라 운전하도록 제어하게 될 수 있다. 즉, 상기 관제 장치(100)는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전을 모니터링하고, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행을 제어하게 될 수 있다.
이러한 상기 제어 장치(1), 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10) 및 상기 관제 장치(100)를 포함하는 상기 전력 시스템(1000)에서 상기 관제 장치(100)는, 상기 제어 장치(1)로부터 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10) 중 운전 제어 대상의 운전 명령에 대한 명령 신호를 수신하여, 상기 명령 신호를 근거로 상기 운전 제어 대상의 운전 계획에 대한 지령 신호를 생성하여, 상기 지령 신호를 상기 운전 제어 대상에 송신한다.
상기 관제 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제어 장치(1) 및 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)와 통신 연결되어, 상기 제어 장치(1)로부터 상기 운전 제어 대상의 운전 명령에 대한 명령 신호를 수신하는 통신부(110), 상기 운전 제어 대상의 관제에 대한 제어 명령이 입력되어, 상기 제어 명령에 대응하는 입력 신호를 생성하는 입력부(120) 및 상기 명령 신호 및 상기 입력 신호 중 하나 이상을 근거로 상기 운전 제어 대상의 운전 계획에 대한 지령 신호를 생성하여, 상기 지령 신호를 상기 운전 제어 대상에 송신하도록 상기 통신부(110)를 제어하는 제어부(130)를 포함한다.
상기 명령 신호는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행 제어에 대한 상기 제어 장치(1)의 명령 신호일 수 있다. 상기 관제 장치(100)는, 상기 통신부(110)가 상기 명령 신호를 수신하고, 상기 제어부(130)가 상기 명령 신호를 근거로 상기 운전 계획을 설정하고, 상기 운전 계획에 따라 상기 지령 신호를 생성하여, 상기 통신부(110)가 상기 지령 신호를 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)에 송신할 수 있다. 이에 따라, 상기 제어 장치(1)의 상기 명령 신호에 의한 상기 운전 계획의 설정 및 이에 따른 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행 제어가 이루어지게 될 수 있다.
상기 입력 신호는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행 제어에 대한 상기 관제 장치(100)의 운용자의 명령 신호일 수 있다. 상기 관제 장치(100)는, 상기 입력부(120)에 상기 제어 명령이 입력되면 상기 입력부(120)가 상기 제어 명령의 입력에 대응하는 상기 입력 신호를 생성하고, 상기 제어부(130)가 상기 입력 신호를 근거로 상기 운전 계획을 설정하고, 상기 운전 계획에 따라 상기 지령 신호를 생성하여, 상기 통신부(110)가 상기 지령 신호를 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)에 송신할 수 있다. 이에 따라, 상기 관제 장치(100)의 운용자에 의한 상기 운전 계획의 설정 및 이에 따른 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행 제어가 이루어지게 될 수 있다.
상기 운전 계획은, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행에 대한 계획일 수 있다. 이를테면, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)가 수행하는 운전 제어 중 A 제어에 대한 수행 계획일 수 있다. 이에 따라, 상기 관제 장치(100)는, 상기 운전 계획을 설정하고, 상기 운전 계획에 따른 상기 지령 신호를 생성하여, 상기 지령 신호를 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)에 송신함으로써, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행을 제어하게 될 수 있다.
상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 운전 기능에 따라 구분된 복수의 모델 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 상기 운전 기능에 따라 모델이 구분될 수 있다. 상기 운전 기능은, 상기 관제 장치 외의 통신 대상과의 통신 기능 및 자체 운전 판단에 대한 자체 운전 기능을 포함할 수 있다. 상기 통신 기능 및 자체 운전 기능에 따라 구분되는 상기 복수의 모델은, 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 탑재된 제 1 변환 장치, 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능 중 어느 하나만 탑재된 제 2 변환 장치 및 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 미탑재된 제 3 변환 장치를 포함할 수 있다. 즉, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 상기 제 1 변환 장치, 상기 제 2 변환 장치 및 상기 제 3 변환 장치 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 탑재된 상기 제 1 변환 장치는, 스마트 인버터를 의미할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상의 모델별로 상기 지령 신호에 포함되는 지령 정보를 달리하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상의 모델을 판단하고, 판단한 모델에 따라 상기 지령 신호에 포함되는 지령 정보를 종류를 구분하여 상기 지령 신호를 생성하게 될 수 있다. 이에 따라, 상기 지령 신호는, 상기 운전 제어 대상의 모델에 따라 달라지게 될 수 있고, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)는, 모델에 따라 수신하는 지령이 달라지게 될 수 있다. 즉, 상기 관제 장치(100)는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 모델에 따라 운전 수행의 제어를 달리하게 될 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 1 변환 장치인 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 미포함하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 1 변환 장치인 경우, 상기 지령 신호에 상기 제 1 변환 장치에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상에 대한 지령이 미포함되고, 상기 운전 계획에 대한 계획 지령이 포함되도록 상기 지령 신호를 생성하게 될 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 2 변환 장치인 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 포함하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 2 변환 장치인 경우, 상기 지령 신호에 상기 제 1 변환 장치에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상에 대한 지령 및 상기 운전 계획에 대한 계획 지령이 포함되도록 상기 지령 신호를 생성하게 될 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 3 변환 장치인 경우, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 변환 장치의 지령 신호에 포함되는 지령 중 적어도 하나를 제외하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는, 상기 운전 제어 대상이 상기 제 3 변환 장치인 경우, 상기 지령 신호에 상기 제 2 변환 장치의 지령 신호에 포함되는 지령 중 적어도 하나가 미포함되도록 상기 지령 신호를 생성하게 될 수 있다.
상기 운전 계획은, 상기 운전 제어 대상이 일정 기준에서 일정 조건으로 운전하도록 설정된 계획일 수 있다. 이를테면, 특정 시간에서 특정 운전 제어를 수행하거나, 특정 전압 도달 시 특정 운전 제어를 특정 시간 동안 수행하도록 설정될 수 있다. 상기 운전 계획은, 시간대별 무효전력 자동제어 곡선 변경, 시간대별 역률, 시간대별 무효전력, 시간대별 유효전력 자동제어 변경, 단일 또는 하이브리드 유효전력 출력, 신재생발전원 제한, 기동 허가 및 제한 및 시간대별 전력거래 가격 신호 조정 중 하나 이상의 제어를 위한 계획일 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 시간대별 무효전력 자동제어 곡선 변경, 상기 시간대별 역률, 상기 시간대별 무효전력, 상기 시간대별 유효전력 자동제어 변경, 상기 단일 또는 하이브리드 유효전력 출력, 상기 신재생발전원 제한, 상기 기동 허가 및 제한 및 상기 시간대별 전력거래 가격 신호 조정 제어 중 하나 이상의 수행을 제어하게 될 수 있다. 이에 따라, 상기 관제 장치(100)는, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 시간대별 무효전력 자동제어 곡선 변경 제어를 스케줄링하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 시간대별 역률 제어를 스케줄링하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 시간대별 무효전력 제어를 스케줄링하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 시간대별 유효전력 자동제어 변경 제어를 스케줄링하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 단일 또는 하이브리드 유효전력 출력 제어를 스케줄링하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 신재생발전원 제한 제어를 스케줄링하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 기동 허가 및 제한 제어를 스케줄링하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 시간대별 전력거래 가격 신호 조정 제어를 스케줄링하게 될 수 있다.
상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 상기 시간대별 무효전력 자동제어 곡선 변경, 상기 시간대별 역률, 상기 시간대별 무효전력, 상기 시간대별 유효전력 자동제어 변경, 상기 단일 또는 하이브리드 유효전력 출력, 상기 신재생발전원 제한, 상기 기동 허가 및 제한 및 상기 시간대별 전력거래 가격 신호 조정 제어 중 하나 이상의 수행에 대한 상기 운전 계획을 설정하는 상기 제어부(130)는, 시간, 일, 주, 월, 분기, 반기 및 연도 중 어느 한 단위로 상기 운전 계획을 설정할 수 있다. 이를테면, 상기 시간대별 무효전력 제어 수행을 N시간 동안 수행하도록 설정하게 될 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 제어 장치(1)로부터 상기 전력 시스템(1000)의 운영 정보를 수신하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)로부터 운전 정보를 수신하여, 상기 운영 정보 및 상기 운전 정보 중 하나 이상에 따라 상기 운전 계획의 설정을 변경하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는, 상기 운전 계획에 상기 운영 정보 및 상기 운전 정보를 반영하여 상기 지령 신호를 생성하게 될 수 있다. 이에 따라, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행 제어가 상기 전력 시스템(1000)의 운영 상황 또는 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 상황에 따라 적절하게 이루어지게 될 수 있다.
상기 제어부(130)는, 기설정된 주기에 따라 상기 운전 계획을 설정하여 상기 지령 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치(10)의 운전 수행 제어는, 기설정된 주기에 따라 이루어지게 될 수 있다.
이하, 상기 관제 장치(100) 및 상기 전력 시스템(1000)의 구체적인 운전 계획 설정 및 이에 따른 운전 수행 제어의 예시를 구체적인 적용예를 들어 설명한다.
앞서 설명한 상기 전력 시스템(1000)의 상기 관제 장치(100)의 운전 수행 제어는, 스마트 인버터 제어 기능을 의미할 수 있다.
스마트 인버터 제어 기능의 스케줄링은 일반적인 스케줄링과 동일하게 어떠한 기준에 맞추어 특정 조건으로 동작하도록 미리 설정해주는 기능이다. 예를 들어, 시간대별 출력 변경에 대한 지령이 있을 수 있고, 시간대/일/주/월/분기/연도별 전압에 따른 출력 제어도 스케줄링으로 만들 수 있다. 즉, 주기별 지령의 지속적인 자동 변경이 스케줄링 기능으로 가능해진다.
앞서 설명한 운전 계획으로 설정될 수 있는 운전 수행 제어는 다음과 같다.
[예시 1] Volt-Var scheduling(주기별 계통 전압에 따른 무효전력 자동제어 곡선 변경)
[예시 2] Fixed Power Factor Scheduling(주기별 역률 제어)
[예시 3] Constant Reactive Power Scheduling(주기별 무효전력 제어)
[예시 4] Volt-Watt Scheduling(주기별 계통 전압에 따른 유효전력 자동제어 변경)
[예시 5] Active Power Set-point Scheduling(단일 or Hybrid의 주기별 유효전력 출력지령 제어)
[예시 6] Limit Active Power Scheduling(태양광, 풍력의 주기별 최대출력 제한)
[예시 7] Permit Service 및 분산전원 연계 스위치 On/Off Scheduling
[예시 8] Price Signal Scheduling(주기별 전력거래 가격 신호 조정)
추가로, 다음과 같은 운전 수행 제어도 가능할 수 있다.
[예시 9] Function Enabling Scheduling(전력거래 가격 및 시간에 따른 기능 활성화 조정)
이와 같은 스케줄링 기능은 다음과 같이 크게 2가지 형태로 구현될 수 있다.
I) 주기별 단일 Set-points(지령)의 스케줄링
II) 주기별 Curve Points의 스케줄링
주기별 단일 Set-points의 스케줄링에는 스마트인버터 제어 기능 중 [예시 2], [예시 3], [예시 5], [예시 6], [예시 7], [예시 8] 및 [예시 9]가 해당하며, 주기별 Curve Point의 스케줄링에는 스마트인버터 제어 기능 중 [예시 1] 및 [예시 4]가 해당한다. 이 두 가지 방법의 차이점으로 주기별 단일 Set-point의 스케줄링은 초/분/시/일/주/월/분기/연도별 전송되는 값이 1개이며, 주기별 Curve Points의 스케줄링은 Curve를 만들기 위해 초/분/시/일/주/월/분기/연도별 전송되는 값이 X축과 Y축의 2개가 된다. 즉, 주기별 Curve Points의 스케줄링을 위해서는 3차원 Data의 전송이 필요하다.
스마트 인버터 제어 기능별 설명 및 Function enabling 스케줄링에 대한 내용을 설명하면 다음과 같다.
[예시 1] Volt-Var scheduling(주기별 계통 전압에 따른 무효전력 자동제어 곡선 변경)
주기별 Curve Points의 스케줄링 기능이다. Volt-Var 제어 기능은 분산전원의 계통 연계점 전압의 크기에 따라서 무효전력을 공급 또는 흡수하는 형태의 제어 기능으로서 X-Y축을 갖는 Curve 제어 기능으로 볼 수 있다. 이러한 제어기능을 스케줄링 형태로 구현하기 위해서는 도 4b에 도시된 바와 같은 T-X-Y형태의 3차원 Array가 필요하다. 즉, 시간에 따라 도 4a에 도시된 바와 같은 X-Y 형태의 2차원 Curve 제어 기능의 제어를 위한 배열 포인트가 설정되거나, 상위시스템에서 전송되어 분산전원 연계용 게이트웨이는 시간에 따라 Curve 제어 기능의 제어 포인트에 따라 분산전원에 무효전력 지령을 전송하게 된다.
[예시 2] Fixed Power Factor Scheduling(주기별 역률 제어)
주기별 단일 Set-points(지령)의 스케줄링 기능이다. 단일 Set-points 스케줄링은 T-X의 형태로 스케줄링을 위한 2차원 Array가 전송되며, 분산전원 연계 장치는 이 Array에 따라 절대시간(UTC)와 T가 일치할 때마다 X의 값을 변경하는 제어를 수행하게 된다. Fixed Power Factor Scheduling은 출력되는 최종값의 급변에 따라 분산전원의 무효전력 급변이 발생하는 것을 방지하기 위하여 출력값인 역률 지령이 도 5a에 도시된 바와 같이 변화 기울기를 가지고 출력되도록 할 것인지, 도 5b에 도시된 바와 같이 변화 기울기 없이 출력되도록 할 것인지에 대해 설정할 수 있다. 이 변화율은 인터폴레이션(Interpolation)될 수도 있으며, 증감율로 설정될 수도 있다.
[예시 3] Constant Reactive Power Scheduling(주기별 무효전력 제어)
주기별 단일 Set-points(지령)의 스케줄링 기능이다. 단일 Set-points 스케줄링은 T-X의 형태로 스케줄링을 위한 2차원 Array가 전송되며, 분산전원 연계 장치는 이 Array에 따라 절대시간(UTC)와 T가 일치할 때마다 X의 값을 변경하는 제어를 수행하게 된다. Constant Reactive Power Scheduling은 요구되는 무효전력의 Step 변화에 따라 분산전원의 무효전력 급변으로 인해 계통 전압이 급변하는 것을 방지하기 위하여 출력값인 무효전력 지령이 도 6a에 도시된 바와 같이 변화 기울기를 가지고 출력되도록 할 것인지, 도 6b에 도시된 바와 같이 변화 기울기 없이 출력되도록 할 것인지에 대해 설정할 수 있다. 또한, 기울기를 가지고 출력될 경우 변화율에 대한 설정도 가능하다. 이 변화율은 인터폴레이션(Interpolation)될 수도 있으며, 증감율로 설정될 수도 있다.
[예시 4] Volt-Watt Scheduling(주기별 계통 전압에 따른 유효전력 자동제어 변경)
Volt-Watt 제어 기능은 분산전원의 계통 연계점 전압의 크기에 따라서 유효전력을 감소시키는 형태의 제어 기능으로서 X-Y축을 갖는 Curve 제어 기능으로 볼 수 있다. 이러한 제어기능을 스케줄링 형태로 구현하기 위해서는 도 7b에 도시된 바와 같이 다른 Curve 제어 기능의 스케줄링과 동일하게 T-X-Y형태의 3차원 Array가 필요하다. 즉, 시간에 따라 도 7a에 도시된 바와 같은 X-Y 형태의 2차원 Curve 제어 기능의 제어를 위한 배열 포인트가 설정되거나, 상위시스템에서 전송되어 분산전원 연계용 게이트웨이는 시간에 따라 Curve 제어 기능의 제어 포인트에 따라 분산전원에 유효전력 지령을 전송하게 된다.
[예시 5] Active Power Set-point Scheduling(단일 or Hybrid의 주기별 유효전력 출력지령 제어)
여기서, 단일은 풍력만 연계된 것이고, Hybrid는 ESS가 병렬로 연계된 것일 수 있다.
주기별 단일 Set-points(지령)의 스케줄링 기능이다. 단일 Set-points 스케줄링은 T-X의 형태로 스케줄링을 위한 2차원 Array가 전송되며, 분산전원 연계 장치는 이 Array에 따라 절대시간(UTC)와 T가 일치할 때마다 X의 값을 변경하는 제어를 수행하게 된다. Active Power Set-point Scheduling은 -정격 ~ +정격에 해당하는 값이 MW, kW, W의 단위로 출력될 수도 있고, PU(Percent Unit)으로 출력될 수도 있다. 출력되는 최종값의 급변에 따라 분산전원의 유효전력 급변이 발생하는 것을 방지하기 위하여 도 8a에 도시된 바와 같이 출력값인 역률 지령이 변화 기울기를 가지고 출력되도록 할 것인지, 도 8b에 도시된 바와 같이 변화 기울기 없이 출력되도록 할 것인지에 대해 설정할 수 있다. 이 변화율은 인터폴레이션(Interpolation)될 수도 있으며, 증감율로 설정될 수도 있다. 이 기능은 다양한 산업체에서 자주 사용하고 있는 기능이나, 기능에 변화율 및 인터폴레이션을 주는 부분에 대해서는 다른 예가 없다.
여기서, Set-point 제어와 아래의 Limit 제어가 다른 점은 Set-point 제어는 지령되는 분산전원 연계장치에서 출력되는 최종값인 유효전력을 분산전원이 추종하여 특정 오차범위 내에서 동일한 Value의 출력을 낼 수 있어야 하는 기능이며, Limit 제어는 분산전원 연계장치의 최종 출력인 Limit Value를 분산전원의 출력이 초과해서는 안되도록 제어해야 하는 기능이다. 실제로 풍력발전기와 ESS는 Set-point 제어가 가능하지만, Hybrid 형태가 아닌 단일 태양광 및 풍력 발전기는 Set-point 제어가 불가능하며, Limit 제어만 가능하므로 이 스케쥴링 기능은 단단일 ESS, 그리고 ESS가 Hybrid 형태로 연계된 풍력, 태양광 발전기에만 적용될 수 있다.
[예시 6] Limit Active Power Scheduling(태양광, 풍력의 주기별 최대출력 제한)
주기별 단일 Set-points(지령)의 스케줄링 기능이다. 단일 Set-points 스케줄링은 T-X의 형태로 스케줄링을 위한 2차원 Array가 전송되며, 분산전원 연계 장치는 이 Array에 따라 절대시간(UTC)와 T가 일치할 때마다 X의 값을 변경하는 제어를 수행하게 된다. Limit Active Power Scheduling은 0~정격에 해당하는 값이 MW, kW, W의 단위로 출력될 수도 있고, PU(Percent Unit)으로 출력될 수도 있다. 또한, Hybrid의 경우, -정격 ~ +정격에 해당하는 값이 MW, kW, W의 단위로 출력될 수도 있고, PU(Percent Unit)으로 출력될 수도 있다. 이 기능은 Limit에 대한 설정 부분만 스케줄링으로 요구되기 때문에 변화율에 대한 고려는 하지 않는다. 즉, 분산전원에 자체적으로 설정되어 있는 변화율이 그대로 적용될 수 있다.
이 기능은 단일 풍력 및 태양광 발전기에 요구될 경우, 도 9a에 도시된 바와 같이 0~ +정격이 최종 출력이 될 수 있으며, Hybrid형태의 발전기에 요구될 경우, 도 9b에 도시된 바와 같이 -정격 ~ 0의 값이 최종 출력이 될 수 있다. 이 스케쥴링 기능은 단일 ESS에는 요구되지 않는다.
[예시 7] Permit Service 및 분산전원 연계 스위치 On/Off Scheduling
(주기별 분산 자원의 기동 허가 및 제한)
주기별 분산전원 기동 허가 지령의 On/Off 스케줄링 기능이다. 분산전원 연계장치는 시간에 따라 분산전원의 기동이 가능함을 상위 시스템에서 받아서 분산전원에 명령을 보낼 수 있다. 이 스케줄링은 도 10에 도시된 바와 같은 T-X의 형태로 스케줄링을 위한 2차원 Array가 전송되며, 분산전원 연계 장치는 이 Array에 따라 절대시간(UTC)와 T가 일치할 때마다 On 혹은 Off 제어를 수행하게 된다. 스케줄링의 출력 값이 On일 경우, 분산전원은 기동하여 발전을 할 수 있으며, 스케줄링의 출력 값이 Off일 경우, 입력 에너지가 충분하여 분산전원이 실제로는 발전할 수 있다고 하더라도 분산전원은 기동하여 발전할 수 없다. 이 기능은 상위시스템이 전력계통을 운영하기 위한 목적에서 분산전원을 On/Off 해야할 경우 사용될 수 있다. 이 기능은 단순 On/Off 대한 스케줄링 뿐만 아니라, 분산전원과 전력계통을 연계해주는 스위치(SW)의 Open/Close에도 응용되어 사용될 수 있다.
[예시 8] Price Signal Scheduling(주기별 전력거래 가격 신호 조정)
주기별 단일 Set-points(지령)의 스케줄링 기능이다. 이 스케줄링 기능은 P-X의 형태로 스케줄링을 위한 2차원 Array가 전송되며, 가로축이 가격(Price)라는 점이 다른 단일 스케줄링 기능과 다르다. 전력시장에서 분산전원의 출력에 대한 가격이 다르고, 분산전원에 유효전력과 무효전력 제어 기능을 요구하고 있는 추세이다. 지금은 분산전원의 유효전력만 가격이 책정되어 거래가 이루어 지고 있다면, 미래에는 무효전력에 대한 전력거래가 이루어질 수도 있다. 즉, 무효전력의 출력이 유효전력의 출력보다 경제성이 있을 수도 있으며, 유무효전력의 가격에 따라서 분산전원의 유무효전력 출력이 다르게 출력될 수 있어야 한다. 즉, 상위에서 유무효전력의 가격을 받아서 상위 운영시스템에서 받은 유무효전력의 가격에 따라서 연계장치는 분산전원에 유무효전력 스케줄링 지령을 내려주게 된다. 이 스케줄링 방법의 다른 스케줄링과의 차이점은 상위에서 유/무효전력 가격에 대한 정보를 전송받아야 한다는 것이다. 타 스케줄링은 가로축이 시간이기 때문에 설정을 해놓으면 UTC 시간에 따라 자동으로 응동하는 반면에 이 스케줄링 기능은 가격 신호를 상위에서 받아야만 기준이 정해진다. 즉, 상위에서 가격신호를 받아서 분산전원의 유효전력 혹은 무효전력 지령을 내려주는 역할을 한다. 이 스케줄링 또한 도 11a에 도시된 바와 같이 기울기를 가질 수 있으며, 도 11b에 도시된 바와 같이 기울기 없이 출력이 분산전원으로 전송될 수도 있다. 또한, 전력가격의 변동에 따른 유효전력의 스케줄링일 경우에는 분산전원의 유효전력 제어기능이 Limit 제어인지 Set-Point 제어인지에 대한 선택도 가능해야 한다.
스마트인버터의 제어기능에 대한 스케줄링과 별개로 각 제어기능들을 Enabling 또는 Disabling 할 수 있도록 스케줄링하는 것도 필요하다.
[예시 9] Function Enabling Scheduling(전력거래 가격 및 시간에 따른 기능 활성화 조정)
연계장치의 기능 중 On 혹은 Off 되어야 하는 기능을 설정해주는 스케줄링이다. 여러 가지 스케줄링 기능은 On/Off에 대한 제어 명령 외에도, 유효전력이나 무효전력을 출력으로 내보내고 있다. 즉, 최종 출력이 (유효/무효전력으로) 동일한 속성을 가지는 스케줄링 기능은 동시에 사용할 수 없다는 의미이다. 이 스케줄링 기능은 가격의 변동에 의해서도 요구되는 제어 기능이 달라질 수 있기 때문에 가격에 변동에 따른 기능설정 스케줄링이 설정될 수 있어야 하며, 시간에 따라 최적의 스케줄링 기능이 달라질 수 있기 때문에 시간 변동에 따른 기능설정 스케줄링이 설정될 수 있어야 한다. 즉, 가격 및 시간의 변동에 따라서 어떤 스케줄링 기능을 On 할 것인가에 대한 Enabling 기능의 구분 인자가 만들어지는 것이다. 이 기능은 일반 스케줄링 기능 모듈보다 상위 기능으로서 단말장치의 기능 중 하나로 포함되며, 이 기능의 결과로서 어떤 기능을 Enabling 해야 하는지에 대한 신호가 단말장치에서 수행하는 스케줄링 기능이 무엇인지 결정하는 요소가 된다.
도 12a는 전력가격 변동에 따른 기능 스케줄링(유효전력 제어 관련), 도 12b는 전력가격 변동에 따른 기능 스케줄링(무효전력 제어 관련), 도 12c는 시간 변동에 따른 기능 스케줄링(유효전력 제어 관련) 및 도 12d는 시간 변동에 따른 긴으 스케줄링(무효전력 제어 관련) 예시를 나타낸 것으로, 전력가격 변동 및 시간 변동에 따라서 Function Enabling 스케쥴링 기능이 유효전력 관련, 무효전력 관련 기능으로 나뉘어서 스케쥴링이 정의되어야 함을 나타내고 있다.
이 기능들 외에도 스케줄링을 위해서는 Watt-Var Curve 제어 기능의 스케줄링, L/HVRT Curve 제어 기능의 스케줄링 등, 스마트인버터 모든 제어 기능 및 커브 제어기능들이 포함될 수 있다.
각 스케줄링 기능들은 도 13에 도시된 바와 같은 파라미터를 통해서 전체적으로 관리되어 제어될 수 있어야 하며, 이 파라미터들은 분산전원 연계용 게이트웨어 자체에서 사용자에 의해 수동으로 설정될 수도 있으며, 상위시스템에서 통신을 통해 설정할 수도 있다.
이하, 이상과 같은 구체적인 적용예를 통한 구체적인 효과 및 의의를 설명한다.
현재 배전 계통에 연계되어 있는 분산 자원 접수 건수는 약 10만개이며, 이전까지 약 2만개의 분산 자원이 접속지연의 문제가 있었다.
계통 운영 계획에 따르면, 현재 기준으로 계통에 연계되어야 할 추가적인 분산 자원의 용량은 약 27GW정도로 추정되고 있으며, 이는 현재 배전 계통에 접속완료 되어 있는 6.7GW의 용량의 4배정도 된다.
현재 분산 자원은 배전 계통에 대부분 연계되어 전력조류의 방향을 바꿈으로써 배전선로의 과전압의 원인이 되고 있으며, 분산 자원의 잦은 출력변동이 수용가 전기품질에도 영향을 주고 있다. 그러므로 분산 자원의 연계용량이 늘어날수록 분산 자원 제어를 이용한 계통의 전압 안정화에 대한 중요성이 커지게 될 것이다. 그러면 여기서, 계통에 연계되어 있는 모든 분산 자원을 직접적으로 관리할 수 있느냐에 대한 검토가 필요한데, 계통에 연계를 신청하였거나, 기존에 연계되어 있는 분산 자원 중 약 100,000개를 제외하고는 대부분이 상계거래 분산 자원이다. 즉, 관리하고 감시해야 할 분산 자원의 수는 현재 최소 약 100,000개의 분산전원을 관리해야 한다는 의미이다. 만약 계통 운영 계획이 달성된다면 관리해야 할 분산 자원의 수는 훨씬 늘어나서 100,000개를 초과할 수도 있다. 현재 관리 대상으로 예상되는 분산 자원 100,000개 중 100kW급 분산 자원의 수가 약 40%를 차지하고 있다. 여기서 100kW급의 분산 자원을 배전운영시스템을 이용해 직접적으로 제어하고 감시할 경우, 배전 운영 시스템의 하드웨어 플랫폼 성능에 대한 투자비용이 늘어나게 될 우려가 있다. 그러므로, 소용량 분산 자원이 스스로 분산 자원의 제어에 대한 기능을 자율적으로 만들어내고 응동할 경우 매우 효과적인 배전운영 구조를 가질 수 있게 된다.
관리해야 할 분산 자원의 수가 150,000대이고, 이 때 100kW 이하의 용량을 갖는 분산 자원의 수가 40%(60,000대)가 된 경우, 만약 배전 운영 시스템에서 직접적으로 Curve의 Reference를 전달하지 않고 본 명세서의 실시예에 따라 인버터가 스스로 계산, 즉 자체 운전 제어를 수행하게 된고, 계통 전압의 범위가 늘어나게 된다면, 분산전원의 수용 가능량이 훨씬 확대될 수 있을 것이며, 이에 따라 배전 운영 시스템에 투자해야 하는 인프라 비용도 감소하게 될 수 있다. 만약 100kW 이하의 분산 자원이 대상이 아니라, 저압계통에 연계되어 있는 모든 분산 자원이 자율 운전 제어를 하게 된다면 경제적인 효과는 더욱 증가하게 될 수 있다. 또한, 60,000대의 분산 자원이 본 명세서의 실시예에 따라 동적 보상 제어를 하게 될 경우, 전기품질 보상을 위한 설비 투자비를 절감할 수 있게 되며, 배전 계통 전압안정화에 따른 Hosting Capacity 용량 증대가 가능하므로 분산 자원 연계에 따른 배전설비의 신증설 투자비를 절감할 수 있게 된다. 즉, 배전선로 1개의 신설을 위해서 약 18억의 투자비가 소요되는데, 만약 본 명세서의 실시예에 따른 전압 안정화 기법을 사용하여 선로당 1MW의 수용력만 확대된다고 하여도, 최소 500억 이상의 이익을 볼 수 있게 된다.
이상에서 설명한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 등은 이하의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 제어 장치 10: 전력 변환 장치
100: 관제 장치 110: 통신부
120: 입력부 130: 제어부
1000: 전력 시스템

Claims (22)

  1. 전력 시스템에 연계된 하나 이상의 전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치에 있어서,
    상기 전력 시스템의 제어 장치 및 상기 하나 이상의 전력 변환 장치와 통신 연결되어, 상기 제어 장치로부터 상기 하나 이상의 전력 변환 장치 중 운전 제어 대상의 운전 명령에 대한 명령 신호를 수신하는 통신부;
    상기 운전 제어 대상의 관제에 대한 제어 명령이 입력되어, 상기 제어 명령에 대응하는 입력 신호를 생성하는 입력부; 및
    상기 명령 신호 및 상기 입력 신호 중 하나 이상을 근거로 상기 운전 제어 대상의 운전 계획에 대한 단일 값을 변경하는 지령 신호 또는 곡선 값을 변경하는 지령 신호를 생성하여, 상기 지령 신호를 상기 운전 제어 대상에 송신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 단일 값을 변경하는 지령 신호는 시간 및 제어 설정 값을 포함하는 2차원 형태의 데이터를 기초로 특정 시점에 상기 제어 설정 값을 변경하는 신호이고, 상기 제어부는 상기 단일 값을 변경하는 지령 신호를 이용하여 계통 전압에 따른 무효전력 또는 유효전력을 제어하는 운전 계획을 수행하고,
    상기 곡선 값을 변경하는 지령 신호는 시간, 제어 설정 값, 제어 설정 값에 따른 출력 값을 포함하는 3차원 형태의 데이터를 기초로 특정 시점에 상기 제어 설정 값에 따른 출력 값을 변경하는 신호이고, 상기 제어부는 상기 곡선 값을 변경하는 지령 신호를 이용하여 역률, 무효전력, 분산 자원의 기동 허가 또는 제한, 전력 거래 가격 신호 조정 중 적어도 하나의 제어를 하는 운전 계획을 수행하고,
    상기 제어부는 단일 ESS(Energy Storage System) 또는 ESS가 하이브리드 형태로 연계된 발전기에는 유효전력을 제어하는 운전 계획을 수행하고, 단일 발전기에는 최대 출력을 제한하는 운전 계획을 수행하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 변환 장치는,
    운전 기능에 따라 구분된 복수의 모델 중 어느 하나이되,
    상기 제어부는,
    상기 운전 제어 대상의 모델별로 상기 지령 신호에 포함되는 지령 정보를 달리하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 운전 기능은,
    상기 관제 장치 외의 통신 대상과의 통신 기능; 및
    자체 운전 판단에 대한 자체 운전 기능
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 모델은,
    상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 탑재된 제 1 변환 장치;
    상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능 중 어느 하나만 탑재된 제 2 변환 장치; 및
    상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 미탑재된 제 3 변환 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전 제어 대상이 상기 제 1 변환 장치인 경우,
    상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 미포함하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전 제어 대상이 상기 제 2 변환 장치인 경우,
    상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 포함하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전 제어 대상이 상기 제 3 변환 장치인 경우,
    상기 제 2 변환 장치의 지령 신호에 포함되는 지령 중 적어도 하나를 제외하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    시간, 일, 주, 월, 분기, 반기 및 연도 중 어느 한 단위로 상기 운전 계획을 설정하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제어 장치로부터 상기 전력 시스템의 운영 정보를 수신하거나, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치로부터 운전 정보를 수신하여, 상기 운영 정보 및 상기 운전 정보 중 하나 이상에 따라 상기 운전 계획의 설정을 변경하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기설정된 주기에 따라 상기 운전 계획을 설정하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  13. 전력 시스템에 있어서,
    상기 전력 시스템을 중앙 제어하는 제어 장치;
    상기 전력 시스템에 연계된 하나 이상의 전력 변환 장치; 및
    상기 제어 장치 및 상기 하나 이상의 전력 변환 장치와 통신 연결되어, 상기 하나 이상의 전력 변환 장치를 관제하는 관제 장치를 포함하고,
    상기 관제 장치는,
    상기 제어 장치로부터 상기 하나 이상의 전력 변환 장치 중 운전 제어 대상의 운전 명령에 대한 명령 신호를 수신하여, 상기 명령 신호를 근거로 상기 운전 제어 대상의 운전 계획에 대한 단일 값을 변경하는 지령 신호 또는 곡선 값을 변경하는 지령 신호를 생성하여, 상기 지령 신호를 상기 운전 제어 대상에 송신하고,
    상기 단일 값을 변경하는 지령 신호는 시간 및 제어 설정 값을 포함하는 2차원 형태의 데이터를 기초로 특정 시점에 상기 제어 설정 값을 변경하는 신호이고, 상기 관제 장치는 상기 단일 값을 변경하는 지령 신호를 이용하여 계통 전압에 따른 무효전력 또는 유효전력을 제어하는 운전 계획을 수행하고,
    상기 곡선 값을 변경하는 지령 신호는 시간, 제어 설정 값, 제어 설정 값에 따른 출력 값을 포함하는 3차원 형태의 데이터를 기초, 특정 시점에 상기 제어 설정 값에 따른 출력 값을 변경하는 신호이고, 상기 관제 장치는 상기 곡선 값을 변경하는 지령 신호를 이용하여 역률, 무효전력, 분산 자원의 기동 허가 또는 제한, 전력 거래 가격 신호 조정 중 적어도 하나의 제어를 하는 운전 계획을 수행하고,
    상기 관제 장치는 단일 ESS(Energy Storage System) 또는 ESS가 하이브리드 형태로 연계된 발전기에는 유효전력을 제어하는 운전 계획을 수행하고, 단일 발전기에는 최대 출력을 제한 하는 운전 계획을 수행하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 변환 장치는,
    운전 기능에 따라 구분된 복수의 모델 중 어느 하나이되,
    상기 관제 장치는,
    상기 운전 제어 대상의 모델별로 상기 지령 신호에 포함되는 지령 정보를 달리하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 운전 기능은,
    상기 관제 장치 외의 통신 대상과의 통신 기능; 및
    자체 운전 판단에 대한 자체 운전 기능
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 모델은,
    상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 탑재된 제 1 변환 장치;
    상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능 중 어느 하나만 탑재된 제 2 변환 장치; 및
    상기 통신 기능 및 상기 자체 운전 기능이 미탑재된 제 3 변환 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 관제 장치는,
    상기 운전 제어 대상이 상기 제 1 변환 장치인 경우,
    상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 미포함하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 관제 장치는,
    상기 운전 제어 대상이 상기 제 2 변환 장치인 경우,
    상기 지령 신호에 유효전력 및 무효전력 중 하나 이상의 지령을 포함하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 관제 장치는,
    상기 운전 제어 대상이 상기 제 3 변환 장치인 경우,
    상기 제 2 변환 장치의 지령 신호에 포함되는 지령 중 적어도 하나를 제외하여 상기 지령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 관제 장치는,
    기설정된 주기에 따라 상기 운전 계획을 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
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