KR20140095839A - 전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 이용한 분산 전원 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 이용한 분산 전원 관리 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 이용하여 분산 전원의 발전 효율을 최대한 높일 수 있도록 하는 분산 전원의 관리 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 분산 전원 관리 방법은 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi)이 연결된 피더(feeder)에 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu)이 연결되는 단계, 상기 피더와 전력 계통(Grid)의 연결이 차단되는 경우, 상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스(slack bus)로서 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계 및 상기 피더와 상기 전력 계통의 재연결이 개시되는 경우, 상기 DGi의 출력 전압을 동기화하는 것에 의하여 상기 전력 계통의 전압과 상기 피더의 전압을 동기화한 후, 상기 피더와 상기 전력 계통을 재연결하는 단계를 포함한다.

Description

전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 이용한 분산 전원 관리 방법 및 시스템{System and method for distributed generation managing using utility side distributed generation}
본 발명은 전력 계통에 연계되는 분산 전원의 관리 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 자세하게는 전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 이용하여 분산 전원의 발전 효율을 최대한 높일 수 있도록 하는 분산 전원의 관리 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전기 에너지의 공급을 위하여, 재생 에너지를 기반으로 하는 분산 전원(Distributed Generation; DG)이 이용된다. 상기 분산 전원은 상기 분산 전원이 생산한 전력을 상기 분산 전원이 담당하는 영역(이하, '분산 전원 전력망')에 공급한다. 그런데, 상기 분산 전원 전력망은 전력 계통(main grid)로부터도 전력을 공급받는다. 상기 분산 전원에 의하여 생산된 전력 중 상기 분산 전원 전력망의 부하(load)에서 소비되고 남은 전력은 전력 계통에 판매될 수 있다.
한편, 고립 운전(islanding operation)이 감지된 경우 계통 공사 인력에 대한 안전, 계통 설비의 손상 등의 문제 때문에, 상기 분산 전원은 전력 계통과 차단되어야 한다. 이러한 점은 IEEE 1547-2003 등에서 규정하고 있다. 이러한 점 때문에, 최대의 효율로 분산 전원의 발전을 수행하는 데 어려움이 있다.
따라서, 고립 운전 상황에서도 최대의 효율로 분산 전원의 발전을 수행하고, 계통과 재연결 시에도 안전 문제가 발생하지 않도록 하는 분산 전원의 관리 시스템 및 방법의 제공이 요구되고 있다.
한국공개특허 2012-0096774호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기존의 독립 발전 사업자(Independent Power Producer) 측 분산 전원(DGi)에 연결된 계통 연계 피더에, 상기 피더와 계통의 연결이 차단된 상태에서 슬랙 버스로 동작할 수 있고, 계통과 재연결 시 계통과의 전압 동기화를 수행할 수 있는 전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 추가로 연결함으로써, 고립 운전 상황에서도 최대의 효율로 분산 전원의 발전을 수행하고, 계통과 재연결 시에도 안전 문제가 발생하지 않도록 하는 분산 전원의 관리 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 특정 피더와 전력 계통이 차단된 상황에서, 상기 피더에 연결된 부하량이 상기 피더에 연결된 분산 전원의 발전 총량을 초과하는 경우에도, 상기 피더 전체에 대하여 정전되지 않고 일부 구역에 대하여만 정전될 수 있도록 하는 분산 전원의 관리 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양(ASPECT)에 따른 분산 전원 관리 방법은 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi)이 연결된 피더(feeder)에 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu)이 연결되는 단계, 상기 피더와 전력 계통(Grid)의 연결이 차단되는 경우, 상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스(slack bus)로서 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계 및 상기 피더와 상기 전력 계통의 재연결이 개시되는 경우, 상기 전력 계통의 전압과 상기 피더의 전압을 동기화한 후, 상기 피더와 상기 전력 계통을 재연결하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스로 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계는, 상기 DGi는 상기 DGu의 전력 공급 동작에 의하여, 상기 피더와 전력 계통(Grid)의 연결이 차단되더라도 독립 운전 상태를 감지하지 못하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스로 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계는, 상기 DGu의 출력 전압의 크기 및 주파수가 일정하게 유지되도록 상기 DGu를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 피더와 상기 전력 계통을 재연결하는 단계는, 상기 DGu가 상기 피더와 전력 계통의 재연결 개시 신호를 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커로부터 수신하여 동작 모드를 동기화 모드로 전환하는 단계와, 상기 DGu가 동기화 모드에서 상기 전력 계통 전압의 크기 및 위상과 상기 피더에 인가된 전압의 크기 및 위상을 동기화하는 단계와, 상기 DGu가 상기 동기화 완료 후 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결되도록 상기 브레이커에 연결 제어 신호를 송신하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 브레이커는 상기 전력 계통의 설비로부터 닫힘 상태로 변경할 것을 요구하는 연결 제어 신호가 수신되더라도 상기 DGu로부터 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결 되도록하는 상기 연결 제어 신호가 수신되기 전에는 열림 상태를 유지하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 DGu는 상기 전력 계통의 설비와 컨트롤 라인이 연결된 것일 수 있다. 이 때, 상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스(slack bus)로 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계는, 상기 DGu는 상기 전력 계통의 설비로부터 수신된 계통 차단 알림 신호에 응답하여 동작 모드를 고립 운전 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 피더와 상기 전력 계통을 재연결하는 단계는, 상기 DGu가 상기 전력 계통의 설비로부터 수신된 재연결 개시 신호에 응답하여, 동작 모드를 동기화 모드로 전환하는 단계와, 상기 DGu가 상기 동기화 모드에서 상기 전력 계통의 전압 크기 및 위상과 상기 DGu 출력 전압의 크기 및 위상을 동기화하는 단계와, 상기 DGu가 상기 동기화 완료 후 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결되도록 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 피더는 브레이커를 경계로 둘 이상의 구역으로 분할되어 있는 것이고, 상기 분산 전원 관리 방법은 상기 DGu가 속한 관리 구역 내의 모든 DGi 및 DGu의 생산량 합계가 상기 관리 구역 내의 전체 부하량에 미달하는 경우, 상기 DGu가 상기 관리 구역 내의 브레이커에 차단 제어 신호를 송신하여 상기 관리 구역을 더 분할하는 단계와, 상기 관리 구역 내의 모든 DGi 및 DGu의 생산량 합계가 상기 관리 구역 내의 전체 부하량에 미달하고, 상기 관리 구역이 더 이상 분할될 수 없는 경우, 상기 DGu가 전력 공급 동작을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 피더를 복수의 구역으로 분할하여 정전 구역을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 이 때, 상기 관리 구역 내의 모든 DGi 및 DGu의 생산량 합계가 상기 관리 구역 내의 전체 부하량에 미달하고, 상기 관리 구역이 더 이상 분할될 수 없는 경우, 상기 DGu가 전력 공급 동작을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 태양(ASPECT)에 따른 분산 전원 시스템은 재생 에너지 발전부, 전력 계통의 설비와 연결된 컨트롤 라인을 통하여 계통 차단 알림 신호를 수신하는 통신부, 상기 계통 차단 알림 신호의 수신에 응답하여, 동작 모드를 고립 운전 모드로 전환하는 인버터 컨트롤러 및 상기 재생 에너지 발전부에 의하여 발전된 전력을 상기 인버터 컨트롤러의 제어에 따른 특징을 가지도록 직류에서 교류로 변환한 후, 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi)이 연결된 피더에 인가하는 인버터를 포함한다. 이 때, 상기 인버터 컨트롤러는 상기 고립 운전 모드에서 상기 분산 전원 시스템이 상기 DGi에 대하여 슬랙 버스(slack bus)로 동작하도록 상기 인버터를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 인버터 컨트롤러는 상기 고립 운전 모드에서 상기 인버터의 출력 전압의 실효값(root-mean-square value) 및 주파수가 일정하게 유지되도록 상기 인버터를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 통신부는 상기 피더와 상기 전력 계통의 재연결 개시 신호를 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커로부터 수신하고, 상기 인버터 컨트롤러는 상기 재연결 개시 신호 수신에 응답하여, 동작 모드를 동기화 모드로 전환할 수 있다. 이 때, 상기 인버터 컨트롤러는 상기 동기화 모드에서 상기 전력 계통의 전압의 크기 및 위상과 상기 인버터의 출력 전압의 크기 및 위상이 동기화되도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 동기화 완료 시 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결 되도록 상기 브레이커에 연결 제어 신호를 송신할 수 있다.
상기 인버터 컨트롤러는 상기 동기화 모드에서 상기 브레이커와 상기 전력 계통 사이의 소정 지점에서 분기된 전선으로부터 전력 신호를 인가 받아, 전력 계통의 전압의 실효값(Vgrms) 및 위상(δg)을 판정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 태양(ASPECT)에 따른 인버터 컨트롤러는, 고립 운전 모드에서, 상기 인버터에 연결된 PCC의 전압 실효값(Vrms)을 소정의 실효값 기준치와 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 출력하는 전압 크기 제어부, 상기 고립 운전 모드에서, 상기 PCC의 전압 주파수를 주파수 기준치와 비교한 결과를 바탕으로 상기 PCC의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력하는 위상 제어부, 상기 PCC에서의 전압 및 상기 위상차로부터 생성된 위상 변환치를 입력 받아 위상을 변환하여 출력하는 위상 변환기 및 상기 위상 변환기로부터 출력된 전압에 상기 전압 크기 파라미터(Vmag)를 반영한 신호를 바탕으로 상기 인버터에 제공될 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 포함한다. 이때, 상기 인버터 컨트롤러는 분산 전원의 발전 전력을 입력 받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 인버터를 제어하되, 상기 인버터는 출력 전력을 고주파 필터(LS)를 통해 연계점(PCC)을 거쳐 피더에 인가하는 것이고, 전력 계통의 설비와 연결된 컨트롤 라인을 통하여 계통 차단 알림 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 고립 운전 모드로 전환하는 것이다.
상기 인버터 컨트롤러는 상기 피더와 상기 전력 계통의 재연결 개시 신호를 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커로부터 수신하는 것에 응답하여, 동작 모드를 동기화 모드로 전환할 수 있다. 상기 동기화 모드에서 상기 전압 크기 제어부는,
동기화 모드에서 상기 PCC의 전압 실효값(Vrms)을 상기 전력 계통의 전압 실효값(Vgrms)과 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 생성하여 출력하고, 또한 상기 위상 제어부는, 상기 동기화 모드에서 상기 PCC의 전압 위상(δ)을 상기 전력 계통의 전압 위상(δg)과 비교한 결과를 바탕으로 상기 PCC의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 특정 피더에 대하여 전력 계통과 연결이 차단되더라도, 상기 피더에 연결된 분산 전원에서 발전된 전력이 상기 피더에 공급됨으로써 무조건적인 정전을 피할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 분산 전원의 전력이 공급되고 있던 상태에서 상기 피더와 전력 계통이 다시 연결되더라도, 미리 전력 계통의 전력 특성과 상기 피더에 인가되는 전력 특성이 동기화 된 후에 연결되기 때문에 안전 사고 발생 또는 전력 기기 손상 등의 문제를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 특정 피더와 전력 계통이 차단된 상황에서, 상기 피더에 연결된 부하량이 상기 피더에 연결된 분산 전원의 발전 총량을 초과하는 경우에도, 상기 피더 전체에 대하여 정전되지 않고 일부 구역에 대하여만 정전될 수 있도록, 정전 구역을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 계통 연계형 분산 전원의 전력 망 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 분산 전원의 전력 망 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 전원 시스템의 블록 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 분산 전원 시스템의 회로도의 일 예이다.
도 5는 도 3에 도시된 인버터 컨트롤러의 상세 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 인버터 컨트롤러의 일부 구성 요소의 교체 이후 모듈에 대한 회로도이다.
도 7은 도 5에 도시된 인버터 컨트롤러의 일부 구성 요소의 교체 이후 모듈에 대한 회로도이다.
도 8은 도4에 도시된 회로도에서의 각 전력 신호의 크기 및 위상을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 분산 전원의 전력 망 구성도이다.
도 10은 도 9에 도시된 분산 전원 DGu ,1의 제어 방법의 순서도이다.
도 11은 도 9에 도시된 분산 전원 DGu ,1 , DGu , 2 의 계통 재연결 시 제어 방법에 대한 순서도이다.
도 12는 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 전원의 용량이 부하량을 초과하는 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 출력 변화 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 전원의 용량이 부하량을 초과하는 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 무효 전력 변화(a), 각 분산 전원의 전압 변화(b), 각 브레이커들의 동작 변화(c), 분산 전원 DGu,1 , DGu , 2 의 출력 전압 주파수 변화(d) 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 전원의 용량이 부하량에 못 미치는 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 출력 변화 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 전원의 용량이 부하량에 못 미치는 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 무효 전력 변화(a), 각 분산 전원의 전압 변화(b), 각 브레이커들의 동작 변화(c), 분산 전원 DGu,1 , DGu , 2 의 출력 전압 주파수 변화(d) 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 분산 전원의 전력 망 구성을 설명한다.
도 2를 참조하기에 앞서 설명의 편의를 위해 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 계통 연계형 분산 전원의 전력 망 구성을 설명하면, 하나 이상의 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi)(12, 13, 14)이 피더(19)에 연결되어 있고, 피더(19)는 전력 계통(11)에 연결되어 있다. 각각의 모선(bus) 사이에는 회로 브레이커(18)가 구비되어, 피더(19)를 각 모선 단위로 분리할 수 있다. 이 때, 각 분산 전원(12, 13, 14)은 전력 계통(11)과 함께 각 부하(15, 16, 17)에 전력을 공급하게 된다. 그런데, 피더(19)가 의도적이거나 비의도적인 이유로 전력 계통(11)과 연결이 차단되는 경우 안전을 위하여 각 분산 전원(12, 13, 14) 역시 피더에 대한 전력 공급을 중단하고 결과적으로 피더(19)에 연결된 모든 시설이 정전이 되어야 하는 점은 이미 설명한 바 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 계통 연계형 분산 전원의 전력 망 구성에 따르면 피더(19)가 전력 계통(11)과 연결이 차단되는 고립(islanding) 상태가 되더라도 피더(19)에 연결된 분산 전원들(12, 13, 14, 30)에 의하여 생산된 전력이 피더(19)에 공급된다.
본 발명에 따라 소개되는 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(30)이 슬랙 버스(slack bus)의 역할을 해주기 때문에, 각각의 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi)(12, 13, 14)은 독립 운전 상태에서도 생산된 전력을 계속 피더(19)에 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 소개되는 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(30)이 피더(19)와 전력 계통(11)의 재연결 시, 전력 계통(11)의 전압과 피더(19)의 전압이 사전 동기화 되도록 하기 때문에, 피더(19)와 전력 계통(11)의 연결이 차단된 상태에서 각 분산 전원들(12, 13, 14, 30)의 전력 공급이 계속 이뤄지고 있었다 하더라도, 재연결 시 별다른 안전 문제를 야기하지 않는다.
이하, 전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 DGu로, 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(12, 13, 14)을 DGi로 각각 기재한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 소개되는 DGu(30)는 전력 계통(11)을 운영하는 전력 계통 사업자의 전력 계통 설비(20)와 컨트롤 라인이 연결된 것일 수 있다. 즉, DGu(30)는 전력 계통 사업자에 의하여 상기 컨트롤 라인을 통하여 제어될 수 있는 것이다. DGu(30)는 전력 계통 사업자에 의하여 제어될 수 있는 것이기는 하나, DGi(12, 13, 14)가 연결된 피더(19)에 직접 연결되어야 하므로, 피더(19)가 구축된 지역에 인접하여 설치되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 전원 시스템(DGu)(30)의 블록 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 DGu(30)은 재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 재생 에너지 발전부(41), 통신부(42), 인버터 컨트롤러(43), 인버터(44), 고주파 필터(45)를 포함할 수 있다.
도 3의 각 구성요소는 소프트웨어(software) 또는, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)를 의미할 수도 있다. 그렇지만 상기 구성요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(addressing)할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분화된 구성요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성요소로 구현할 수도 있다.
DGu(30)로부터 출력되는 교류 전력은 연계점(Point of Common Coupling; PCC)(50)을 통하여 피더(19)에 인가된다. 연계점(50)에서의 전압 및 전류는 고주파 필터(45)를 통과한 인버터(44) 출력 전압 및 전류와 동일한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 인버터(44)의 출력 전압 및 전류와 동일한 의미로, 연계점(50)에서의 전압 및 전류라고 지칭한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 전력 계통 연계점(50)에서의 전압 및 전류는 인버터(44)의 출력을 모니터링 하여 인버터(44)의 출력을 조정하는 인버터 컨트롤러(43)에 제공된다. 인버터 컨트롤러(43)는 인버터(44)의 출력을 모니터링 하여 인버터(44)의 동작을 제어한다. 인버터 컨트롤러(43)의 동작과 관련하여는 도 5 내지 8을 참조하여 보다 자세히 설명한다.
이하, DGu(30)의 각 구성 요소의 동작에 대하여 설명한다.
통신부(42)는 전력 계통의 설비(20)와 연결된 컨트롤 라인을 통하여 계통 차단 알림 신호를 수신한다. 통신부(42)는 피더(19) 상의 브레이커(18)로부터 통지 신호를 수신하거나, 브레이커(18)에 제어 신호를 송신할 수도 있다.
인버터(44)를 제어하는 인버터 컨트롤러(43)는, 상기 계통 차단 알림 신호의 수신에 응답하여, 동작 모드를 고립 운전 모드로 전환한다.
본 발명에 따르면, 인버터 컨트롤러(43)의 동작 모드가 3가지 존재한다. 하나는, 피더(19)가 전력 계통(11)에 연결되었을 때의 정상 모드, 다른 하나는 피더(19)가 전력 계통(11)과 차단되었을 때의 고립 운전 모드, 또 다른 하나는 피더(19)가 전력 계통(11)과 재연결 될 때의 동기화 모드이다. 상기 정상 모드는 도 5를 참조하여 설명하고, 상기 고립 운전 모드는 도 6을 참조하여 설명되고, 상기 동기화 모드는 도 7을 참조하여 설명된다.
인버터(44)는 재생 에너지 발전부(41)에 의하여 발전된 전력을 인버터 컨트롤러(43)의 제어에 따른 특징을 가지도록 직류에서 교류로 변환한 후, DGi가 연결된 피더(19)에 인가할 수 있다. 이 때, 고주파 필터(45)는 인버터(44)로부터 출력된 교류 신호에 포함된 고주파를 필터링하여 전력 계통 연계점(50)을 통해 피더(19)에 인가한다.
도 4는 도 3에 도시된 DGu(30)의 회로도의 일 예이다. 도 4에 도시된 바와 같이, DGu(30)에는 남는 전력을 충전하거나, 모자란 전력을 방전하는 방식으로 전력의 완충 작용을 해주는 에너지 저장 시스템(BESS)가(46) 더 구비될 수 있다. 재생 에너지 발전부(41)와, 에너지 저장 시스템(46)은 양방향 DC-DC 컨버터를 통하여 서로 연결될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 재생 에너지 발전부(41)에 의하여 발전된 전력 또는 에너지 저장 시스템의 배터리로부터 방전된 전력은 인버터(44)에 의하여 교류로 변환되어 출력되고(VS), VS는 고주파 필터(LS)(45)를 통과하여 연계점(50)을 거쳐 전력 계통(11)에 인가(V, I)되거나, 피더(미도시)를 통하여 피더에 연결된 부하에 인가될 수 있다. 도 4에는 인버터 컨트롤러(43)가 출력 전력(V, I)를 제공 받아 인버터(44)를 제어하기 위한 제어 신호(Vt)를 인버터(44)에 제공하는 점도 도시되어 있다.
상기 설명한 바와 같이, DGu(30)은 피더(19)와 전력 계통(11)의 연결이 차단되더라도, 피더(19)에 인가된 전력을 안정된 상태로 유지시키는 슬랙 버스로서 동작해야 하고, 피더(19)와 전력 계통(11)이 재연결 될 때에는 피더(19)에 인가된 전압을 전력 계통의 전압과 동기화하는 역할을 수행해야 한다. 이와 관련하여, 인버터 컨트롤러(43)의 구성 및 동작을 중심으로 DGu(30)의 동작을 설명한다.
도 5는 도 3에 도시된 인버터 컨트롤러(43)의 상세 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 인버터 컨트롤러(43)는 전압 크기 제어부(430), 위상 제어부(450), 위상 변환기(440) 및 제어 신호 생성부(450)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 정상 모드일 때의 인버터 컨트롤러(43)의 동작을 설명한다.
전압 크기 제어부(430)는 연계점(50)에서 얻어진 V, I으로부터 생성된 유효 전력 신호(P)를 입력받고, 유효 전력 신호 기준치(Pref)와 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 출력한다. 또한, 위상 제어부(450)는 연계점(50)에서 얻어진 V, I으로부터 생성된 무효 전력 신호(Q)를 입력받고, 무효 전력 신호 기준치(Qref)와 비교한 결과를 바탕으로 연계점(50)의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력한다.
위상 변환기(440)는 연계점(50)에서의 전압 및 상기 위상차로부터 생성된 위상 변환치를 입력 받아 위상을 변환하여 출력한다. 다음으로 제어 신호 생성부(450)는 위상 변환기(440)로부터 출력된 전압에 상기 전압 크기 파라미터(Vmag)를 반영한 신호를 바탕으로 인버터(44)에 제공될 제어 신호(Vta, Vtb, Vtc)를 생성한다.
상기 설명된 동작을 고려하면, 정상 모드일 때 DGu(30)는 유효 전력(P) 및 무효 전력(Q)이 고정되도록 피더(19)를 통한 전력 계통(11)에 대한 출력을 조정하는 점을 이해할 수 있다.
다음으로, 고립 운전 모드일 때의 인버터 컨트롤러(43)의 동작을 설명한다. DGu(30)는 전력 계통의 설비와 연결된 컨트롤 라인을 통하여 계통 차단 알림 신호를 수신하므로, 고립 운전 여부를 감지하는 별도의 수단이 없이도 피더(19)와 전력 계통(11)이 차단된 사실을 통보 받을 수 있다. 인버터 컨트롤러(43)는 통신부(42)를 통하여 상기 계통 차단 알림 신호가 수신되는 것에 응답하여, 고립 운전 모드로 전환할 수 있다.
고립 운전 모드일 때, 인버터 컨트롤러(43)에는 도 5에 도시된 전압 크기 제어부(430) 및 위상 제어부(450) 대신 도 6에 도시된 전압 크기 제어부(431), 위상 제어부(451)가 이용된다.
전압 크기 제어부(431)는 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)을 실효값 기준치(Vref)와 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 출력한다. 또한 위상 제어부(451)는 연계점(50)의 전압 주파수(fmeasured)를 주파수 기준치(fref)와 비교한 결과를 바탕으로 연계점(50)의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력한다.
전압 크기 제어부(431)의 동작을 보다 자세히 설명한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 실효값 기준치(Vref)에서 음전환 된 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)이 합산되고, 합산된 신호가 비례적분(PI) 제어기를 통과하여 중간 제어 신호가 생성된다. 그 후, Vmag gc과 상기 중간 제어 신호가 합산되고, 그 결과 출력된 값이 상기 전압 크기 파라미터(Vmag)이다. Vmag gc은 직전의 정상 모드에서 전압 크기 제어부(430)가 최후로 생성한 전압 크기 파라미터(Vmag)값이다.
따라서, 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)이 기준치 이상이면, 전압 크기 파라미터(Vmag)가 Vmag gc보다 감소함으로써 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 크기가 감소하고 반대로 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)이 기준치 이하이면, 전압 크기 파라미터(Vmag)가 Vmag gc보다 증가함으로써 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 크기가 증가하여, 인버터(44)의 출력 전압 크기는 일정하게 유지된다.
다음으로, 위상 제어부(451)의 동작을 보다 자세히 설명한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연계점(50)의 전압 주파수(fmeasured)와 음전환된 주파수 기준치(fref)가 합산되고, 합산된 신호가 비례적분(PI) 제어기를 통과하여 중간 제어 신호가 생성된다. 그 후, 상기 중간 제어 신호와 θgc가 합산되고, 그 결과 출력된 값이 연계점(50)의 전압(V)과 고주파 필터 양단(45)에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)이다. θgc는 직전의 정상 모드에서 위상 제어부(450)가 최후로 생성한 연계점(50)의 전압(V)과 고주파 필터 양단(45)에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)이다.
따라서, 연계점(50)의 전압 주파수(fmeasured)가 기준치 이하이면 위상 변환기(440)에 입력되는 위상차(θ)는 θgc보다 감소하고, 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 주파수가 증가한다. 도 5를 참조하면, 위상 변환기(440)에 입력되는 것은 위상차 기준치(θref)에서 음전환한 위상 제어부(451)의 출력 값을 합한 신호이기 때문이다. 반대로 연계점(50)의 전압 주파수(fmeasured)가 기준치 이상이면 위상 변환기(440)에 입력되는 위상차(θ)는 θgc보다 증가하고, 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 주파수가 감소하는 점을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
결론적으로, 고립 운전 모드일 때의 인버터 컨트롤러(43)는 인버터(44)의 출력 전압의 크기 및 주파수가 일정하게 유지되도록 인버터(44)를 제어한다. DGu(30)가 상기 설명된 바와 같이 전압의 크기 및 주파수가 일정한 전력을 피더(19)에 인가하므로, 동일한 피더(19)에 연결된 DGi(12, 13, 14)는 DGu(30)를 슬랙 버스로 삼아 고립 운전 상황을 인식하지 못하고 정상적으로 전력 공급 동작을 수행할 수 있다.
다음으로, 동기화 모드일 때의 인버터 컨트롤러(43)의 동작을 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 DGu(30)는 DGu(30)가 연결된 피더(19)와 전력 계통(11) 사이의 브레이커(18)로부터 피더(19)와 전력 계통(11)의 재연결 개시 신호를 수신할 수 있다. 피더(19)와 전력 계통(11) 사이의 브레이커(18)는 전력 계통(11)의 설비로부터 닫힘 상태로 변경할 것을 요구하는 연결 제어 신호가 수신되더라도, 바로 스위치를 닫지 않고 상기 재연결 개시 신호를 DGu(30)에 송신할 수 있다. 인버터 컨트롤러(43)는 통신부(42)를 통해 상기 재연결 개시 신호를 수신하여 동작 모드를 상기 동기화 모드로 전환한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 DGu(30)는 상기 재연결 개시 신호를 브레이커(18)가 아닌 전력 계통의 설비(20)로부터 바로 수신할 수도 있다. 피더(19)와 전력 계통(11)의 단절이 의도적인 것인 경우(intentional islanding) 전력 계통의 설비(20)는 상기 단절의 시작과 끝을 제어하므로, 그 시점을 DGu(30)에 미리 통보해 줄 수도 있다.
고립 운전 모드에서 동기화 모드로 전환될 때, 인버터 컨트롤러(43)에는 도 6에 도시된 전압 크기 제어부(431), 위상 제어부(451) 대신 도 7에 도시된 전압 크기 제어부(432), 위상 제어부(452)가 이용된다. 상기 동기화 모드에서, 인버터 컨트롤러(43)는 상기 동기화 모드에서 전력 계통(11)의 전압의 크기 및 위상과 인버터(44)의 출력 전압의 크기 및 위상이 동기화되도록 상기 인버터를 제어한다. 그 후, 인버터 컨트롤러(43)는 상기 동기화 완료 시 피더(19)와 전력 계통(11)이 재연결 되도록 전력 계통(11)과 피더(19) 사이의 브레이커(18)에 연결 제어 신호를 송신한다.
동기화 모드에서, 인버터 컨트롤러(43)는 전력 계통(11)과 브레이커(18) 사이의 소정의 지점에서의 전압을 측정하여 동기화에 이용할 수 있다. 상기 전압 측정을 위해, DGu(30)는, 피더(19) 상의 연계점(50)에서 전력 계통(11) 방향으로 최초의 브레이커(18)를 지난 소정의 지점과 모선을 연결할 수 있다. 이하, 상기 모선을 통하여 인가 받은 전압 신호를 전력 계통(11)의 전압 신호와 동일한 것으로 가정한다.
전압 크기 제어부(432)는 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)과 전력 계통(11)의 전압 실효값(Vgrms)을 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 출력한다. 또한 위상 제어부(451)는 연계점(50)의 전압 위상(δ)을 전력 계통의 전압 위상(δg)과 비교한 결과를 바탕으로 연계점(50)의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력한다.
전압 크기 제어부(432)의 동작을 보다 자세히 설명한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 계통(11)의 전압 실효값(Vgref)과 음전환 된 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)이 합산되고, 합산된 신호가 비례적분(PI) 제어기를 통과하여 중간 제어 신호가 생성된다. 그 후, Vmag gc과 상기 중간 제어 신호가 합산되고, 그 결과 출력된 값이 상기 전압 크기 파라미터(Vmag)이다. Vmag gc은 직전의 정상 모드에서 전압 크기 제어부(430)가 최후로 생성한 전압 크기 파라미터(Vmag)값이다.
따라서, 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)이 전력 계통의 전압 실효값(Vgrms) 이상이면, 전압 크기 파라미터(Vmag)가 Vmag gc보다 감소함으로써 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 크기가 감소하고, 반대로 연계점(50)의 전압 실효값(Vrms)이 전력 계통의 전압 실효값(Vgrms) 이하이면, 전압 크기 파라미터(Vmag)가 Vmag gc보다 증가함으로써 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 크기가 증가하여, 인버터(44)의 출력 전압 크기는 전력 계통(11)의 전압 크기와 동일하게 된다.
다음으로, 위상 제어부(452)의 동작을 보다 자세히 설명한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 연계점(50)의 전압 위상(δ)과 음전환된 전력 계통의 전압 위상(δg)이 합산되고, 합산된 신호가 비례적분(PI) 제어기를 통과하여 중간 제어 신호가 생성된다. 그 후, 상기 중간 제어 신호와 θi가 합산되고, 그 결과 출력된 값이 연계점(50)의 전압(V)과 고주파 필터 양단(45)에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)이다. θi는 직전의 고립 운전 모드에서 위상 제어부(451)가 최후로 생성한 연계점(50)의 전압(V)과 고주파 필터 양단(45)에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)이다.
따라서, 연계점(50)의 전압 위상(δ)이 전력 계통의 전압 위상(δg)이하이면 위상 변환기(440)에 입력되는 위상차(θ)는 θi보다 감소하고, 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 위상이 증가한다. 도 5를 참조하면, 위상 변환기(440)에 입력되는 것은 위상차 기준치(θref)에서 음전환한 위상 제어부(452)의 출력 값을 합한 신호이기 때문이다. 반대로 연계점(50)의 전압 위상(δ)이 전력 계통의 전압 위상(δg)이상이면 위상 변환기(440)에 입력되는 위상차(θ)는 θgc보다 증가하고, 결과적으로 인버터(44)의 출력 전압 위상이 감소하는 점을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
결론적으로, 동기화 모드일 때의 인버터 컨트롤러(43)는 인버터(44)의 출력 전압의 크기 및 위상이 전력 계통의 전압 크기 및 위상과 동기화 되도록 인버터(44)를 제어한다. 따라서, 상기 동기화가 완료된 이후에는 전력 계통(11)과 피더(19) 사이의 브레이커(18)를 다시 닫음으로써 전력 계통(11)과 피더(19)를 재연결 하더라도 별다른 문제가 발생하지 않게 된다.
도 8은 도4에 도시된 회로도에서의 각 전력 신호의 크기 및 위상을 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 고주파 필터(45)가 유도분(inductive component)이기 때문에, 전류 I는 전압 VLS보다 위상이(φ) 만큼 지연되는 것을 알 수 있다. 연계점(50)의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)와, φ는 모두 마이너스 값을 가진 각이고, 증가함에 따라 반시계 방향으로 증가함을 알 수 있다. P, Q는 유효 전력 및 무효 전력의 크기이다.
이하, 도 9에 도시된 계통 연계형 분산 전원의 전력 망 구성도를 참조하여, 본 발명에 따른 분산 전원 관리 방법에 대하여 설명한다. 도 2에 도시된 전력 망 구성과 같이, 도 9에도 전력 계통(11)에 연결된 피더(19-1)에 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi ,1 , DGi ,2 , DGi ,3) 및 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu ,1 , DGu ,2)이 각각 연결되어 있다. 다만, 도 9에 도시된 피더(19-1)는 도 2에 도시된 것과는 달리 회로 브레이커(18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5, 18-6)에 의하여 3 개의 구역(51, 52, 53)으로 분할되어 있다.
제1 구역(51)에는 DGi ,1과 DGu ,1이 연결되어 있고, 제2 구역(52)에는 DGi ,2만 연결되어 있으며, 제3 구역(53)에는 DGi ,3과 DGu ,3이 연결되어 있는 것으로 전제한다.
도 9에서 피더(19-1)를 3개의 구역으로 분할한 것은 본 발명의 일 실시예 일 뿐이고, 본 발명은 피더(19-1)를 2 이상의 구역으로 분할하는 모든 실시예를 포함한다.
도 9에 도시된 실시예에서 피더(19-1)를 2 이상의 구역으로 분할하는 이유는 피더(19-1)에 연결된 각 분산 전원(DGi ,1 , DGi ,2 , DGi ,3 , DGu ,1 , DGu ,2)의 발전 용량 합산이 피더(19-1)에 연결된 각 부하(15, 16, 17)의 합산에 못 미치고, 동시에 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되어 전력 계통(11)으로부터 피더(19-1)에 부족한 전력이 인가되지 않는 상황에서도 피더(19-1) 전체에 정전이 되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이하, 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되는 경우의 분산 전원들(DGi ,1 , DGi ,2 , DGi ,3 , DGu ,1 , DGu ,2)의 동작을 분산 전원 발전 용량 합산이 부하 용량 합산 이상인 경우(제1 케이스)와 발전 용량 합산이 부하 용량 합산에 못미치는 경우(제2 케이스)로 나누어 설명하기로 한다. 도 9에 도시된 바와 같이 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu ,1 , DGu ,2)에는 각각 100Kw의 용량을 가진 에너지 저장 시스템(BESS1, BESS2)가 각각 연결되어 있는 것으로 전제한다.
Figure pat00001
상기 표 1은 제1 케이스에 따른 각 분산 전원 및 부하의 용량을 나타낸 것이다. 표 1에 기재된 바와 같이 총 부하량은 1MW이다. 또한, 분산 전원 발전량의 합은 930kW이다(200kW + 180kW + 150kW + 200kW + 200kW). 다만, 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu ,1 , DGu ,2)에 연결된 에너지 저장 시스템(BESS1, BESS2)에서 부족한 70kW의 전력이 방전되어 피더(19-1)에 인가될 것이므로, 제1 케이스에 따르면 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되더라도 피더(19-1)에 연결된 분산 전원들(DGi ,1 , DGi ,2 , DGi ,3 , DGu ,1 , DGu ,2)이 피더(19-1)에 연결된 부하량을 충분히 감당할 수 있다.
종래에는 제1 케이스에 해당하더라도 안전 문제 때문에 피더(19-1)에 전체적인 정전이 불가피했다. 그러나, 본 발명에 따르면 제1 케이스에 해당하는 경우 피더(19-1)에 연결된 분산 전원들(DGi ,1 , DGi ,2 , DGi ,3 , DGu ,1 , DGu ,2)이 피더(19-1)에 연결된 부하에 충분한 전력을 공급할 수 있으므로, 피더(19-1)에 연결된 부하는 아무런 제한 없이 전력을 공급받을 수 있다.
이하, 제1 케이스의 경우 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu ,1 , DGu ,2)의 동작을 설명한다. 먼저, 도 10을 참조하여 도 9에 도시된 분산 전원 DGu ,1의 제어 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되는 경우, 제1 브레이커(18-1) 및 제2 브레이커(18-2)가 오픈된다. 제2 브레이커(18-2)가 열리는 경우, 이를 알리는 신호(s1)가 분산 전원(DGu ,1)에 송신된다(S10). 이에 따라 분산 전원(DGu ,1)은 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되었음을 알 수 있게 된다. 다른 실시예에 따르면, 분산 전원(DGu ,1)은 전력 계통(11)의 설비(20)로부터 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되었음을 알리는 신호를 직접 제공받을 수도 있다.
분산 전원(DGu ,1)은 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되면 고립 운전 모드로 동작 모드를 전환하여, 출력 전압의 크기 및 주파수를 기 지정된 값으로 일정하게 유지함으로써 슬랙 버스로 동작한다.
한편, 분산 전원(DGu ,1)은 제5 브레이커(18-5)가 열려 있는지 가리키는 신호(s3)가 수신되었는지 판단한다(S12). 제5 브레이커(18-5)가 열려 있는 경우, 제3 구역(53)은 제1 구역(51) 및 제2 구역(52)과 분리되어 있는 것이다.
다음으로, 분산 전원(DGu ,1)은 임계값(critical value)(ε1)을 감안하더라도 분산 전원(DGu ,1)이 필요 전력을 충분히 공급할 수 있는지 판정한다(S14), 제3 구역(53)이 제1 구역(51) 및 제2 구역(52)과 분리되어 있는 경우, 분산 전원(DGu ,1)에 필요한 발전 용량은 "L1 부하량 + L2 부하량 - 분산 전원(DGi ,1) 발전량 - 분산 전원(DGi ,2) 발전량 = "250kW" 이다. 분산 전원(DGu ,1) 자체의 발전 용량은 200kW 밖에 안되지만 BESS1에 충전된 전력이 방전되면 최대 300kW을 공급할 수 있으므로, 예를 들어 임계값(ε1)이 0.9라고 하면, 270kW의 부하까지는 감당할 수 있다. 따라서, 제1 케이스의 경우에는, 분산 전원(DGu ,1)이 제1 구역(51)과 제2 구역(52)을 분리하기 위하여 제3 브레이커(18-3)를 오픈 하기 위한 신호(t1)를 송신하지 않아도 된다.
한편, 제 5 브레이커(18-5)가 닫혀 있는 경우, 즉, 제1 내지 3 구역(51, 52, 53)이 모두 연결되어 있는 경우, 분산 전원(DGu ,1)에 필요한 발전 용량은 "L1 부하량 + L2 부하량 + L3 부하량 - 분산 전원(DGi ,1) 발전량 - 분산 전원(DGi ,2) 발전량 - 분산 전원(DGi ,3) 발전량- 분산 전원(DGu ,2) 발전량(BESS2 포함) = "170kW" 이다. 분산 전원(DGu ,1) 자체의 발전 용량이 200kW 밖에 안되지만 BESS1에 충전된 전력이 방전되면 최대 300kW을 공급할 수 있으므로, 예를 들어 임계값(ε2)이 0.8라고 하면, 240kW의 부하까지는 감당할 수 있다. 따라서, 제1 케이스의 경우 분산 전원(DGu ,1)이 제1 구역(51)과 제2 구역(52)을 분리하기 위하여 제3 브레이커(18-3)를 오픈 하기 위한 신호(t1)를 송신하지 않아도 된다. 즉, 제1 케이스의 경우, 분산 전원(DGu ,1)이 전체적인 정전을 막기 위하여 일부 영역을 분리하여 그 영역만 정전 시키기 위하여 브레이커를 오픈하는 동작을 수행하지 않아도 된다.
도 9와 달리, 피더(19-1) 상에서 전력 계통(11)과 반대 방향으로 제3 구역(53) 이외의 추가적인 구역이 존재하는 경우에는 분산 전원(DGu ,2)도 분산 전원(DGu ,1)과 유사한 동작을 수행하게 될 것이다. 즉, 이 경우 분산 전원(DGu ,2)도 전력 계통(11)과 반대 방향으로 추가 연결되어 있는 구역을 차단 시킬 것인지 결정하기 위한 도 10의 동작을 수행하게 될 것이다.
도 10의 순서도에서는, 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단된 상태에서 제1, 2 구역(51, 52)과 제2 구역(53)의 연결이 차단된 상태로 동작하고 있었던 경우를 전제로 설명한다.
제1 케이스의 경우, 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단된 상태에서 재연결 되어야 하는 경우의 동작을 도 11을 참조하여 설명한다. 전력 계통(11)과 피더(19-1)가 재연결되기 위하여 제1, 2 브레이커(18-1, 18-2)의 닫힘 동작을 위한 제어 신호가 전력 계통의 설비(20)로부터 인가될 수 있다. 이 때, 제2 브레이커(18-2)는 전력 계통의 설비(20)로부터 닫힘 동작을 위한 제어 신호가 수신되더라도, 분산 전원(DGu ,1)으로부터 닫힘 동작을 위한 제어 신호가 수신될 때까지는 닫힘 동작을 수행하지 않고 대기할 수 있다. 이는 피더(19-1) 내에 인가되고 있던 전압의 크기 및 위상을 전력 계통(11)의 전압 크기 및 위상과 동기화 시킴으로써 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결 시 충격을 줄이기 위함이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 분산 전원(DGu ,1)은 제1, 2 브레이커(18-1, 18-2) 사이 지점의 전압(VBrk2) 크기를 모니터링 한다(S20). 예를 들어, 전압(VBrk2) 크기가 기준 범위 내에 들어오는 경우, 분산 전원(DGu ,1)은 동작 모드를 동기화 모드로 전환할 수 있다. 분산 전원(DGu ,1)은 동기화 모드에서 이미 설명한 인버터 컨트롤러의 동작에 의하여 제1, 2 브레이커(18-1, 18-2) 사이 지점의 전압(VBrk2)의 크기 및 위상과, 피더(19-1)와 연결된 제2 모선(BUS 2)의 전압 크기 및 위상을 동기화 한다(S21). 동기화 완료 판정 시(S22), 분산 전원(DGu ,1)은 제2 브레이커(18-2)에 닫힘 동작을 위한 제어 신호(c1)를 송신한다(S23), 이에 따라 제2 브레이커(18-2)로부터 닫힘 통지 신호(s1)가 수신되면(S24), 분산 전원(DGu ,1)은 동작 모드를 전력 계통 연결 상태를 의미하는 정상 모드로 전환한다(S25). 다음으로, 분산 전원(DGu ,1)은 제3 내지 6 브레이커(18-3 내지 18-6)를 닫기 위한 제어 신호(t1, t2)도 송신한다.
제2 브레이커(18-2)와 마찬가지로, 제6 브레이커(18-6) 역시 분산 전원(DGu ,2)의 제어 신호 없이는 닫힘 동작을 수행하지 않는다. 분산 전원(DGu ,2)은 제5, 6 브레이커(18-5, 18-6) 사이 지점의 전압(VBrk6)을 모니터링 하여(S27) 동작 모드를 동기화 모드로 전환하고, 분산 전원(DGu ,1)과 동일한 동작을 수행하여 전압의 동기화, 제6 브레이커 닫힘 제어 및 정상 모드로의 전환 동작을 수행할 수 있다(S28 내지 S32).
지금까지 제1 케이스의 경우 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu ,1 , DGu ,2)의 동작을 설명하였다. 다음으로 제2 케이스의 경우 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu ,1 , DGu ,2)의 동작을 설명한다. 아래의 표 2는 제2 케이스의 경우 각 분산 전원의 용량 및 부하량을 나타낸다.
Figure pat00002
이하, 제2 케이스의 경우 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu ,1 , DGu ,2)의 동작을 설명한다. 먼저, 도 10을 참조하여 제2 케이스의 경우 도 9에 도시된 분산 전원 DGu ,1의 제어 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되는 경우, 제1 브레이커(18-1) 및 제2 브레이커(18-2)가 오픈된다. 제2 브레이커(18-2)가 열리는 경우, 이를 알리는 신호(s1)가 분산 전원(DGu ,1)에 송신된다(S10). 이에 따라 분산 전원(DGu ,1)은 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되었음을 알 수 있게 된다. 다른 실시예에 따르면, 분산 전원(DGu ,1)은 전력 계통(11)의 설비(20)로부터 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되었음을 알리는 신호를 직접 제공받을 수도 있다.
분산 전원(DGu ,1)은 전력 계통(11)과 피더(19-1)의 연결이 차단되면 고립 운전 모드로 동작 모드를 전환하여, 출력 전압의 크기 및 주파수를 기 지정된 값으로 일정하게 유지함으로써 슬랙 버스로 동작한다.
한편, 분산 전원(DGu ,1)은 제5 브레이커(18-5)가 열려 있는지 가리키는 신호(s3)가 수신되었는지 판단한다(S12). 제5 브레이커(18-5)가 열려 있는 경우, 제3 구역(53)은 제1 구역(51) 및 제2 구역(52)과 분리되어 있는 것이다.
다음으로, 분산 전원(DGu ,1)은 임계값(ε1)을 감안하더라도 분산 전원(DGu ,1)이 필요 전력을 충분히 공급할 수 있는지 판정한다(S14). 제3 구역(53)이 제1 구역(51) 및 제2 구역(52)과 분리되어 있는 경우, 분산 전원(DGu ,1)에 필요한 발전 용량은 "L1 부하량 + L2 부하량 - 분산 전원(DGi ,1) 발전량 - 분산 전원(DGi ,2) 발전량 = "330kW" 이다.
분산 전원(DGu ,1) 자체의 발전 용량은 200kW이고, BESS1에 충전된 전력이 방전되더라도 최대 300kW을 공급할 수 있으므로, 분산 전원(DGu ,1)은 제1, 2 구역(51, 52)의 부하를 감당할 수 없다. 따라서, 분산 전원(DGu ,1)은 제1 구역(51)과 제2 구역(52)을 분리하기 위하여 제3 브레이커(18-3)를 오픈 하기 위한 신호(t1)를 송신한다(S15).
이 경우, 제2 구역(52)은 분산 전원(DGi ,2)은 전력의 생산 용량(140kW)이 부하량(250kW)에 못미치기 때문에 정전이 발생한다.
한편, 제2 구역(52)을 분리한 이후에는 제1 구역(51)으로부터 더 이상 분리해 낼 구역이 존재하지 않는다. 분산 전원(DGu ,1)은 자신의 관리 구역인 제1 구역(51) 내의 모든 DGi 및 DGu의 생산량 합계가 상기 관리 구역 내의 전체 부하량에 미달하고, 상기 관리 구역이 더 이상 분할될 수 없는 경우, 전력 공급 동작을 중단함으로써 상기 관리 구역에 정전을 발생시킨다. 이 경우, 상기 관리 구역 내의 피더에 연결된 모든 DGi도 고립 운전을 감지하여 동작을 중단하게 될 것이다. 그런데, 제2 케이스의 경우 제1 구역(51)의 분산 전원 용량 총합이 부하량 총합을 초과하므로, 제1 구역(51)에는 정전이 발생하지 않을 것이다. 마찬가지 이유로 제3 구역(53)에도 정전은 발생하지 않을 것이다.
정리하면, 본 발명의 경우 피더(19-1)에 연결된 분산 전원의 용량 총합이 부하량 총합에 못 미치더라도, 피더(19-1)를 2 이상의 구역으로 분할 시키고, 브레이커를 열어 일부 구역을 차단시킴으로써, 피더(19-1) 전체에 대하여 정전이 발생하는 것이 아니라, 피더(19-1)의 일부 구역으로 정전 지역을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제 5 브레이커(18-5)가 닫혀 있는 경우, 즉, 제1 내지 3 구역(51, 52, 53)이 모두 연결되어 있는 경우, 분산 전원(DGu ,1)에 필요한 발전 용량은 "L1 부하량 + L2 부하량 + L3 부하량 - 분산 전원(DGi ,1) 발전량 - 분산 전원(DGi ,2) 발전량 - 분산 전원(DGi ,3) 발전량- 분산 전원(DGu ,2) 발전량(BESS2 포함) = "290kW" 이다. 분산 전원(DGu ,1)의 충전된 전력이 방전되면 최대 300kW을 공급할 수 있지만, 임계값(ε2)을 반영하면, 240kW의 부하까지만 감당할 수 있다(S16). 따라서, 이 경우에도 분산 전원(DGu ,1)은 제1 구역(51)과 제2 구역(52)을 분리하기 위하여 제3 브레이커(18-3)를 오픈 하기 위한 신호(t1)를 송신한다(S17).
도 12는 제1 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 출력 변화 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 13은 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 제1 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 무효 전력 변화(a), 각 분산 전원의 전압 변화(b), 각 브레이커들의 동작 변화(c), 분산 전원 DGu ,1 , DGu , 2 의 출력 전압 주파수 변화(d) 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 제2 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 출력 변화 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 15는 도 9에 도시된 전력 망 구성에서 제2 케이스에 의할 때, 도 9에 도시된 각 분산 전원의 시간 흐름에 따른 무효 전력 변화(a), 각 분산 전원의 전압 변화(b), 각 브레이커들의 동작 변화(c), 분산 전원 DGu ,1 , DGu , 2 의 출력 전압 주파수 변화(d) 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 분산 전원 관리 방법 및 분산 전원 시스템의 동작에 의한 결과는 도 12 내지 14를 참조하여 자명하게 이해될 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
전력 계통 11
피더 19
독립 발전 사업자 소유 분산 전원 12, 13, 14
전력 계통 사업자 소유 분산 전원 30
전력 계통 설비 20

Claims (21)

  1. 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi)이 연결된 피더(feeder)에 전력 계통 사업자 소유 분산 전원(DGu)이 연결되는 단계;
    상기 피더와 전력 계통(Grid)의 연결이 차단되는 경우, 상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스(slack bus)로서 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계; 및
    상기 피더와 상기 전력 계통의 재연결이 개시되는 경우, 상기 전력 계통의 전압과 상기 피더의 전압을 동기화한 후, 상기 피더와 상기 전력 계통을 재연결하는 단계를 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스로 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계는,
    상기 DGi는 상기 DGu의 전력 공급 동작에 의하여, 상기 피더와 전력 계통(Grid)의 연결이 차단되더라도 독립 운전 상태를 감지하지 못하는 단계를 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스로 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계는,
    상기 DGu의 출력 전압의 크기 및 주파수가 일정하게 유지되도록 상기 DGu를 제어하는 단계를 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 피더와 상기 전력 계통을 재연결하는 단계는,
    상기 DGu가 상기 피더와 전력 계통의 재연결 개시 신호를 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커로부터 수신하여 동작 모드를 동기화 모드로 전환하는 단계;
    상기 DGu가 동기화 모드에서 상기 전력 계통 전압의 크기 및 위상과 상기 피더에 인가된 전압의 크기 및 위상을 동기화하는 단계; 및
    상기 DGu가 상기 동기화 완료 후 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결되도록 상기 브레이커에 연결 제어 신호를 송신하는 단계를 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 브레이커는 상기 전력 계통의 설비로부터 닫힘 상태로 변경할 것을 요구하는 연결 제어 신호가 수신되더라도 상기 DGu로부터 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결 되도록 하는 상기 연결 제어 신호가 수신되기 전에는 열림 상태를 유지하는 분산 전원 관리 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 DGu는 상기 전력 계통의 설비와 컨트롤 라인이 연결된 것인 분산 전원 관리 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 DGu가 상기 DGi를 위한 슬랙 버스(slack bus)로 동작하고, 상기 DGu는 전력 공급 동작을 유지하는 단계는,
    상기 DGu는 상기 전력 계통의 설비로부터 수신된 계통 차단 알림 신호에 응답하여 동작 모드를 고립 운전 모드로 전환하는 단계를 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 피더와 상기 전력 계통을 재연결하는 단계는,
    상기 DGu가 상기 전력 계통의 설비로부터 수신된 재연결 개시 신호에 응답하여, 동작 모드를 동기화 모드로 전환하는 단계;
    상기 DGu가 상기 동기화 모드에서 상기 전력 계통의 전압 크기 및 위상과 상기 DGu 출력 전압의 크기 및 위상을 동기화하는 단계; 및
    상기 DGu가 상기 동기화 완료 후 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결되도록 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커를 제어하는 단계를 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 피더는 브레이커를 경계로 둘 이상의 구역으로 분할되어 있는 것이고,
    상기 DGu가 속한 관리 구역 내의 모든 DGi 및 DGu의 생산량 합계가 상기 관리 구역 내의 전체 부하량에 미달하는 경우, 상기 DGu가 상기 관리 구역 내의 브레이커에 차단 제어 신호를 송신하여 상기 관리 구역을 더 분할하는 단계를 더 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 관리 구역 내의 모든 DGi 및 DGu의 생산량 합계가 상기 관리 구역 내의 전체 부하량에 미달하고, 상기 관리 구역이 더 이상 분할될 수 없는 경우, 상기 DGu가 전력 공급 동작을 중단하는 단계를 더 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 DGu가 전력 공급 동작을 중단하는 단계는,
    상기 관리 구역 내의 피더에 연결된 모든 DGi도 동작을 중단하는 단계를 포함하는 분산 전원 관리 방법.
  12. 분산 전원 시스템에 있어서,
    재생 에너지 발전부;
    전력 계통의 설비와 연결된 컨트롤 라인을 통하여 계통 차단 알림 신호를 수신하는 통신부;
    상기 계통 차단 알림 신호의 수신에 응답하여, 동작 모드를 고립 운전 모드로 전환하는 인버터 컨트롤러; 및
    상기 재생 에너지 발전부에 의하여 발전된 전력을 상기 인버터 컨트롤러의 제어에 따른 특징을 가지도록 직류에서 교류로 변환한 후, 독립 발전 사업자 소유 분산 전원(DGi)이 연결된 피더에 인가하는 인버터를 포함하되,
    상기 인버터 컨트롤러는 상기 고립 운전 모드에서 상기 분산 전원 시스템이 상기 DGi에 대하여 슬랙 버스(slack bus)로 동작하도록 상기 인버터를 제어하는 분산 전원 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 인버터 컨트롤러는,
    상기 고립 운전 모드에서 상기 인버터의 출력 전압의 실효값(root-mean-square value) 및 주파수가 일정하게 유지되도록 상기 인버터를 제어하는 분산 전원 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 분산 전원 시스템은 상기 인버터로부터 출력된 교류 신호에 포함된 고주파를 필터링하여 전력 계통 연계점(PCC)을 통해 상기 피더에 인가하는 고주파 필터(LS)를 더 포함하고,
    상기 인버터 컨트롤러는,
    상기 고립 운전 모드에서, 상기 PCC의 전압 실효값(Vrms)을 실효값 기준치와 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 출력하는 전압 크기 제어부;
    상기 고립 운전 모드에서, 상기 PCC의 전압 주파수를 주파수 기준치와 비교한 결과를 바탕으로 상기 PCC의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력하는 위상 제어부;
    상기 PCC에서의 전압 및 상기 위상차로부터 생성된 위상 변환치를 입력 받아 위상을 변환하여 출력하는 위상 변환기; 및
    상기 위상 변환기로부터 출력된 전압에 상기 전압 크기 파라미터(Vmag)를 반영한 신호를 바탕으로 상기 인버터에 제공될 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 포함하는,
    분산 전원 시스템.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 피더와 상기 전력 계통의 재연결 개시 신호를 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커로부터 수신하고,
    상기 인버터 컨트롤러는 상기 재연결 개시 신호 수신에 응답하여, 동작 모드를 동기화 모드로 전환하는 분산 전원 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 인버터 컨트롤러는,
    상기 동기화 모드에서 상기 전력 계통의 전압의 크기 및 위상과 상기 인버터의 출력 전압의 크기 및 위상이 동기화되도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 동기화 완료 시 상기 피더와 상기 전력 계통이 재연결 되도록 상기 브레이커에 연결 제어 신호를 송신하는 분산 전원 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 인버터 컨트롤러는,
    상기 동기화 모드에서 상기 브레이커와 상기 전력 계통 사이의 소정 지점에서 분기된 전선으로부터 전력 신호를 인가 받아, 전력 계통의 전압의 실효값(Vgrms) 및 위상(δg)을 판정하는 분산 전원 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 분산 전원 시스템은 상기 인버터로부터 출력된 교류 신호에 포함된 고주파를 필터링하여 전력 계통 연계점(PCC)을 통해 상기 피더에 인가하는 고주파 필터(LS)를 더 포함하고,
    상기 인버터 컨트롤러는,
    상기 동기화 모드에서, 상기 PCC의 전압 실효값(Vrms)을 상기 전력 계통의 전압 실효값(Vgrms)과 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 생성하여 출력하는 전압 크기 제어부;
    상기 동기화 모드에서, 상기 PCC의 전압 위상(δ)을 상기 전력 계통의 전압 위상(δg)과 비교한 결과를 바탕으로 상기 PCC의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력하는 위상 제어부;
    상기 PCC에서의 전압 및 상기 위상차로부터 생성된 위상 변환치를 입력 받아 위상을 변환하여 출력하는 위상 변환기; 및
    상기 위상 변환기로부터 출력된 전압에 상기 전압 크기 파라미터(Vmag)를 반영한 신호를 바탕으로 상기 인버터에 제공될 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 포함하는,
    분산 전원 시스템.
  19. 분산 전원의 발전 전력을 입력 받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 인버터를 제어하되, 상기 인버터는 출력 전력을 고주파 필터(LS)를 통해 연계점(PCC)을 거쳐 피더에 인가하는 것인, 인버터 컨트롤러에 있어서,
    고립 운전 모드에서, 상기 인버터에 연결된 PCC의 전압 실효값(Vrms)을 소정의 실효값 기준치와 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 출력하는 전압 크기 제어부;
    상기 고립 운전 모드에서, 상기 PCC의 전압 주파수를 주파수 기준치와 비교한 결과를 바탕으로 상기 PCC의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력하는 위상 제어부;
    상기 PCC에서의 전압 및 상기 위상차로부터 생성된 위상 변환치를 입력 받아 위상을 변환하여 출력하는 위상 변환기; 및
    상기 위상 변환기로부터 출력된 전압에 상기 전압 크기 파라미터(Vmag)를 반영한 신호를 바탕으로 상기 인버터에 제공될 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 포함하되,
    전력 계통의 설비와 연결된 컨트롤 라인을 통하여 계통 차단 알림 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 고립 운전 모드로 전환하는 인버터 컨트롤러.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 전압 크기 제어부는,
    동기화 모드에서 상기 PCC의 전압 실효값(Vrms)을 상기 전력 계통의 전압 실효값(Vgrms)과 비교한 결과를 바탕으로 전압 크기 파라미터(Vmag)를 생성하여 출력하고,
    상기 위상 제어부는,
    상기 동기화 모드에서 상기 PCC의 전압 위상(δ)을 상기 전력 계통의 전압 위상(δg)과 비교한 결과를 바탕으로 상기 PCC의 전압(V)과 상기 고주파 필터 양단에 인가되는 전압(VLS)의 위상차(θ)를 출력하는 인버터 컨트롤러.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 피더와 상기 전력 계통의 재연결 개시 신호를 상기 전력 계통과 상기 피더 사이의 브레이커로부터 수신하는 것에 응답하여, 동작 모드를 동기화 모드로 전환하는 인버터 컨트롤러.
KR1020130008728A 2013-01-25 2013-01-25 전력 계통 사업자 소유 분산 전원을 이용한 분산 전원 관리 방법 및 시스템 KR101442139B1 (ko)

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