KR19980025675A - 수급연동형 최대전력 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력회사 전체의 전력수급과 연동되어 수용가 부하를 제어하는 수급연동형 최대전력 관리 시스템에 관한 것으로서, 그 목적은 전력회사 전체의 전력수급에 따라 수용가의 부하를 직접 제어하는 데에 있다. 그 특징은 해당 수용가의 예측전력이 목표전력 설정치를 초과하겠다고 예측되면 최대전력 관리장치가 부하차단 우선순위에 따라 수용가의 최대수요 전력을 직접 제어하고, 지역별 전력관리 센터는 전용 통신망을 통하여 최대전력 관리장치들과 항상 온라인 연결되어 데이터를 교환하며 각각의 최대전력 관리장치들을 통하여 각각의 수용가의 최대수요 전력을 제어하고, 중앙전력 관리센터가 복수개의 지역별 전력관리 센터들을 통하여 전국의 전력의 수요공급을 통합 관리한다.

Description

수급연동형 최대전력 관리 시스템

본 발명은 전력회사 전체의 전력수급과 연동되어 수용가 부하를 제어하는 수급연동형 최대전력 관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 생활관련 소비가 높아지면 냉방기기의 보급이 폭발적으로 늘어나고, 전력 다소비 산업이 발달되면 전력 에너지의 사용량이 크게 증가되기 마련이다. 또한, 전력회사는 단지 연중 1회의 최대피크전력 때문에 전력회사의 전력공급 능력을 연간 피크부하 증가율 이상으로 매년 계속 확충되어야 하는 실정이다. 더욱이 피크부하의 증가율은 평균부하의 증가율을 훨씬 앞지른다. 그래서, 피크부하를 기준으로 전력설비를 시설하면 피크시간대 이외의 시간대에는 전력설비의 이용률이 낮아져 설비운용의 효율성이 떨어지게 된다는 것이 문제시 되었다. 이에 따라 전력회사에서는 피크부하의 관리를 위해 여러 가지 수요관리 정책을 수행하고 있다.

가장 효과적인 정책으로 대두되고 있는 것이 피크부하 관리기기 전력수요를 관리하는 것인데, 그 중에 최대전력 관리장치(demand controller)가 있다. 최대전력 관리장치는 전력회사의 거래용 계량기와 접속시켜 수용가의 최대수용 전력(peak demand)을 직접 제어하는 장치이다. 이 장치를 부착하면 수용가의 피크부하를 평균 15% ~ 20%정도까지 절감할 수 있어서 전력회사뿐만 아니라 수용가 입장에서도 전기요금(기본요금)의 상당부분을 절약할 수 있어 양쪽이 모두 공동이익을 얻을 수 있는 장치이다.

공장이나 빌딩 등에서 소비되는 전력량이 전체부하 설비에서 각 부하설비가 얼마만큼의 비율인가를 살펴보면, 대개의 건물에서는 냉방설비가 40%이고 조명이 30%이고 공조설비가 30%이며, 대개의 공장에서는 생산설비가 80%이고 조명기 6%이고 공조설비가 10%이고 기타가 4%이다. 공장은 공조설비에 의한 소비량이 빌딩과 같은 건물에 비해 극히 작다. 따라서, 부하제어를 하는 경우 건물에서는 냉방기기가 주 대상이고, 생산공장에서는 공조설비와 단시간 부하 등 정지해도 생산공정에 아무런 영향을 미치지 않는 기기가 주 대상부하이다. 물론, 각 빌딩이나 공장의 특성에 따라 제어가능 부하수, 용량, 정지시간은 서로 다르게 세팅돼야 한다. 최대수요 전력의 관리를 위해 공장의 생산량에 차질을 주지 않는 범위 내에서 어느 시간대에 집중되는 부하가동을 타시간대로 옮기면 특정 시간대에서의 사용전력량을 감소시켜 보다 효과적인 수요관리를 행할 수도 있다.

구체적인 최대전력 관리장치 동작 시퀀스는 먼저 수용가의 목표 피크전력을 설정한다. 그 후, 현재 전력의 증가경향을 통해 15분 수요시한 종료 이후의 수요치를 예측하고 예측치가 목표전력을 넘지 않는 범위에서 수 개의 회로의 부하를 차단하여 사용전력이 목표전력 이하가 되도록 조절한다. 내부에 마이크로프로세서가 내장되어 있어서 항시 전력부하 상태를 감시하고 있다가 부하가 수요시한인 15분내에 사전에 설정된 목표전력을 초과할 경우에 경보를 발생시킴과 동시에 불필요한 부하부터 순차적으로 최대 8개의 기기(확장가능)까지 차단시켜 최대수요전력을 억제하고 부하가 떨어지면 다시 순차적으로 사전에 입력된 프로그램에 의해 부하를 투입시킨다. 물론 최대전력 관리장치에 의한 프로그램 제어를 하기 위하여는 목표전력과 조정가능 부하의 조사 등 사전준비를 철저히 하여 설치하여야만 소기의 목적을 달성할 수 있다.

이렇게 최대전력 관리장치를 도입하여 수요제어를 행하면 일정한 상한치인 목표전력을 정하여 세밀한 부하의 조정을 자동적으로 행하기 때문에 목표전력의 범위 내에서 전력을 유효하게 사용할 수 있다. 그래서, 부하율 향상과 설비의 가동률 증대를 가져오므로 생산 원단위를 크게 저하시키는 효과에 의한 생산성 향상을 가져올 수 있고 전력회사측에서도 피크억제로 인한 발전설비 투자를 줄일 수도 있다.

그러나, 기존에 설치운용되던 최대전력 관리장치는 수용가의 구내에 설치되는 설비로서, 전력회사와는 무관하게 수용가가 자발적으로 설치하여 임의로 목표전력을 관리해 왔다. 즉, 지금까지는 최대전력 관리장치가 수용가의 자체 부설기기이므로 이의 목표전력의 세팅 및 기기동작이 전력회사와는 전혀 상관없이 수용가 임의로 자체 관리해 왔었다. 그리하여, 전력회사의 전력수급 시스템과 연동되지 않고 독자적으로 동작됨으로써 정작 전력회사의 하계 전력수급에 큰 도움이 되지 못했다는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전력회사 전체의 전력수급에 따라 수용가의 부하를 직접 제어하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 목표전력을 입력받아 수용시한 후에 해당 수용가의 예측전력이 목표전력 설정치를 초과하겠다고 예측되면 부하차단 우선순위에 따라 부하차단 신호를 출력하여 상기 수용가의 최대수요 전력을 직접 제어하는 최대전력 관리장치와, 상기 복수개의 최대전력 관리장치들에 해당 목표전력을 다운로드하거나 상기 수용가들의 전력관리 상황을 상기 최대전력 관리장치들로부터 업로드하여 그 정보를 토대로 상기 각각의 최대전력 관리장치들을 통하여 각각의 수용가의 최대수요 전력을 제어하는 지역별 전력관리 센터와, 상기 지역별 전력관리 센터와 상기 최대전력 관리장치들을 항상 온라인 연결시키는 전용 통신망 및 상기 복수개의 지역별 전력관리 센터들을 통하여 전국의 전력의 수요공급을 통합 관리하는 중앙전력 관리센터로 구성되는 데에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수급연동형 최대전력 관리 시스템의 구성도,

도 2는 최대전력 관리장치의 내부구성 및 그 현장접속 연결구성을 도시한 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 수용가110 : 모뎀

120 : 최대전력 관리장치121 : RS-232C

122 : 최대전력 관리제어기123 : 릴레이 박스

124 : 로깅 프린터125 : 경보 발생기

130 : 스위치140 : 제어대상 부하

151 : 펄스발생 전력량계152 : 최대수요 전력량계

200 : 전용 통신망300 : 지역별 전력관리 센터

400 : 중앙전력 관리센터

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들 중의 하나를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수급연동형 최대전력 관리 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 수급연동형 최대전력 관리 시스템의 구성을 설명하면 다음과 같다.

전력회사 본사의 중앙전력 센터(400)는 전국의 지역별로 설치운용되는 전력회사 지사의 지역별 전력관리 센터(300)를 통합 관리한다. 지역별 전력관리 센터(300)는 전용 통신망(200)을 통하여 각 수용가(100)의 전력수급을 관리한다. 수용가(100)에는 최대전력 관리장치(120)가 설치되어 있는데, 이것이 스위치(130)를 조작하여 제어대상 부하들(140)들에 대한 전원공급을 제어한다. 스위치(130)는 동력전원 차단용 마그네틱 스위치이거나 운용조작 스위치이다. 최대전력 관리장치(120)는 자체에 내장된 RS-232C 직렬통신 포트로부터 모뎀(110)을 통해 전용 통신망(200)으로 연결되어 있다. 지역별 전력관리 센터(300)가 전용 통신망(200)을 통하여 최대전력 관리장치(120)의 목표전력을 해당 수용가(100)에 다운로드하거나 해당 수용가(100)가 전력회사와 사전에 약정된 목표전력을 자체적으로 최대전력 관리장치(120)에 입력한다. 또한, 지역별 전력관리 센터(300)는 최대전력 관리장치(120)와 항상 온라인 연결되어 있으므로, 전력회사의 수급상황에 따라 특정 시간대에 목표전력을 다운로드받을 수도 있고 수용가의 전력관리 상황을 언제든지 지역별 전력관리 센터(300)로 업로드할 수도 있다. 즉, 수용가의 목표전력 관리상황이 전력회사의 전력수급 상황과 항상 온라인 상태로 연동되어 피크전력 위기시에 전력회사의 지역별 전력관리 센터(300)에서 고압수용가의 목표전력을 온라인으로 직접 관리한다. 이때에 수용가의 부하제어는 수십 초 단위의 순차제어로 조종되므로 수용가의 반발이 최소화될 것이다.

도 2는 최대전력 관리장치의 내부구성 및 그 현장접속 연결구성을 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하여 최대전력 관리장치의 내부구성 및 그 현장접속 연결구성을 설명하면 다음과 같다.

최대전력 관리장치(120)는 RS-232C 직렬통신 포트(121)와 최대전력 관리제어기(122)와 릴레이 박스(123)와 로깅 프린터(124)와 경보발생기(125)로 구성되어 있다. 사전에 개별 수용가별로 미리 약정된 목표전력값이 RS-232C 직렬통신 모뎀(110)과 포트(121)를 통하여 다운로드된다. 최대전력 관리제어기(122)는 RS-232C 직렬통신 포트(121)로부터 다운로드된 목표전력값을 토대로 수용가 최대사용 전력이 사전에 정해진 목표전력으로 항상 유지되도록 릴레이 박스(123)와 로깅 프린터(124)와 경보발생기(125)를 제어한다. 최대전력 관리제어기(122)는 펄스발생 전력량계(151)를 통해 최대수요 전력량계(152)로부터 사용전력량을 인출하여 수용가(100)의 최대 사용전력을 15분 주기로 항시 체크한다. 수용가 사용전력이 목표전력을 초과할 때에 릴레이 박스(123)는 원격의 제어대상 부하(122)들에 제어신호를 송출한다. 만약 수용가(100)의 사용전력량이 급격히 증가하여 15분 수요시한 후에 예측전력이 목표전력 설정치를 초과하겠다고 예측되면, 최대전력 관리제어기(122)는 사전에 미리 정해진 부하차단 우선순위에 따라 즉시 릴레이 박스(123)에 부하차단 신호를 출력하도록 명령한다. 그러면, 릴레이 박스(123)는 제어대상 부하(140)에 설치된 스위치(130)에 부하차단 명령에 따른 부하차단 신호를 출력한다. 제어조작선을 통해 부하차단 명령이 스위치(130)에 전달되면, 스위치(130)에 연결된 제어조작 단자선을 차단시킴으로써 제어대상 부하(140)의 AC 동력전원을 차단한다. 시간대별, 일별, 월별로 로깅 프린터(124)는 목표전력, 평균전력, 최대수요전력을 발생시간과 함께 리포트 양식으로 프린트한다. 현재전력이 목표전력을 초과할 경우에는 경보발생기(125)가 최대전력 관리제어기(122)의 지령에 의해 단계별로 경보를 발생시킨다. 펄스발생 전력량계(151)는 최대수요 전력량계(152)로부터 사용 전력량을 인출하여 전력회사 거래용 계기용변성기(도면에서는 생략)와 별도 설치된 변성기부(도면에서는 생략)를 통하여 전력회사에 전송한다.

그러므로, 상술한 바와 같은 본 발명은 발전소 건설 및 전력설비 확충에 대한 투자를 상당기간 지연시킬 수 있으며, 제어대상 부하들을 수 초 ~ 수십 초 간격으로 우선순위에 따라 순차제어하므로 수용가의 불편을 최소화할 수 있어서 전력회사의 요구에 따라 특정시간대에 보다 효과적으로 최대전력 소비를 관리할 수 있다는 데에 그 효과가 있다.

Claims (2)

1. 목표전력을 입력받아, 수요시한 후에 해당 수용가의 예측전력이 목표전력 설정치를 초과하겠다고 예측되면 부하차단 우선순위에 따라 부하차단 신호를 출력하여 상기 수용가의 최대수요 전력을 직접 제어하는 최대전력 관리장치;

   상기 복수개의 최대전력 관리장치들에 해당 목표전력을 다운로드하거나 상기 수용가들의 전력관리 상황을 상기 최대전력 관리장치들로부터 업로드하여 그 정보를 토대로 상기 각각의 최대전력 관리장치들을 통하여 각각의 수용가의 최대수요 전력을 제어하는 지역별 전력관리 센터;

   상기 지역별 전력관리 센터와 상기 최대전력 관리장치들을 항상 온라인 연결시키는 전용 통신망; 및

   상기 복수개의 지역별 전력관리 센터들을 통하여 전국의 전력의 수요공급을 통합 관리하는 중앙전력 관리센터로 구성되는 것을 특징으로 하는 수급연동형 최대전력 관리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 최대전력 관리장치가 사용전력량을 인출하여 일정시간을 주기로 상기 수용가의 최대 사용전력을 항시 체크하여, 수용가 사용전력이 목표전력을 초과하면 제어대상 부하들에 제어신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 수급연동형 최대전력 관리 시스템.