KR20130002504A

KR20130002504A - 수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법

Info

Publication number: KR20130002504A
Application number: KR1020110063488A
Authority: KR
Inventors: 채우규; 김주용; 이학주; 박중성; 조성수; 이동준
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-08
Also published as: WO2013002438A1

Abstract

수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 수배전반은, 교류전력 공급원으로부터 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하거나 직류전력 공급원으로부터 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환기; 상기 교류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 교류전력을 구내 교류전력 부하에 분배하는 교류부스; 상기 직류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 직류전력을 구내 직류전력 부하에 분배하는 직류부스; 및 상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량과 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량을 비교하여 상기 교류부스로 공급되는 교류전력과 상기 직류부스로 공급되는 직류전력을 조절하기 위해 상기 전력변환기를 제어하는 제어 장치를 포함한다.

Description

수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법{Distributing board and method for processing electric power using the same}

본 발명은 수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법에 관한 것으로서 특히, 교류부스로 공급되는 교류전력과 직류부스로 공급되는 직류전력을 조절하기 위해 전력변환기를 제어하고, 상위 계통 장치에 고장 발생시 전력수용가에 정전이 발생하지 않도록 상위 계통 장치와 전력수용가를 분리하며, 전기자동차를 충전하기 위한 전기자동차 충전단자를 제공하는 수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법에 관한 것이다.

아파트나 공장 등의 자가용 전력수용가에서는 수요 전력량이 많기 때문에 전력회사의 주상 또는 지상 변압기로부터 전력을 직접 공급받는 것이 불가능하다. 따라서 전력회사의 배전선으로부터 22,900V 정도의 전압으로 전력을 공급받아 원하는 전압으로 낮추어 사용하기 위하여 수배전반이 필요하다.

최근 환경오염 문제 등을 해결하기 위하여, 태양광, 풍력, 연료 전지와 같은 신재생 에너지 또는 분산 전원이 널리 보급되고 있다. 특히 도심지에 위치한 자가용 전력수용가에서는 태양광과 같은 분산 전원을 상기 수배전반에 연계하여 설치하고, 상기 분산 전원으로부터 발전되는 전력을 사용하고 잉여 전력을 전력회사로 판매하고 있다.

그러나 최근 사용되고 있는 분산 전원은 대부분 직류로 전력을 생산하고 있으며, 대다수의 전기 기기에 교류전력을 공급해야 하기 때문에 별도의 전력 변환 장치가 필요하다. 이러한 전력 변환 장치는 각각의 분산 전원마다 구비해야 하므로 비경제적이고, 설치공간도 많이 차지하게 된다. 또한 특정 분산 전원만 발전을 할 경우에는 다른 분산 전원에 설치된 전력변환기는 동작하지 않아 전력변환기의 효율 및 설비이용률이 매우 낮아지게 된다.

그리고 분산 전원에서 생산되는 전력이 직류전력임에도 불구하고 직류기기에 전원을 공급하기 위해서는 2차례 이상의 전력변환이 필요하여 많은 전력 손실이 발생하게 된다.

이에 따라, 직류와 교류를 동시에 공급하는 방안에 대한 필요성이 제기되고 있다. 그러나 종래의 수배전반은 교류전력 또는 직류전력 중 한 가지만을 공급할 수 있기 때문에, 직류전력과 교류전력을 동시에 공급하기 위해서는 추가의 수배전반을 설치하여야 해서 설치공간을 많이 차지하게 되고 비경제적이다.

전력회사의 전력설비 고장으로 인한 정전이 발생할 경우, 전력수용가 역시 정전이 되어 제품 생산 불가 등 재산상의 피해를 입게 된다. 그리고 수배전반에 연계되어 운전 중인 분산 전원 역시 전력 생산을 중지하게 되어, 분산 전원의 정상적인 운전시에 생산할 수 있는 전력을 생산할 수 없게 되어 비효율적이다.

최근 전 세계적으로 각 정부는 환경오염 문제 등을 해결하기 위하여 전기 자동차를 보급하기 위하여 노력하고 있다. 그러나 전기 자동차를 충전하기 위해서는 고가의 전용 충전기가 필요하며 충전기의 설치 장소도 확보되어야 한다. 또한 전력수용가 구내에서 여러 대의 전기자동차가 충전을 하게 되면 피크 전력이 발생하여 전기요금이 상승하고, 전압 강하가 심하게 발생하여 전력설비의 안정적인 운영을 어렵게 만든다. 또한 국가적으로 전력소모가 급증하게 되어 대형 발전소를 추가로 건설해야 하는 어려움이 있다.

본 발명의 목적은, 본 발명은 수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법에 관한 것으로서 특히, 교류부스로 공급되는 교류전력과 직류부스로 공급되는 직류전력을 조절하기 위해 전력변환기를 제어하고, 상위 계통 장치에 고장 발생시 전력수용가에 정전이 발생하지 않도록 상위 계통 장치와 전력수용가를 분리하며, 전기자동차를 충전하기 위한 전기자동차 충전단자를 제공하는 수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반은, 교류전력 공급원으로부터 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하거나 직류전력 공급원으로부터 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환기; 상기 교류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 교류전력을 구내 교류전력 부하에 분배하는 교류부스; 상기 직류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 직류전력을 구내 직류전력 부하에 분배하는 직류부스; 및 상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량과 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량을 비교하여 상기 교류부스로 공급되는 교류전력과 상기 직류부스로 공급되는 직류전력을 조절하기 위해 상기 전력변환기를 제어하는 제어 장치를 포함한다.

상기 교류전력 공급원은, 상위 계통 장치, 분산 교류전력 발전 장치 및 비상 발전 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 수배전반은, 상기 상위 계통 장치의 고장여부를 판단하여 고장 발생시 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하고, 고장 복구시 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입할 수 있다.

상기 제어 장치는, 상기 제1 차단기로부터 개방 정보를 수신하여 독립운전 모드로 설정하고 상기 제1 차단기로부터 투입 정보를 수신하여 계통연계운전 모드로 설정할 수 있다.

상기 수배전반은, 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력의 전압을 상기 구내 교류전력 부하가 사용가능한 전압으로 낮추는 변압기를 더 포함할 수 있다.

상기 수배전반은, 상기 제어 장치의 제어를 받아 상기 변압기 2차측의 고장여부를 판단하여 고장 발생시 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하고, 고장 복구시 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입하는 제2 차단기를 더 포함할 수 있다.

상기 직류전력 공급원은, 분산 직류전력 발전 장치를 포함할 수 있다.

상기 수배전반은, 상기 구내 직류전력 부하의 요구 전력량과 상기 분산 직류전력 발전 장치의 발전 전력을 비교하여, 상기 구내 직류전력 부하의 요구 전력량이 상기 분산 직류전력 발전 장치의 발전 전력량보다 적으면 남는 직류전력을 저장하고, 상기 구내 직류전력 부하의 요구 전력량이 상기 분산 직류전력 발전 장치의 발전 전력량보다 많으면 저장된 전력을 출력하는 전력저장 장치를 더 포함하되, 상기 직류전력 공급원은 상기 전력저장 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 수배전반은, 상기 제어 장치로부터 투입 또는 개방 명령을 전달받아 투입 또는 개방 명령을 수행하여 상기 구내 교류전력 부하 또는 상기 구내 직류전력 부하로의 전력을 차단하거나 투입하는 제3 차단기를 더 포함할 수 있다.

상기 구내 교류전력 부하는 복수의 구내 비중요 교류전력 부하를 포함하고 상기 구내 직류전력 부하는 복수의 구내 비중요 직류전력 부하를 포함하며, 상기 제3 차단기는 상기 제어 장치로부터 개방 명령을 받으면 상기 복수의 구내 비중요 교류전력 부하 및 상기 복수의 구내 비중요 직류전력 부하로 공급되는 전력을 중요도가 낮은 순서에 따라 순차적으로 차단할 수 있다.

상기 직류부스는, 전기자동차 충전을 위한 전기자동차 충전단자와 연결되되, 상기 제어 장치는, 상기 전기자동차 충전단자를 통한 전기자동차의 충전을 감지하면 미리 설정된 최대 수전전력량에서 현재 수전전력량을 뺀 충전 가능량을 계산하여 상기 전기자동차가 충전 가능량만큼만 충전하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 전력변환기, 교류부스, 직류부스 및 제어 장치를 포함하는 수배전반의 전력 처리 방법은, 상기 제어 장치가 구내 직류전력 부하의 요구전력량과 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량을 비교하는 단계; 상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 크면 상기 전력변환기를 통해 교류전력을 직류전력으로 변환하고 상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 작으면 상기 전력변환기를 통해 직류전력을 교류전력으로 변환하는 단계; 및 교류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 교류전력을 상기 교류부스를 통해 구내 교류전력 부하에 분배하고, 상기 직류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 직류전력을 상기 직류부스를 통해 상기 구내 직류전력 부하에 분배하는 단계를 포함한다.

상기 전력 처리 방법은, 상위 계통 장치의 고장여부를 판단하는 단계; 고장 발생시 제1 차단기의 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하는 단계; 및 고장 복구시 상기 제1 차단기의 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 처리 방법은, 상기 고장 발생시 제1 차단기의 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하는 단계 이후에, 독립운전 모드로 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 고장 복구시 상기 제1 차단기의 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입하는 단계 이후에, 계통연계운전 모드로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 처리 방법은, 상기 독립운전 모드로 설정하는 단계 이후에, 상기 제1 차단기의 2차측의 주파수를 기준 주파수와 비교하는 단계; 상기 제1 차단기의 2차측 주파수가 기준 주파수보다 크면 전력저장 장치가 전력저장 가능한지를 확인하는 단계; 및 상기 전력저장 장치가 전력저장이 가능하면 전력저장 장치에 전력 저장 명령을 내리고, 상기 전력저장 장치가 전력저장이 불가능하면 분산 전원 발전 장치에 출력 감소 명령을 내리는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 처리 방법은, 상기 제1 차단기의 2차측의 주파수를 기준 주파수와 비교하는 단계에서 상기 제1 차단기의 2차측 주파수가 기준 주파수보다 작으면 전력저장 장치의 출력 증가가 가능한지를 확인하는 단계; 상기 전력저장 장치의 출력 증가가 가능하면 전력저장 장치의 출력 증가 명령을 내리고 상기 전력저장 장치의 출력 증가가 불가능하면 상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 가능한지 확인하는 단계; 및 상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 가능하면 상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가 명령을 내리고, 상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 불가능하면 구내 비중요 전력 부하를 중요도가 낮은 순서에 따라 순차적으로 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 처리 방법은, 상기 제어 장치가 상위 계통 장치로부터 수전 전력량 감소 요청을 수신하는 단계; 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하는지 확인하는 단계; 및 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하면 상기 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서에 따라 차단하고, 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하지 않으면 분산 전원 발전 장치를 출력 증가 순서에 따라 출력 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 처리 방법은, 상기 제어 장치가 상위 계통 장치로부터 전력거래 요금 단가를 수신하는 단계; 상기 전력거래 요금 단가에 근거하여 수전 전력량 감소가 필요한지 판단하는 단계; 수전 전력량 감소가 필요하다고 판단되면 요구되는 차단 부하량을 계산하는 단계; 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하는지 확인하는 단계; 및 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하면 상기 요구되는 차단 부하량만큼 상기 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서에 따라 차단하고, 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하지 않으면 상기 요구되는 차단 부하량만큼 분산 전원 발전 장치를 출력 증가 순서에 따라 출력을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 처리 방법은, 상기 직류부스를 전기자동차 충전단자와 연결하는 단계; 상기 제어장치가 상기 직류부스의 전기자동차 충전단자를 통한 전기자동차의 충전을 감지하는 단계; 미리 설정된 최대 수전전력량에서 현재 수전전력량을 뺀 충전 가능량을 계산하는 단계; 및 상기 전기자동차가 충전 가능량만큼만 충전하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법에 관한 것으로서 특히, 교류부스로 공급되는 교류전력과 직류부스로 공급되는 직류전력을 조절하기 위해 전력변환기를 제어하고, 상위 계통 장치에 고장 발생시 전력수용가에 정전이 발생하지 않도록 상위 계통 장치와 전력수용가를 분리하며, 전기자동차를 충전하기 위한 전기자동차 충전단자를 제공하는 수배전반 및 이를 이용한 전력 처리 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반을 포함하는 전력 공급 시스템을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반을 포함하는 전력 공급 시스템을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수배전반의 내부를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 전력 처리 방법에서 전력변환기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 전력 처리 방법에서 제1 차단기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제1 차단기가 개방된 이후에 독립운전 모드로 전력을 공급하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제어 장치가 상위 계통 장치의 수전 전력량 감소 요청을 처리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제어 장치가 상위 계통 장치의 전력거래 요금 단가에 따라 수전 전력량을 처리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제어 장치가 전기자동차의 충전을 처리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반을 포함하는 전력 공급 시스템을 간략하게 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 전력 공급 시스템(100)은 상위 계통 장치(200), 분산 전원 발전 장치(300), 구내 전력 부하(400), 수배전반(500)을 포함한다.

상위 계통 장치(200)는 수배전반(500)과 접속하여 수배전반(500)과 전력을 거래한다. 즉, 상위 계통 장치(200)는 수배전반(500)으로 전력을 판매하거나 수배전반(500)으로부터 전력을 구매할 수 있다. 이때, 상위 계통 장치(200)는 한국전력또는 국외 전력회사에서 운영하는 시설일 수 있다.

분산 전원 발전 장치(300)는 분산 교류전력 발전 장치(310), 분산 직류전력 발전 장치(320) 및 비상 발전 장치(330)를 포함할 수 있으며, 수배전반(500)과 접속한다. 분산 전원 발전 장치(300)는 발전한 발전 전력을 수배전반(500)으로 전송한다. 분산 교류전력 발정 장치(310)는 발전되는 전력의 형태가 전력회사에서 공급하는 전력과 동일한 상용전력을 발전하는 장치이다. 분산 직류전력 발전 장치(320)는 발전되는 전력의 형태가 직류전력인 발전 장치다. 비상 발전 장치(330)는 발전되는 전력의 형태가 전력회사에서 공급하는 전력과 동일한 상용전력을 발전하는 장치이며, 화재 등의 비상시에만 운전을 할 수 있다.

구내 전력 부하(400)는 구내 교류전력 부하(410) 및 구내 직류전력 부하(420)를 포함한다. 구내 전력 부하(400)는 수배전반(500)과 접속하여 수배전반(500)으로부터 전력을 전송받는다. 구내 교류전력 부하(410)는 수배전반(500)으로부터 상용전력을 공급받고, 구내 직류전력 부하(420)는 수배전반(500)으로부터 직류전력을 공급받는다.

수배전반(500)은 분산 교류전력 발전 장치(310) 및 비상 발전 장치(330)로부터 전송받은 발전 전력을 구내 교류전력 부하(410)에 분배하고, 남는 전력은 직류전력으로 변환하여 구내 직류전력 부하(420)에 분배한다. 수배전반(500)은 분산 직류전력 발전 장치(320)로부터 전송받은 발전 전력을 구내 직류전력 부하(420)에 분배하고, 남는 전력은 교류전력으로 변환하여 구내 교류전력 부하(410)에 분배한다. 일 실시예에서, 수배전반(500)은 구내 전력 부하(400)에서 필요한 요구 전력량을 판단할 수 있다. 수배전반(500)은 구내 전력 부하(400)에서 필요한 요구 전력량이 분산 교류전력 발전 장치(310) 및 분산 직류전력 발전 장치(320)로부터 전송된 발전 전력의 합계보다 적으면 전송된 전력을 상위 계통 장치(200)로 판매할 수 있다. 수배전반(200)은 구내 전력 부하(400)에서 필요한 요구 전력량이 분산 교류전력 발전 장치(310) 및 분산 직류전력 발전 장치(320)로부터 전송된 발전 전력의 합계보다 많으면 상위 계통 장치(200)로부터 전력을 구매할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반을 포함하는 전력 공급 시스템을 구체적으로 도시한 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 수배전반의 내부를 나타낸 예시도이다.

도 2 및 도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반을 예시적으로 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 수배전반은 도시된 구성과는 상이한 구성을 가질 수 있으며, 일부 구성요소가 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

도 2를 참조하면, 전력 공급 시스템(100)은 계통 시스템(210), 분산 전원 발전 장치(300), 구내 전력 부하(400) 및 수배전반(500)을 포함한다.

계통 시스템(210)은 상위 계통 장치(200) 및 계통 게이트웨이(220)를 포함한다.

상기 기술된 바와 같이, 상위 계통 장치(200)는 수배전반(500)과 접속하여 전력을 거래한다. 다시 말하면, 상위 계통 장치(200)는 수배전반(500)과 접속하여 수배전반(500)으로 전력선을 통해 전력을 판매하거나 수배전반(500)으로부터 전력을 전력선을 통해 구매할 수 있다.

계통 게이트웨이(220)는 수배전반(500)과 통신하기 위해 수배전반(500)과 통신선을 통해 접속한다. 이 때, 계통 게이트웨이(220)는 변전소 자동화 기술의 표준인 IEC 61850이 적용될 수 있다. 계통 게이트웨이(220)는 제어 장치(540)와 통신선을 통해 접속하여 수배전반(500)에 수전 전력량 감소를 요청하거나 발전량을 늘리도록 요청할 수 있다. 계통 게이트웨이(220)는 상위 계통 장치(200)와 통신선을 통해 접속한다.

분산 전원 발전 장치(300)는 발전된 전력을 전력선을 통해 수배전반(500)으로 전송한다. 이를 위해, 분산 전원 발전 장치(300)는 분산 교류전력 발전 장치(310), 분산 직류전력 발전 장치(320) 및 비상 발전 장치(330)를 포함할 수 있다.

분산 교류전력 발전 장치(310)는 발전 전력을 교류전력선을 통해 수배전반(500) 내의 교류부스(520)로 전송한다. 한편, 분산 교류전력 발전 장치(310)는 통신선을 통하여 제어 장치(540)와 접속되며, 제어 장치(230)로부터 발전 전력 증감에 대한 명령을 수행한다. 교류 연료 발전기(311)는 연료가 필요한 발전기로서 가스엔진 발전기, 디젤엔진 발전기 등이 있다. 교류 무연료 발전기(312)는 연료 없이 자연 에너지를 이용하여 발전을 하는 발전기로서, 풍력 발전기, 수력 발전기, 태양열 발전기 등이 있다. 이 때, 수배전반(500)에 연결되는 분산 교류전력 발전 장치(310)의 수량은 제한을 두지 않는다.

분산 직류전력 발전 장치(320)는 발전 전력을 직류전력선을 통해 수배전반(500) 내의 직류부스(530)로 전송한다. 한편, 분산 직류전력 발전 장치(320)는 통신선을 통하여 제어 장치(540)와 접속되며, 제어 장치(230)로부터 발전 전력 증감에 대한 명령을 수행한다. 직류 연료 발전기(321)는 연료가 필요한 발전기로서 가스엔진 발전기, 연료전지 발전기 등이 있다. 직류 무연료 발전기(322)는 연료 없이 자연 에너지를 이용하여 발전을 하는 발전기로서, 태양광 발전기 등이 있다. 이 때, 수배전반(500)에 연결되는 분산 직류전력 발전 장치(320)의 수량은 제한을 두지 않는다.

비상 발전 장치(330)는 발전 전력을 교류전력선을 통해 수배전반(500) 내의 교류부스(520)로 전송한다. 비상 발전 장치(330)는 통신선을 통하여 제어 장치(540)와 접속된다. 제어 장치(540)는 통신선을 통하여 계통 게이트웨이(220)로부터 발전 전력 증감에 대한 요청을 수령한 경우 비상 발전 장치(330)에 발전 전력 증감을 명할 수 있다. 이 때, 수배전반(500)에 연결되는 비상 발전 장치(330)의 수량은 제한을 두지 않는다.

분산 전원 발전 장치(300)는 제어 장치(540)의 명령에 의해 출력을 증가시킬 수 있는데 발전 출력 증가 순서는 분산 교류 전력 발전 장치(310) 중 교류 무연료 발전기(312), 분산 직류 전력 발전 장치(320) 중 직류 무연료 발전기(322), 분산 교류 전력 발전 장치(310) 중 교류 연료 발전기(311), 분산 직류 전력 발전 장치(320) 중 직류 연료 발전기(321), 비상 발전 장치(330)의 순으로 할 수 있다. 이 때, 비상 발전 장치(330)는 상시 운전이 불가능하므로 상위 계통 장치(200)의 요청에 의해서만 동작할 수 있다.

구내 전력 부하(400)는 구내 교류전력 부하(410), 구내 직류전력 부하(420) 및 구내 전기자동차 충전단자(430)를 포함한다.

구내 교류전력 부하(410)는 전력 사용을 차단할 수 있는 제3 차단기(590)를 통하여 교류부스(520)와 접속하며 교류부스(520)로부터 전력을 공급받는다. 구내 교류전력 부하(410)는 구내 중요 교류전력 부하(411) 및 구내 비중요 교류전력 부하(412)로 나뉘어 진다. 구내 중요 교류전력 부하(411)는 공급되는 전력이 차단될 경우 전력수용가에 생산 차질 등의 큰 영향을 미칠 수 있는 부하이며, 미리 설정될 수 있다. 이에 반해, 구내 비중요 교류전력 부하(412)는 공급되는 전력이 차단되어도 전력수용가에 별 영향을 미치지 않는 부하이며, 미리 설정될 수 있다. 구내 중요 교류전력 부하(411)는 중요도가 높은 순서에 따라 분류될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 제1 구내 중요 교류전력 부하(413)가 구내 중요 교류전력 부하(411) 중에서 중요도가 가장 높고 제n 구내 중요 교류전력 부하(414)로 갈수록 중요도가 낮아진다. 또한, 구내 비중요 교류전력 부하(412)는 중요도가 낮은 순서에 따라 분류될 수 있다. 제1 구내 비중요 교류전력 부하(415)가 구내 비중요 교류전력 부하(412) 중에서 중요도가 가장 낮고 제n 구내 비중요 교류전력 부하(416)로 갈수록 중요도가 높아진다.

구내 직류전력 부하(420)는 전력 사용을 차단할 수 있는 제3 차단기(590)를 통하여 직류부스(530)와 접속하며 직류부스(530)로부터 전력을 공급받는다. 구내 직류전력 부하(420)는 구내 중요 직류전력 부하(421) 및 구내 비중요 직류전력 부하(422)로 나뉘어 진다. 구내 중요 직류전력 부하(421)는 공급되는 전력이 차단될 경우 전력수용가에 생산 차질 등의 큰 영향을 미칠 수 있는 부하이며, 미리 설정될 수 있다. 이에 반해, 구내 비중요 직류전력 부하(422)는 공급되는 전력이 차단되어도 전력수용가에 별 영향을 미치지 않는 부하이며, 미리 설정될 수 있다. 구내 중요 직류전력 부하(421)는 중요도가 높은 순서에 따라 분류될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 제1 구내 중요 직류전력 부하(423)가 구내 중요 직류전력 부하(421) 중에서 중요도가 가장 높고 제n 구내 중요 직류전력 부하(424)로 갈수록 중요도가 낮아진다. 또한, 구내 비중요 직류전력 부하(422)는 중요도가 낮은 순서에 따라 분류될 수 있다. 제1 구내 비중요 직류전력 부하(425)가 구내 비중요 직류전력 부하(422) 중에서 중요도가 가장 낮고 제n 구내 비중요 직류전력 부하(426)로 갈수록 중요도가 높아진다.

구내 전기자동차 충전단자(430)는 전력 사용전기자동차를 충전하기 위해 직류부스(530)를 통해 연결된 충전단자로서, 전력 사용을 차단할 수 있는 제3 차단기(590)를 통하여 직류부스(530)와 접속하며 직류부스(530)로부터 전력을 공급받는다. 구내 전기자동차 충전단자(430)는 중요도가 낮은 순서에 따라 분류될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 제1 구내 전기자동차 충전단자(431)가 구내 전기자동차 충전단자(430) 중에서 중요도가 가장 낮고 제n 구내 전기자동차 충전단자(432)로 갈수록 중요도가 높아진다.

제어 장치(540)는 구내 전력 부하(400)로의 전력 공급을 차단할 수 있는데 차단 순서는 중요도가 낮은 순으로 정해지며, 도 2의 일 실시예에서, 차단 순서는 제1 구내 전기자동차 충전단자(431),..., 제n 구내 전기자동차 충전단자(432), 제1 구내 비중요 직류전력 부하(425),..., 제n 구내 비중요 직류전력 부하(426), 제1 구내 비중요 교류전력 부하(415),..., 제n 구내 비중요 교류전력 부하(416)의 순으로 할 수 있다.

수배전반(500)은 전력변환기(510), 교류부스(520), 직류부스(530), 제어 장치(540), 제1 차단기(550), 변압기(560), 제2 차단기(570), 전력저장 장치(580), 제3 차단기(590) 및 계량기(595)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 수배전반(500)은 일 실시예에 따른 것이고 도 1에 도시된 블록들은 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

전력변환기(510)는 분산 전원 발전 장치(300)와 접속하며 전력을 공급받아 구내 전력 부하(400)에서 사용할 수 있는 전력으로 변환한다. 즉, 교류전력 공급원으로부터 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하거나 직류전력 공급원으로부터 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환한다. 이 때, 상기 교류전력 공급원은 상위 계통 장치(200), 분산 교류전력 발전 장치(310) 및 비상 발전 장치(330) 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 직류전력 공급원은 분산 직류전력 발전 장치(320) 및 전력저장 장치(580) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 전력변환기(510)는 통신선을 통해 분산 전원 발전 장치(300)와 통신할 수 있다.

교류부스(520)는 상기 교류전력 공급원 및 전력변환기(510)로부터 공급되는 교류전력을 구내 교류전력 부하(410)에 분배한다. 본 명세서에서 '교류전력량'이라 함은 전력변환기(510)의 1차측에 흐르는 전력으로 상위 계통 장치(200)로부터 공급받은 전력, 분산 교류전력 발전 장치(310)의 발전 전력, 비상 발전 장치(330)의 발전 전력의 합으로 정의된다.

직류부스(530)는 상기 직류전력 공급원 및 전력변환기(510)로부터 공급되는 직류전력을 구내 직류전력 부하(420)에 분배한다. 본 명세서에서 '직류전력량'이라 함은 전력변환기(510)의 2차측에 흐르는 전력으로 분산 직류전력 발전 장치(320)의 발전 전력 및 전력저장 장치(580)의 출력 전력의 합으로 정의된다. 또한, 직류부스(530)는 전기자동차 충전을 위한 전기자동차 충전단자(430)와 연결될 수 있으며, 이 때, 제어 장치(540)는 전기자동차 충전단자(430)를 통한 전기자동차의 충전을 감지하면 미리 설정된 최대 수전전력량에서 현재 수전전력량을 뺀 충전 가능량을 계산하여 상기 전기자동차가 충전 가능량만큼만 충전하도록 제어하게 된다.

제어 장치(540)는 구내 직류전력 부하(420)의 요구전력량과 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량을 비교하여 교류부스(520)로 공급되는 교류전력과 직류부스(530)로 공급되는 직류전력을 조절하기 위해 전력변환기(510)를 제어한다. 즉, 제어 장치(540)는 구내 직류전력 부하(420)의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 크면 전력변환기(510)를 통해 교류전력을 직류전력으로 변환하고 구내 직류전력 부하(420)의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 작으면 전력변환기(510)를 통해 직류전력을 교류전력으로 변환할 수 있다.

또한, 제어 장치(540)는 상위 계통 장치(200)로부터 수전 전력량 감소 요청이나, 전력거래 요금 단가를 수신하여, 전력저장 장치(580)의 출력을 증가 또는 감소시키거나, 분산 전원 발전 장치(300)의 출력을 증가 또는 감소시키거나, 구내 비중요 교류전력 부하(412) 및 구내 비중요 직류전력 부하(413)를 중요도가 낮은 것부터 순차적으로 차단할 수 있다.

제어 장치(540)는 통신선을 통하여 계통 게이트웨이(220), 분산 전원 발전 장치(300), 전력변환기(510), 제1 차단기(550), 변압기(560), 제2 차단기(570), 전력저장 장치(580), 제3 차단기(590) 및 계량기(595)와 통신할 수 있다.

제1 차단기(550)는 상위 계통 장치(200)의 고장 여부에 따라 자동으로 투입 또는 개방 동작을 수행하는 차단기이다. 즉, 제1 차단기(550)는 상위 계통 장치(200)의 고장여부를 판단하여 고장 발생시 개방동작을 수행하여 상위 계통 장치(200)를 전기적으로 차단한다. 개방동작 수행 후에는 개방 정보를 통신선을 통하여 제어 장치(540)로 전달하여 전력수용가 내에 설치된 분산 전원 발전 장치(300)와 전력저장 장치(580)만을 이용하여 전력수용가에 전력을 공급할 수 있는 독립운전 모드로 전환할 수 있도록 한다. 그리고 나서 제1 차단기(550)는 지속적으로 상위 계통 장치(200)의 고장 복구 여부를 판단하게 되고, 상위 계통 장치(200)의 고장 복구시 투입동작을 수행하여 상위 계통 장치(200)로부터 공급되는 전력을 투입하게 된다. 투입동작 수행 후에는 투입 정보를 통신선을 통하여 제어 장치(540)로 전달하여 분산 전원 발전 장치(300) 및 전력저장 장치(580)가 상위 계통 장치(200)와 함께 전력수용가에 전력을 공급할 수 있는 계통연계운전 모드로 전환할 수 있도록 한다.

종래에는 상위 계통 장치(200)의 고장 발생으로 인해 정전이 발생하였을 때, 전력수용가 내에 설치된 분산 전원 역시 발전을 할 수 없게 되어 전력을 낭비하게 되는 문제가 있었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반을 포함한 전력 공급 시스템(100)에 따르면 상위 계통 장치(200)에 고장이 발생하면 상위 계통 장치(200)와 수배전반(500)이 전기적으로 분리됨으로써 전력수용가 내의 분산 전원 발전 장치(300)를 활용하여 지속적으로 전력을 공급할 수 있게 된다.

변압기(560)는 상위 계통 장치(200)로부터 공급되는 전력의 전압을 구내 교류전력 부하(410)가 사용가능한 전압으로 낮추어 준다. 상위 계통 장치(200)에서 공급되는 전력의 전압은 일반 전력수용가에서 사용하기에는 높기 때문에 변압기(560)는 이를 일반 전력수용가에서 사용할 수 있도록 낮추어준다.

제2 차단기(570)는 제어 장치(540)의 제어를 받아 변압기(560) 2차측의 고장여부를 판단하여 고장 발생시 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하고, 고장 복구시 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입한다. 한편, 제2 차단기(570)는 통신선을 통하여 제어 장치(540)와 통신하며, 제어 장치(540)로부터 투입 또는 개방 명령을 받아 투입 또는 개방 명령을 수행할 수 있다.

전력저장 장치(580)는 구내 직류전력 부하(420)의 요구 전력량과 분산 직류전력 발전 장치(320)의 발전 전력을 비교하여, 구내 직류전력 부하(420)의 요구 전력량이 분산 직류전력 발전 장치(320)의 발전 전력량보다 적으면 남는 직류전력을 저장하고, 구내 직류전력 부하(420)의 요구 전력량이 분산 직류전력 발전 장치(320)의 발전 전력량보다 많으면 저장된 전력을 출력한다. 전력저장 장치(580)는 평소에 남는 전력을 저장해 두었다가, 상위 계통 장치(200)의 고장 발생으로 인한 독립운전 모드 설정시 분산 전원 발전 장치(300)의 발전량과 전력수용가내 부하량의 차이로 인하여 전력수급 불균형이 발생할 경우, 저장된 전력을 제공하기 위해 구비될 수 있다. 전력저장 장치(580)는 제어 장치(540)와 통신선을 통하여 통신하며, 제어 장치(540)의 충전 또는 방전 명령에 따라 충전 또는 방전 명령을 수행할 수 있다.

제3 차단기(590)는 제어 장치(540)로부터 투입 또는 개방 명령을 전달받아 투입 또는 개방 명령을 수행하여 구내 교류전력 부하(410) 또는 구내 직류전력 부하(420)로의 전력을 차단하거나 투입한다. 제3 차단기(590)는 교류전력선을 통해 구내 교류전력 부하(410)와 연결되고 직류전력선을 통해 구내 직류전력 부하(420)로 연결된다. 제3 차단기(590)는 제어 장치(540)로부터 개방 명령을 받으면 상기 복수의 구내 비중요 교류전력 부하 및 상기 복수의 구내 비중요 직류전력 부하를 중요도가 낮은 것부터 순차적으로 차단한다.

계량기(595)는 수배전반(500)이 상위 계통 장치(200)와 거래하는 전력량을 계량한다. 계량기(595)는 통신선을 통하여 제어 장치(540)와 통신한다.

도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 전력 처리 방법에서 전력변환기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4에 도시된 방법은 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반(500)의 제어 장치(540)가 전력변환기(510)를 제어하는 방법에 대응되는 방법의 일 실시예이다.

도 4를 참조하면, 먼저 전력변환기를 제어하는 방법이 시작되면, 구내 직류전력 부하의 요구전력량 및 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량을 판단하고(S401), 이를 비교한다(S402). 이 때, 상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 크면 상기 전력변환기를 통해 변압기 1차측의 교류전력을 직류전력으로 변환하고(S403), 같으면 현 상태를 유지하고(S404), 상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 작으면 상기 전력변환기를 통해 변압기 2차측의 직류전력을 교류전력으로 변환한다(S405).

도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 전력 처리 방법에서 제1 차단기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 5에 도시된 방법은 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반(500)의 제1 차단기(550)를 제어하는 방법에 대응되는 방법의 일 실시예이다.

도 5를 참조하면, 먼저 제1 차단기를 제어하는 방법이 시작되면, 상위 계통 장치를 감시한다(S501). 그리고 상위 계통 장치의 고장 발생으로 인해 정전이 발생하는지 여부를 판단하여(S502). 발생하였으면 제1 차단기를 개방하여(S503) 상위 계통 장치와 수배전반을 전기적으로 분리하고, 아니면 상위 계통 장치의 감시(S501)를 계속한다. 그리고 나서 제어 장치에 제1 차단기 개방 상태를 전달하고(S504). 제어 장치는 전력수용가 내에 설치된 분산 전원 발전 장치와 전력저장 장치만을 이용하여 전력수용가에 전력을 공급할 수 있는 독립운전 모드로 설정하게 된다(S505). 그리고 상위 계통 장치의 감시(S506)를 다시 진행하고 정전이 복구되었는지 여부를 판단하여(S507), 복구되었으면 제1 차단기를 투입하여(S508), 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 다시 투입하게 된다. 그리고 나서 제어 장치에 제1 차단기 투입 상태를 전달하고(S509), 제어 장치는 분산 전원 발전 장치 및 전력저장 장치가 상위 계통 장치와 함께 전력수용가에 전력을 공급할 수 있는 계통연계운전 모드로 설정하게 된다(S510).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제1 차단기가 개방된 이후에 독립운전 모드로 전력을 공급하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

제1 차단기가 개방된 이후에는 독립운전 모드로 전력을 공급하게 되는데 이때는 상위 계통 장치로부터 전기적으로 분리되어 전력이 공급되므로 제어 장치가 구내 전력 부하의 부하량 및 분산 전원 발전 장치, 전력저장 장치의 발전량을 일치시켜야 한다. 도 6에는 이를 달성하기 위한 방법이 일 실시예로서 도시되어 있다.

먼저 제1 차단기가 개방되면(S601), 독립운전 모드가 시작되고, 제1 차단기의 2차측의 주파수를 판단하여(S602), 이를 기준 주파수와 비교하게 된다(S603). 기준 주파수는 제1 차단기의 2차측의 전력이 현재 전력수용가 내의 부하에 전부 공급될 수 있는지 여부를 확인하기 위한 주파수이다. 그 결과 제1 차단기의 2차측 주파수가 기준 주파수보다 크면 전력저장 장치가 전력저장 가능한지를 확인하여(S604), 전력저장이 가능하면 전력저장 장치에 전력 저장 명령을 내린다(S605). 전력저장 장치가 전력저장 불가능할 경우에는 분산 전원 발전 장치에 출력 감소 명령을 내린다(S606).

제1 차단기의 2차측의 주파수가 기준 주파수와 같으면 단계(S602)로 돌아가 다시 제1 차단기의 2차측 주파수를 판단하게 된다.

제1 차단기의 2차측의 주파수가 기준 주파수보다 작으면, 전력저장 장치의 출력 증가가 가능한지를 확인하여(S607), 출력 증가가 가능하면 전력저장 장치의 출력 증가 명령을 내리고(S608), 출력 증가가 불가능하면 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 가능한지를 확인한다(S609). 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 가능하면 분산 전원 발전 장치의 출력 증가 명령을 내리고(S610), 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 불가능하면 구내 비중요 전력 부하(구내 비중요 교류전력 부하, 구내 비중요 직류전력 부하, 전기자동차 충전단자)를 중요도가 낮은 순서에 따라 순차적으로 차단한다(S611).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제어 장치가 상위 계통 장치의 수전 전력량 감소 요청을 처리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

상위 계통 장치는 전력 소모가 급증하게 되는 경우에는 수전 전력량 감소 요청을 할 수 있는데 도 7은 이 경우 수배전반의 제어 장치가 어떻게 수전 전력량 감소 요청을 처리하는지에 대한 일 실시예이다.

먼저 상위 계통 장치가 수전 전력량 감소 요청을 하면(S701), 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하는지를 확인한다(S702), 여기서, 구내 비중요 전력 부하는 비중요 교류 전력 부하, 비중요 직류전력 부하 및 전기자동차 충전단자를 말한다. 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하면 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서에 따라 차단한다(S703). 차단 순서는 제1 구내 전기자동차 충전단자,..., 제n 구내 전기자동차 충전단자, 제1 구내 비중요 직류전력 부하,..., 제n 구내 비중요 직류전력 부하, 제1 구내 비중요 교류전력 부하,..., 제n 구내 비중요 교류전력 부하의 순으로 할 수 있다. 이 때, 차단은 제3 차단기에 의한다.

차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하지 않으면 분산 전원 발전 장치의 출력 증가 순서에 따라 출력을 증가시킨다(S704). 출력 증가 순서는 분산 교류 전력 발전 장치 중 교류 무연료 발전기, 분산 직류 전력 발전 장치 중 직류 무연료 발전기, 분산 교류 전력 발전 장치 중 교류 연료 발전기, 분산 직류 전력 발전 장치 중 직류 연료 발전기, 비상 발전 장치의 순으로 할 수 있다.

구내 비중요 전력 부하를 차단하거나 분산 전원 발전 장치의 출력을 증가시킨 다음에는, 상위 계통 장치의 요구 조건을 만족시켰는지 확인하여(S705). 만족하지 못하면 단계(S702)로 가서 다시 차단 가능한 비중요 부하가 존재하는지 확인하고 만족하면 상위 계통 장치의 지령을 대기한다(S706). 그리고 상위 계통 장치의 전력량 감소 요청이 취소되었는지 확인하여(S707), 취소되지 않았으면 다시 상위 계통 장치의 지령을 대기하고(S706), 취소되었으면 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서의 역순으로 부하를 공급한다(S708).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제어 장치가 상위 계통 장치의 전력거래 요금 단가에 따라 수전 전력량을 처리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

제어 장치는 상위 계통 장치로부터 전력거래 요금 단가를 수신하여 요금 폭탄이 예상되는 경우에는 수전 전력량을 감소시키는 등의 처리를 수행할 수 있는데 도 8은 이에 대한 일 실시예이다.

먼저 제어 장치가 상위 계통 장치로부터 전력거래 요금 단가를 접수하면(S801), 상기 전력거래 요금 단가에 근거하여 수전 전력량 감소가 필요한지 판단한다(S802). 일 실시예에서, 기준 요금을 정하여 예상 요금이 기준 요금을 초과하면 수전 전력량 감소가 필요한 것으로 판단할 수 있다. 단계(S802)에서 수전 전력량 감소가 필요하다고 판단되면 요구되는 차단 부하량을 계산한다(S803). 즉, 얼마만큼의 부하가 차단되어야 목표한 수전 전력량이 달성될 수 있는지를 계산한다.

그리고 나서, 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하는지를 확인한다(S804), 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하면 상기 요구되는 차단 부하량만큼 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서에 따라 차단한다(S805). 이 때, 차단은 제3 차단기에 의한다.

차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하지 않으면 상기 요구되는 차단 부하량만큼 분산 전원 발전 장치의 출력 증가 순서에 따라 출력을 증가시킨다(S806).

구내 비중요 전력 부하를 차단하거나 분산 전원 발전 장치의 출력을 증가시킨 다음에는, 목표한 값으로 수전 전력량이 감소되었는지 확인하여(S807). 만족하지 못하면 단계(S803)로 가서 다시 요구되는 차단 부하량을 계산하고 만족하면 상위 계통 장치로부터 전력거래 요금 단가를 접수한다(S808). 그리고 수전 전력량 증가가 가능한지 확인하여(S809), 불가능하면 다시 상위 계통 장치로부터 전력거래 요금 단가를 접수하고(S808), 수전 전력량 증가가 가능하면 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서의 역순으로 부하를 공급한다(S810).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수배전반의 제어 장치가 전기자동차의 충전을 처리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 먼저 제어 장치에서 전기자동차의 충전을 감지한다(S901). 그리고 현재 수전전력량을 판단하여(S902) 충전 가능량을 계산한다(S903). 충전 가능량은 미리 설정된 최대 수전전력량에서 현재 수전전력량을 뺀 값으로 설정될 수 있다.

충전 가능량이 계산되고 나면, 제어 장치는 상기 전기자동차가 충전 가능량만큼만 충전하도록 제어하게 되며, 제어 과정은 다음과 같다. 먼저 충전 가능량이 0 보다 큰지 확인하여(S904), 충전 가능량이 0보다 큰 경우에는 충전 가능량만큼만 충전하고(S905), 충전 가능량이 0이하인 경우에는 미리 설정된 시간이 경과할 때까지 충전 대기한다(S906). 그리고 충전이 완료되었는지 확인(S907)하고 충전이 완료되었으면 전기자동차의 충전을 종료하고 완료되지 않았면 단계(S902)로 돌아가 다시 현재 수전전력량을 판단한다.

전술한 수배전반을 이용한 전력 처리 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전력 처리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플로피 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

Claims

교류전력 공급원으로부터 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하거나 직류전력 공급원으로부터 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환기;
상기 교류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 교류전력을 구내 교류전력 부하에 분배하는 교류부스;
상기 직류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 직류전력을 구내 직류전력 부하에 분배하는 직류부스; 및
상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량과 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량을 비교하여 상기 교류부스로 공급되는 교류전력과 상기 직류부스로 공급되는 직류전력을 조절하기 위해 상기 전력변환기를 제어하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 1에 있어서,
상기 교류전력 공급원은,
상위 계통 장치, 분산 교류전력 발전 장치 및 비상 발전 장치 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 2에 있어서,
상기 상위 계통 장치의 고장여부를 판단하여 고장 발생시 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하고, 고장 복구시 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입하는 제1 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 3에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 제1 차단기로부터 개방 정보를 수신하여 독립운전 모드로 설정하고 상기 제1 차단기로부터 투입 정보를 수신하여 계통연계운전 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 2에 있어서,
상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력의 전압을 상기 구내 교류전력 부하가 사용가능한 전압으로 낮추는 변압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 5에 있어서,
상기 제어 장치의 제어를 받아 상기 변압기 2차측의 고장여부를 판단하여 고장 발생시 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하고, 고장 복구시 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입하는 제2 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 1에 있어서,
상기 직류전력 공급원은,
분산 직류전력 발전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 7에 있어서,
상기 구내 직류전력 부하의 요구 전력량과 상기 분산 직류전력 발전 장치의 발전 전력을 비교하여, 상기 구내 직류전력 부하의 요구 전력량이 상기 분산 직류전력 발전 장치의 발전 전력량보다 적으면 남는 직류전력을 저장하고, 상기 구내 직류전력 부하의 요구 전력량이 상기 분산 직류전력 발전 장치의 발전 전력량보다 많으면 저장된 전력을 출력하는 전력저장 장치를 더 포함하되,
상기 직류전력 공급원은 상기 전력저장 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 장치로부터 투입 또는 개방 명령을 전달받아 투입 또는 개방 명령을 수행하여 상기 구내 교류전력 부하 또는 상기 구내 직류전력 부하로의 전력을 차단하거나 투입하는 제3 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 9에 있어서,
상기 구내 교류전력 부하는 복수의 구내 비중요 교류전력 부하를 포함하고 상기 구내 직류전력 부하는 복수의 구내 비중요 직류전력 부하를 포함하며,
상기 제3 차단기는 상기 제어 장치로부터 개방 명령을 받으면 상기 복수의 구내 비중요 교류전력 부하 및 상기 복수의 구내 비중요 직류전력 부하로 공급되는 전력을 중요도가 낮은 순서에 따라 순차적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
청구항 1에 있어서,
상기 직류부스는,
전기자동차 충전을 위한 전기자동차 충전단자와 연결되되,
상기 제어 장치는,
상기 전기자동차 충전단자를 통한 전기자동차의 충전을 감지하면 미리 설정된 최대 수전전력량에서 현재 수전전력량을 뺀 충전 가능량을 계산하여 상기 전기자동차가 충전 가능량만큼만 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
전력변환기, 교류부스, 직류부스 및 제어 장치를 포함하는 수배전반의 전력 처리 방법에 있어서,
상기 제어 장치가 구내 직류전력 부하의 요구전력량과 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량을 비교하는 단계;
상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 크면 상기 전력변환기를 통해 교류전력을 직류전력으로 변환하고 상기 구내 직류전력 부하의 요구전력량이 상기 직류전력 공급원으로부터 공급되는 직류전력량보다 더 작으면 상기 전력변환기를 통해 직류전력을 교류전력으로 변환하는 단계; 및
교류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 교류전력을 상기 교류부스를 통해 구내 교류전력 부하에 분배하고, 상기 직류전력 공급원 및 상기 전력변환기로부터 공급되는 직류전력을 상기 직류부스를 통해 상기 구내 직류전력 부하에 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 12에 있어서,
상위 계통 장치의 고장여부를 판단하는 단계;
고장 발생시 제1 차단기의 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하는 단계; 및
고장 복구시 상기 제1 차단기의 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 고장 발생시 제1 차단기의 개방동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치를 전기적으로 차단하는 단계 이후에,
독립운전 모드로 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 고장 복구시 상기 제1 차단기의 투입동작을 수행하여 상기 상위 계통 장치로부터 공급되는 전력을 투입하는 단계 이후에,
계통연계운전 모드로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 독립운전 모드로 설정하는 단계 이후에,
상기 제1 차단기의 2차측의 주파수를 기준 주파수와 비교하는 단계;
상기 제1 차단기의 2차측 주파수가 기준 주파수보다 크면 전력저장 장치가 전력저장 가능한지를 확인하는 단계; 및
상기 전력저장 장치가 전력저장이 가능하면 전력저장 장치에 전력 저장 명령을 내리고, 상기 전력저장 장치가 전력저장이 불가능하면 분산 전원 발전 장치에 출력 감소 명령을 내리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 제1 차단기의 2차측의 주파수를 기준 주파수와 비교하는 단계에서 상기 제1 차단기의 2차측 주파수가 기준 주파수보다 작으면 전력저장 장치의 출력 증가가 가능한지를 확인하는 단계;
상기 전력저장 장치의 출력 증가가 가능하면 전력저장 장치의 출력 증가 명령을 내리고 상기 전력저장 장치의 출력 증가가 불가능하면 상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 가능한지 확인하는 단계; 및
상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 가능하면 상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가 명령을 내리고, 상기 분산 전원 발전 장치의 출력 증가가 불가능하면 구내 비중요 전력 부하를 중요도가 낮은 순서에 따라 순차적으로 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제어 장치가 상위 계통 장치로부터 수전 전력량 감소 요청을 수신하는 단계;
차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하는지 확인하는 단계; 및
차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하면 상기 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서에 따라 차단하고, 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하지 않으면 분산 전원 발전 장치를 출력 증가 순서에 따라 출력 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제어 장치가 상위 계통 장치로부터 전력거래 요금 단가를 수신하는 단계;
상기 전력거래 요금 단가에 근거하여 수전 전력량 감소가 필요한지 판단하는 단계;
수전 전력량 감소가 필요하다고 판단되면 요구되는 차단 부하량을 계산하는 단계;
차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하는지 확인하는 단계; 및
차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하면 상기 요구되는 차단 부하량만큼 상기 구내 비중요 전력 부하를 차단 순서에 따라 차단하고, 차단 가능한 구내 비중요 전력 부하가 존재하지 않으면 상기 요구되는 차단 부하량만큼 분산 전원 발전 장치를 출력 증가 순서에 따라 출력을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 직류부스를 전기자동차 충전단자와 연결하는 단계;
상기 제어장치가 상기 직류부스의 전기자동차 충전단자를 통한 전기자동차의 충전을 감지하는 단계;
미리 설정된 최대 수전전력량에서 현재 수전전력량을 뺀 충전 가능량을 계산하는 단계; 및
상기 전기자동차가 충전 가능량만큼만 충전하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 처리 방법.
청구항 12 내지 19 중 어느 한 항의 방법에 의하여 수배전반에서 실행 가능한 명령어들이 구현되어 수배전반에 의해 판독될 수 있는 프로그램이 기록된 기록 매체.