KR20100130099A - 수요전력 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용가에 설치된 개별 부하의 각각의 실제 소비전력량을 이용하여 총수요전력이 기준전력을 초과하는 경우에 초과된 전력량과 복수 부하의 각각으로부터 수신된 복수의 실제 소비전력량을 비교하여 상기 총수요전력이 기준전력을 초과하지 않도록 상기 복수 부하의 각각을 제어함으로써, 빠른 시간 내에 정밀하게 수요전력을 제어할 수 있는 수요전력 제어장치 및 그 방법에 관한 것입니다.
총수요전력, 개별 부하의 실제 소비전력

Description

수요전력 제어장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD THEREOF FOR CONTROLLING D}
본 발명은 전기를 사용하는 수용가의 수요전력을 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로써, 보다 자세히는 수용가의 다수 부하에서 사용하는 전체 수요전력을 목표전력 이하로 유지하기 위하여, 수용가에 설치된 복수 부하의 실제 소비전력에 기초하여 상기 목표전력을 초과하는 전력량을 소비하는 부하의 전력소비를 제어(ON/OFF)함으로써 수용가 전체의 수요전력을 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 수요전력 제어장치는 수용가 부하들이 사용하는 전력을 계량하는 외부장치(전력량계)로부터 전체 부하에 대한 전력량과 매 수요시한(5분, 10분, 15분, 30분, 60분)마다 수요시한(EOI)를 펄스 형태로 수신 받으며, 상기 전력량 펄스와 수요시한 펄스를 이용하여 수용가 전체에 대한 수요전력을 산출하고, 산출된 전체 수요전력을 이용하여 수요전력 제어장치와 연결된 제어대상 부하를 차단(OFF)/복귀(ON) 제어하도록 구성되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수요전력 제어장치의 구성에 대한 블록도를 도시한 것이고, 도 2의 a), b)는 각각 도 1의 수요전력 제어장치를 이용한 순환제어 방법과 우선순위 제어방법에 의한 수요전력 제어방법을 도시한 것이다.
도1을 참조하면, 종래 기술에 따른 수요전력 제어장치(3)는 전력량계(1)로부터 전력량 펄스와 수요시한 펄스를 수신하는 펄스수신부(31); 상기 전력량 및 수요시한 펄스에 기반하여 제어대상 부하(2)를 제어하기 위하여 수요전력을 산출하는 연산/제어 처리부(32); 제어대상 부하(2)를 실제적으로 제어(ON/OFF)하는 부하 제어부(33)를 구비한다.
도 2를 참조하면, 순환제어방법은 제어대상 부하를 정해진 순서에 의하여 순차적으로 제어(ON/OFF)하는 방식이며, 차단(OFF) 제어할 때는 1번 부하부터 차단(OFF)하고 복귀(ON) 제어할 때는 가장 먼저 차단(OFF)된 부하(1번 부하)부터 먼저 복귀(ON) 제어하는 방식이다.
우선순위 제어방법은 중요한 부하를 가장 나중에 차단(OFF)하고 가장 먼저 복귀(ON)하는 방식으로 사용자에 의하여 중요도에 따라 차례대로 부하에 번호를 부여하는 데, 가장 먼저 차단될 부하를 1번 부하로 지정하며 가장 중요한 부하를 마지막 번호로 지정한다.
상기와 같은 종래 기술에 따른 수요전력 제어장치는 수용가 전체에 대한 전력량 펄스 및 수요시한 펄스를 수신 받고, 상기 펄스를 이용하여 사용자가 사전에 정한 부하순서(1번-2번-3번-4번)와 상기 제어방법(순환제어, 우선순위제어)에 따라 부하를 제어하기 때문에, 수요전력 제어효과가 불확실하다는 단점이 있다.
즉, 각각의 제어대상 부하가 실제로 소비하고 있는 수요전력을 모르는 상태 에서 정해진 순서대로 부하를 제어(ON/OFF)하기 때문에, 부하를 차단(OFF)하는 경우에 전력을 사용하고 있지 않는 부하를 차단(OFF)하여 수요전력을 감소시키는 효과가 없을 수도 있다. 뿐만 아니라, 부하를 복귀(ON)하는 경우에는 전기사용량이 많은 부하를 복귀(ON)시켜 전체 수요전력이 목표전력을 초과되는 경우도 있다.
따라서 종래 기술에 따른 수요전력 제어장치는 목표전력 이하로 수요전력을 관리/유지할 수 없는 경우가 발생하므로, 효과적으로 수요전력을 제어할 수 없었다.
상기와 같은 종래기술은 제어대상 부하의 각각에 대한 전력량 펄스를 수신 받을 수 없어서 상기 제어대상 부하의 실시간 수요전력을 알 수 없고, 사전에 정해진 차례대로 부하를 제어(ON/OFF)해야한다는 점이 주요 원인이다.
본 발명은 실시간으로 수용가에 설치된 부하의 실제 소비전력을 측정함으로써, 수용가의 총수요전력이 미리 설정된 목표전력을 초과하는 경우에 초과된 전력을 소비하는 부하를 선택하여 부하의 소비전력을 제어할 수 있어 정확하고 효과적으로 총수요전력을 목표전력 이하로 유지시키는 수요전력 제어장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력량 제어 장치는 총수요전력이 기준전력을 초과하는 경우에 초과된 전력량과 복수 부하의 각각으로부터 수신된 복수의 실제 소비전력량을 비교하여 상기 총수요전력이 기준전력을 초과하지 않도록 상기 복수 부하의 각각을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
상기 제어 유닛은, 상기 총수요전력을 측정하는 제1전력량계로부터 제1전력량 펄스와 수요시한 펄스를 수신하고, 수용가에 설치된 복수 부하의 각각으로터 복수의 제2전력량 펄스를 수신하는 펄스 수신부와; 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스에 기초하여 상기 총수요전력을 산출하고, 상기 제2전력량 펄스로에 기초하여 상기 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 산출하는 수요전력 산출부와; 상기 총수요전력의 감소량이 상기 초과전력량 이상이 되도록 상기 복수 부하의 각각을 온-오프 제어하는 주제어부를 포함하여 구성된다.
상기 펄스 수신부는, 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하는 제1펄스 수신부와; 상기 복수의 제2전력량 펄스를 수신하는 제2펄스 수신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2펄스 수신부는, 상기 복수 부하의 각각으로부터 상기 제2전력량 펄스를 수신하는 상기 복수의 부하에 대응되는 수 이상의 전력량 펄스 수신 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 유닛은, 상기 주제어부의 온-오프 제어신호에 따라 상기 적어도 하나의 부하에 인가되는 전원의 공급 및 차단을 제어하는 부하 제어부를 더 포함하는 것이 가능하다.
상기 부하 제어부는, 상기 전원의 공급 및 차단을 스위칭하는 상기 복수 부하에 대응하는 수의 스위치 접점을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 유닛은, 상기 복수 부하의 상태, 최대수요전력, 복수 부하의 각각의 제어이력, 목표전력, 기준전력 가운데 적어도 하나를 포함하는 수요전력 제어장치의 운전정보를 외부에 표시하는 표시부와; 사용자의 제어신호에 따라 상기 운전정보의 저장하고, 저장된 정보의 읽기 및 변경이 가능한 저장부와; 상기 운전정보를 다른 장치와 유무선으로 통신하는 통신부를 더 포함하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력량 제어장치는, 총수요전력이 기준전력을 초과하는 경우에 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 측정하고, 상기 초과 전력량과 상기 실제 소비전력량을 비교하여 상기 총수요전력이 기준전력을 초과하지 않도록 상기 복수 부하의 각각을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
상기 제어 유닛은, 상기 총수요전력을 측정하는 제1전력량계로부터 제1전력 량 펄스와 수요시한 펄스를 수신하고, 수용가에 설치된 복수 부하의 각각으로부터 복수의 제2전력량 펄스를 측정하는 펄스 처리부와; 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스에 기초하여 상기 총수요전력을 산출하고, 상기 복수의 제2전력량 펄스에 기초하여 상기 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 산출하는 수요전력 산출부와; 상기 총수요전력의 감소량이 상기 초과전력량 이상이 되도록 상기 복수 부하의 각각을 온-오프 제어하는 주제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 펄스 처리부는, 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하는 제1펄스 수신부와; 상기 복수 부하의 각각에서 소비되는 전력량을 검출하는 부하 전력량 검출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 부하 전력량 검출부는, 상기 복수 부하의 각각으로부터 전력량 을 검출하는 상기 복수 부하에 대응되는 수 이상의 전력량 검출 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 유닛은, 상기 주제어부의 온-오프 제어신호에 따라 상기 적어도 하나의 부하에 인가되는 전원의 공급 및 차단을 제어하는 부하 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하 제어부는, 상기 전원의 공급 및 차단을 스위칭하는 상기 복수 부하에 대응하는 수의 스위치 접점을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 유닛은, 상기 복수 부하의 상태, 최대수요전력, 복수 부하의 각각의 제어이력, 목표전력, 기준전력 가운데 적어도 하나를 포함하는 수요전력 제어장치의 운전정보를 외부에 표시하는 표시부와; 사용자의 제어신호에 따라 상기 운전 정보의 저장하고, 저장된 정보의 읽기 및 변경이 가능한 저장부와; 상기 운전정보를 다른 장치와 유무선으로 통신하는 통신부를 더 포함하는 것이 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 수용가의 총수요전력과 상기 수용가에 설치된 복수의 개별 부하의 실제 소비전력을 산출하는 수요전력 산출단계와; 상기 산출된 총수요전력과 기준전력 또는 목표전력에 기초하여 조정전력을 산출하는 단계와; 상기 산출된 조정전력과 상기 실제 소비전력에 기초하여 상기 총수요전력이 상기 기준전력 또는 상기 목표전력을 초과하지 않도록 상기 복수의 개별 부하를 제어하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 조정전력은 상기 총수요전력과 상기 기준전력의 차에 의해서 산출되고, 상기 기준전력은 미리 설정된 목표전력 곡선으로부터 현재 시점의 목표전력으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 부하를 제어하는 단계는, 상기 조정전력의 수치를 판단하는 단계와; 상기 조정전력의 수치와 상기 개별 부하의 실제 소비전력에 기초하여 상기 복수의 개별 부하 가운데 제어대상 부하를 선정하여 부하를 온-오프 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0 이상인 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와; 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 낮은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 차단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0보다 작은 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와; 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 낮은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0 이상인 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와; 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 높은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 차단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0보다 작은 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와; 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 높은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 수요전력 제어장치 및 그 방법은 전기를 사용하는 수용가의 복수 부하의 각각의 실제 소비전력을 측정함으로써, 정밀하게 총수요전력을 목표전력 이하로 유지하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 수요전력 제어장치 및 그 방법은 전기를 사용하 는 수용가의 복수 부하의 각각의 실제 소비전력을 측정함으로써, 전기사용에 대한 요금부과 기준인 최대수요전력을 효과적으로 관리할 수 있어 전력요금 절감 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도 3 내지 도 9를 참고하여 본 발명에 대해서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수요전력 제어장치의 구성에 대한 블록도이고, 도 4는 도 3의 수요전력 제어장치의 구성을 상세히 도시한 블록도이고, 도 5는 도 3에 도시된 제1,2펄스 수신부와 부하 제어부의 데이터 송수신 포트를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수요전력 제어 장치는 총수요전력이 기준전력을 초과하는 경우에 초과된 전력량과 복수 부하의 각각으로부터 수신된 복수의 실제 소비전력량을 비교하여 상기 총수요전력이 기준전력을 초과하지 않도록 상기 복수 부하의 각각을 제어한다.
상기 수요전력 제어장치(50)는 상기 총수요전력과 실제 부하의 전력량을 측정하기 위하여 전력량 펄스를 수신하는 펄스 수신부(51,52)와; 상기 수신된 전력량 펄스에 기초하여 상기 총수요전력과 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 산출하는 전력 산출부(53)와; 상기 총수요전력과 목표전력량에 기초하여 상기 복수 부하의 각각을 온-오프 제어하는 주제어부(54)를 포함하여 구성된다.
상기 펄스 수신부는 제1 전력량계(30)로부터 수용가에서 사용하는 전기 사용 량을 수신하는 기능을 하며, 상기 총수요전력을 측정하는 제1전력량계로부터는 제1전력량 펄스와 수요시한 펄스를 수신하고, 수용가에 설치된 복수 부하의 각각으로터는 복수의 제2전력량 펄스를 수신한다.
상기 수요전력 산출부(53)는, 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스에 기초하여 상기 총수요전력을 산출하고, 상기 제2전력량 펄스로에 기초하여 상기 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 산출한다.
상기 주제어부(54)는 상기 총수요전력의 감소량이 상기 초과전력량 이상이 되도록 상기 복수 부하의 각각을 온-오프 제어하는 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
상기 펄스 수신부는, 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하는 제1펄스 수신부(51)와; 상기 복수의 제2전력량 펄스를 수신하는 제2펄스 수신부(52)를 포함하여 구성된다.
상기 제2펄스 수신부(52)는, 상기 복수 부하의 각각으로부터 상기 제2전력량 펄스를 수신하는 상기 복수의 부하에 대응되는 수 이상의 전력량 펄스 수신 포트를 포함한다.
상기 수요전력 제어장치(50)는, 상기 주제어부의 온-오프 제어신호에 따라 상기 적어도 하나의 부하에 인가되는 전원의 공급 및 차단을 제어하는 부하 제어부(55)를 더 포함하는 것이 가능하다.
상기 부하 제어부(55)는, 상기 전원을 공급 및 차단하는 상기 복수 부하에 대응하는 수의 스위치 접점을 포함한다.
상기 수요전력 제어부(50)는 상기 복수 부하의 상태, 최대수요전력, 복수 부하의 각각의 제어이력, 목표전력, 기준전력 가운데 적어도 하나를 포함하는 수요전력 제어장치의 운전정보를 외부에 표시하는 표시부(56)와; 사용자의 제어신호에 따라 상기 운전정보의 저장하고, 저장된 정보의 읽기 및 변경이 가능한 저장부(57)와; 상기 운전정보를 다른 장치와 유무선으로 통신하는 통신부(58)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 표시부(56)는 수용가에 대한 각종 수요전력과 제어대상 부하의 제어(ON/OFF)상태를 표시하고, 상기 저장부(57)는 사용자가 설정한 프로그램(수요시한) 및 최대수요전력 등을 기록하고, 상기 통신부(58) 수요전력 제어장치를 운영하기 위한 프로그램 및 수요전력 등의 데이터를 통신장치와 교환한다.
여기서, 상기 통신부(58)는 유선 또는 무선으로 주변 장치등과 통신이 가능하며, 상기 유무선 통신 수단은 무선 LAN, RS485, 불루투스, 와이브로 등의 통신 수단으로 구현하는 것이 가능한다.
상술한 바와 같이, 상기 일실시예에 따른 수요전력 제어장치(50)는 수용가 전체에 대한 수요전력(제1 수요전력)과, 다수의 제어대상 부하에서 실제로 사용하는 제어대상 부하 각각에 대한 수요전력(제2 수요전력)을 실시간으로 계측하고, 그 계측된 제1 수요전력과 제2 수요전력에 기반하여 다수의 제어대상 부하(40)를 제어한다.
이 경우에, 도 3에 도시된바와 같이 수요전력 제어장치(50)는 수용가 전체에 대한 전기사용량을 계량하는 제1전력량계(30)로부터 수신 받은 전력량 펄스를 이용 하여 상기 제1 수요전력을 산출하고, N개의 제어대상 부하로부터 수신 받은 전력량 펄스를 이용하여 제2 수요전력을 산출하는 것을 특징으로 한다.
도 4를 참조하여 구성을 보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 펄스 수신부(51)는 상기 제1 전력량계(30)로부터 수용가 전체에 대한 전력량 펄스(WP)와 수요시한 펄스(EOI)를 수신하고, 상기 제2 펄스 수신부(52)는 제어대상 부하의 각각(부하1 ~ 부하N)에 대한 전력량 펄스를 수신한다.
상기 전력 산출부(53)는 전력 상기 전력량 펄스와 수요시한 펄스를 이용하여 수용가의 총수요전력을 산출하고, 상기 주제어부(54)는 상기 산출된 총수요전력에 기초하여 수용가 전체의 수요전력이 목표전력을 초과하는 경우에는 목표전력 이하가 되도록 전원을 차단해야할 부하를 선택하고, 상기 목표전력을 초과하지 않고 수용가에서 소비할 전력의 여유가 있는 경우에는 전원을 공급할 부하를 선택하여 그 선택된 제어대상 부하를 제어하며, 상기 부하 제어부(55)가 선택된 부하의 상태값(ON 또는 OFF)을 제어대상 부하에 적용함으로써 실제로 제어대상 부하를 차단(OFF)하거나 전원을 공급하여 복귀(ON)하도록 제어대상부하를 제어한다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 펄스 수신부는 제어대상 부하를 포함한 수용가 전체에 대한 총 전기 사용량을 계량하는 전력량계로부터 전력량 펄스와 수요시한 펄스를 수신 받으며, 상기 제2 펄스 수신부는 제어대상 부하 각각에 대한 전기 사용량을 계량하는 장치(전력량계 L1, 전력량계 L2, ..., 전력량계 LN)로부터 전력량 펄스를 수신 받는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 펄스 수신부는 제1전력량 펄스(WP(T)) 및 수요시한 펄스(EOI: End Of Interval) 단자를 1개 이상 구비하며, 상기 제2 펄스 수신부는 N개의 제어대상 부하(부하 1, 부하 2, ..., 부하 N)로부터 복수의 제2전력량 펄스를 입력 받을 수 있도록 N개 이상의 전력량 펄스 단자(WP(L1), WP(L2), ..., WP(LN))를 포함한다.
상기 제2 펄스 수신부(52)는 복수의 제어대상 부하(40)의 각각의 내부에 구비된 전력량계로부터 제2전력량 펄스를 수신하고 있으나, 상기 제어대상 부하와는 별개로 외부에 설치되어 상기 제어대상 부하 각각의 전력을 측정하는 전력량계로부터 제2전력량 펄스를 수신하는 것도 가능하다.
또한, 상기 제2 펄스 수신부(52)는 상기 제어대상 부하(40)의 각각으로부터 계측된 실제의 소비전력량이 아닌 상기 제어대상 부하(40)의 각각의 정격 전력을 이용하여 산출된 소비전력량을 산출하는 것도 가능하다.
상기 전력 산출부는 상기 펄스 수신부로부터 수신 받은 제1전력량 펄스와 수요시한 펄스를 이용하여 수요전력을 산출하는 기능을 한다. 상기 제1전력량 펄스는 수용가의 전기 사용량에 비례하여 전력량계로부터 출력되는 신호이며, 수요시한 펄스는 일정한 시간간격(5분, 10분, 15분, 30분, 60분)마다 전력량계로부터 출력되는 펄스 신호로서 수요전력을 연산하는 데 있어서 기준시점이 되고, 수요전력 제어장치가 수요시한 신호를 수신하면 수요전력을 초기화한다.
본 발명에서는 수요시한 펄스(EOI)와 제1 펄스 수신부로부터 수신한 제1전력량 펄스를 이용하여 제1 수요전력을 산출하고, 제2 펄스 수신부로부터 수신한 제2전력량 펄스를 이용하여 제2 수요전력을 산출한다.
임의의 M번째의 부하에 설치된 전력량계로부터 수신한 제2전력량 펄스는 수 식 (1)를 이용하여 현재 시점에서의 수요전력으로 변환할 수 있다.
현재 수요전력(M) = WP(M) X 계기정수(M) X PCT비(M) X 60/수요시한 -(식 1)
여기서, WP는 수요시한 펄스 입력 이후부터 입력되는 전력량 펄스의 누적 개수, 계기정수는 1펄스에 대응하는 전력량[watt-hour/pulse], PCT비는 전력량계의 입력 단에 연결된 PT, CT 비율의 곱(PCT비 = PT비 XCT비), 수요시한은 수요전력을 연산하는 기준이 되는 시간 간격[minute]이다.
따라서, 현재 시점에서의 제1 수요전력과 제2 수요전력은 수식(2) 및 (3)과 같이 표현된다.
제1 수요전력(= 현재 수요전력(T)) = WP(T) X 계기정수(T) X PCT비(T) X 60/수요시한[watt] -----------------------------------------------------------(2)
제2 수요전력 = 현재 수요전력(LN) = WP(LN) X 계기정수(LN) X PCT비(LN) X 60/수요시한[watt] --------------------------------------------------------(3)
여기서, T는 수용가 전체에 대한 전기사용량을 계량하는 전력량계와 연관된 파라미터이고, LN은 제어대상 부하 중에서 N번째 부하를 계량하는 전력량계와 연관된 파라미터이다.
상기 연산/제어 처리부는 수용가 전체의 수요전력이 목표전력 이하가 되도록, 사용자에 의하여 사전에 설정된 목표전력 및 상기 제1 수요전력과 제2 수요전력에 근거하여 제어대상 부하 중에서 차단(OFF)제어 또는 복귀(ON)제어할 부하를 결정한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요전력 제어장치의 구성에 대한 블 록도로써, 제1펄스 수신부, 부하 전력량 검출부와 부하 제어부의 데이터 송수신 포트를 도시한 것이다.
상기 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요전력 제어장치는 수요전력 제어장치에서 부하의 전력을 수요전력 직접 검출하거나 측정하는 구성에 있어서 상기 일실시예에 따른 수요전력 제어장치와 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 상기 일실시예에 따른 수요전력 제어장치와의 차이점을 위주로 설명하며, 상술된 공통 구성의 설명을 생략한다.
도 3과 도6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요전력 제어장치(60)는 총수요전력이 기준전력을 초과하는 경우에 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 측정하고, 상기 초과 전력량과 상기 실제 소비전력량을 비교하여 상기 총수요전력이 기준전력을 초과하지 않도록 상기 복수 부하의 각각을 제어한다.
상기 수요전력 제어장치(60)는 상기 총수요전력을 측정하는 제1전력량계로부터 제1전력량 펄스와 수요시한 펄스를 수신하고, 수용가에 설치된 복수 부하의 각각으로부터 복수의 제2전력량 펄스를 측정하는 펄스 처리부(61,62)와; 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스에 기초하여 상기 총수요전력을 산출하고, 상기 복수의 제2전력량 펄스에 기초하여 상기 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 산출하는 전력 산출부(63)와; 상기 총수요전력의 감소량이 상기 초과전력량 이상이 되도록 상기 복수 부하의 각각을 온-오프 제어하는 주제어부(64)를 포함하여 구성된다.
상기 펄스 처리부는, 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하는 제1펄스 수신부(61)와; 상기 복수 부하의 각각에서 소비되는 전력량을 검출하는 부하 전력량 검출부(62)를 포함하여 구성된다.
상기 부하 전력량 검출부(62)는, 상기 복수 부하의 각각으로부터 전력량을 검출하는 상기 복수 부하에 대응되는 수 이상의 전력량 검출 포트를 포함하여 구성된다.
상기 부하 전력량 검출부(62)는, 상기 제어대상 부하(40)의 각각으로부터 계측된 실제의 소비전력량이 아닌 상기 제어대상 부하(40)의 각각의 정격 전력을 이용하여 산출된 소비전력량을 산출하는 것도 가능하다. 이 경우에, 상기 부하 전력량 검출부는 현재 동작 중인 제어대상 부하의 각각을 식별하는 것이 가능하고, 상기 주제어부는 상기 저장부에 미리 설정된 상기 각각의 제어대상 부하에 대한 정격전력 정보와, 상기 식별정보에 기초하여 전력을 산출하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수요전력 제어방법의 흐름도이고, 도 8의 a)와 b)는 각각 총소비전력이 기준전력을 초과한 경우의 총소비전력 곡선과 목표전력 곡선의 관계도와, 총소비전력이 기준전력을 초과하지 않은 경우의 총소비전력 곡선과 목표전력 곡선의 관계도이다. 도 9는 본 발명의 수요전력 제어방법에 따른 수요전력을 제어한 경우에 부하의 동작과 전력제어의 효과를 나타낸 수요전력 제어 결과도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 수요전력 제어방법은 수용가의 총수요전력과 상기 수용가에 설치된 복수의 개별 부하의 실제 소비전력을 산출하는 수요전력 산출단계(S10)와; 상기 산출된 총수요전력과 기준전력 또는 목표전력에 기초하여 조정전력을 산출하는 단계(S20)와; 상기 산출된 조정전력과 상기 실제 소비전력에 기초하여 상기 총수요전력이 상기 기준전력 또는 상기 목표전력을 초과하지 않도록 상기 복수의 개별 부하를 제어하는 단계(S30~S60)를 포함한다.
상기 조정전력은 상기 총수요전력과 상기 기준전력의 차에 의해서 산출되고, 상기 기준전력은 미리 설정된 목표전력 곡선으로부터 현재 시점의 목표전력으로 설정된다.
또한, 상기 조정전력은 상기 총수요전력과 상기 목표전력의 차에 의해서 산출되는 것을 특징으로하며, 상기 목표전력은 상기 기준전력에 근거하여 미리 설정된 목표전력 곡선으로부터 시간 경과에 따라 예측된 값으로 설정되는 것이 가능하다.
상기 부하를 제어하는 단계는, 상기 조정전력의 수치를 판단하는 단계(S30)와; 상기 조정전력의 수치와 상기 개별 부하의 실제 소비전력에 기초하여 상기 복수의 개별 부하 가운데 제어대상 부하를 선정하여 부하를 온-오프 제어하는 단계(S60)를 포함하여 구성된다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0 이상인 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 낮은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 차단시킨다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0보다 작은 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 낮은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 공급한다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0 이상인 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 높은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 차단시킨다.
상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0보다 작은 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 높은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 공급한다.
보다 상세하게 수요전력 제어방법은, 먼저 조정전력 및 여유전력 산출하고, 전력 산출부에서 산출된 제1 수요전력과 기준전력을 이용하여 조정전력 및 여유전력을 산출한다.
상기 조정전력은 현재 시점에서 기준전력보다 어느 정도 전력을 많이 사용하고 있는 지를 나타내는 전력, 즉 수요전력 제어장치가 제어해야 하는 전력이다. 상기 여유전력은 기준전력을 초과하지 않는 범위 내에서 수용가에서 추가적으로 사용할 수 있는 전력, 즉 수요전력 제어장치에서 추가적으로 허용 가능한 전력이다. 상기 조정전력 및 여유전력은 수식 (4) 및 (5)를 이용하여 산출한다.
조정전력 = 제1 수요전력 - 기준전력 = 제1 수요전력 - [목표전력/수요시한 X 경과된 수요시한][watt] ----------------------------------------------(식 4)
여유전력 = 기준전력 - 제1 수요전력 = -조정전력[watt]------------(식 5)
여기서, 기준전력은 현재 시점에서의 목표전력이고, 경과된 수요시한은 수요시한 펄스신호 수신한 시점부터 현재까지 경과된 시간이다.
상기 조정전력 및 여유전력이 산출되면, 상기 조정전력이 >= 0 경우에 해당하는 지를 판단하고, 상기 조정전력이 >= 0 경우에는 차단(OFF) 제어할 부하를 결정한다.
상세하게는, 현재 ON 상태에 있고, 전력을 사용하는 제어대상 부하 중에서, 상기 제2 수요전력이 조정전력보다 큰 부하(들)을 차단(OFF) 제어할 부하(들)로 선택하는 것을 기본으로 하며, 상기 제2 수요전력이 가장 작은 부하(즉, 소비전력이 가장 작은 부하)를 차단(OFF) 제어할 부하로 선택한다.
이것은 차단(OFF) 제어로 인한 수요전력의 급격한 변동을 최소화하기 위함이다.
그러나, 상기 조정전력이 < 0 경우에는 복귀(ON) 제어할 부하를 결정한다.
상세하게는, 현재 OFF 상태인 제어대상 부하 중에서, 상기 제2 수요전력이 여유전력보다 작은 부하(들)을 복귀(ON) 제어할 부하(들)로 선택하는 것을 기본으로 하며, 상기 제2 수요전력이 가장 작은 부하(즉, 소비전력이 가장 작은 부하)를 복귀(ON) 제어할 부하로 선택한다.
이것은 복귀(ON) 제어로 인한 수요전력의 급격한 변동을 최소화하기 위함이다.
또한, 상기와는 달리 부하를 차단(OFF) 또는 투입(ON) 제어하는 경우에 , 부하에 대한 차단(OFF) 또는 투입(ON) 효과를 극대화하기 위하여 제2 수요전력이 가장 큰 부하를 제어할 부하로 선택할 수 있다.
아울러 제어대상 부하를 선택하기 위하여 조정전력과 여유전력을 산출하는 데 있어서, 제1 수요전력과 기준전력을 이용하는 것을 기본으로 하였으나, 예측전력과 목표전력을 이용하거나 단위시간당 수요전력 변화량을 이용할 수 있다.
또한 제어대상 부하에 대한 전력을 실시간으로 계측하고 이를 기반으로 부하를 제어한다는 범위 내에서, 본 발명에서 명기한 제어방법 이외의 소정의 부하제어 수단으로 응용 가능하다.
상기 차단 또는 복귀시킬 부하들이 결정되면, 상기 부하 제어부는 상기 전력 산출부에서 산출된 제어대상 부하에 대한 차단(OFF) 또는 복귀(ON) 결정값을 부하에 적용하는 기능을 수행한다. 상기 부하 제어부는 장치 내부에 부하를 실제로 차단(OFF) 또는 복귀(ON) 시킬 수 있는 스위치 접점을 포함하고, 도 5에 도시된바와 같이 N개의 제어대상 부하를 제어할 수 있도록 N개 이상의 접점단자(C1, C2, ..., CN)를 포함한다.
도 9는 본 발명에 따른 수요전력 제어방식과 종래 제어방식에 따른 차단(OFF), 투입(ON) 제어동작 및 그에 따른 수요전력 제어효과를 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 수용가(4개의 제어대상 부하, 비 제어대상 부하)에서 사용하는 전체 수요전력(제1 수요전력)은 105 watt, 현재시점에서의 목표전력인 기준전력은 90 watt로 가정하였다(제8 도, a). 즉, 수요전력 제어장치는 전체 수요전 력(제1 수요전력, 105watt)를 기준전력(90 watt) 이하로 만들기 위하여 제어대상 부하에 대하여 차단(OFF) 제어동작을 수행해야 함을 의미한다.
도 9의 b)에서 보여지는 바와 같이 종래 제어방식은 3회의 차단(OFF) 제어동작 후에 전체 수요전력을 기준전력 이하로 유지할 수 있으나, 도 9의 b)에서 보여지는 바와 같이 본 발명에 따른 수요전력 제어방법은 1회의 차단(OFF) 제어동작 후에 전체 수요전력을 기준전력 이하로 유지할 수 있다.
또한, 종래 제어방식은 복귀(ON) 제어동작을 금지하지 않는 다면 복귀(ON)-차단(OFF)-복귀(ON)-차단(OFF) 제어동작을 반복적으로 수행할 위험성을 내포하고 있으나, 본 발명의 제어방식은 제어대상 부하 각각에 대한 수요전력에 근거하여 차단(OFF) 또는 복귀(ON) 제어 동작을 수행하므로, 상기 종래 발명의 단점을 개선하는 효과가 있다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 수요전력 제어장치의 구성에 대한 블록도를 도시한 것이다.
도 2의 a), b)는 도 1의 수요전력 제어장치를 이용한 수요전력 제어방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수요전력 제어장치의 구성에 대한 블록도이다.
도 4는 도 3의 수요전력 제어장치의 구성을 상세히 도시한 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시된 제1,2펄스 수신부와 부하 제어부의 데이터 송수신 포트를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요전력 제어장치의 구성에 대한 블록도로써, 제1펄스 수신부, 부하 전력량 검출부와 부하 제어부의 데이터 송수신 포트를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수요전력 제어방법의 흐름도이다.
도 8의 a)는 총소비전력이 기준전력을 초과한 경우의 총소비전력 곡선과 목표전력 곡선의 관계도이다.
도 8의 b)는 총소비전력이 기준전력을 초과하지 않은 경우의 총소비전력 곡선과 목표전력 곡선의 관계도이다.
도 9는 본 발명의 수요전력 제어방법에 따른 수요전력을 제어한 경우에 부하의 동작과 전력제어의 효과를 나타낸 수요전력 제어 결과도이다.

Claims (19)

  1. 총수요전력이 기준전력을 초과하는 경우에 초과된 전력량과 복수 부하의 각각으로부터 수신된 복수의 실제 소비전력을 비교하여 상기 총수요전력이 기준전력을 초과하지 않도록 상기 복수 부하의 각각을 제어하는 수요전력 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수요전력 제어장치는, 상기 총수요전력을 측정하는 제1전력량계로부터 제1전력량 펄스와 수요시한 펄스를 수신하고, 수용가에 설치된 복수 부하의 각각으로터 복수의 제2전력량 펄스를 수신하는 펄스 수신부와;
    상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스에 기초하여 상기 총수요전력을 산출하고, 상기 제2전력량 펄스로에 기초하여 상기 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 산출하는 수요전력 산출부와;
    상기 총수요전력의 감소량이 상기 초과전력량 이상이 되도록 상기 복수 부하의 각각을 온-오프 제어하는 주제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 펄스 수신부는, 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하는 제1펄스 수신부와;
    상기 복수의 제2전력량 펄스를 수신하는 제2펄스 수신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  4. 총수요전력이 기준전력을 초과하는 경우에 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 측정하고, 상기 초과 전력량과 상기 실제 소비전력량을 비교하여 상기 총수요전력이 기준전력을 초과하지 않도록 상기 복수 부하의 각각을 제어하는 수요전력 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수요전력 제어장치는, 상기 총수요전력을 측정하는 제1전력량계로부터 제1전력량 펄스와 수요시한 펄스를 수신하고, 수용가에 설치된 복수 부하의 각각으로부터 복수의 제2전력량 펄스를 측정하는 펄스 처리부와;
    상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스에 기초하여 상기 총수요전력을 산출하고, 상기 복수의 제2전력량 펄스에 기초하여 상기 복수 부하의 각각의 실제 소비전력량을 산출하는 수요전력 산출부와;
    상기 총수요전력의 감소량이 상기 초과전력량 이상이 되도록 상기 복수 부하의 각각을 온-오프 제어하는 주제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 펄스 처리부는, 상기 제1전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하는 제1펄스 수신부와;
    상기 복수 부하의 각각에서 소비되는 전력량을 검출하는 부하 전력량 검출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2펄스 수신부는, 상기 복수 부하의 각각으로부터 상기 제2전력량 펄스를 수신하는 상기 복수의 부하에 대응되는 수 이상의 전력량 펄스 수신 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 부하 전력량 검출부는, 상기 복수 부하의 각각으로부터 전력량 을 검출하는 상기 복수 부하에 대응되는 수 이상의 전력량 검출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  9. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 주제어부의 온-오프 제어신호에 따라 상기 적어도 하나의 부하에 인가되는 전원의 공급 및 차단을 제어하는 부하 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부하 제어부는, 상기 전원의 공급 및 차단을 스위칭하는 상기 복수 부하에 대응하는 수의 스위치 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  11. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 복수 부하의 상태, 최대수요전력, 복수 부하의 각각의 제어이력, 목표전력, 기준전력 가운데 적어도 하나를 포함하는 수요전력 제어장치의 운전정보를 외부에 표시하는 표시부와;
    사용자의 제어신호에 따라 상기 운전정보를 저장하고, 저장된 정보의 읽기 및 변경이 가능한 저장부와;
    상기 운전정보를 다른 장치와 유무선으로 통신하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 장치.
  12. 수용가의 총수요전력과 상기 수용가에 설치된 복수의 개별 부하의 실제 소비전력을 산출하는 수요전력 산출단계와;
    상기 산출된 총수요전력과 기준전력 또는 목표전력에 기초하여 조정전력을 산출하는 단계와;
    상기 산출된 조정전력과 상기 실제 소비전력에 기초하여 상기 총수요전력이 상기 기준전력 또는 목표전력을 초과하지 않도록 상기 복수의 개별 부하를 제어하 는 단계를 포함하는 수요전력 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조정전력은 상기 총수요전력과 상기 기준전력의 차에 의해서 산출되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 조정전력은 상기 총수요전력과 상기 목표전력의 차에 의해서 산출되며, 상기 목표전력은 상기 기준전력에 근거하여 미리 설정된 목표전력 곡선으로부터 시간 경과에 따라 예측된 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 부하를 제어하는 단계는, 상기 조정전력의 수치를 판단하는 단계와;
    상기 조정전력의 수치와 상기 개별 부하의 실제 소비전력에 기초하여 상기 복수의 개별 부하 가운데 제어대상 부하를 선정하여 부하를 온-오프 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0 이상인 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와;
    상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 낮은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 차단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0보다 작은 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와;
    상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 낮은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0 이상인 경우에는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와;
    상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 높은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 차단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 부하를 온-오프 제어하는 단계는, 상기 조정전력이 0보다 작은 경우에 는 상기 조정전력과 상기 개별 부하의 실제 소비전력을 비교하는 단계와;
    상기 비교결과에 따라 상기 실제 소비전력이 상기 조정전력보다 큰 부하 가운데에서 상기 실제 소비전력이 높은 값을 갖는 부하의 순서로 전원을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어 방법.
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