KR20100064508A - 실 기상조건을 이용한 ｍｍｓ 성능평가용 ｈｉｌｓ 시스템. - Google Patents

Abstract

본 발명은, 실 기상조건을 이용한 MMS 성능평가용 HILS 시스템으로서, 마이크로그리드를 제어하는 MMS(Microgrid Management System)의 개발 및 테스트를 위한 HILS(Hardware In-Loop Simulation)에 있어서, 피시험대상체인 MMS와 상기 MMS가 제어할 가상의 마이크로그리드 시스템을 구현하는 RTDS(Real Time Digital Simulator) 및 상기 MMS와 RTDS 간에 데이터를 전송하는 중재장치인 에뮬레이터(Emulator)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, RTDS를 이용한 가상의 마이크로그리드 시스템 구현에 있어서, 구성기기인 신재생전원의 동작특성 모의의 정확성을 높이기 위해 외부의 온도, 풍속, 일사량과 같은 실제 기상관측 데이터를 이용하여 신재생 발전원의 출력특성을 모의하는 방법을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 외부기상 데이터를 이용하여 실제조건과 유사하게 모의할 수 있는 가상의 마이크로그그리드 시스템을 RTDS로 구현하며, 통신 중재장치인 이뮬레이터(Emulator)를 설치하여 MMS와 RTDS간의 데이터 통신이 가능하도록 하여, 이를 통해 MMS를 설계, 개발 및 테스트 할 수 있는 HILS 시스템을 제공한다.

MMS, RTDS, HILS, 마이크로그리드 시스템.

Description

실 기상조건을 이용한 ＭＭＳ 성능평가용 ＨＩＬＳ 시스템.{HILS(Hardware In-Loop Simulation) Test System using actual weather condition for evaluating the performance of MMS}

본 발명은 실 기상조건을 이용한 MMS 성능평가를 위한 HILS 시스템에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 RTDS와 MMS간에 직접 통신이 가능하도록 통신 중재장치인 에뮬레이터(Emulator)를 설치하여 MMS의 개발 및 테스트를 지원할 수 있는 HILS 시스템에 대한 것이다.

환경친화성, 고품질 전력에 대한 사용자의 요구, 전력산업의 필요성, 분산된 장치들에 대한 전력수송 확장의 제한 등 다양한 이유로 인해서 경제적 타산의 부족에도 불구하고 전력시스템에 분산전원들이 설치되고 있다.

이와 같은 분산전원(DGs':Distributed Generators)의 증가에 따라 분산전원, 부하, 에너지 저장 시스템 등으로 구성된 소규모 전력시스템인 마이크로그리드(Micro-grid)란 개념을 도출시켰다.

일반적으로 마이크로그리드는 상위의 전력계통과 연결된 연계운전(Grid-connect mode)에서 작동하지만, 상위 계통의 고장과 같은 비상시에는 상위 계통과 분리되어 독립운전 모드(Islanded operation mode)로 동작하게 된다.

마이크로그리드의 구성 장치들을 제어하여 전체적인 마이크로그리드 시스템을 안정적이고 효과적으로 운전하기 위해서는 개별 분산전원 및 부하를 감시/제어하는 MMS(Microgrid Management System)가 요구된다.

또한 태양광 발전, 풍력 발전 및 연료전지발전 등의 신재생에너지전원이 현장 적용시 아무 문제없이 원만하게 시스템이 운영되도록 하기 위해서는 신재생에너지 전원용 인버터 및 각종 부속품들의 성능을 시험하여야 하며, 인버터의 보호기능 시험과 정상상태시험, 과도응답 특성시험 및 외부사고에 대한 시험 등 다양한 시험을 통해 성능을 입증한 후 현장에 적용되게 되는데, 이러한 다양한 시험을 하기 위해서는 시뮬레이터 등이 필요하게 되며, 각종 신재생에너지 전원 및 연계계통에 대하여 소프트웨어적으로 가상의 상태를 구현하고 하드웨어적으로 모의시험을 실시할 수 있도록 RTDS(Real Time Digital Simulator)가 도입되었다.

이와 같은 RTDS를 적용하는 마이크로그리드 시스템에 있어서, MMS는 마이크로그리드 상의 여러 구성요소들을 제어하면서 서로 간에 통신을 하는데, RTDS는 이와 같이 여러 구성들을 가상적으로 재연하기 위한 자체 통신 인터페이스 장치를 가지고 있지 못하고 단지 RDTS의 하드웨어에는 하드와이어 인터페이스(Hardwire Interface)만 구비되어 있다.

따라서 MMS와 RTDS가 직접 연결되어 RTDS의 가상적인 마이크로 그리드에 대 한 데이터를 MMS에게 전송하거나 MMS에 의해 RTDS 상의 가상적인 마이크로그리드의 제어가 불가능한 문제점을 가지고 있어, 실제 MMS의 설계시나 테스트 시에 RTDS를 통해 사전 모의시험을 수행하는데 어려움을 격고 있다.

나아가서 연계운전 모드에서 마이크로그리드의 주파수는 상위 전력계통(main grid)에 의해 운영기준 내에서 유지되지만, 독립운전 모드에서는 관성이 매우 적거나 없어서 이러한 주파수의 유지가 수월하지 못하다.

전력시스템의 주파수는 네트워크 상의 유효전력과 결합되며, 전력요구가 증가되는 경우에, 생산 전력과 소비전력이 서로 매칭(matching)되지 않는다면 주파수는 떨어질 것이며, 이러한 주파수의 변화율은 마이크로그리드 시스템의 관성에 따라 변하며, 관성이 크면 클수록 변화율은 더 작아진다.

상위 계통 고장발생 시, 마이크로그리드의 주파수는 마이크로크리드 내에 존재하는 매우 적은 관성으로 인해 급속하게 변하므로 독립운전 모드에서의 지역 주파수 제어가 주된 관심사이며, 특히 독립운전 모드에서 전력공급과 소비전력의 순간적인 전력수급(Balance)이 맞지 않는 경우에, 마이크로그리드의 주파수는 안정적이지 못하고 요동을 치게 되며 이로 인해 시스템 전체가 일시적으로 제어불능상태가 될 수도 있으므로, 이를 개선하는 문제가 중요하다.

본 발명은 MMS와 같은 통합감시제어 장치와 RTDS가 직접 통신을 통해 연결되어 RTDS로 구현된 가상적인 마이크로그리드 시스템에 대한 상태정보를 계측하여 MMS에게 전송하거나 MMS에 의해 가상 마이크로그리드 시스템의 운전에 대한 제어명령을 지시하는 것이 불가능한 문제점을 해결하며, 실제 관측된 외부 기상조건을 이용하여 RTDS로 구현된 신재생전원의 출력특성을 실제와 같이 모의할 수 있도록 하였다. 이러한 발명을 통해 실제 MMS의 설계시나 테스트 시에 실제 현장조건과 유사한 환경에서 사전 모의시험을 수행할 수 있는 HILS 시스템을 제공하고자 한다.

또한 독립운전 모드에서 마이크로그리드 주파수 제어 성능을 평가할 수 있는 평가방안을 제공하고자 한다.

상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 마이크로그리드 시스 템(Microgrid)을 통합감시/제어하는 MMS(Microgrid Management System)의 개발 및 테스트를 위한 HILS(Hardware In-Loop Simulation)에 있어서, 피시험대상체인 MMS와 상기 MMS가 통합감시/제어할 가상의 마이크로그리드를 구현하는 RTDS(Real Time Digital Simulator) 및 상기 MMS와 RTDS 간에 데이터를 전송하는 중재장치인 에뮬레이터(Emulator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 MMS 성능평가용 HILS 시스템이다.

바람직하게는 상기 에뮬레이터는, 상기 MMS와는 시리얼(Serial) 통신 방식으로 연결되고, 상기 RTDS와는 하드와이어 인터페이스(Hardwire Interface)를 통해 연결될 수 있다.

나아가서 상기 RTDS는, 사용자의 설정에 따른 가상의 마이크로그리드를 구현하는 모델링부; 상기 모델링부에서 구현된 가상의 마이크로그리드를 동작시켜 데이터를 산출하는 시뮬레이션 엔진부; 및 상기 모델링부 및 시뮬레이션 엔진부와 데이터를 송수신하는 인터페이스부를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 모델링부는, 상기 RTDS 및 외부 기상관측 장비로부터 전송되는 기상 데이터를 처리하는 데이터 입력포트; 및 상기 수신된 기상 데이터를 이용하여 풍력 및 태양광 전원의 발전 출력을 계산하는 연산기를 포함할 수 있다.

여기서 상기 에뮬레이터는, 상기 RTDS와 MMS간에 전송되는 데이터를 처리하는 EPLD(erasable programmable logic device); 상기 RTDS와 데이터를 송수신하는 하드와이어 인터페이스와, 상기 MMS와 데이터를 송수신하는 시리얼 통신 포트; 및 상기 EPLD, 하드와이어 인터페이스 및 시리얼 통신 포트를 제어하는 중앙제어장 치(CPU)를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 외부기상 데이터를 이용하여 실제조건과 유사하게 모의할 수 있는 가상의 마이크로그그리드 시스템을 RTDS로 구현하며, 통신 중재장치인 이뮬레이터(Emulator)를 설치하여 MMS와 RTDS간의 데이터 통신이 가능하도록 하여, 이를 통해 MMS를 설계, 개발 및 테스트 할 수 있는 HILS 시스템을 제공한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

도 1은 일반적인 마이크로그리드의 구성을 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로그리드(300)는 상위의 전력계통(200)과 연계된 연계운전 모드로서, 마이크로그리드(300)는 부하와 분산전원, 에너지 저장 장치(ESS:Energy Storge System) 등으로 구성이 된다.

여기서 분산전원은, 디젤 엔진, 가스 엔진 뿐만 아니라 신재생에너지 전원(Renewable Energy Sources)이 될 수 있으며, 에너지 저장 장치는 마이크로그리드의 과도적 동요를 안정화시키는 목적으로 적용될 수 있다.

도 2a는 마이크로그리드와 상위의 전력계통이 연계된 상태를 도시하며, 도 2b는 마이크로그리드와 상위 전력계통이 분리되어 마이크로그리드가 독립적으로 동작하는 상태를 도시한다.

마이크로그리드(300)가 상위 전력계통(200)과 분리되는 경우에 마이크로그리드(300)는 독립운전 모드로 전환되어 동작하게 된다.

그러나 마이크로그리드(300)가 외부 전력계통(200)으로부터의 전력공급이 적절하지 않은 경우에는 분산전원들로부터 전력을 공급받을 수 있다. 또한 ESS(Energy Storage System)는 상기 인버터와 연결된 배터리 뱅크(Battery bank)로서, 독립운전모드 동작 동안 생산전력과 소비 전력의 과도적 수급균형을(Balance)를 맞추게 된다.

이를 도 3를 통해 보다 자세히 살펴보면, 도 3은 마이크로그리드의 계층적 제어구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

마이크로그리드(350)는 도 3에 도시된 바와 같이 계층적 제어 구조를 가질 수 있으며, 개략적으로는 MMS(100)와 LC(Local Controller)(315,325a,325b)의 2개층으로 제어를 수행한다.

여기서 MMS(100)는 통합 중앙감시/제어장치로서, 마이크로그리드의 안정적, 효율적 운전을 위한 상위감시제어 기능을 수행하게 된다. 또한 MMS(100)는 각 분산전원과 ESS의 제어에 관여하게 된다. 이를 위하여 MMS(100)는 각각의 상태정보를 모아서 각 개별 분산전원의 출력명령을 결정하여 이를 해당 LC(315,325a,325b)에 전송한다.

또한 LC(315,325a,325b)는 지역 제어장치로서, 각각의 분산전원(320a,320b) 지점에 위치하며, MMS(100)에서 전송받은 발전출력명령을 이용하여 실제 출력전력을 제어한다.

도 4는 본 발명에 따른 HILS 시스템의 개략적인 구성을 도시한다.

RTDS(500)는 전력시스템을 계속적이며 실시간 동작시킬 수 있는 디지털 전력 시스템 시뮬레이터이며, 전력 시스템의 설계, 개발 및 시험을 위한 이상적인 장치로서 폭넓게 적용되고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 MMS의 관리 기능 시험과 실시간 시뮬레이션을 위한 HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)에 대한 개략적인 구성을 나타내며, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 HILS 시스템은 RTDS(500), MMS(100) 및 통신 에뮬레이터(400)로 구성이 된다.

RTDS(500)는 분산전원, 부하 및 이들을 연결하는 전력선을 포함하는 가상 마이크로그리드 시스템 모델에 대한 실시간 시뮬레이션을 제공한다.

이를 위하여 RTDS(500)는 가상의 마이크로그리드를 구현하는 모델링부(550), 모델링부(550)에서 구현된 가상의 마이크로그리드를 동작시켜 데이터를 산출하는 시뮬레이션 엔진부(530) 및 모델링부(550) 및 시뮬레이션 엔진부(530)와 데이터를 송수신하는 인터페이스부(520)을 포함한다.

나아가서 도 4 상에 도시되어 있지는 않지만 RTDS(500)의 모델링부(550)는 외부 기상관측 장비로부터 전송되는 기상 데이터를 입력받을 수 있는 데이터 입력포트와 상기 데이터 입력포트를 통해 수신된 기상 데이터를 이용하여 분산전원 중 풍력 및 태양광 전원의 발전 출력을 계산하는 연산기를 더 포함할 수도 있다.

MMS(100)는 MMI 모듈과 관리기능을 수행하는 알고리즘 모듈을 포함하는데, 상기 MMI 모듈은 마이크로그리드의 동작상태에 대한 정보를 제공하며 이를 디스플레이에 시현시키기 위한 데이터를 제공한다.

실제 마이크로그리드 시스템에서, MMS(100)는 마이크로그리드 상의 모든 구성요소들과 통신을 하는데, RTDS(500)는 모델링된 마이크로그리드 상의 모든 구성요소에 대한 데이터를 송수신할 자체 통신 인터페이스를 구비하고 있지 않고, 단지 하드와이어 인터페이스(Hardwire Interface)(520)만을 구비하고 있다.

따라서 본 발명에 따른 통신 에뮬레이터(Emulator)(400)가 가상의 마이크로그리드를 모델링한 RTDS(500)와 이를 제어하는 MMS(100) 간에 데이터를 처리하여 서로 간에 통신이 가능하도록 지원한다.

이를 위하여 본 발명에 따른 에뮬레이터(400)는 RTDS(500)와는 하드와이어 인터페이스(420)를 통해 연결되고, MMS(100)와는 RS-485 시리얼 통신 포트(Serial communication port)(410)를 통해 연결된다.

도 5는 본 발명에 따른 HILS 시스템을 통해 MMS를 시험하는 화면에 대한 실시예를 나타낸다.

도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 HILS 시스템을 통해 RTDS로 가상의 마이크로그리드를 모델링하여 MMS에 대한 시험을 수행할 수 있으며, 나아가서 MMS 설계 및 개발 단계에서 본 발명에 따른 HILS 시스템을 통해 사전에 실제 마이크로그리드에서 효과적으로 작동될 수 있는 MMS를 구현할 수 있게 된다.

본 발명에서는 마이크로그리드(Microgrid)를 제어하는 MMS (Microgrid Management System)의 개발 및 테스트를 위한 성능평가용 HILS(Hardware In-Loop Simulation) 테스트 시스템을 제공하게 된다. 성능평가 활용에 대한 방법은 이하에서 살펴보기로 한다.

우선 RTDS의 모델링부를 통하여 가상의 마이크로그리드를 구현하는데 이를 위하여 마이크로그리드 상의 부하를 설정하게 되는데, 실제 마이크로그리드 상에서 적용될 부하의 종류 및 부하의 크기를 선정하여 가상의 마이크로그리드 상의 부하를 설정한다.

그리고 상위 계통전력으로부터의 수전전력 레벨을 고려하여 제어가능한 분산전원의 발전 출력을 설정하는데, 계통의 연계점으로 유입되는 수전전력의 크기에 따라 제어가능한 부산전원의 출력 레벨을 결정하게 된다.

이와 같이 가상의 마이크로그리드의 설정이 완료되면 상기 마이크로그리드 상에서 발생될 가상의 상황에 따라 MMS의 동작을 테스트하게 되는데, 특히 상위 계통 전력의 고장 발생 등의 문제로 인해 독립운전모드로의 전환되는 경우를 설정하여 이와 같은 고장 모의 상황에서의 MMS의 동작을 테스트하게 된다.

나아가서 수전전력의 크기 및 독립운전 전환의 시지연 크기를 단계적으로 변화시키며, 상기의 MMS에 대한 동작 테스트를 시행하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 HILS 시스템을 통해 MMS를 실제 마이크로그리드에 적용시키기 전에 MMS를 가사의 마이크로그리드 상에서 동작시켜 이상여부를 테스트 할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 HILS 시스템을 이용하여 MMS를 통한 마이크로그리드의 전력안정화 방안을 제시할 수도 있다. 이에 대하여 이하에서 살펴보기로 한다.

상위의 전력계통과 연계된 상태에서 마이크로그리드의 주파수는 상위 전력계통에 의해 설정된 범위내를 유지할 수 있다. 그러나 독립운전 모드에서는 지역 주파수의 제어가 용이하지 못하다.

독립운전 모드 동안, 공급전력과 소비전력 간의 균형이 순간적으로 맞지 않는 상태가 발생되며, 이와 같은 경우에 적절한 전력 균형을 맞추어주는 과정이 없다면, 마이크로그리드의 주파수는 동요하고, 마이크로그리드 시스템은 일시적으로 제어불능상태가 될 수 있어, 적절한 전력 균형을 유지할 필요가 있다.

상기와 같은 전력시스템에 있어서, 주파수는 시스템의 관성에 의존하며, 관성이 크면 클수록 주파수 변화율을 작아진다. 시스템 상에 장애가 있는 동안, 마이크로그리드의 주파수는 마이크로크리드 내에 존재하는 적은 관성으로 인해 급속하게 변하게 된다.

ESS의 컨트롤러는 수밀리초(milliseconds)내에 반응한다. 그러나 디젤 제너레이터, 가스 엔진 등의 몇몇 마이크로소스들의 본질적 특성으로 이들 마이크로소스들은 상대적으로 느린 반응시간을 갖는다.

이로 인해 독립운전 모드에서 ESS는 마이크로그리드의 주파수와 전압을 유지하는데 있어서 중요한 역할을 한다.

이에 대하여 도 6을 참조하여 보다 자세히 살펴보면, 외부 전력계통이 연결된 상태에서 모든 마이크로소스와 ESS는 고정 전력 제어 모드로 동작하며, 이는 마 이크로소스와 ESS가 고정된 유효전력과 무효전력을 생산한다는 의미이다.

일반적으로 외부 전력계통과 연계되어 동작하는 경우에 ESS의 출력전력은 0에 고정되어 있다. 그러나 고정 전력 제어 모드에서 ESS가 고정된 전력을 공급하면 독립운전 모드의 경우에 적절한 주파수와 전압의 제어가 불가능하게 되며, 다른 제어가능한 마이크로소스들도 고정 전력 제어 모드 상태에 있게 되므로, 도 6에 도시된 바와 같이 독립운전 모드에서 고정된 전력 제어로부터 세심하게 주파수와 전압을 제어할 ESS의 스위치 블럭이 필요하다.

나아가서 독립운전 모드에서 도 6에 도시된 ESS의 스위치 블록에 의해 주파수와 전압이 효과적으로 제어될 수 있더라도 ESS의 제어능력은 사용가능한 에너지 저장 용량에 의해 제한된다.

그러므로 ESS의 출력전력을 가능한 빨리 0으로 되돌릴 필요가 있다.

도 7은 MMS를 이용하여 2단계 조정을 통한 마이크로그리드의 전력 안정화 제어 블록도를 나타내며, 도 8은 MMS를 통한 마이크로그리드의 전력안정화 방법에 대한 개략적인 흐름도를 나타낸다.

마이크로그리드가 독립운전 모드로 동작중인가를 판단(S110)하고, 독립운전 모드로 동작 중인 경우에, MMS가 ESS를 통해 출력되는 실제 출력전력과 독립운전 모드에서 기 설정된 출력전력 값에 대한 전력 편차를 산출(S120)한다. 여기서 독립운전 모드에서는 ESS가 전력을 출력하지 말아야 하므로, 상기 기설정된 출력전력 값은 일반적으로 0이 된다.

이와 같은 ESS의 출력전력 편차는 하기 [식 1]과 같이 표현된다.

[식 1]

여기서 ΔP_ESS는 ESS의 출력전력 편차,

는 ESS의 실제 출력전력,

는 기설정된 출력전력을 나타낸다.

상기 ESS의 출력전력 편차가 산출되면, MMS는 각각의 분산전원의 출력전력을 검출(S130)한다. 그리고 상기 ESS의 출력전력 편차에 근거하여 MMS가 각각의 분산전원의 출력전력을 조정(S140)하는데, 여기서 MMS가 각각의 분산전원의 출력전력을 검출하여 각각의 분산전원의 출력전력 조정은 하기 [식 2]에 따라 산출하게 된다.

[식 2]

여기서 ΔP_{ref, i}는 i번째 분산전원에서의 출력전력의 조정값, pf P_i는 i번째 분산전원의 전력조정 비율을 나타낸다.

도 7을 참고하여 좀 더 살펴보면, ESS로부터 실제 출력되는 유효전력을 MMS에서 각각의 분산전원의 출력전력을 제어함으로써 결국 ESS의 출력전력은 각각의 분산전원의 출력전력에 의해 상쇄(S150)되어 결국은 ESS로부터 출력되는 유효전력은 0으로 되는 효과가 발생되며, ESS로부터 출력되는 무효전력의 경우에도 동일한 과정을 거치게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 HILS 시스템을 이용하여 MMS 설계 및 개발 단계에서 MMS를 통한 마이크로그리드의 전력안정화의 하나의 실시예를 도시한다.

도 9의 실시예에서는 태양광과 풍력발전의 하이브리드와 디젤 제너레이터를 결합시켰으며, 이때 용량은 하이브리드 20kW, 디젤 제너레이터 20kW, ESS 20kW, 부하 30kW이며, 변압기는 3상으로 22.9/0.38kV 100VA 이다.

이와 같이 도 9의 실시예의 조건에서 독립운전모드로 동작 중에 도 10에 도시된 바와 같이 MMS를 통한 2단계의 상위제어 과정을 수행시켰다.

도 11은 MMS를 통한 전력안정화 과정을 수행한 결과를 나타내는 그래프이다.

도 11에서 왼쪽 그래프는 MMS를 통한 전력안정화 과정을 수행하기 이전의 전력출력을 나타내는 그래프이며, 오른쪽 그래프는 본 발명에 따른 MMS를 통한 전력안정화 과정을 수행한 후 전력출력을 나타내는 그래프이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 마이크로그리드의 구성을 도시하며,

도 2a는 마이크로그리드와 상위 전력계통이 연계된 상태를 도시하며,

도 2b는 마이크로그리드와 상위 계통이 차단되어 독립적으로 동작하는 상태를 도시하며,

도 3은 마이크로그리드의 계층적 구조를 개략적으로 나타내는 블록도를 나타내며,

도 4는 본 발명에 따른 HILS 시스템의 개략적인 구성을 도시하며,

도 5는 본 발명에 따른 HILS 시스템을 통해 MMS를 시험하는 화면에 대한 실시예를 나타내며,

도 6은 ESS의 고정 전력 제어 스위치 블록을 나타내며,

도 7은 MMS를 이용하여 2단계 조정을 통한 마이크로그리드의 전력 안정화 블록도를 나타내며,

도 8은 MMS를 통한 마이크로그리드의 전력안정화 방법에 대한 개략적인 흐름도를 나타내며,

도 9는 본 발명에 따른 HILS 시스템을 이용하여 MMS 설계 및 개발 단계에서 MMS를 통한 마이크로그리드의 전력안정화 성능평가의 하나의 실시예를 나타내며,

도 10은 도 9의 실시예에서 MMS를 통한 2단계 전력 조정을 위한 개략적인 알고리즘을 도시하며,

도 11은 본 발명에 따른 MMS를 통한 전력안정화 과정을 수행한 결과를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

100 : MMS, 200 : 상위 전력계통,

300 : 마이크로그리드, 400 : 에뮬레이터, 500 : RTDS.

Claims (5)

1. 마이크로그리드(Microgrid)를 제어하는 MMS(Microgrid Management System)의 개발 및 테스트를 위한 HILS(Hardware In-Loop Simulation)에 있어서,

   피시험대상체인 MMS와 상기 MMS가 통합 감시/제어할 가상의 마이크로그리드를 구현하는 RTDS(Real Time Digital Simulator) 및

   상기 MMS와 RTDS 간에 데이터를 전송하는 중재장치인 에뮬레이터(Emulator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 MMS를 테스트하기 위한 HILS 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에뮬레이터는, 상기 MMS와는 시리얼(Serial) 통신 방식으로 연결되고, 상기 RTDS와는 하드와이어 인터페이스(Hardwire Interface)를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 MMS를 테스트하기 위한 HILS 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 RTDS는, 사용자의 설정에 따른 가상의 마이크로그리드를 구현하는 모델링부;

   상기 모델링부에서 구현된 가상의 마이크로그리드를 동작시켜 데이터를 산출하는 시뮬레이션 엔진부; 및

   상기 모델링부 및 시뮬레이션 엔진부와 데이터를 송수신하는 인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MMS를 테스트하기 위한 HILS 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 에뮬레이터는,

   상기 RTDS 및 MMS로부터 전송되는 데이터를 처리하는 EPLD(erasable programmable logic device);

   상기 RTDS와 데이터를 송수신하는 하드와이어 인터페이스와, 상기 MMS와 데이터를 송수신하는 시리얼 통신 포트; 및

   상기 EPLD, 하드와이어 인터페이스 및 시리얼 통신 포트를 제어하는 중앙제어장치(CPU)를 포함하는 것을 특징으로 하는 MMS를 테스트하기 위한 HILS 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 모델링부는,

   상기 RTDS 및 외부 기상관측 장비로부터 전송되는 기상 데이터를 입력받는 데이터 입력포트; 및

   상기 데이터 입력포트를 통해 수신된 기상 데이터를 이용하여 풍력 및 태양광 전원의 발전출력을 계산하는 연산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MMS를 테스트하기 위한 HILS 시스템.

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