KR20080099320A

KR20080099320A - 가요성 부하 우선순위로 고-가용성 전력 기반 시설을 제공하여 관리하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20080099320A
Application number: KR1020087021923A
Authority: KR
Inventors: 로랜드 쵸에틀
Original assignee: 옵티멀 이노베이션즈 인크.
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2008-11-12
Also published as: CA2640756A1; WO2007092478A3; WO2007092478A2; AU2007212381A1; EP1989719A4; IL193174A0; CN101410921A; EP1989719A2; ZA200807681B; US20070183444A1

Abstract

가요성 부하 우선순위로 고-가용성 전력 기반 시설을 제공하여 관리하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 한 실시예에 있어서, 상기 시스템은 우선순위 레벨들에 따라 고-가용성 기반 시설에서의 동력 분배를 최적화하기 위한 원격 제어 가능한 스위치들의 분배 어레이를 모니터링 및 제어하는 스위치 제어 및 모니터링 센서를 포함한다. 상기 고-가용성은 전기 배터리 저장 및/또는 보조 발생 장비를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 소프트웨어 패키지가 전력량 분석, 순위 매기기, 및 최적화를 수행하며, 따라서 전체 공간 및 그리드 전력 요구 방향을 평가한다. 부하 우선순위 조절은 실시간으로 수행될 수 있다.

전력 기반 시설, 전력 라인, 부하 우선순위, 스위치, 모니터링 센서, 우선순위 프로파일

Description

가요성 부하 우선순위로 고-가용성 전력 기반 시설을 제공하여 관리하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING AND MANAGING HIGH-AVAILABILITY POWER INFRASTRUCTURES WITH FLEXIBLE LOAD PRIORITIZATION}

본 발명은 그 개시물이 참조에 의해 본원에 통합되는 2006년 2월 6일자 출원된 "전력 가용성 및 전력 품질을 일치시키기 위해 부하를 관리하기 위한 분산 시스템 및 방법"을 발명의 명칭으로 하는 미국 가출원 제60/765,770호의 우선권의 이점을 향유한다.

본 발명은 일반적으로 전력 시스템에 관한 것이고, 특히 가요성 부하 우선순위로 고-가용성 전력 기반 시설을 제공하여 관리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근에, 전력 산업은 대규모 발전 및 송전 시스템의 보전을 위협하는 수요량에 있어서 가속된 증가로 고민을 하고 있었다. 그 결과, 소비자는 때때로 제한된 용량("절전(brownout)") 및 서비스 중단("정전(blackout)")의 문제를 겪는다.

심지어 정상적인, 비피크(non-peak) 상태하에서 동작할 때에도, 현대적인 전력 시스템은 전형적인 소비자에 대해 약 9시간/년과 동등한 정전 시간을 나타내는 99.9%의 확실성으로만 서비스를 이행한다. 이러한 수준의 서비스는 명확하게 정보 화 세대에게는 부적절하며, 데이터 처리 센터, 콜센터, 통신 변환 설비, 비상 서비스, 병원 및 다른 중요한 분야에 대해서는 상당한 위협을 의미한다. 예를 들어, 전력이 초당 60 사이클로 제공되는 경우에, 2 사이클 "히컵(hiccup)"은 대부분의 컴퓨터와 서비스를 빈번하게 재부팅 또는 폐쇄할 수 있다.

컴퓨터, 통신 시스템, 경비 시스템을 위한 직접적이며 적절한 전력없이는 테러리스트 공격 및 자연 재해에 대한 적절한 반응은 매우 어려울 수 있다. 2001년 9월 11일의 공격 전에, 전력 차단에 관한 관심사는 주로 설비 오류, 극한 기온 상태, 및 자동차 사고에 대한 위험에 초점이 맞추어졌다. 그러나, 그 이후에, 전력 시스템에 대한 계획적인 공격의 가능성에 관한 관심사가 증가하였다. 다른 최근의 예는 우리의 전력 공급 시스템을 안전하게 하는 중요성을 더욱 압박하였다.

대체로, 전력 서비스의 만족스러운 수준은 적어도 가용성의 99.9999%가 제공되어야만 하거나, 32초/년의 정전 시간과 동등한 시간이어야만 용인된다. 불행하게도, 특히 전력 품질이 부하가 증가함으로써 악영향을 받는다는 사실로 인하여, 공익 설비가 이러한 비교적 높은 레벨에 도달하는 것이 더욱 어렵게 되었다. 가까운 미래에 현재의 실용적인 송전 및 분산 전력 기반 시설로부터 필요한 정도의 가용성을 달성하는 것은 사실상 어렵게 될 것이다.

이러한 문제에 대한 전형적인 해결 수단은 분산형 전원 유닛(distributed generation unit, "DG") 또는 배터리 동작 비중단 전력 공급(uninterruptible power supply, "UPS") 시스템의 국부적 배치를 수반한다. 정보, 안전, 경비 및 통신 시스템은 때때로 단일 건물 내에서 넓게 분산되기 때문에, 2개의 접근 중 하나 는 공통으로 따르게 된다. 먼저, 큰 DG 및 UPS 유닛은 전체 빌딩의 전기 부하를 이행하기 위하여 배치될 수 있다. 대안적은 복수의 DG 또는 UPS 시스템은 빌딩의 상이한 부분에 설치될 수 있으며, 그러므로, 각각의 유닛은 빌딩의 특정 부분을 서비스한다.

DG 또는 UPS 시스템의 배치는 때때로 영업 결정으로서 그 자체를 제공한다. 이러한 해결 수단을 채용하는 소비자는 사실 국지적 설비로부터 전력을 구매하는 대신에 현지에서 전력을 발전시키거나 또는 열악한 전력 품질 때문에 제조 조정 정지의 위험을 각오한다. 불행하게도, 많은 소비자에 대하여, 모든 빌딩 부하 또는 넓게 분산된 중요한 부하의 수집을 지지하는 국지적 전력 공급 시스템을 구매하는 것은 훨씬 비용이 비싸게 된다.

도 1에 도시된 종래의 시스템(100)은 크게 우선하는 부하들을 수반하는 상황에서 비상 전력 및 국지적 발전 비용을 감소시키도록 시도한다. 특히, 설비 전력 라인(101)은 정규(regular) 기반 시설 라인(102)을 통해 소비자에게 전력을 제공하고, 또한 UPS(103)에 연결된다. UPS(103)는 설비 전력 라인(101)으로부터 "정규" 전력을 수용하여, 높은 우선순위 기반 시설(104)을 통해 확실한 고-가용성 전력원을 제공한다. 따라서, 소비자는 낮은 우선순위 또는 "정규" 부하(도시되지 않음)를 정규 우선순위 라인(102)에, 높은 우선순위 디바이스 또는 부하(105 내지 107)를 높은 우선순위 기반 시설(104)에 연결하도록 선택할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 시스템은 높은 우선순위 부하를 위한 하나의 전력 분산 시스템과 정규 부하를 위한 또 다른 전력 부산 시스템을 사용한다. 고-가용성 분산 라인에 연결된 설비는 이것들이 UPS 또는 DG 시스템에 의해 지지되기 때문에 정규 라인에 연결된 설비보다 확실한 성능을 누린다. 그럼에도 불구하고, 높은 우선순위 부하는 그 위치에 관계없이 과다한 분산 기반 시설에 의해 지지된다.

본 발명은, 전력 라인에 대한 전력의 가용성 및 분산을 제어할 수 있는 전력 기반 시설과 우선순위 시스템에 따라서 기반 시설에 연결된 장치를 제공한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 고-가용성 전력 공급 유닛(예를 들어, UPS, DG 등)에 의해 제공되는 고-가용성 "백본(backbone)" 전력 라인 또는 회로는 하나 이상의 가요성 우선순위 전력 라인(총체적으로 "서브 전력 라인"으로서 지칭된다)에 전력을 선택적으로 공급한다. 각각의 가요성 우선순위 라인은 단일 장치, 복수의 장치, 또는 전체 위치에 서비스할 수 있다. 원격 제어 가능한 스위치 또는 전력 제어 장치는 백본 라인을 하나 이상의 가요성 우선순위 라인에 연결한다. 예를 들어, 정상적인 작동 상태하에서 스위치는 폐쇄될 수 있으며, 따라서, 각각의 가요성 우선순위 라인에 고-가용성 전력을 제공한다. 특정 사건의 발생시에, 제어기는 회로를 개방하는 스위치에 신호를 전송하고, 가요성 우선순위 라인에 대한 고-가용성 전력을 차단한다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 각각의 스위치는 이용 가능한 전력, 다른 스위치와의 상호 작용, 및/또는 스위치에 연결된 장치의 상대적인 중요도(예를 들어, 경비, 통신, 안전, 보호 등)에 의존하여 관련 우선순위에 대해 등급이 매겨질 수 있다. 각각의 스위치는 모든 공급원 및 부하에 대하여 정보를 제공할 수 있으며, 또한 빌딩 또는 영역 내에서 역학적 "고립(islanding)" 또는 지적인 상호 작용성 "마이크로그리드(microgrid)"를 제공한다. 스위치는 예를 들어 통신 네트워크를 통해 컴퓨터와 같은 단일 프로그램 가능한 제어기에 의해 원격으로 작동될 수 있다. 하나의 대안적인 실시예에서, 제어 가능한 스위치는 백본 전력 라인에 직접 연결되는 장치 내로 직접 매립될 수 있다.

상기 설명은 다음의 상세한 설명이 더욱 이해될 수 있도록 본 발명의 특정 특징 및 기술적 이점을 다소 폭 넓게 약술하였다. 추가의 특징 및 이점은 이후에 기술된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 개시물의 관점에서 용이하게 인식하게 됨에 따라서, 본 명세서에 기술된 특정 실시예는 본 발명의 동일한 목적을 실행하기 위한 다른 구조를 변경 또는 설계하기 위한 근거로서 이용될 수 있다. 이러한 설비 구성은 첨부된 특허청구범위에 설정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다. 본 명세서에 기술된 복수의 본 발명의 특징은 첨부된 도면과 관련하여 고려할 때 다음의 설명으로부터 보다 이해될 것이다. 그러나, 도면은 단지 예시 및 기술의 목적을 위하여 제공되고, 본 발명을 한정하도록 의도된 것이 아니라는 것을 명백히 이해하여야 한다.

본 발명을 더욱 잘 이해하기 위하여, 하기 도면에 부호를 병기한다.

도 1은 종래 기술의 동력 분배 시스템의 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고-가용성 동력 기반 시설(availability power infrastructure)에 가요성 부하 우선순위(load prioritization)를 제공하여 관리하기 위한 시스템의 블록도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 결함 방지 기능을 갖는 원격 제어 가능한 스위치의 회로도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 방지 기능을 갖는 원격 제어 가능한 스위치 및 제어 가능한 오버라이드 회로(override circuit)의 회로도.

도 5는 본 발명의 일 실시예를 실행하도록 구성된 프로그램 가능한 컴퓨터의 블록도.

도 2는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 고-가용성의 동력 기반 시설에 가요성의 부하 우선순위를 제공하여 관리하기 위한 시스템의 블록도이다. 가용성 동력 라인(101)은 UPS(103)에 동력을 제공한다. 이와 같이, UPS(103)는 가용성 동력 라인(101)으로부터 "규칙적인" 동력을 받아서 높은 가용성의 백본 라인(201)을 통해서 신뢰성있는 고-가용성의 동력원을 제공한다. 다른 실시예에서, 임의의 동력원(즉, DG 유닛)은 UPS(103)를 대신해서 또는 UPS(103)에 추가하여 사용될 수 있다. 복수의 가요성 우선순위 브랜치 또는 라인(206 내지 208)은 원격 제어 가능한 스위치(203 내지 205)를 통해서 백본 라인(201)에 연결된다. 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)은 직접적인 배선, 무선 또는 동력 공급망(power grid)을 통한 신호 통신에 의해서 각 스위치(203 내지 205)에 연결된다. 또한, 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)는 백본 라인(201)으로부터 자체 동작에 필요한 동력을 수용한다.

하나의 예시적인 실시예에서, 원격 제어 가능한 스위치(203 내지 205)는 일상 작동 조건에서 폐쇄 상태에 있으므로, 백본 라인(201)에서 가요성 우선순위 라인(206 내지 208)으로 전류가 흐를 수 있게 한다. 각 가요성 우선순위 라인은 그와 연관된 우선순위 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 다른 우선순위 프로파일은 각 스위치(203 내지 205)와 결합되거나 또는 각 스위치로 프로그램될 수 있다. 이와 같이, 스위치들(206 내지 208) 중 하나가 스위치의 우선순위 프로파일보다 큰 우선순위 프로파일을 갖는 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)로부터의 신호를 수신할 때, 스위치는 개방되어서 각 가용성 우선순위 라인에 대한 고-가용성의 동력을 차단한다. 이 경우에, 각 가용성 우선순위 라인(206 내지 207)은 규칙적인 동력을 제공하여서 그와 접속된 우선순위 부하를 낮추기 위하여 가용성 동력 라인(101)에 의해서 백업(backup)될 수 있다. 추가로, 또는 다른 방안으로 시스템(200)은 예를 들어 연료 공급 또는 배터리가 임계 수준을 유지할 때 감소된 DG 또는 UPS(103)에 반응하도록 설계될 수 있다.

비록, 스위치(203 내지 205)가 온/오프 스위치로 제시될 때에도, 예를 들어 가변성 전류 리미터 등과 같은 제어 가능한 동력 제한 디바이스일 수 있다. 동력 제어 디바이스들이 스위치(203 내지 205)를 대신하여 사용될 때에도, 시스템(200)은 각 가요성 우선순위 라인에 분배된 동력의 최대 소비를 제어할 수 있다. 따라서, 낮은 우선순위 라인을 완전히 선회시키기 보다는, 시스템(200)은 각 우선순위 라인의 작용으로 또는 각 우선순위 라인에 비례하여 각 라인에 가변량의 동력을 할당할 수 있다.

용어 "높은 또는 더욱 높은 우선순위 부하 또는 디바이스"는 양호하게는 그 작동의 중요성으로 인하여, "낮은 또는 더욱 낮은 우선순위 부하 또는 디바이스"(필요할 때)의 손실에 전력을 공급해야 하는 부하들을 식별하기 위하여 본원 전체에 걸쳐 사용된 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 높은 우선순위 디바이스(209)는 백본 라인(201)에 직접 접속된다. 낮은 우선순위 디바이스들(도시생략)은 중요성의 레벨에 따라서 가요성 우선순위 라인들(206 내지 208) 중 하나에 접속될 수 있다. 시스템(200)의 예시적인 실시예에서, 제 1 가요성의 우선순위 라인(206)은 제 2 가요성 우선순위 라인(207)보다 높은 우선순위를 가지며 제 2 가요성 우선순위 라인(207)은 제 3 가요성 우선순위 라인(205)보다 높은 우선순위를 가진다.

도 2에 있어서, 제 2 우선순위 디바이스(210)는 내부 스위치(211)를 경유하여 백본 라인(201)에 접속되므로, 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)를 통해서 제어 가능한 백본 라인(201)에 액세스를 제공한다. 이 경우에, 내부 스위치(211)는 무선으로 또는 동력 라인을 통해서 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)와 교통하도록 작동 가능하고 디바이스(210)의 동력 입력 회로에 설치될 수 있다. 본원의 기술 분야에서 당기술에 숙련된 기술자들에 의해서 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 시스템(200)은 부하의 가요성 우선순위 및 본원에 기재된 기타 장점들 제공하기 위하여, 도 1에 도시된 것과 같은 기존의 기반 시설에 부가될 수 있다.

도 3에 있어서, 결함 방지 기능을 갖는 원격의 제어 가능한 스위치는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 본 실시예에서, 스위치(300)는 도 2에 도 시된 스위치들(203 내지 205 및/또는 211) 중 임의의 것으로 사용될 수 있으며 백본 라인(201)을 가요성 우선순위 라인(206 내지 208) 및/또는 디바이스(210)에 접속하도록 작동 가능하다. 예시적인 스위치(300)는 4개의 토글 스위치(S1 내지 S4), 2개의 마스터 스위치(MS1 및 MS2) 및 3개의 전류 센서(CS1 내지 CS3)를 포함한다. 스위치(300)는 스위치 제어 모듈(301)을 포함한다. 스위치 제어 모듈(301)은 토글 스위치(S1 내지 S4)의 작동을 제어하기 위한 제어기(도시생략) 및 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)와 신호를 교환하기 위한 통신 유닛(도시생략)을 포함할 수 있다.

작동할 때, 스위치(S1 내지 S4)는 동일 상태를 유지한다(즉, 모두 개방 또는 모두 폐쇄된다). 스위치(S1 내지 S4)의 상태는 스위치 제어 모듈(301)에 의해서 제어된다. 마스터 스위치(MS1 및 MS2)는 성능 및 신뢰성 시험을 위해서 사용될 수 있고 토글 스위치(S1 내지 S4)의 상태와는 무관하게 스위치(300)를 개방 또는 폐쇄되게 실행함으로써 정상 상태 오버라이드 기능을 제공한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 마스터 스위치(MS1 및 MS2)는 수동으로 작동된다. 도 4는 마스터 스위치(MS1 및 MS2)를 원격으로 제어하기 위하여 원격 오버라이드 모듈(401)을 갖는 다른 회로(400)를 도시한다. 다른 실시예(도시생략된)에서, 원격 오버라이드 모듈(401)의 기능은 스위치 제어 모듈(301) 안에 제조될 수 있다.

표 1은 여러 스위치(S1 내지 S4) 결함 상태에서 스위치(300 및/또는 400)의 전체 기능을 도시한다.

[표 I]

표 I - 전체 기능

도 3 및 도 4에 대해서 상기 기술된 실시예는 불필요한 실패 보호를 제공하는 것 이외에 서비스 동안 토글 스위치(S1 내지 S4)의 기능의 시험을 허용한다. 인-서비스(in-service) 시험은 미리 예정될 수 있다. 예를 들어, 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)는 스위치(S1)의 토글링을 위해서 스위치 제어 센터(301)에 "개방(S4)" 명령을 보낼 수 있다. S1이 명령에 따라 개방되면, 전류 센서(CS3)는 전류 증가를 스위치 제어 센터(301)에 보고하고, 상기 스위치 제어 센터는 교대로 반응 메시지를 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)에 보낸다. 전류 센서(CS1 내지 CS3)는 에너지 관리 또는 기타 목적을 위해서 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)에 에너지 사용 및 기타 변수를 통보할 수 있다.

표 Ⅱ는 전류 센서(CS1 내지 CS3)를 스위치(S1 내지 S4) 상태로서 하기에 기술한다.

[표 Ⅱ]

표 2-토글 스위치 상태의 함수로서 전류 센서 상태

이제 도 5에서, 도 2의 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)를 실행하도록 구성된 프로그램 가능 컴퓨터(500)의 블록선도가 본 발명의 실시예에 따라 도시되어 있다. 중앙처리장치("CPU")(501)가 시스템 버스(502)에 연결된다. CPU(501)는 어떤 범용 CPU가 될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 CPU(501)가 본원에서 설명된 바와 같은 본 발명의 작동을 지지하는 한 CPU(501)의 아키텍처에 의해 제한되지 않는다. 버스(502)는 랜덤액세스메모리("RAM")(503)에 연결되며, 상기 랜덤액세스메모리는 SRAM, DRAM, 또는 SDRAM 이 될 수 있다. ROM(504)도 역시 버스(502)에 연결되며, PROM, EPROM 또는 EEPROM이 될 수 있다.

버스(502)도 역시 입출력("I/O") 제어기 카드(505), 통신 어댑터 카드(511), 유저 인터페이스 카드(508), 및 디스플레이 카드(509)에 연결된다. I/O 어댑터 카 드(505)는 하드 드라이브, CD 드라이브, 플로피디스크 드라이브, 테이프 드라이브 중 하나 이상과 같은 기억장치(506)를 컴퓨터시스템(500)에 연결시킨다. I/O 어댑터 카드(505)가 또한 프린터(도시 안됨)에 연결되며, 프린터가 시스템이 문서, 사진, 논문 등과 같은 정보 용지를 인쇄하도록 허용한다. 프린터는 예를 들어 도트 매트릭스 프린터, 레이저 프린터 등, 팩스머신, 스캐너 또는 복사기가 될 수 있다. 통신 카드(511)는 컴퓨터 시스템(500)을 네트웍(512)에 연결시도록 구성되어 있으며, 네트웍은 전화망, 지역망("LAN") 및/또는 광대역("WAN") 네트웍, 에더넷 네트웍, 및/또는 인터넷 중 하나 이상이 될 수 있다. 유저 인터페이스 카드(508)는 키보드(513), 포인팅 디바이스(507) 등과 같은 유저 입력장치를 컴퓨터 시스템(500)에 연결시킨다. 디스플레이 카드(509)는 디스플레이장치(510)의 디스플레이를 제어하기 위해 CPU(501)에 의해 구동된다.

하나의 실시예에서, 컴퓨터(500)는 네트웍(512)을 이용하는 통신 어댑터(511)를 사용하여 스위치(203-205)에 지령을 전송한다. 대안으로서, 컴퓨터(500)는 버스(515)를 경유하여 도 2에 도시된 원격 스위치(203-205 및/또는 211)와 메시지, 신호 또는 지령을 교환하는 작용을 하는 원격 스위치 인터페이스(514)를 포함할 수 있다. 버스(515)는 어떤 매체, 예를 들어 전력선(예로서, 백본 라인(201)), 광섬유, 무선매체(즉 공기), 어떤 다른 매체(예로서 꼬임쌍선 케이블, 동축 케이블 등)를 포함할 수 있다. 원격 스위치 인터페이스(514)는 예를 들어, 스위치 제어모듈(301 및/또는 401)과 통신할 수 있는 입력 및 출력(아날로그 또는 디지털) 채널을 갖는 데이터 획득카드를 포함할 수 있다.

작동시에, 컴퓨터(500)는 원격제어 가능한 스위치(203-205 및/또는 201)와 개별적으로 또는 그룹으로서 통신한다. 명령 메시지가 컴퓨터(500)로부터 전송되어 그들의 우선순위 프로파일에 기초하여 원격제어가능한 스위치들을 개방 또는 폐쇄하게 된다. 하나의 제한하지 않는 실례로서, "우선순위 3" 명령이 높은 우선순위 프로파일(즉 "우선순위 1" 및 "우선순위 2")을 갖는 스위치의 작동에 영향을 주지 않고 3 이하(즉, "우선순위 3", "우선순위 4", "우선순위 5" 등)의 우선순위 프로파일을 갖는 모든 스위치를 개방한다. 어떤 이유때문에, 원격 제어된 스위치(203-205)가 컴퓨터(500)로부터의 명령에 정확하게 반응하지 않는 경우에, 실패 스위치가 그 문제를 버스(505)(또는 네트웍(512))를 거쳐 컴퓨터(500)에 보고한다.

본 발명의 한 실시예에서, 컴퓨터(500)는 사용자에게 고-가용성 기반 시설(infrastructure)을 모니터 및 관리하도록 허용하는 소프트웨어를 실행한다. 예를 들어, 소프트웨어는 도 2에 도시된 바와 같은 기반 시설의 블록 선도를 표시하는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 가질 수 있다. 유저는 GUI를 사용하여 기반 시설의 각 스위치에 우선순위 프로파일을 할당할 수 있다. 또한 소프트웨어는 경보를 제공하고, 주기적으로, 요청이 있을 때 또는 임계 상태에 도달될 때(예를 들어 실패 스위치가 감지될 때) 보고할 수 있다.

유저는 예를 들어 가동 시간 최대화, 이용 가능한 DG 연료 공급, UPS 배터리 보존, 모든 개선된 전기 부하 관리를 위한 피크 부하 경감 등과 같은 최적화 목적을 성취하기 위하여 각각의 스위치(203-205 및/또는 201)에 우선순위 프로파일을 할당할 수 있다. 또한 유저는 개별 필요조건 및 우선순위에 따라 스위치(203-205 및/또는 201)를 관리 및 제어하도록 자연어로 규정된 작동 세트를 사용할 수 있다.

하나의 실시예에서, 다음과 같은 작동 세트가 제공된다:(a) 절대 끄지 않는다; (b) 설비 전원이 상실된 후 즉시 끈다; (c) 설비 전원이 상실된 다음 n초 후에 끈다; (d) 설비 전력 품질 또는 전력 손실에 의해 위협을 받는 장비를 켜지 않는다(급격한 설비 절전); (e) 전력의 단위 비용이 주어진 양을 초과할 때 끈다; (f) 설비 요구 반응 신호에 따라 끈다; (g) 연료 가용성, 점유 레벨, 안전 위험, 통신 조건 등을 포함하는 정격 최적화 신호에 따라 원격 스위치 우선순위를 바꾼다(리셋한다).

상술한 실례의 연산자를 사용하여, 우선순위 프로파일은 예를 들어 1 내지 5의 스케일에 따라 각 스위치에 할당될 수 있다. 예를 들어, 유저가 결코 끄기를 원치 않을 때에는 스위치에 "우선순위 레벨 1"이 할당될 수 있다. 유저는 설비 전력 품질 또는 전력 손실에 의해 위협을 받는 장비를 켤 수 없는 스위치에 "우선순위 레벨 2"를 할당한다. 다른 스위치에는, 전원이 상실된 2분 후 또는 전력의 단위 비용이 $200와 같은 설정 한계치를 초과할 때 유저가 끄기를 원할 때에는, "우선순위 레벨 3"이 할당된다. 다른 스위치에는, 전원이 상실된 30초 후 또는 전력의 단위 비용이 $100를 초과할 때 유저가 끄기를 원할 때에는, "우선순위 레벨 4"가 할당된다. 전원이 상실된 후 즉시 또는 전력의 단위 비용이 $50.00를 초과할 때 꺼야하는 스위치에는, 유저가 "우선순위 레벨 5"를 할당한다.

유저는 독단적으로 각 스위치 또는 스위치 그룹에 우선순위 레벨을 할당할 수 있다. 또한, 유저는 우선순위 레벨을 기초로 하고 있는 작동들을 발생, 수정 또 는 한정할 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 스위치 제어 및 모니터링 센터(202)는 스위치(203-205 및/또는 201)의 작동 상태를 모니터링하여 추가의 유저 입력이 없이 우선순위 프로파일을 조정함으로써 최적화를 실현하도록 프로그램될 수 있다.

상술한 기능들 및/또는 알고리즘들은 예를 들어 소프트웨어에서, 또는 소프트웨어와 사람 처리의 조합으로서 실행될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 또는 다른 형식의 기억장치와 같은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 실행 가능한 지령을 계산할 수 있다. 또한, 기능들은 모듈들과 일치하며, 이 모듈은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 다중 기능들은 필요한 대로 하나 이상의 모듈에서 실행될 수 있으며, 기재된 실시예는 단지 실례에 불과하다. 소프트웨어는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, ASIC, 또는 다른 형식의 프로세서 또는 컨트롤러에서 실행될 수 있다.

특히 상기 설명에 비추어, 기술에 숙련된 자는 본 발명이 종래 기술에 비하여 많은 장점을 제공한다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술의 시스템은 고가이며 독립된 2개의 전력 분배선을 필요로 한다. 또한, 독립된 2개의 전력 분배 시스템을 설계하는 것은 미래의 변화에 대한 융통성이 거의 없는 장기간의 계획을 요구한다. 또한, 정규 분배선이 통상 높은 우선순위 라인과 함께 작동하기 때문에, 숙련되지 않은 고객은 정규 부하를 높은 우선순위 라인에 연결시킴으로써 DG 및 UPS 유닛을 종종 전복시키며, 따라서 높은 우선순위 기반 시설의 품질을 감소시킨다. 반대로, 높은 우선순위 부하도 역시 정규 라인에 부주의로 연결될 수 있으며, 따라서 중요한 장비를 위험에 빠뜨린다.

한편, 본 발명의 시스템 및 방법은 가요성 전력 우선순위 원리를 사용하여 전력을 공급함으로써 여분의 전력선의 필요성을 배제한다. 또한 본 발명은 작고 경제적인 DG 및 UPS 시스템을 사용하므로 정보, 안전, 디펜스 및 통신산업의 급박한 필요 조건을 충족시킨다. 또한, 본 발명은, 비상시의 공공시설에 중요한 신뢰성 있는 전원의 필요를 성공적으로 해결하며, 다른 방법으로 절전 또는 서비스 차단을 초래하는 위험한 수요 피크를 회피하고, 전력 그리드의 작동에 포함된 안전 위험을 줄이고, 그리드 신뢰성 및 효율을 향상시키고, 고비용의 "반드시 작동해야 하는(must-run)" 제너레이터에 의지하는 것을 감소시킨다. 상기 설명에 비추어 기술에 숙련된 자에게는 명백한 바와 같이, 본 발명에 의한 시스템은 또한 현재의 기반 시설에 맞추어지도록 유리하게 구성되어 있으며, 따라서 가요성의 고 가용성 전력 기반 시설을 지지하도록 표준 전력 라인을 허용할 수 있다.

본 발명의 어떤 실시예 및 이점이 본원에서 상세히 설명되어 있지만, 첨부한 청구범위에서 규정한 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경, 대체 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 더구나, 본 발명의 범위는 본원에서 기재된 프로세스, 머신, 제조, 수단, 방법 및 단계들의 특정 실시예에 의해 제한받지 않는다. 기술에 숙련된 자는 상기 설명으로부터, 여기에 설명된 대응 실시예가 본 발명에 따라 사용될 때 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 다른 프로세스, 머신, 제조, 수단, 방법 또는 단계들을 현재 또는 차후에 개발할 수 있다. 따라서, 첨부한 청구범위는 그러한 프로세스, 머신, 제조, 수단, 방법 또는 단계들을 범위 내에서 포함하도록 계획되어 있다.

본 발명은 전력 라인에 대한 전력의 가용성 및 분산을 제어할 수 있는 전력 기반 시설과 우선순위 시스템에 따라서 기반 시설에 연결된 장치를 제공한다.

Claims

고-가용성 전력 기반 시설을 관리하기 위한 시스템으로서,

전력을 복수의 서브 전력 라인으로 공급하기 위한 적어도 하나의 고-가용성 백본 전력 라인; 및

상기 각각의 서브 전력 라인과 결합되는 스위치를 포함하며,

각각의 상기 스위치는, 상기 결합된 각각의 서브 전력 라인에 할당되는 우선순위의 기능으로서, 상기 고-가용성 백본 전력 라인으로부터 상기 결합된 서브 전력 라인을 선택적으로 제거하도록 작동 가능한 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 고-가용성 백본 전력 라인으로부터 상기 각각의 서브 전력 라인의 전력 제공을 관리하기 위해 상기 각각의 스위치와 작동 가능하게 통신하기 위한 모니터링 센터를 추가로 포함하는 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 고-가용성 백본 전력 라인을 형성하기 위해 설비 전력 라인에 연결된 적어도 하나의 전원을 추가로 포함하는 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 전원은 분산 발생 유닛과 전력 공급 유닛으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 모니터링 센터는 우선순위 레벨을 포함하는 지령을 전송함으로써 상기 고-가용성 백본 전력 라인으로부터 상기 결합된 서브 전력 라인을 단속시키도록 상기 스위치를 배열하는 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 각각의 스위치는 상기 결합된 서브 전력 라인에 연결되는 부하를 모니터하는 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 각각의 스위치는 모니터된 데이터를 상기 모니터링 센터로 전송하는 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 모니터링 센터는 인-서비스 시험을 수행하기 위해 상기 스위치를 배열하는 고-가용성 전력 기반 시설 관리 시스템.
고-가용성 전력 시스템에 사용되는 스위치로서,

각각의 스위치와 결합되는 우선순위 프로파일을 포함하며,

각각의 상기 스위치는 상기 스위치 우선순위 프로파일의 레벨에 기초한 우선순위 지령의 획득하에 백본 전력 라인으로부터 부하를 단속하도록 작동될 수 있는 스위치.
제 9 항에 있어서, 전력 소비를 결정하기 위한 부하 모니터링 장치를 추가로 포함하는 스위치.
제 10 항에 있어서, 상기 스위치의 작동을 시험하기 위한 시험 장치를 추가로 포함하는 스위치.
제 11 항에 있어서, 모니터된 데이터를 모니터링 센터로 전송하기 위한 통신 장치를 추가로 포함하는 스위치.
제 12 항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 우선순위 지령이 상기 스위치 우선순위 프로파일보다 높은 값을 갖는 우선순위 레벨을 포함할 때, 고-가용성 백본 전력 라인으로부터 부하를 단속하는 스위치.
고-가용성 전제 전력 그리드를 모니터하기 위한 컴퓨터로서,

복수의 소스들로부터 매체 데이터를 받기 위한 입력부; 및

우선순위 레벨과 관련하여 스위치로 통신을 전송하기 위해, 명령을 실행 가능한 컴퓨터를 구비하는 제 1 루틴 세트를 포함하며,

상기 소스의 일부는 백본 전력 라인에 연결된 서브 전력 라인상에 삽입되는 스위치들인 컴퓨터.
제 14 항에 있어서, 상기 스위치들의 작동을 제어함으로써 상기 전력 그리드에서의 전력 분포를 최적화하기 위해, 명령을 실행 가능한 컴퓨터를 구비하는 제 2 루틴 세트를 추가로 포함하는 컴퓨터.
전력 그리드에 연결된 복수의 디바이스들 중 전력 분포를 제어하기 위한 방법으로서,

상기 복수의 디바이스들 각각을 우선순위 프로파일과 결합하는 공정; 및

상기 디바이스들 중 적어도 하나에 상기 우선순위 프로파일의 기능으로서 전력을 제공하는 공정을 포함하는 전력 분포 제어 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 전력 그리드에서 전력 가용성의 변화를 검출하는 공정을 추가로 포함하는 전력 분포 제어 방법.
제 17 항에 있어서, 검출된 상기 전력 가용성의 변화와 우선순위 프로파일의 기능으로서, 상기 복수의 디바이스들 중 적어도 하나로의 전력 분포를 제어하는 공정을 추가로 포함하는 전력 분포 제어 방법.
고-가용성 백본으로부터 전력을 받기 위한 복수의 서브 전력 라인들에 연결 된 디바이스들의 전력 소모를 제어하기 위한 시스템으로서,

적어도 부분적으로 상기 각각의 서브 전력 라인과 결합되는 우선순위 프로파일에 기초하여, 상기 각각의 서브 전력 라인들에 대한 전력의 가용성을 제어하기 위한 수단을 포함하는 전력 소모 제어 시스템.
제 19 항에 있어서, 고-가요성 백본에서의 전력 가용성의 변화를 검출하기 위한 수단; 및

적어도 부분적으로 상기 검출된 변화에 기초하여 상기 각각의 서브 전력 라인에서의 전력 가용성을 조절하기 위한 수단을 추가로 포함하는 전력 소모 제어 시스템.