KR20140061102A - 안정적인 전력 공급을 위한 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

안정적인 전력 공급을 위한 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

안정적인 전력 공급을 위한 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법이 개시된다.
지능형 배전망 백업 시스템은 변압기; 변압기의 출력으로부터 분기되는 제1 선로 상의 출력 노드에 결합하여 변압기로부터의 전력을 공급받으며, 중요 부하 또는 일반 부하로 설정되는 부하; 변압기를 제1 선로에 결합시키는 변압기측 차단기; 부하를 제1 선로 상의 출력 노드에 결합시키는 부하측 차단기; 및 제1 선로와 제2 선로 사이에 결합된 선로 개폐기를 포함한다. 제2 선로에서 이상이 발생하는 경우, 선로 개폐기가 투입되어 제1 선로 및 제2 선로를 결합한 통합 선로를 형성하며, 변압기는 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 중요 부하로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량을 산정하여 실시간 가용 용량에 따라 일반 부하로의 전력 공급 여부를 제어한다.
이에 따라, 변압기 용량 증대를 회피하여 초기 투자 비용의 감소, 정상 운전 시의 변압기 손실 개선을 이룰 수 있고, 전력 공급 중단 시 전력 백업(공급)을 통한 무정전 부하 운영이 가능해지는 효과가 있다.

Description

안정적인 전력 공급을 위한 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법{Intelligent distribution network back-up system for stable power supply and control method thereof}
본 발명은 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 안정적인 전력 공급을 위한 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 발전 비용 및 전력 손실의 감소, 근거리 무효 전력 공급을 통한 효율 개선 등의 목적으로, 배전망에 분산 전원의 연계 운전을 적용하는 다양한 기술들이 도입되고 있다.
그런데, 분산 전원의 연계는 빈번한 투입(Connection)과 차단(Trip, Open), 출력 변동 등의 특성으로 인해, 전력 계통에서의 사고나 전기 품질의 저하를 유발할 수 있다.
전력 계통에서의 사고나 전기 품질의 저하는 중요 부하로의 전력 공급 차단이라는 문제로 이어질 수 있어서, 이를 방지하기 위한 무정전 전원 공급(UPS: Uninterruptible Power Supply)이나 배터리 기술, 차세대 배전망 구성 등이 활발하게 검토되고 있다.
그 검토 방안 중의 하나로, 도 1과 같은 배전망 구성이 소개된 바 있다.
도 1은 링 토폴로지(Ring topology)를 적용한 배전망으로서, 중요 부하(13 ~ 15)로의 안정적인 전력 공급을 목적으로 한다.
일반 부하와 구분되는 중요 부하(13 ~ 15)가 선정되어 있는 상태에서, 제1 변압기(10)의 선로 사고로 전력 공급이 중단되는 비상 상황이 발생하게 되면, 중간의 선로 개폐기(16)가 투입되어 제2 변압기(11)의 선로를 통해 제1 변압기(10) 하위단으로 구성된 중요 부하(13, 14)로의 전력이 원활하게 공급될 수 있도록 한다.
그런데, 도 1과 같은 구조에서는, 제1 변압기(10)와 제2 변압기(11)의 용량을 산정함에 있어, 비상 상황을 위한 여분의 용량을 추가적으로 고려하여야 한다. 즉, 제1 변압기(10)와 제2 변압기(11) 각각의 용량은 '본래 담당하는 부하 용량 + 비상 운전 시 담당하게 될 부하 용량'으로 산정된다.
이에 따라, 모든 변압기의 자체 용량이 증대되어야 하는데, 이는 초기 투자 비용의 증가, 정상 운전 시 변압기의 효율(용량 대비 부하율) 저하에 따른 손실의 증가와 직결되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0096774호
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 변압기 용량 증대를 회피하여 초기 투자 비용의 감소, 정상 운전 시의 변압기 손실 개선을 이루고, 전력 공급 중단 시 전력 백업(공급)을 통한 무정전 부하 운영을 가능하게 하는, 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 지능형의 배전망 백업 시스템은 변압기; 상기 변압기의 출력으로부터 분기되는 제1 선로 상의 출력 노드에 결합하여 상기 변압기로부터의 전력을 공급받으며, 중요 부하 또는 일반 부하로 설정되는 부하; 상기 변압기를 상기 제1 선로에 결합시키는 변압기측 차단기; 상기 부하를 상기 제1 선로 상의 출력 노드에 결합시키는 부하측 차단기; 및 상기 제1 선로와 제2 선로 사이에 결합된 선로 개폐기를 포함한다. 상기 제2 선로에서 이상이 발생하는 경우, 상기 선로 개폐기가 투입되어 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 결합한 통합 선로를 형성하며, 상기 변압기는 상기 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 중요 부하로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량을 산정하여 상기 실시간 가용 용량에 따라 일반 부하로의 전력 공급 여부를 제어한다.
상기 변압기는 자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 및 미리 설정된 일반 부하의 부하별 우선순위를 기준으로 상기 실시간 가용 용량을 산정할 수 있다.
여기서, 자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 1 내지 N순위(N은 2 이상의 자연수) 일반 부하 용량(VA1 내지 VAN)에 대하여, 중요 부하 용량(VAT)만을 고려한 실시간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT'이고, 1순위 일반 부하 용량(VA1)까지 고려한 실기간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT - VA1'이며, 1 내지 N순위 일반 부하 용량(VA1 내지 VAN)까지 고려한 실기간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT - VA1 - … - VAN'일 수 있다.
상기 변압기는 일반 부하 용량을 우선순위에 따라 순차적으로 합산하여 고려하면서 실시간 가용 용량을 산정하여 후순위 일반 부하 용량과 비교하며, 상기 비교 결과에 따라 후순위 일반 부하로의 전력 공급 또는 전력 공급의 차단을 수행할 수 있다.
상기 변압기는 상기 제2 선로에서 이상이 발생하는 경우, 상기 제2 선로에 전력을 공급하는 다른 변압기와 통신하여 상기 제2 선로의 이상 발생을 검출하는 상호 모니터링 기능을 수행할 수 있다.
상기 변압기는 상기 제1 선로에서 이상이 발생하는 경우, 상기 변압기측 차단기, 상기 부하측 차단기 및 상기 선로 개폐기를 자체 모니터링하여 이상 발생을 검출하고, 상기 제1 선로의 이상 발생을 상기 제2 선로에 전력을 공급하는 다른 변압기로 알리며, 제어 명령을 출력하여 상기 변압기측 차단기를 차단시키고, 상기 선로 개폐기를 투입하여 상기 제1 선로를 상기 제2 선로에 결합시킬 수 있다.
상기 제1 선로 및 상기 제2 선로는 상기 개폐기의 투입 상태에서 링 토폴로지 타입의 상기 통합 선로를 구성하여 상기 통합 선로 상의 각 출력 노드에 결합된 부하들이 하나의 연속된 경로를 통해 통신하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 배전망 백업 시스템의 제어 방법은, 제1 선로 상의 출력 노드에 결합된 부하에 전력을 공급하는 제1 변압기와, 제2 선로 상의 출력 노드에 결합된 부하에 전력을 공급하는 제2 변압기를 포함하는 배전망 백업 시스템에 있어서, 상기 제1 변압기 및 상기 제2 변압기가 이상 발생 여부를 모니터링하는 단계; 상기 제2 선로에서 이상이 발생하는 경우, 선로 개폐기가 투입되어 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 결합한 통합 선로를 형성하는 단계; 및 상기 제1 변압기가 상기 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 중요 부하로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량을 산정하여 상기 실시간 가용 용량에 따라 상기 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 일반 부하로의 전력 공급 여부를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 일반 부하로의 전력 공급 여부 제어 단계에서, 상기 제1 변압기가 자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 및 미리 설정된 일반 부하의 부하별 우선순위(N)를 기준으로 상기 실시간 가용 용량을 산정할 수 있다.
상기 일반 부하로의 전력 공급 여부 제어 단계는, N순위(N은 2 이상의 자연수) 일반 부하로의 전력 공급 여부를 결정하기 위하여, 1 내지 (N-1)순위 일반 부하 용량(VAN -1)까지 고려한 실시간 가용 용량을 N순위 일반 부하 용량(VAN)과 비교하는 단계; 상기 비교 결과, 실시간 가용 용량이 N순위 일반 부하 용량(VAN)보다 작으면, 1 내지 (N-1)순위까지의 일반 부하로의 전력 공급만을 유지하고, N 이상의 후순위 일반 부하로의 전력 공급은 모두 차단하는 단계; 상기 비교 결과, 실시간 가용 용량이 N순위 일반 부하 용량(VAN)보다 크면, N순위 일반 부하로 전력을 공급하여 1 내지 N순위까지의 일반 부하로의 전력 공급을 유지하고, 1내지 N순위 일반 부하 용량(VAN)까지 고려한 실시간 가용 용량을 다시 산정하여 (N+1)순위 일반 부하 용량(VAN)과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라, (N+1)순위 일반 부하로의 전력 공급 또는 전력 공급의 차단을 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법에 따르면, 변압기 용량 증대를 회피하여 초기 투자 비용의 감소, 정상 운전 시의 변압기 손실 개선을 이룰 수 있고, 전력 공급 중단 시 전력 백업(공급)을 통한 무정전 부하 운영이 가능하며, 저비용으로 안정적인 전력 공급을 구현하여 시스템 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배전망의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 배전망 백업 시스템의 구성도.
도 3 및 도 4는 도 2에 나타난 지능형 배전망 백업 시스템의 동작을 설명하기 위한 참조도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 배전망 백업 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 도 5의 제어 단계를 세분화한 흐름도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 배전망 백업 시스템의 구성도이다.
도 2는 기본적으로 링 토폴로지 타입의 배전망으로서, 중요 부하(140 ~ 142)의 보호 및 중요 부하(140 ~ 142)로의 안정적인 전력 공급을 주요 목적으로 하며, 2대 이상의 변압기(100, 101)와 그 하위 요소들을 포함한다. 편의상, 일 실시예에서는, 2대의 변압기(100, 101)가 구성된 경우를 가정한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 배전망 백업 시스템은 2대의 변압기(100, 101), 차단기(110 ~ 127), 개폐기(130), 그리고 안정적으로 전력이 공급되어야 할 중요 부하(140 ~ 142), 조건에 따라 전력이 공급되는 일반 부하(150 ~ 152)를 포함한다.
변압기(100, 101), 차단기(110 ~ 127) 및 개폐기(130)는 지능형 기기로 구현되어, 상위 또는 하위 요소들 간의 데이터 전송(데이터 송/수신)과 제어 기능을 수행한다.
또한, 복수 개의 차단기(110 ~ 127)가 선로의 노드별, 부하별로 결합되어 있으며, 차단기(110 ~ 127)가 구비된 위치에 따라 변압기측 차단기(110 ~ 121)와 부하측 차단기(122 ~ 127)로 구분될 수 있다. 변압기(100, 101)는 부하측 차단기(122 ~ 127)를 투입 또는 차단시켜 해당 부하(140 ~ 152)로의 전력 공급 및 전력 공급 차단을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예의 지능형 배전망 백업 시스템은 제1 변압기(100)와 그의 하위 요소들로 구성된 L1 구간부, 그리고 제2 변압기(101)와 그의 하위 요소들로 구성된 L2 구간부로 구분될 수 있다.
정상 운전 시에, L1 구간부의 변압기(100)는 제1 선로 상의 출력 노드에 결합된 부하(140, 141, 150)에 전력을 공급하고, L2 구간부의 변압기(101)는 제2 선로 상의 출력 노드에 결합된 부하(142, 151, 152)에 전력을 공급한다.
L1 구간부와 L2 구간부는 서로 대응되므로, 편의상 L1 구간부를 기준으로 각 구성 요소의 동작을 설명한다.
L1 구간부에서, 정상 운전 시에 부하(140, 141, 150)는 변압기(100)의 출력으로부터 분기되는 선로 상의 출력 노드에 결합하여 변압기(100)로부터의 전력을 공급받는다. 각 부하(140, 141, 150)는 중요 부하(140, 141) 또는 일반 부하(150)로 설정된다.
변압기(100)는 하위단의 차단기(111 ~ 115, 122 ~ 124) 및 선로 개폐기(130)로부터 상태 및 동작(운전) 데이터를 수집하여 모니터링 기능을 수행하고, 상위 전력 계통의 사고나 내부 고장 등에 따른 전력 공급 중단 시에 제어 기능을 수행한다.
차단기(111 ~ 115, 122 ~ 124) 및 선로 개폐기(130)는 변압기(100)의 제어 명령에 따라 투입/차단 동작을 수행하게 된다.
변압기(100)는 부하측 차단기(122 ~ 127)를 투입/차단시켜 해당 부하(140 ~ 152)로의 전력 공급 또는 전력 공급 차단을 조절할 수 있다.
변압기(100)는 변압기측 차단기(110, 114)를 통해 선로에 결합하며, 변압기(100)의 제어 하에 변압기측 차단기(110, 114)가 투입/차단 동작을 수행함에 따라 변압기(100)의 동작이 온/오프 된다.
부하(140, 141, 150)는 부하측 차단기(123, 124, 122)를 통해 선로 상의 출력 노드에 결합하여 변압기(100)로부터 전력을 공급받는다. 변압기(100)의 제어 하에 부하측 차단기(123, 124, 122)가 투입/차단 동작을 수행함에 따라 각 부하(140, 141, 150)로의 전력 공급 또는 전력 공급 차단이 이루어진다.
선로 개폐기(130)는 제1 선로와 제2 선로 사이에 결합되며, 비상 시에 변압기(100)의 제어에 의해 투입 동작하여 제1 선로 및 제2 선로 상에 있는 모든 중요 부하(140, 141, 142)에 안정적으로 전력이 공급될 수 있도록 한다.
예컨대, 제2 선로에서 이상이 발생하면, 선로 개폐기(130)가 투입되어 제1 선로 및 제2 선로를 결합한 통합 선로를 형성한다. 이러한 경우, 제1 선로 측의 변압기(100)는 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 중요 부하(140, 141, 142)로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량을 산정하여 산정된 실시간 가용 용량에 따라 일반 부하(150, 151, 152)로의 전력 공급 여부를 제어한다.
L1 구간부의 변압기(100)와 L2 구간부의 변압기(101)는 상호 모니터링 기능을 수행할 수 있다.
예컨대, 제1 선로 측의 변압기(100)는 제2 선로 측에서 이상이 발생하는 경우, 제2 선로 측의 제2 변압기(101)와 통신하여 제2 선로의 이상 발생을 검출할 수 있다.
또한, 2대의 변압기(100, 101)는 각각 하위 구성 요소들의 상태 및 운전 데이터를 수집하고, 수집된 데이터에 의해 하위단의 차단기(110 ~ 127) 및 선로 개폐기(130)를 모니터링하여 이상 발생을 검출하는 자체 모니터링 기능을 수행할 수 있다.
예컨대, 상위 전력 계통의 사고나 내부 고장 등에 의해 제1 선로에서 이상이 발생한다면, 제1 선로 측의 제1 변압기(100)가 하위단의 변압기측 차단기(110, 114), 부하측 차단기(122 ~ 124) 및 선로 개폐기(130)를 자체 모니터링하여 이상 발생을 검출하고, 제1 선로의 이상 발생을 제2 선로 측의 제2 변압기(101)에 알리게 된다. 아울러, 이상 발생을 검출한 제1 변압기(100)가 제어 명령을 출력하여 변압기측 차단기(110 또는 114)를 차단시키고, 선로 개폐기(130)를 투입하여 제1 선로를 제2 선로에 결합시킨다.
이러한 경우, 제2 변압기(101)는 제1 변압기(100)와 통신하여 제1 선로의 이상 발생을 검출하며, 제1 선로 및 제2 선로 상에 있는 해당 차단기(123, 124, 125)를 투입 상태로 유지하여 중요 부하(140, 141, 142)로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량에 따라 해당 차단기(122, 126, 127)를 동작시켜 일반 부하(150, 151, 152)로의 전력 공급을 제어한다.
도 3 및 도 4는 도 2에 나타난 지능형 배전망 백업 시스템의 동작을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3은 제1 선로의 이상 발생 시에 변압기(100, 101) 하위단의 동작 및 전력 흐름을 나타낸다.
도 3을 참조하면, L1 구간부에서의 이상 발생으로 인해, 제1 변압기(100) 또는 변압기측 차단기(114)를 통해 제1 선로로의 전력 공급이 차단되는 경우, L2 구간부의 제2 변압기(101)가 이를 검출하고, 제어 프로세스로 진입한다.
제어 프로세스에 따라, 이상이 발생한 제1 변압기(100) 하위단의 변압기측 차단기(114)는 차단, 선로 개폐기(130)는 투입되고, L2 구간부의 제2 변압기(101)가 도 3에 도시된 바와 같이 일반 부하(150, 151, 152)의 통로인 각 차단기(122, 126, 127)로의 전력 공급 여부를 결정하게 된다.
일 실시예에서, 제2 변압기(101)는 여러 일반 부하(150, 151, 152)로의 전력 공급 여부를 결정할 때, 미리 설정되는 각 일반 부하(150, 151, 152)의 우선순위(N)에 따라 부하별 전력 공급 여부를 선택할 수 있다. 일반 부하(150, 151, 152)에 대한 제어 프로세스는 도 5 및 도 6 부분에서 보다 상세히 후술한다.
도 4는 제2 선로의 이상 발생 시에 L2 구간부의 제2 변압기(101) 및 차단기(118)를 통한 전력 공급의 차단, 그 하위 요소들의 동작 및 전력 흐름을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 배전망 백업 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
S110은 데이터 수집 및 모니터링 단계이다.
전술한 구성에 기초한 지능형 배전망 백업 시스템에서, L1 구간부의 제1 변압기(100)와 L2 구간부의 제2 변압기(101)는 하위 요소들의 상태 및 동작 데이터를 수집하여 이상 발생 여부를 모니터링한다(S110).
즉, 제1 변압기(100)와 제2 변압기(101)는 상호 간의 상태 및 동작을 모니터링하며, 자체 모니터링을 수행하여 각각의 하위에 속하는 차단기(110 ~ 127)들과, 선로 개폐기(130)의 상태 및 동작 데이터를 수집한다.
이하, 제1 선로가 정상 선로이고, 제2 선로가 이상이 발생하여 전력 공급이 중단된 고장 선로인 경우를 가정하여 S120 내지 S140의 동작을 설명하면 다음과 같다.
S120은 이상 발생의 검출 단계, S130은 고장 선로의 변압기측 차단기(114 또는 118)의 차단 및 선로 개폐기(130)의 투입 단계, S140은 정상 선로의 변압기(100 또는 101)에 의해 수행되는 제어 단계이다.
정상 운전 중에 외부 전력 계통의 사고나 내부 고장 등의 이상 발생에 의해 전력 공급이 중단되면, 제2 선로 측의 변압기(101)는 이상 발생을 검출하여 제1 선로 측의 변압기(100)에 이를 알리고(S120), 제2 선로의 변압기측 차단기(118)의 선택 차단, 선로 개폐기(130)의 투입을 실시한다(S130).
그런 다음, 제1 선로의 변압기(100)가 S140의 제어 프로세스로 진입하여 해당 제어 프로세스에서 정해지는 순서에 따라 하위 차단기(122 ~ 127)의 제어를 수행한다.
일 실시예에서, 제1 선로 및 제2 선로는 선로 개폐기(130)의 투입 상태에서 링 토폴로지 타입의 통합 선로를 구성하여 통합 선로 상의 각 출력 노드에 결합된 부하들(141 ~ 152)이 하나의 연속된 경로를 통해 통신할 수 있도록 한다.
이러한 상태에서, 제1 변압기(100)는 제어 프로세스를 수행하여, 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 중요 부하(140, 141, 142)로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량을 산정하며, 산정된 실시간 가용 용량에 따라 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 일반 부하(150, 151, 152)로의 전력 공급 여부를 제어한다.
S140에서, 정상 선로인 제1 선로 측에 위치한 제1 변압기(100)는 기 설정된 제어 프로세스를 따라 동작한다. 제어 프로세스는 이상 발생 시에도 전력이 공급되어야 하는 중요 부하(140, 141, 142)의 선정, 변압기(100)의 실시간 가용 용량 계산, 설정된 순서에 따라 전력을 공급받는 일반 부하(150, 151, 152)의 선정, 변압기(100)의 하위단을 구성하는 지능형 기기들의 제어 등으로 구성된다.
일 실시예에서, 제어 프로세스를 구성하는 모든 동작은 지능형 기기들, 즉, 차단기(111 ~ 127) 및 선로 개폐기(130)의 동작 시간, 데이터 처리 속도 등에 따라 수 msec 또는 수 sec 내에 처리되어, 중요 부하(140 ~ 142) 및 일반 부하(150 ~ 152)의 무정전 운영 또는 안정적인 운영을 가능하게 한다.
도 6은 도 5의 제어 단계를 세분화한 흐름도이다.
일 실시예에서, 고장 선로에서의 이상 발생 시에, 정상 선로의 변압기(100 또는 101)는 자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 및 미리 설정된 일반 부하의 부하별 우선순위를 기준으로 실시간 가용 용량을 산정하고, 산정된 실시간 가용 용량에 의해 각 일반 부하(150, 151, 152)로의 전력 공급 여부를 결정한다.
전력 공급 순서를 결정하는 기준이 되는 일반 부하(150, 151, 152)의 부하별 우선순위는 미리 설정된다.
일 실시예는 변압기(100 또는 101)의 안전율을 고려하기 위하여, 실시간 가용 용량의 결과값을 배전망에 연계된 일반 부하들(150, 151, 152)의 개별적인 부하 용량과 비교하며, 비교 결과를 해당 부하측 차단기(122, 126, 127)을 제어하는 기준으로 활용한다.
일 실시예에서, 자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 1 내지 N순위(N은 2 이상의 자연수) 일반 부하 용량(VA1 내지 VAN)에 대하여, 실시간 가용 용량의 값은 다음과 같이 산정될 수 있다.
첫째, 중요 부하 용량(VAT)만을 고려할 경우, 실시간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT'이다. 둘째, 중요 부하 용량(VAT) 및 1순위 일반 부하 용량(VA1)까지 고려할 경우, 실기간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT - VA1'이다. 셋째, 중요 부하 용량(VAT)과, 1 내지 N순위 일반 부하 용량(VA1 내지 VAN)까지 고려한 실기간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT - VA1 - … - VAN'이다.
변압기(100 또는 101)는 일반 부하 용량을 우선순위에 따라 순차적으로 합산하여 고려하면서 실시간 가용 용량을 산정하여 후순위 일반 부하 용량과 비교하며, 비교 결과에 따라 후순위 일반 부하로의 전력 공급 또는 전력 공급의 차단을 수행하게 된다.
구체적으로, 변압기(100 또는 101)는 N순위 일반 부하로의 전력 공급 여부를 결정하기 위하여, 1 내지 (N-1)순위 일반 부하 용량(VAN -1)까지 고려한 실시간 가용 용량을 N순위 일반 부하 용량(VAN)과 비교한다.
비교 결과, 실시간 가용 용량이 N순위 일반 부하 용량(VAN)보다 작으면, 변압기(100 또는 101)는 1 내지 (N-1)순위까지의 일반 부하로의 전력 공급만을 유지하고, N 이상의 후순위 일반 부하로의 전력 공급은 모두 차단한다.
만약, 비교 결과, 실시간 가용 용량이 N순위 일반 부하 용량(VAN)보다 크면, 변압기(100 또는 101)는 N순위 일반 부하로 전력을 공급하여 1 내지 N순위까지의 일반 부하로의 전력 공급을 유지하고, 1내지 N순위 일반 부하 용량(VAN)까지 고려한 실시간 가용 용량을 다시 산정하여 (N+1)순위 일반 부하 용량(VAN)과 비교한다. 그리고, 비교 결과에 따라, (N+1)순위 일반 부하로의 전력 공급 또는 전력 공급의 차단을 실행하게 된다.
이하, 제1 선로가 정상 선로이고, 제2 선로가 고장 선로일 경우를 가정하여, 도 6을 참조로, 제1 선로 측 변압기(100)의 비상 시 제어 동작을 설명하면 다음과 같다.
변압기(100)는 먼저, 중요 부하(140, 141, 142)만을 고려하여 '자체 용량(VAP)과 중요 부하 용량(VAT)의 차'로 정의되는 실시간 가용 용량 'VA0 = VAP - VAT'을 계산하고, 이를 1순위 일반 부하 용량(VA1)을 비교한다(S141).
여기서, 중요 부하 용량(VAT)은 중요 부하들(140, 141, 142)의 최대 합계 용량을 의미한다. 1순위 일반 부하 용량(VA1)은 모든 일반 부하들(150, 151, 152) 중 우선순위가 1순위로 설정된 일반 부하(들)의 합계 용량을 의미한다.
S141의 비교 결과, 실시간 가용 용량 'VA0'가 1순위 일반 부하 용량(VA1)보다 작아서, 'VA0 - VA1'의 값이 (-) 이면, 변압기(100)는 모든 일반 부하(150, 151, 152)의 부하측 차단기(122, 126, 127)를 차단하여 전력 공급을 중단한다(S142).
만약, S141의 비교 결과, 실시간 가용 용량(VA0)이 1순위 일반 부하 용량(VA1)보다 커서, 'VA0 - VA1'의 값이 (+) 이면, 실시간 가용 용량의 값을 'A = VA0 - VA1'으로 갱신하며, S143 단계로 진행하여 갱신된 실시간 가용 용량 'A'를 다시 2순위 일반 부하 용량(VA2)과 비교한다.
S143의 비교 결과, 실시간 가용 용량 'A'가 2순위 일반 부하 용량(VA2)보다 작아서 'A - VA2'의 값이 (-)이면, S144 단계로 진행하여 1순위 일반 부하의 부하측 차단기를 제외한 나머지 후순위 일반 부하의 부하측 차단기를 모두 차단한다.
S143의 비교 결과, 실시간 가용 용량 'A'가 2순위 일반 부하 용량(VA2)보다 커서 'A - VA2'의 값이 (+)이면, 실시간 가용 용량의 값을 'B = A - VA2'으로 갱신하며, S145 단계로 진행하여 갱신된 실시간 가용 용량 'B'를 다시 3순위 일반 부하 용량(VA3)과 비교한다.
S145의 비교 결과, 실시간 가용 용량 'B'가 3순위 일반 부하 용량(VA3)보다 작으면, S146으로 진행하여 1, 2순위 일반 부하의 부하측 차단기를 제외한 나머지 후순위 일반 부하의 부하측 차단기를 모두 차단한다.
S145의 비교 결과, 실시간 가용 용량 'B'가 3순위 일반 부하 용량(VA3)보다 크면, 실시간 가용 용량의 값을 'C = B - VA3'으로 갱신하며, S147 단계로 진행하여 갱신된 실시간 가용 용량 'C'를 다시 4순위 일반 부하 용량(VA4)과 비교한다.
마찬가지로, 실시간 가용 용량 'C'가 4순위 일반 부하 용량(VA4)보다 작으면, S148로 진행하여 1, 2, 3순위 일반 부하의 부하측 차단기를 제외한 나머지 후순위 일반 부하의 부하측 차단기를 차단한다.
이와 같이, 변압기(100)는 우선순위별 일반 부하를 순차적으로 고려하면서 실시간 가용 용량을 산정하여 후순위 일반 부하 용량을 비교하고, 비교 결과에 따라 일반 부하의 부하측 차단기들의 투입/차단을 선택적으로 조절하게 된다.
본 발명에 따른 지능형의 배전망 백업 시스템 및 그의 제어 방법의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100, 101: 변압기
110 ~ 127: 차단기
130: 선로 개폐기
140 ~ 142: 중요 부하
150 ~ 152: 일반 부하

Claims (10)

  1. 변압기;
    상기 변압기의 출력으로부터 분기되는 제1 선로 상의 출력 노드에 결합하여 상기 변압기로부터의 전력을 공급받으며, 중요 부하 또는 일반 부하로 설정되는 부하;
    상기 변압기를 상기 제1 선로에 결합시키는 변압기측 차단기;
    상기 부하를 상기 제1 선로 상의 출력 노드에 결합시키는 부하측 차단기; 및
    상기 제1 선로와 제2 선로 사이에 결합된 선로 개폐기를 포함하며,
    상기 제2 선로에서 이상이 발생하는 경우, 상기 선로 개폐기가 투입되어 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 결합한 통합 선로를 형성하며, 상기 변압기는 상기 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 중요 부하로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량을 산정하여 상기 실시간 가용 용량에 따라 일반 부하로의 전력 공급 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형의 배전망 백업 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변압기는,
    자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 및 미리 설정된 일반 부하의 부하별 우선순위를 기준으로 상기 실시간 가용 용량을 산정하는 것을 특징으로 하는 지능형의 배전망 백업 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 1 내지 N순위(N은 2 이상의 자연수) 일반 부하 용량(VA1 내지 VAN)에 대하여,
    중요 부하 용량(VAT)만을 고려한 실시간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT'이고,
    1순위 일반 부하 용량(VA1)까지 고려한 실기간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT - VA1'이며,
    1 내지 N순위 일반 부하 용량(VA1 내지 VAN)까지 고려한 실기간 가용 용량의 값은 'VAP - VAT - VA1 - … - VAN'인 것을 특징으로 하는 지능형의 배전망 백업 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 변압기는,
    일반 부하 용량을 우선순위에 따라 순차적으로 합산하여 고려하면서 실시간 가용 용량을 산정하여 후순위 일반 부하 용량과 비교하며,
    상기 비교 결과에 따라 후순위 일반 부하로의 전력 공급 또는 전력 공급의 차단을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형의 배전망 백업 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 변압기는,
    상기 제2 선로에서 이상이 발생하는 경우, 상기 제2 선로에 전력을 공급하는 다른 변압기와 통신하여 상기 제2 선로의 이상 발생을 검출하는 상호 모니터링 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형의 배전망 백업 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변압기는,
    상기 제1 선로에서 이상이 발생하는 경우, 상기 변압기측 차단기, 상기 부하측 차단기 및 상기 선로 개폐기를 자체 모니터링하여 이상 발생을 검출하고, 상기 제1 선로의 이상 발생을 상기 제2 선로에 전력을 공급하는 다른 변압기로 알리며, 제어 명령을 출력하여 상기 변압기측 차단기를 차단시키고, 상기 선로 개폐기를 투입하여 상기 제1 선로를 상기 제2 선로에 결합시키는 것을 특징으로 하는 지능형의 배전망 백업 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 선로 및 상기 제2 선로는 상기 개폐기의 투입 상태에서 링 토폴로지 타입의 상기 통합 선로를 구성하여 상기 통합 선로 상의 각 출력 노드에 결합된 부하들이 하나의 연속된 경로를 통해 통신하도록 하는 것을 특징으로 하는 지능형의 배전망 백업 시스템.
  8. 제1 선로 상의 출력 노드에 결합된 부하에 전력을 공급하는 제1 변압기와, 제2 선로 상의 출력 노드에 결합된 부하에 전력을 공급하는 제2 변압기를 포함하는 배전망 백업 시스템에 있어서,
    상기 제1 변압기 및 상기 제2 변압기가 이상 발생 여부를 모니터링하는 단계;
    상기 제2 선로에서 이상이 발생하는 경우, 선로 개폐기가 투입되어 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 결합한 통합 선로를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 변압기가 상기 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 중요 부하로의 전력 공급을 유지하고, 실시간 가용 용량을 산정하여 상기 실시간 가용 용량에 따라 상기 통합 선로 상의 출력 노드에 결합된 일반 부하로의 전력 공급 여부를 제어하는 단계를 포함하는 지능형 배전망 백업 시스템의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 일반 부하로의 전력 공급 여부 제어 단계에서,
    상기 제1 변압기가 자체 용량(VAP), 중요 부하 용량(VAT), 및 미리 설정된 일반 부하의 부하별 우선순위(N)를 기준으로 상기 실시간 가용 용량을 산정하는 것을 특징으로 하는 지능형 배전망 백업 시스템의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 일반 부하로의 전력 공급 여부 제어 단계는,
    N순위(N은 2 이상의 자연수) 일반 부하로의 전력 공급 여부를 결정하기 위하여, 1 내지 (N-1)순위 일반 부하 용량(VAN -1)까지 고려한 실시간 가용 용량을 N순위 일반 부하 용량(VAN)과 비교하는 단계;
    상기 비교 결과, 실시간 가용 용량이 N순위 일반 부하 용량(VAN)보다 작으면, 1 내지 (N-1)순위까지의 일반 부하로의 전력 공급만을 유지하고, N 이상의 후순위 일반 부하로의 전력 공급은 모두 차단하는 단계;
    상기 비교 결과, 실시간 가용 용량이 N순위 일반 부하 용량(VAN)보다 크면, N순위 일반 부하로 전력을 공급하여 1 내지 N순위까지의 일반 부하로의 전력 공급을 유지하고, 1내지 N순위 일반 부하 용량(VAN)까지 고려한 실시간 가용 용량을 다시 산정하여 (N+1)순위 일반 부하 용량(VAN)과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라, (N+1)순위 일반 부하로의 전력 공급 또는 전력 공급의 차단을 실행하는 단계를 포함하는 지능형 배전망 백업 시스템의 제어 방법.
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