KR20080110115A - 태양 전지를 이용하는 발전기 탑재형 수배 전반 및 그 발전방법 - Google Patents

태양 전지를 이용하는 발전기 탑재형 수배 전반 및 그 발전방법 Download PDF

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KR20080110115A
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Abstract

본 발명은 발전기가 탑재된 수배전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양 전지를 이용하여 발전기를 미리 예열시키는 발전기가 탑재된 수배전반에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 태양 광선을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지; 상기 전기 에너지를 저장하는 축전지; 및 상기 저장된 에너지를 이용하여 고주파를 생성하고, 생성된 고주파를 이용해 발전기를 예열시키는 고주파생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반을 제공한다. 따라서, 기준치 이상의 초과 전력이 필요한 경우, 상기 발전기를 빠르게 운전시킬 수 있어 전력 비용을 절감할 수 있다.
발전기, 수배전반, 태양전지

Description

태양 전지를 이용하는 발전기 탑재형 수배 전반 및 그 발전 방법{A GENERATOR ENCLOSED SWITCHGEAR USING A SOLAR CELL AND A POWER GENERATING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지를 가지는 발전기 탑재형 수배전반의 외형도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 발전기 케이스의 내부를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 수배전반 케이스 내부를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발전기 탑재형 수배전반의 운전 계통도를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전기 탑재형 수배전반을 이용하여 첨두 피크 전력을 제어하는 것을 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발전기 탑재형 수배전반을 이용하여 첨두 피크 전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 발전기 101: 수직 라운딩 부재
102: 도어 103: 투시창
104: 측판 105: 지게차 발 삽입구
106: 태양열 전지판 107: 축전기
108: 고주파 발생기 109: 발전기 제어기
200: 수배전반 201: 자동절체 스위치
202: 자동 차단기 204: MCCB
205: 변압기 206: 계기용 변류기
207: 파워 휴즈 401: 분전반
402: 지능형모터제어반 403: 물탱크/화재설비
404: 발전기 405: 인터넷
406: 관리자 407: 관제센터
본 발명은 발전기가 탑재된 수배전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양 전지를 이용하여 축전지를 충전하며, 상기 충전된 축전지에 의해 발전기를 미리 예열시키는 발전기가 탑재된 수배전반에 관한 것이다.
수배전반은 부하에 전력을 공급하기 위해 고압의 전력을 저압으로 변환하여 아파트, 빌딩, 학교, 공장, 항만 등에 필요한 저압 전력을 공급하는 전력 공급 장치로서 일반적으로 80~700kW 정도의 용량을 가진다. 종래의 수배전반은 한국전력으 로부터 공급받은 고압의 전력을 저압으로 변압하여 저압의 전력을 수배전반의 다음 단으로 공급하는 역할을 하는 것이 대부분이었다. 그런데, 전력 공급이 원활하게 이루어지지 않는 지역에서 전력공급을 위해서는 발전기가 필요하며, 상기 발전기에서 생성되는 전력을 부하에 공급해주기 위해 수배전반이 필요하다.
종래의 수배전반은 별도로 설치된 발전기에서 생산된 전력을 부하로 공급하기 때문에, 발전기와 수배전반을 따로 설치하기 위해서는 넓은 공간이 필요할 뿐만 아니라 비용도 많이 소요된다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 수배전반은 독립된 건물의 바닥 또는 벽에 고정된 발전기와 함께 사용되기 때문에 건물의 재건축, 발전기 건물의 변동 등과 같은 발전기와 수배전반을 이동시킬 필요가 있는 경우에, 이전에 설치된 발전기를 바닥 또는 벽으로부터 분리해야 하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 수배전반은 전기가 들어오지 않는 도서 산간 지역에서 발전기를 가동하기 위한 전원이 없어 발전기를 가동할 수 없으므로 엔진을 가동시켜 발전하며, 전기가 들어오는 지역에서도 정전시 비상 발전기를 가동하기 위해 예열하는데 시간이 많이 소요되어 무정전에 가까운 짧은 시간내에 전기 공급이 늦어지는 문제점이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 발전기가 탑재된 수배전반에 태양 전지를 이용하여 축전지를 충전하고, 상기 축전지에 의해 발전기를 예열함으로써 정전시 발전기를 빠르게 가동할 수 있는 발전기가 탑재된 수배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 발전기가 탑재된 수배전반을 운반하기 편리한 케이스 내부에 설치함으로써, 필요시 편리하게 이동할 수 있는 발전기가 탑재된 수배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 태양 광선을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지; 상기 전기 에너지를 저장하는 축전지; 및 상기 저장된 에너지를 이용하여 고주파를 생성하고, 생성된 고주파를 이용해 발전기를 예열시키는 고주파생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반을 제공한다.
여기서, 상기 발전기 탑재형 수배전반은 이동이 편리하고, 내부가 투시가능한 케이스 내에 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 케이스의 측면 하부에는 지게차 발이 삽입될 수 있는 삽입구가 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 발전기 탑재형 수배전반은 상기 수배전반의 전력을 제어하고, 전력 데이터베이스를 축적하는 전력 감시시스템, 일정한 시간 동안의 누적 전력 사용량을 제어하는 최대 수요전력 제어시스템, 상기 발전기 주변 시설물의 상태에 대한 정보를 계측하고 분석하는 설비관제 모빌시스템, 및 상기 수배전반과 일체화되어 전력손실을 절감할 수 있는 발전시스템 중 적어도 하나는 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 태양 광선을 이용하여 축전지를 충전하여 전기 에너지를 생성하는 단계와; 상기 전기 에너지를 이용하여 발전기를 예열하는 단계와; 한국 전력으로부터 공급되는 기준치 이상의 초과 전력이 필요 한 경우, 상기 예열된 발전기를 가동시켜 상기 초과 전력을 생산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반을 이용한 발전 방법을 제공한다.
여기서, 상기 예열하는 단계는 상기 축전지에 충전된 전기 에너지를 이용하여 고주파를 생성하고, 상기 고주파를 이용하여 상기 발전기를 예열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 발전기 탑재형 수배전반의 운전 상태에 관한 정보는 유선 또는 무선을 통해 사용자에게 자동으로 전달될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우는 해당되는 발명의 상세한 설명 부분에서 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 한다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지를 가지는 발전기 탑재형 수배전반의 외형도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발전기가 탑재된 수배전반은 운반하기 편리한 케이스(100, 200) 내에 설치된다. 도 1에서는 상기 케이스를 발전기 케이스(100)와 수배전반 케이스(200) 2개의 영역으로 나눈 후에, 각각의 영역에 발전기와 수배전반을 설치한 것을 도시한다. 그러나, 본 발명에 따른 발전기가 탑재된 수배전반은 하나의 케이스에 발전기와 수배전반을 동시에 설치하는 것을 포함한다. 상기 케이스는 필요한 경우 발전기 케이스(100)와 수배전반 케이스(200)를 분리하여 사용할 수 있다. 상기 각각의 케이스는 수배전반 내부 투시를 위한 투시 창(103)이 구비된 한 쌍의 도어(102)가 구비되며, 상기 도어(102)의 힌지축 에지 부위에는 상기 에지의 수직방향을 따라 수직라운딩부재(101)가 구비된다. 또한, 상기 케이스 측판(104) 아래쪽에는 지게차 발이 삽입될 수 있는 삽입구(105)가 구비된다. 따라서 상기 삽입구를 이용하여 상기 수배전반을 지게차로 쉽게 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 발전기가 탑재된 수배전반은 표준화된 조립방식에 의하여 단일면에서 200kVA~900kVA까지 증설, 개조 및 자유로운 이동이 가능하도록 소형화, 경량화, 및 일체화되어 협소한 공간에서도 이용될 수 있으며, 제품분해 및 이동조립이 가능하여 어떤 장소에도 쉽게 설치될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 발전기가 탑재된 수배전반의 케이스는 천연아연도금된 후레임을 이용하여 만들어져 쉽게 녹슬지 않고, 낙뢰 등의 돌발 사고를 방지할 수 있다. 또한, 부하 사용설비의 역율을 90% 이상으로 유지하며, 발전기와 수배전반의 일체화로 인한 피크 전력 제어 및 30%이상의 비상 발전 출력을 지원할 수 있다.
또한, 자동화된 디지털 계측 제어기를 탑재하여 최적화된 자동 운전을 실현하여 전기 요금을 절약할 수 있으며, 전력일지를 자동으로 송부하고, 위험요소 발생시 지정된 이동 전화로 SMS 문자 메시지를 통보하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 발전기가 탑재된 수배전반 케이스 위에 태양 전지판(106)을 설치함으로써, 태양광선을 이용하여 생성된 전기 에너지를 이용할 수 있다. 따라서 전기가 공급되지 않는 도서, 산간 지역에도 본 발 명에 따른 발전기가 탑재된 수배전반이 이용될 수 있다. 이하에서, 상기 발전기와 수배전반에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 발전기 케이스(100)의 내부를 도시한다. 도 2를 참조하면, 상기 발전기 케이스(100) 내부에는 발전기(110), 축전지(107), 고주파발생기(108), 및 발전기제어기(109) 등이 설치될 수 있다.
상기 발전기(110)는 라디에이터가 상기 발전기에 부착되어 설치될 수 있거나, 또는 라디에이터가 상기 발전기(110)와 분리되어 설치될 수 있다. 복수의 태양 전지로 구성된 태양 전지판(106)에 태양 광선이 비추면, 상기 태양 전지에 의해 전기가 생성된다. 상기 축전기(107)는 상기 태양 전지에 의해 생성된 전기를 저장한다. 상기 고주파 발생기(108)는 상기 축전기(107)에 저장된 전기를 이용하여 고주파를 발생할 수 있다. 상기 고주파는 상기 발전기(110)가 가동되지 않는 시기에 상기 발전기(110)를 예열시키는데 이용될 수 있다.
상기 발전기 제어기(109)는 상기 발전기(110)가 정격전압, 정상범위 주파수 내에서 동작하도록 제어한다. 상기 발전기(110)에 이상이 발생한 경우, 상기 발전기 제어기(109)는 발전기 상태를 경고장, 중고장 등으로 구분하고, 경고장인 경우에는 경고등만 점등하고 중고장인 경우에는 경고등, 차단기 트립 및 엔진이 정지되도록 한다.
도 2에서, 상기 축전기(107), 고주파 발생기(108), 및 발전기 제어기(109)는 발전기 케이스(100)의 특정 부분에 설치되는 것으로 도시되고 있으나, 본 발명은 상기 축전기(107), 고주파 발생기(108), 및 발전기 제어기(109)의 설치 위치에 제 한되지 않는다. 따라서, 성기 축전기(107) 및/또는 고주파 발생기(108)는 발전기 케이스(100) 외부에 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 수배전반 케이스(200) 내부를 도시한다. 도 3을 참조하면, 상기 수배전반 케이스(200) 내부에는 고압 전력을 저압 전력으로 변환하는 변압기(205), 고압 인입선로를 스위칭하는 자동절체스위치(Auto Indoor Section Switch, AISS)(201), 파워휴즈(207), 계기용변류기(206), 자동차단기(202), 및 배전용 차단기(MCCB)(204) 등이 설치될 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 상기 수배전반 케이스(200)의 상부 공간에는 자동절체스위치(201), 및 파워 퓨즈(207)가 설치될 수 있고, 상기 수배전반 케이스(200)의 하부 공간에는 변압기(205), 및 계기용변류기(206)가 설치될 수 있으며, 상기 수배전반 케이스(200)의 전면 공간에는 자동차단기(202), 및 배전용 차단기(204)가 설치될 수 있고, 필요에 따라 웹 기반의 무인 원방 감시 제어 시스템의 조작 패널이 장착될 수 있다. 본 발명은 상기 설치 위치에 한정되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발전기 탑재형 수배전반의 운전 계통도를 도시한다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반은 전력 감시시스템(401), 최대 수요전력 제어시스템(402), 설비관제 모빌시스템(403), 및 발전기시스템(404) 등을 포함할 수 있다. 상기 전력 감시시스템(401), 최대 수요전력 제어시스템(402), 설비관제 모빌시스템(403), 및 발전기시스템(404)은 각각 본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반 내부에 설치되거나, 또는 외부에 설치될 수 있다.
상기 전력 감시시스템(401)은 수배전반의 전력을 제어하고, 전력 데이터베이스를 축적하며, 웹을 기반으로 하는 원격 감시 서비스를 제공할 수 있다. 상기 최대 수요전력 제어시스템(402)은 피크 제어 시스템을 이용하여 15분 수요시한 누적 사용량을 효과적으로 제어하여 전력요금을 최대 20% 이상 절감할 수 있다.
상기 설비관제 모빌시스템(403)은 현장에 있는 각종 산업시설에 대한 동작 상태와 수위 정보를 계측하고 저장, 분석한다. 예를 들면, 물탱크의 수위, 침수 여부, 각종 펌프의 가동 유무, 화재 여부 등에 관한 정보를 계측하고 저장, 분석한다. 분석된 정보는 유선 또는 무선으로 관리자에게 통보된다.
상기 발전기시스템(404)은 고주파 순간 히팅으로 전력 손실을 절감하며, 무인 운전 관리시스템을 통해 일정한 간격으로 자동운전하며, 발전기 상태를 자동으로 통보할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 수배전반과 일체화되어 피크 전력 제어 및 30% 이상 비상 발전 출력을 지원할 수 있다.
상기 전력 감시시스템(401), 최대 수요전력 제어시스템(402), 설비관제 모빌시스템(403), 및 발전기시스템(404) 등에서 생성된 정보는 인터넷(405)를 통해 관리자 PC(406), 고객 PDA, 및 관제 센터 등에 전송되어, 본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반의 운전 현황을 알 수 있도록 한다. 도 4에서, 본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반과 상기 전력 감시시스템(401), 최대 수요전력 제어시스템(402), 설비관제 모빌시스템(403), 및 발전기시스템(404) 등은 RS-485 케이블로 연결되고, 인터넷(405)과는 UTP 케이블로 연결되는 것으로 도시되나, 상기 케이블을 하나의 실시예이며 본 발명은 상기 케이블의 종류에 한정되지 않는다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전기 탑재형 수배전반을 이용하여 첨두 피크 전력을 제어하는 것을 나타내는 그래프이다. 본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반은 한국전력의 동기 신호선과 연동하여 이용될 수 있다. 도 5를 참조하면, 전력의 소모량이 적은 심야시간(22:00~08:00) 및 저녁시간(18:00~22:00)에는 한전으로부터 공급된 전력을 이용한다. 그런데, 만일 전력의 소모량이 많은 주간시간(08:00~18:00) 중 특정 시간에 한전의 피크 전력 이상의 전력량이 필요한 경우에는 '첨두 피크 전력 제어'가 수행된다.
상기 '첨두 피크 전력 제어'는 한전의 피크 전력 이상의 전력량이 요구되는 경우, 본 발명에 따른 발전기를 가동시켜 상기 피크 전력 이상의 전력을 보충하는 것이다. 상기 첨두 피크 전력 제어를 통해 사용자는 전력 요금을 절감할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 최대 수요전력 제어시스템을 이용하여 전력 사용량 정보를 분석하여 기준치 이상의 부하가 발생할 경우, 15분 수요시간 동안 누적 사용 전력량을 조절하여 전력 사용량과 전력 요금을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지를 가지는 발전기 탑재형 수배전반을 이용하여 첨두 피크 전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 먼저 태양 전지(106)에 입사되는 태양 광선을 이용하여 전기를 발생한다(S601). 생성된 전기는 본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반에 설치된 축전지(107)에 저장된다(S602). 그 다음에, 고주파발생기(108)는 상기 축전지(107)에 저장된 전기를 이용하여 고주파를 생성하고, 생성된 고주파는 발전기를 예열하는데 이용된다(S603). 이와 같이 발전기를 예열시킴으로써, 상기 발전기를 가동시킬 필 요가 있는 경우에 빠르게 상기 발전기를 가동시킬 수 있다.
만일 부하가 한전 피크 전력을 초과하지 않는다면(S604), 상기 과정들이 반복되면서 유지된다. 만일 부하가 한전 피크 전력을 초과한다면(S604), 본 발명에 따른 발전기를 가동하고(S605), 상기 발전기에서 생산된 전력을 부하에 공급한다(S606). 상기와 같은 과정을 통해 부하가 한전 피크 전력을 초과하는 경우에 전력 요금을 크게 절감할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 몇몇 실시예들을 들어 구체적으로 설명하였으나, 상기 실시예들은 본 발명을 이해하기 위한 설명을 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위가 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반은 태양 전지를 이용하여 생성된 전기를 이용하여 발전기를 예열시킴으로써, 상기 발전기를 가동시킬 필요가 있는 경우에 상기 발전기를 빠르게 가동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 발전기 탑재형 수배전반은 협소한 공간에도 설치될 수 있으며, 이동이 편리하고, 다양한 시스템을 통하여 발전기 상태에 관한 정보를 사용자에게 전달할 수 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 태양 광선을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지;
    상기 전기 에너지를 저장하는 축전지; 및
    상기 저장된 에너지를 이용하여 고주파를 생성하고, 생성된 고주파를 이용해 발전기를 예열시키는 고주파생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기 탑재형 수배전반은 이동이 편리하고, 내부가 투시가능한 케이스 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스의 측면 하부에는 지게차 발이 삽입될 수 있는 삽입구가 있는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발전기 탑재형 수배전반은
    상기 수배전반의 전력을 제어하고, 전력 데이터베이스를 축적하는 전력 감시시스템;
    일정한 시간 동안의 누적 전력 사용량을 제어하는 최대 수요전력 제어시스 템;
    상기 발전기 주변 시설물의 상태에 대한 정보를 계측하고 분석하는 설비관제 모빌시스템; 및
    상기 수배전반과 일체화되어 전력손실을 절감할 수 있는 발전기시스템 중 적어도 하나는 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반.
  5. 태양 광선을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 단계;
    상기 전기 에너지를 이용하여 발전기를 예열하는 단계; 및
    기준치 이상의 초과 전력이 필요한 경우, 상기 예열된 발전기를 가동시켜 상기 초과 전력을 생산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반을 이용한 발전 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 예열하는 단계는
    상기 전기 에너지를 이용하여 고주파를 생성하고, 상기 고주파를 이용하여 상기 발전기를 예열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반을 이용한 발전 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 발전기 탑재형 수배전반을 이용한 발전 방법은
    상기 발전기 탑재형 수배전반의 운전 상태에 관한 정보를 유선 또는 무선을 통해 사용자에게 자동으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 탑재형 수배전반을 이용한 발전 방법.
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KR1020070058468A KR20080110115A (ko) 2007-06-14 2007-06-14 태양 전지를 이용하는 발전기 탑재형 수배 전반 및 그 발전방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101019580B1 (ko) * 2010-07-12 2011-03-08 주식회사 세원엔테크 워크인 배전반 관리 시스템
CN109066381A (zh) * 2018-07-24 2018-12-21 安徽东能电气有限公司 一种具有发电系统的节能型配电柜
KR102564434B1 (ko) * 2023-01-20 2023-08-10 주식회사 지화기술단 전차선 전력공급을 위한 25Kv용 전력공급장치

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