KR20140098839A - 전력 그리드에 연결된 스위치-제어 var 소스를 위한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

전력 그리드에 연결된 스위치-제어 var 소스를 위한 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR20140098839A
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딥파크라 엠. 디반
하오 첸
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바렌틱, 인코포레이티드.
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Abstract

전력 그리드에 연결된 스위치-제어 VAR 소스에 대한 시스템 및 방법이 설명된다. 일정 실시 예에서, 시스템이 제1 스위치-제어 VAR 소스에 연결된 배전 전력 네트워크를 포함한다. 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 처리기, 전압 보상 컴포넌트, 그리고 스위치를 포함한다. 제1 스위치-제어 VAR 소스는 제1 지연 값을 얻고, 제1 근접 전압을 모니터하며, 제1 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트와 비교하여 제1 지연 지속시간을 시작하고, 상기 제1 지연 지속시간은 상기 제1 지연 값에 기초하며, 상기 처리기로 상기 제1 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 전압에 기초하여 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 그리고 상기 결정에 기초하여 상기 스위치를 제어하여서 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 한다.

Description

전력 그리드에 연결된 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템 및 그 방법 {Systems and Methods for switch-controlled VAR sources coupled to a power grid}
본 발명은 전력 배전 그리드 네트워크 최적화 전략에 대한 것이다. 특히, 본 발명은 전력 배전 그리드에 연결된 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템 및 방법에 대한 것이다.
전력 배전 그리드 전압 제어에 대한 종래 기술의 접근 방법은 약 70년 전 개발된 기술에 기초한다. 근자에, 매우 복잡하고 값비싼 시스템들이 효과적인 전압 제어 및 전압 감소 관리(CVR) 기반의 수요 감소를 실현하도록 요구되어 왔다. 이 같은 요구하에서, 연결된 사용자에 대한 교류(AC) 선간 전압은 부하와 변전소 전압의 모든 조건하에서 ANSI C84.1에 의해 명시된 협 대역 내로 떨어질 필요가 있다. 전형적으로, 비록 레벨 'A' 서비스가 114-126 볼트 범위를 허용하여도, 전기 공익 사업자는 116-124 볼트의 협 대역으로 동작한다. 엄격한 규정 대역을 고수하여야 하는 어려움은 변전소에서 들어오는 선간 전압에서의 일반적인 변동에 기인하며, 또한 지선(feeder)에 따라 부하 변경에 기인한다. 이들 변경은 선간 전압이 변동하도록 하며, 전기 공익 사업자가 소비자를 위한 전압을 특정 범위 내로 유지할 것을 요구한다.
전압 조정을 위한 종래의 볼트-암페어 리액티브 조절 장치(VAR 장치)는 다음과 같은 여러 카테고리로 나눠진다: i) 리액티브이 느린 커패시터 및 전기-기계 스위치를 같은 종래 기술의 VAR 장치; ii) 중간 응답 커패시터를 갖는 종래 기술의 VAR 장치; 그리고 iii) 스태틱 VAR 소스 또는 스태틱 동기식 콘덴서(STATCOMs)를 사용하는 전력 변환기 기반 기반의 VAR 제어를 갖는 종래 기술의 VAR 장치.
종래 기술 VAR 장치에서의 커패시터들은 소비자에 의해 사용되는 때 주로 역률 제어를 위해 사용되고, 전기 공익 사업자에 의해 사용되는 때 주로 전압 제어를 위해 사용된다. 역률 제어를 위해, 하류에서의 선간 전류가 측정되어야 한다. 커패시터 및/또는 인덕터는 바람직한 전체 역률(예를 들면, 대개 통일된 한 값)을 실현하기 위해 상기 선간 저류에 기초하여 '온' 또는 '오프'로 스위치 될 수 있다. 전기 공익 사업자에 의해 사용된 전압 제어에 대한 두 번째 경우, 커패시터들은 다음을 기초로 제어된다: 1) 지역적 전압 측정; 2) 온도와 같은 다른 파라미터; 3) 선로 리액티브 전류; 및/또는 4) 제어 센터로부터 자주 수신된 디스패치. 상기 제어 센터는 네트워크 내 다수의 포인트로부터 수신된 정보에 기초하여 커패시터 제어에 대한 결정을 디스패치한다.
종래 기술 VAR 장치의 대부분의 커패시터는 전기 기계 스위치를 사용하여 절환된다. 상기 전기기계 스위치들은 스위칭 속도와 스위치의 수명에 의해 제한된다. 많은 전기 기계 스위치들은 하루에 3-4번의 절환으로 제한된다. 대략 15분의 응답 시간이 종래 기술 VAR 장치로 전압 제어를 가능하도록 대개 요구된다. 이 같은 시간 동안, 다음의 단계들이 수행된다: 1) 전압을 지역적으로 감지한다; 2) 상기 감지된 전압을 중앙 제어 센터로 보낸다; 3) 상기 중앙 제어 센터에서 시스템에 대하여 전력 및/또는 전압 모델링한다; 4) 상기 모델 및 감지된 잠정적 개선에 기초하여 액션을 취할 것을 결정한다; 그리고 5) 상기 중앙 제어 센터로부터 종래 기술 VAR 장치로 하나 또는 둘 이상의 명령을 디스패치하여 커패시터를 절환하도록 한다. 더욱 개선된 볼트-VAR 최적화 또는 VVO 시스템이 상기와 같은 집중 실현(centralized implementations)으로 이동하여 이들 시스템들이 한 전체 배전 지선의 전압 프로파일을 최적화하도록 하며 종래 기술 VAR 장치들 사이의 내분(infighting)을 줄이도록 한다.
전력 그리드의 네트워크 전압 제어의 에지를 위한 시스템 및 방법이 설명된다. 일정 실시 예에서, 한 시스템은 배전 전력 네트워크, 다수의 부하, 그리고 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스를 포함한다. 상기 부하들은 상기 배전 전력 네트워크의 에지에 또는 에지 가까이에 있을 수 있다. 이들 부하들 각각은 상기 배전 전력 네트워크로부터 전력을 수신한다. 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스들은 상기 배전 전력 네트워크의 에지 또는 에지 가까이에 위치하며 여기서 이들은 인접한 전압을 각각 검출할 수 있다. 또한, VAR 소스 각각은 처리기 그리고 VAR 보상 컴포넌트를 포함할 수 있다. 상기 처리기는 지연이 있은 후 상기 근접 전압에 기초하여 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 할 것인지 그리고 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 하기 위해 스위치를 제어함에 의해 네트워크 전압-암페어 리액티브를 조정할 것인지를 상기 VAR 소스가 결정할 수 있도록 구성된다.
다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 각각의 지연은 동일하지 않을 수 있다. 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 각기 다른 멤버들의 각기 다른 지연은 적어도 두개 이상의 각기 다른 멤버들 사이의 내분을 막을 수 있으며, 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 가운데 2 개의 지연이 동일하지만, 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 가운데 세 번째의 지연은 다른 2개의 VAR 소스와는 동일하지 않을 수 있다.
상기 스위치는 NTC 또는 저항기와 직렬로 연결된 반도체 스위치를 포함할 수 있다. 상기 반도체 스위치(NTC 또는 저항기와 직렬 연결된)는 릴레이와 병렬 연결될 수 있다. 상기 반도체 스위치는 처리기로부터의 제1 신호에 의해 제어될 수 있으며 상기 릴레이는 상기 처리기로부터의 제2 신호에 의해 제어될 수 있다. 상기 반도체 스위치는 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 함을 제어할 수 있으며 상기 릴레이로부터 스위칭 스트레스를 없애도록 한다. 상기 릴레이는 반도체 스위치가 작동하는 때 그에 의해 반도체 장치 전도 손실을 줄이도록 한다.
다양한 실시 예에서, 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 가운데 두 개 이상이 전력 배전 네트워크의 변압기 낮은 전압 측에 있다. 상기 VAR 보상 컴포넌트는 커패시터 또는 인덕터를 포함할 수 있다.
일정 실시 예에서, 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 각각이 하나 이상의 전압 세트 포인트를 포함한다. 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 처리기 각각은 하나 이상의 전압 세트 포인트와의 근접 전압 비교에 기초하여 상기 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 할 것인지를 결정하도록 구성될 수 있다. 다수의 병렬, 스위치-제어 VAR 소스 각각은, 하나 이상의 전압 세트 포인트가 상기 검출된 근접 전압보다 높으면 전압-전류 리액티브를 증가시킬 수 있으며, 하나 이상의 전압 세트 포인트가 상기 검출된 근접 전압보다 낮으면 전연 전압-전류 리액티브를 감소시킬 수 있다.
일정 실시 예에서, 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 각각이 하나 이상의 전압 세트 포인트를 수신하도록 구성된 통신 모듈을 포함한다. 각기 다른 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 통신 모듈이 하나 이상의 전압 세트 포인트(들)에 대한 엎데이트를 수신할 수 있다. 상기 통신 모듈은 상기 전압 세트 포인트를 엎데이트하도록 구성될 수 있으며, 상기 전압 세트 포인트 엎데이트 비율은 상기 결정에 기초하여 상기 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 하도록 스위치를 제어함에 의해 상기 네트워크 전압-전류 리액티브를 조정하는 것보다 상당히 느려질 수 있다. 일정 실시 예에서, 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 중 두 개 이상이 각기 다른 전압 세트 포인트들을 수신한다.
일정 실시 예에서, 상기 처리기는 과전압 상태를 검출하고 이와 같이 검출된 과전압 상태에 기초하여 상기 스위치를 불능이 되도록 더욱더 구성된다. 다양한 실시 예에서, 상기 시스템은 다수의 VAR 소스들 중 어느 VAR 보상 컴포넌트가 가능하게 되고 다수의 VAR 소스들 중 어느 VAR 보상 컴포넌트가 불능이게 되는 가를 자체적으로 결정한다.
한 예시적인 방법이 제1 부하에 인접한 배전 전력 네트워크의 에지 또는 에지 가까이에서 제1 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 제1 근접 전압을 검출함을 포함하고, 상기 제1 부하가 상기 배전 전력 네트워크로부터 전력을 수용하도록 구성되며, 상기 제1 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스가 처리기 그리고 VAR 보상 컴포넌트를 포함하고, 제1 지연 후에, 제1 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제1 근접 전압에 기초하여 상기 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 할 것인지를 결정함을 포함하며, 상기 제1 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 VAR 보상 컴포넌트에 의해, 상기 결정을 기초로 한 네트워크 볼트 암페어(전압-전류)를 조정함을 포함한다.
상기 방법이 제2 부하에 인접한 배전 전력 네트워크의 에지 또는 에지 가까이에서 제2 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 제2 근접 전압을 검출함을 포함하고, 상기 제1 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스가 처리기 그리고 VAR 보상 컴포넌트를 포함하며, 제2 지연 후에, 제2 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제2 근접 전압에 기초하여 상기 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 할 것인지를 결정함을 포함하며; 상기 제2 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 VAR 보상 컴포넌트에 의해, 상기 결정을 기초로 한 네트워크 볼트 암페어(전압-전류)를 조정함을 포함한다.
상기 제1 지연은 상기 제2 지연과는 동일하지 않을 수 있다. 상기 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 각기 다른 멤버의 각기 다른 지연은 두 개 이상의 각기 다른 멤버 사이 내분(infighting)을 막을 수 있다.
또 다른 예시적인 방법은 배전 전력 네트워크에서 제1 스위치-제어 VAR 소스를 병렬로 연결함을 포함하며, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 배전 전력 네트워크의 에지 또는 에지 가까이에서 제1 부하에 근접하며, 상기 제1 부하는 상기 배전 전력 네트워크로부터 전력을 수신하도록 구성되고, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 배전 전력 네트워크의 에지 또는 에지 가까이에서 제1 근접 전압을 검출하도록 구성되며, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 VAR 보상 컴포넌트와 처리기를 포함하고, 상기 처리기는 제1 지연이 있은 후 제1 근접 전압에 기초하여 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 할 것인지 결정하며 그리고 이와 같은 결정에 기초하여 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 하기 위해 스위치를 제어함에 의해 네트워크 전압-암페어 리액티브를 조정하도록 구성된다.
상기 방법은 또한 배전 전력 네트워크에서 제2 스위치-제어 VAR 소스를 병렬로 연결함을 포함하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스는 상기 배전 전력 네트워크의 에지 또는 에지 가까이에서 제2 부하에 근접하며, 상기 제2 부하는 상기 배전 전력 네트워크로부터 전력을 수신하도록 구성되고, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스는 상기 배전 전력 네트워크의 에지 또는 에지 가까이에서 제2 근접 전압을 검출하도록 구성되며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스가 VAR 보상 컴포넌트와 처리기를 포함하고, 상기 처리기는 제2 지연이 있은 후 제2 근접 전압에 기초하여 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 할 것인지 결정하며 그리고 이와 같은 결정에 기초하여 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 하기 위해 스위치를 제어함에 의해 네트워크 전압-암페어 리액티브를 조정하도록 구성된다.
상기 제1 지연은 제2 지연과 동일하지 않을 수 있다. 상기 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 각기 다른 멤버의 각기 다른 지연은 두 개 이상의 각기 다른 멤버 사이 내분을 막을 수 있다.
다양한 실시 예에서, 한 시스템은 제1 스위치-제어 VAR 소스에 연결된 배전 전력 네트워크를 포함한다. 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 처리기, 전압 보상 컴포넌트, 그리고 스위치를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 또 다른 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 지연 값과는 다른 제1 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제1 근접 전압을 모니터하며, 상기 제1 근접 전압이 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제1 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트와 비교하여 제1 지연 지속시간을 시작하고, 상기 제1 지연 지속시간은 상기 제1 지연 값에 기초하며, 상기 처리기로 상기 제1 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 전압에 기초하여 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 전압은 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경 가능하며, 그리고 상기 결정에 기초하여 상기 스위치를 제어하여서 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 구성된다.
일정 실시 예에서, 제1 지연 값을 얻도록 구성된 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 제1 지연 값을 발생시키도록 구성된 상기 스위치-제어 VAR 소스를 포함할 수 있다. 상기 제1 지연 값을 발생시키도록 구성된 상기 스위치-제어 VAR 소스가 랜덤마이저(예를 들면, 난수발생기)를 갖는 제1 지연 값을 발생시키도록 구성된 스위치-제어 VAR 소스를 포함할 수 있다. 제1 지연 값을 얻도록 구성된 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 상기 스위치-제어 VAR 소스의 통신 인터페이스를 통하여 제1 지연 값을 수신하는 제1 스위치-제어 VAR 소스를 포함할 수 있다. 제1 지연 값을 얻도록 구성된 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 제1 지연 값을 저장하도록 구성된 제1 스위치-제어 VAR 소스의 메모리를 포함할 수 있으며, 상기 메모리가 처리기에 의해 접근가능하다.
일정 실시 예에서, 상기 결정에 기초하여 상기 스위치를 제어하여서 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 구성된 제1 스위치-제어 VAR 소스가, 상기 결정에 기초하여 상기 스위치를 제어하여서, 유효 전력, 무효 전력 또는 유효 전력 및 무효 전력 모두를 조정하기 위해 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하도록 구성된 제1 스위치-제어 VAR 소스를 포함한다.
상기 배전 전력 네트워크에 연결된 제2 스위치-제어 VAR 소스를 더욱 포함한다. 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스는 제1 지연 값과는 다른 제2 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제2 근접 전압을 모니터하며, 상기 제2 근접 전압이 제2 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제2 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트에 비교함에 기초하여 제2 지연 지속시간을 시작하며, 상기 제2 지연 지속시간은 상기 제2 지연 값에 기초하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제2 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 제2 근접 전압에 기초하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 제2 근접 전압은 제2 지연 지속시간이 끝나기 전에 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경되며, 그리고 상기 결정에 기초하여, 제2 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하고 상기 배전 전력 네트워크와 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 함을 더욱 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 상기 시스템은 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 제2 스위치-제어 VAR 소스를 더욱 포함할 수 있다. 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스는 제1 지연 값과는 다른 제2 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제2 근접 전압을 모니터하며, 상기 제2 근접 전압이 제2 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제2 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트에 비교함에 기초하여 제2 지연 지속시간을 시작하며, 상기 제2 지연 지속시간은 상기 제2 지연 값에 기초하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제2 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 제2 근접 전압에 기초하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하지 않을 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 제2 근접 전압은 제2 지연 지속시간이 끝나기 전에 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경된다.
상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 스위치의 제어 후에 제1 지연 값 보다 긴 다른 지연 값을 얻도록 더욱 구성될 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 스위치가 NTC 또는 저항기와 직렬 연결된 반도체 스위치를 포함하며, 그리고 NTC 또는 저항기와 직렬 연결된 반도체 스위치가 릴레이와 병렬로 연결된다.
한 예시적인 방법이 배전 전력 네트워크에 연결된 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 또 다른 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 지연 값과는 다른 제1 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제1 근접 전압을 모니터하며, 상기 제1 근접 전압이 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제1 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트와 비교하여 제1 지연 지속시간을 시작하고, 상기 제1 지연 지속시간은 상기 제1 지연 값에 기초하며, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 처리기로 상기 제1 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 전압에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 전압은 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경 가능하며, 그리고 상기 결정에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여서 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정함을 포함한다.
한 예시적인 컴퓨터 판독가능 매체가 한 방법을 수행하기 위한 처리기에 의해 수행 가능한 지시를 포함할 수 있다. 상기 방법은 배전 전력 네트워크에 연결된 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 또 다른 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 지연 값과는 다른 제1 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제1 근접 전압을 모니터하며, 상기 제1 근접 전압이 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제1 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트와 비교하여 제1 지연 지속시간을 시작하고, 상기 제1 지연 지속시간은 상기 제1 지연 값에 기초하며, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 처리기로 상기 제1 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 전압에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 전압은 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경 가능하며, 그리고 상기 결정에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여서 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정함을 포함한다.
도 1a는 일정 실시 예에서 단일 변전소로부터 공급된 전형적인 배전 지선을 도시한 도면.
도 1b는 단일 변전소로부터 공급된 배전 지선을를 도시하며, 일정 실시 예에서 다수의 네트워크 전압 최적화(ENVO) 장치의 에지를 포함함을 도시한 도면.
도 1c는 단일 변전소로부터 공급된 또 다른 배전 지선을 도시하며, 일정 실시 예에서 다수의 ENVO 장치를 포함함을 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에서 커패시터 뱅크의 실현 없이 부하로 인해 지선들을 따라 전압 강하를 도시하는 도면.
도 3a는 일정 실시 예에서 부하 각각 또는 부하 각각 가까이에서 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스를 갖는 전력 배전 그리드를 도시한 도면.
도 3b는 일정 실시 예에서 부하 각각 또는 부하 각각 가까이에서 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스를 갖는 전력 배전 그리드를 도시하는 또 다른 도면.
도 4a는 일정 실시 예에서 병렬 연결될 수 있는 예시적 스위치-제어 VAR 소스의 회로도를 도시한 도면.
도 4b는 일정 실시 예에서 VAR 보상을 제공하기 위해 릴레이와 관련된 반도체 스위치를 작동시킴을 도시하는 그래프.
도 4c는 일정 실시 예어서, VAR 보상을 제외시키기 위해 릴레이와 관련된 반도체 스위치의 작동을 정지시킴을 도시한 그래프.
도 5a 및 도 5b는 일정 실시 예에서 세트 포인트와 관련하여 요구된 전압 범위를 도시한 그래프.
도 6은 일정 실시 예에서 스위치-제어 VAR 소스에 의해 전압 조정을 위한 흐름도.
도 7은 일정 실시 예에서 두 스위치-제어 VAR 소스로 네트워크 조정의 이벤트 시간 순서를 도시한 도면.
도 8은 종래 기술의 다양한 노드에서 전형적인 전압 프로파일을 도시한 그래프.
도 9는 배전 지선(distribution feeder)의 에지를 따라 전압을 조정하기 위해 동작하는 240 개 스위치-제어 VAR 소스로 실현된, 일정 실시 예에서 다양한 노드에서의 상대적으로 납작한 전압 프로파일을 도시한 그래프.
도 10은 일정 실시 예에서 선로 전압 변경(태양 PV 플랜트에 의해 발생될 수 있는)에 대한 ENVO 시스템의 동적 응답, 그리고 선로 부하 내 스텝 변경에 대한 ENVO 시스템의 동적 응답을 도시한 그래프.
도 11a는 일정 실시 예에서 폴 탑 변압기(pole top transformer) 또는 일정 그리드 에셋(asset) 내에 있는 또는 그에 인접한 다수의 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 회로도.
도 11b는 일정 실시 예에서 스위치-제어 VAR 소스를 도시한 도면.
도 11c는 일정 실시 예에서 다수의 스위치-제어 VAR을 도시한 도면.
도 11d는 일정 실시 예에서 제어기를 도시한 도면.
도 11e는 일정 실시 예에서 제어기에 연결된 ADC 회로 및 ZCD 회로를 포함하는 전력 모듈을 도시한 도면.
도 12는 일 실시 예 디지털 장치의 블록도.
도 13은 일정 실시 예에서 시뮬레이션 지선을 도식적으로 도시한 도면.
도 14는 일정 실시 예에서 배전 전력 네트워크에 연결된 예시적 스위치-제어 전압 소스의 블록도.
도 15는 일정 실시 예에서 다른 지연으로 동작하는 다수의 스위치-제어 전압 소스 방법을 도시한 도면.
도 16은 일정 실시 예에서 다수의 스위치-제어 전압 소스를 포함하는 폴 탑 전압 소스의 블록도.
도 17은 일정 실시 예에서 처리기에 의해 다수의 스위치-제어 전압 소스를 제어하기 위한 방법의 흐름도.
도 18은 일정 실시 예에서, ENVO 없이 각기 다른 시간에 일차 지선에서 노드(즉, 스위치-제어 전압 소스)의 전압 성능 시뮬레이션를 도시한 도면.
도 19는 일정 실시 예에서 ENVOD와 함께 각기 다른 시간에 일차 지선에서 노드의 전압 성능 시뮬레이션를 도시한 도면.
도 20은 스위치-제어 전압 소스마다 집계된 제어기에 의한 제어 어프로치를 도시한 도면으로서, 일정 실시 예에서 가변 Q(예를 들면, kVAR과 같은 조정된 전압)가 수렴이 발생할 때까지 고정 시간 간격에서 주입됨을 도시한 도면.
도 21은 일정 실시 예에서 입력 전압 스텝 감소에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션를 도시한 도면.
도 22는 일정 실시 예에서 입력 전압 스텝 증가에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션를 도시한 도면.
도 23은 스위치-제어 전압 소스마다 집계된 제어기에 의한 제어 어프로치를 도시한 도면으로서, 일정 실시 예에서 고정 Q(예를 들면, kVAR과 같은 조정된 전압)가 가변 시간 간격에서 주입됨을 도시한 도면.
도 24는 일정 실시 예에서 입력 전압 스텝 감소에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션를 도시한 도면.
도 25는 일정 실시 예에서 부하 스텝 증가에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션를 도시한 도면.
배전 동적 전압 제어를 위한 새로운 요구가 출현하고 있으며, 이는 갱신 가능한 에너지 침투 배전 그리고 새로운 선로 또는 기반 시설을 설치하지 않고 그리드 용량을 증가시킬 필요에 의해 동기를 부여받고 있다. 전압 감소 관리(conservation voltage reduction)(CVR) 그리고 전압/무효전력 최적화(VVO)와 같은 애플리케이션은 단순히 한 배전 그리드를 따라 전압 프로파일을 낮추고 평평하게(flattening)함에 의해 시스템 용량을 3-5% 증가시킨다. 종래기술에서 CVR 및 VVO를 달성하기 위해, 전력 그리드에 대한 개선은 동작이 느리고, 전체 시스템의 배가된 복잡성으로 인해 모델을 만들기가 곤란하며, 상당한 지원과 기반 장비(가령, 모델링, 및 중앙 전산 및 통신 장비)를 필요로 하고, 성능을 개선하기 위해 충분하게 설치하는 데에 비용이 많이 들며, 그리고 유지가 곤란하다. 또한, 종래의 VVO 방법은 제어 엘리먼트와 세부적인 응답이 거의 없기 때문에 전압 조정이 열악하다
본원 명세서에서 설명된 다양한 실시 예에서, 선로 전압은 모든 고객 포인트(즉, 배전 전력 그리드를 따라 부하에서) 또는 그 가까이에서 조정될 수 있다. 예를 들면, 한 전기 공익 사업자가 고객 위치 각각에서 병렬-연결, 스위치-제어 전압-전류 리액티브(VAR) 소스(shunt-connected, switch-controlled volt-ampere reactive (VAR) source)를 설치할 수 있다. 병렬-연결, 스위치-제어 전압-전류 리액티브(VAR) 소스 각각은 상기 장치에 근접한 전압을 검출하고 VAR 보상 컴포넌트(가령, 커패시터 및/또는 인덕터)가 네트워크에서 전압을 조정할 수 있게 하는 결정을 내릴 수 있다. 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 전압-전류 리액티브(VAR) 소스는, 독립적으로 스위칭하며, 전력 네트워크에서 전압 커브(예를 들면, 변전소로부터 시작하는 중간 전압 배전 지선을 따라 전압 영향)를 평평하게 하도록 집합적으로 동작할 수 있다. 다수의 VAR 소스는 소스 들 사이의 내분을 막기 위해 제어될 수 있으며, 훨씬 높은 입도 및 정밀도로 연결된 포인트들이 요구된 전압 세트 포인트에 도달하도록 허용한다.
배전된 VAR 보상이 실시되면, 전기 공익 사업자는 여러 이익을 실현할 수 있다. 예를 들면, 요구된 전압 프로파일은 시스템 구성이 변경하는 때조차 전력 선을 따라 최적으로 유지 될 수 있으며, 시스템 손실은 감소할 수 있고, 시스템 안정도 그리고 신뢰도는 개선될 수 있다. 고장 유발 지연 전압 회복(Fault Induced Delayed Voltage Recovery)(FIDVR)과 같은 새로운 직류 그리드 고장 메카니즘 또한 배전된 동적 제어 가능 VAR이 이용가능함을 통하여 피하여 질 수 있다.
다양한 실시 예에서, 전력 네트워크 에지에서 또는 그 가까이에서의 배전된 고속 전압 제어기 및/또는 보상기가 아무런 내분 없이 지역 정보에 자동으로 작용할 수 있는 솔루션을 제공한다. 이 같은 어프로치는 노드 범위에서 전압 변화에 대한 불확실성을 제거하고, 네트워크의 에지를 따라 전압 프로파일을 평평하게 하며, 그리고 로드 탭 변경기(Load Tap Changer (LTC) )가 상기 전압을 가능한 한 가장 낮은 레벨로 떨어뜨리도록 한다.
도 1a는 일정 실시 예에서 단일 변전소(102)로부터 공급된 전형적인 배전 지선(106)을 도시한다. 스탠다드 디자인 실시는 변전소(102)에서 로드 탭 변경(LTC) 변압기(104)를 포함하며, 지선 상에서 고정되고 스위치 가능한 중간 전압 커패시터를 갖는다. 도 1은 일차 지선(가령 변압기(108a-d)에 의해 일차 지선으로부터 분리된 배전 지선)에게 연결된 다양한 배전 지선으로부터 전력을 수신하는 일련의 주택(즉, 부하)(110, 112, 114 및 116)을 도시한다. 종래 기술에서, 변전소(102)로부터의 거리가 멀어짐에 따라, 일차 지선(가령, 중간 전압 배전 지선(106)을 따라 전기 공익사업자 전압(118)은 감소한다.
종래 기술에서, 로드 탭 변경기, 느리게 동작하는 커패시터 뱅크, 그리고 전로 전압 조절기가 전압 범위를 개선하기 위해 하나 또는 둘 이상의 일차 지선(106)를 따라 산발적으로 놓일 수 있다. 전압 감소 관리(CVR) 없다면, 첫 번째 집(110)들이 대략 124.2 볼트의 매우 감소된 전기 전압을 가질 수 있다. 집(112)들은 약 120-121 볼트의 매우 줄어든 전압을 갖는다. 또한 집(114)들은 115와 116 사이 요구된 전압을 가지며, 집(116)들은 114와 115 사이 요구된 전압을 갖는다.
도 1b는 단일 변전소로부터 공급된 배전 지선(106)을 도시하며, 일정 실시 예에서 다수의 네트워크 전압 최적화(ENVO) 장치(12a-d)의 에지를 포함함을 도시한다. 다양한 실시 예에서, 예를 들면 ENVO 장치(120a-d)를 포함하는 VAR 보상기(가령, 또는 VAR 제어 가능한 PV 인버터와 같은 VAR 소스)는 부하(그 수에 관계없이)(가령, 주택(110, 112, 114, 및 116) 또는 그 가까이에 위치할 수 있다. 결과적으로, 전체 전압 범위는 변전소(102)로부터 떨어진 거리에서 평평해질 수 있으며(그래프 상으로), 이에 의해 에너지를 절약하고, 반응도(responsiveness)를 증가시키며, 더욱 긴 배전 지선들에서 전체 제어를 개선 시킨다. 하나 또는 둘 이상의 VAR 소스들 사이 내분을 피하기 위해, 절환 작용(예를 들면, 절환의 타이밍 또는 VAR 보상이 적용되고/적용되지 않는 포인트)은 VAR 소스의 모두 또는 일부에서 상이할 수 있다.
상기 VAR 소스 각각은 적어도 상기 VAR 소스 각각에 근접한 전압에 기초하여, 신속하게 그리고 독립적으로 작용하며(예를 들면, 커패시터 및/또는 인덕터와 같은 하나 또는 둘 이상의 VAR 컴포넌트를 작동시키거나 작동을 중지시킨다), 전압 조정을 개선시키고 네트워크 전압 최적화( Network Volt Optimization) (ENVO) 의 에지를 달성하도록 한다(ENVO line 122 참고). 상기 ENVO 선로(122)는 주택(110)에서 요구된 전압이 약 120 볼트임을 도시한다. 주택(112, 114, 116)은 마찬가지로 약 120볼트의 상당히 평평한 전압 범위를 요구한다. 당업자라면 상기 ENVO 선로(122)가 상기 요구된 전압 범위의 바람직한 평평함을 달성할 수 있으며, VAR 보상이 없는 전기 공익 사업자 전압(118)을 나타내는 선로는 급하게 강하함을 이해할 것이다.
도 1c는 단일 변전소(102)로부터 공급된 또 다른 배전 일차 지선(106)를 도시하며 일정 실시 예에서 다수의 ENVO 장치(120a-d)를 포함함을 도시한다. 다양한 실시 예에서, 상기 ENVO 장치(120a-d)는 전압 감소 관리(conservation voltage reduction)(CVR)를 더욱 적용하여 요구된 전압을 더욱 줄이도록 한다. 선로(124)는 CVR을 적용하는 ENVO 장치(132a-b)로 주택(110, 112, 114, 116)에서 달성된 전압을 나타낸다. 예를 들면, 선로(124)(ENVO 선로(122)와 같은)는 상대적으로 평평하다. 주택(110, 112)은 대략 115.2 볼트이고, 주택(114)은 대략 115 볼트이다. 또한, 주택(116)은 이 실시 예에서 115.4 볼트이다. 시스템 용량 유용성을 개선하기 위한 필요는 전기 공익 사업자로 하여금 비-ENVO 장치에서 전압/무효전력 최적화(VVO) 그리고 전압 감소 관리(CVR)와 같은 기술을 사용하여 피크 요구 감소 및 용량 팽창을 실현하도록 한다. 전기 공익 사업자 회사는 현재 전력 그리드 내 다수의 포인트로부터 정보를 수신하고, 제안된 개선을 모델링하며, 그리고 잠정적으로 변압기의 중간 전압 측에서 일차 지선을 따라 커패시터 뱅크의 활동을 잠정적으로 조정함에 의해 CVR을 적용한다.
이미 존재하는 전압 조절 장치의 열악한 제어 가능성은 시스템 플랜너 그리고 오퍼레이터가 전압 변화를 관리하는 데 대한 심각한 도전을 제공한다. 특히, 열악한 제어 가능성은 관리될 수 있는 배전 지선의 길이를 제한한다. 열악한 제어 가능성은 또한 최종 소비자에 위치하는 모든 전압을 바운드(bounds) 내로 유지하며, 처리될 수 있는 부하 가변성을 제한한다.
또한, 새로운 트랜드는 고장난 부분을 고립시키고 다른 고장 나지 않은 선로 부분으로 전력을 복원하기 위해 차단기/리클로져를 갖는 섹션화 장치를 더욱 많이 사용하며, 결과적으로 네트워크 그리고 전압 프로파일에서 상당한 변화를 일으킨다. 네트워크 재구성의 사용 증가는 고정된 위치에 커패시터 뱅크들 그리고 LTC들을 위치시키는 작업에 더욱 문제를 제공하는 데, 이는 이 같은 위치 정하기가 다수 구성의 필요에 부합하여야 하기 때문이다. 또한, 옥상 태양 광(PV) 배열과 같은 배전된 생산 리소스 사용 증가는 지역적으로 전력 흐름의 역전을 일으키며, 더욱 높은 선로 전압들이 변전소로부터 멀리 떨어지도록 하고, 실시된 전압 조절 알고리즘의 고장을 일으킨다.
본 기술 분야에서 숙련된 자라면, 전력 그리드의 에지 또는 에지 가까이에 있는 VAR 소스는 개별적으로 리액티브하며 PV 어레이 (예를 들면, 태양 패널과 같은 그린 에너지 개선)의 결과 일 수 있는 더욱더 높은 선로 전압을 위해 교정될 수 있다. 이들 VAR 소스들은 고객과 네트워크 모두가 그 같은 변경을 수용하기 위해 그리드를 심각하게 다시 디자인하거나 변경시킴 없이 그린 전력(태양 전지 발전과 같은)의 이익을 향유할 수 있도록 한다. 상기 네트워크의 에지를 따라 있는 전압이 상기 네트워크를 따라 배전된 다수의 소스와 부하로 인하여 변경될 수 있기 때문에, 느린 전압 제어와 조정을 위하여 부하와 입력에 영향을 미치는 모든 변수를 포함하여 그리드의 완전한 상태를 포함하는 중앙 알고리즘은 유효하지 않을 수 있으며, 배전된 자동 제어 알고리즘의 적절한 동작으로, 필요하지 않을 수도 있다. 도 2는 종래기술에서 커패시터 뱅크의 실시 없이 부하로 인해 지선을 따라 전압 강하를 도시하는 도면이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 변전소로부터의 일차 지선 선로의 길이는 전압 강하에 의해 제한된다. 이 같은 예에서, 가변 전압에서 10%의 변화가 있다. 종래기술에서, 상기 목적은 전압을 광 대역 내로 유지시키는 것이다. 제어 핸들이 이용될 수 없기 때문에, 매우 거친 제어만이 가능하다. 이상적으로, 전압은 동적인 변동의 존재를 포함하여, 모든 선로를 따라 규정에 따라 정확하게 조정되어야 한다. 센서, 교정 포인트, 느린 통신 그리고 제한된 수의 오퍼레이션이 있기 때문에, 종래기술 제어는 새로운 그리고 미래의 배전 전력 그리드 동적 제어 요구에 부합할 수 없다.
산발적으로 위치한 커패시터 뱅크를 사용함에 의해, 이용가능한 전압 범위를 평평하게 하고 손실을 줄이도록 전압 조정이 실시될 수 있다. 상기 커패시터 뱅크는 온도에 기초하여, 예를 들면, 중앙 제어 장비로부터의 명령에 기초하여 동작할 수 있다. 예를 들어 온도에 기초하는 때, 상호 작용을 피하고 커패시터 뱅크의 스위치 수명을 최대로 하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 커패시터를 동작시키거나 동작을 중지시키기 위해 절환하는 것은 드물며 느리다. 커패시터 뱅크는 제어 하에 동작하며, 중앙 장비가 상호작용을 피하도록 개별적으로 명령 될 수 있다.
CVR을 통해 전압을 제어하는 시도에도 불구 하고, 지선의 길이를 따라 전압 강하가 커패시터 뱅크의 작동에 의해 부분적으로 영향을 받을 뿐이다. 이들 실시 예에서, 상기 커패시터 뱅크는 전형적으로 매일 3회 내지 4회만 절환될 수 있다. 이 같은 처리는 느릴 수 있다. 한 예로서, 이 같은 처리는 다음을 처리하는 데 15분이 걸릴 수 있다: 1) 조건을 검출하고; 2) 그와 같은 조건을 중앙 장비로 제공하며; 3) 상기 중앙 장비가 조건을 모델로 하고 그리고 커패시터 뱅크를 가능하게 하거나 불가능하게 하는 결정을 하고; 4) 하나 또는 둘 이상의 커패시터 뱅크로 명령을 제공하며; 그리고 5) 그와 같은 명령을 수신하고 상기 절환을 수행한다.
또한, 다수의 사이리스터에 의해 절환되는 커패시터는, 만약 독립적으로 동작한다면, 각 장치가 전력 네트워크의 부분적으로 측정된 상태를 보상하도록 시도하기 때문에 서로 다툼이 있을 수 있다(내분이 있을 수 있다). 사이리스터에 의해 스위치된 커패시터가 크로스 목적으로 동작하기 때문에 전력 네트워크에서 다른 사이리스터에 의해 절환되는 커패시터의 교정에 대하여 일정하게 리액티브하는 동안, 과잉 보상하거나 부족하게 보상하는 경향이 있다. 내분(infighting)을 막기 위해 자동 VAR 제어에 대한 전형적인 어프로치는 전압 강하 기술을 사용하는 것이다. 그러나, 이 같은 전압 강하의 사용은 모든 부하 포인트에서 평평하고 감소된 전압을 유지시키고자 하는 CVR의 목적에 반한다. 결과적으로 , 상기 그리드를 따라 다수의 포인트에서 전압에 대한 정확하고 신속한 제어는 종래의 기술로는 얻어질 수 없었다.
도 3a는 일정 실시 예에서 부하 각각 또는 부하 각각 가까이에서 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스를 갖는 전력 배전 그리드를 도시한 도면이다. 부하들은 주택 또는 주거지로 도시된다. 주택 또는 주거지 이외에, 당업자라면 이들 부하가 상업 또는 산업 시설을 포함하는 것임을 이해할 것이다. 부하는 전력을 소비하고, 분배하고, 사용하는 전력 배전 네트에서의 모든 컴포넌트, 회로, 장치, 장비 또는 시스템 부분일 수 있다. 전력 배전 그리드는 전기를 전기 공급자에게서 소비자에게 전달시키기 위한, 상호 연결 네트워크와 같은 전기 그리드이다.
이 같은 실시 예에서, 전압은 네트워크의 에지 도는 에지 가까이에서 조정될 수 있으며, 이에 의해서 네트워크 전압 최적화(ENVO)의 에지를 허용하도록 한다. 상기 네트워크의 에지는 전력을 수신할 것인 부하에 근접한 전력 배전 네트워크의 부분이다. 한 실시 예에서, 상기 부하는 한 고객 부하이다. 상기 네트워크의 한 에지는 변압기의 낮은 전압 측 상에 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 네트워크의 에지는 다수의 고객 부하에 전력을 제공하도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 일차 지선 선로를 포함한다(예를 들면, 주택 거주지)
도 3에서, 변전소는 일련의 지역 배전 지선들을 통하여 거주지(예를 들면 부하)로 전역을 제공한다. 거주지 각각 그리고 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스(shunt-connected, switch-controlled VAR sources)가 전력 배전 그리드에 연결된다. 다양한 실시 예에서, 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스 각각은 전압을 검출하고 상기 검출된 전압에 기초하여 네트워크 전압-전류 리액티브(VARs)를 조정하도록 한다. 한 실시 예에서, 상기 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스는 커패시터 및/또는 인덕터가 상기 전력 배전 그리드의 무효 전력을 변경시킬 수 있도록 하며(예를 들면, 줄이거나 제거하도록 하며) 이에 의해 네트워크의 전압(즉, 네트워크 전압)을 조정하도록 한다. 상기 무효 전력에서의 변화는 상기 배전 지선을 따라 전압을 줄일 수 있다.
도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스는 부하의 수에 관계없이 부하에 또는 부하 가까이에 위치할 수 있다. 결과적으로, 전체 전압 범위는 변전소로부터의 거리에 따라 평평해질 수 있으며, 이에 의해 에너지를 절약하고, 반응도를 증가시키며, 그리고 더욱 긴 배전 지선들을 따라 전체 제어를 개선시킨다. 상기 VAR 소스 각각은 적어도 상기 VAR 소스 각각에 근접한 전압에 기초하여, 신속하게 그리고 독립적으로 작용하며(예를 들면, 커패시터 및/또는 인덕터와 같은 하나 또는 둘 이상의 VAR 컴포넌트를 작동시키거나 작동을 중지시킨다), 전압 조정을 개선시키고 ENVO 달성하도록 집합적으로 작용한다. 도 3은 상기 전압 배전 강하가 평평하고, 예를 들면 커패시터 뱅크의 실시 없이, 도 3에서 도시된 네트워크에서 +/- 2% 임을 도시한다.
도 3b는 일정 실시 예에서 각 부하 또는 각 부하 가까이에 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스가 있는 전력 배전 그리드를 도시한 도면이다. 도 3b에서, 로드 탭 변경기(LTC)(304)가 있는 변전소(302)는 배전 일차 지선(306)에게 배전 일차 지선(306)에 걸친 선로 인덕턴스 및 저항을 공급한다. 로드(312, 314, 316, 318)는 변압기(310a-d) 각 각을 통하여 배전 일차 지선(306)으로부터 전력을 수신한다. 또한, 변압기와 부하 사이의 하위 지선은 하나 또는 그 이상의 VAR 보상기로서 작용하도록 구성될 수 있는 하나 또는 그 이상의 ENVO 장치(310a-e)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 다수의 ENVO 장치(예를 들면, ENVO VAR 유닛)가 요구된 전압을 평평하게 하고 네트워크 조건에 응답하도록 전형적인 배전 지선의 길이를 따라 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 선택적인 중앙 제어기(320)가 하나 또는 두 개 이상의 ENVO 장치(310a-e)의 작동과 관련한 센서 정보 및/또는 동작 정보를 수신하기 위해 하나 또는 둘 이상의 ENVO 장치(310a-e)와 통신할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 ENVO 장치(310) 하나 또는 둘 이상이 서로 그리고 중앙 제어기(320) 각각과 통신하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 중앙 제어기(320)는 일정 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 ENVO 장치(310)를 언제 동작하게 되는가(예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 전력 분배 네트워크 일부의 전압과 비교함에 기초하여)를 조정하는 데 도움이 되는 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트(하기 설명함)를 제공할 수 있다. 상기 중앙 제어기(320)는 하기에서 더욱 설명된다.
도 4a는 일정 실시 예에서 병렬로 연결될 수 있는 실시 예의 스위치-제어 VAR 소스(400)의 회로도이다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 전력 배전 그리드(예를 들면 전력 네트워크) 에지 또는 에지 가까이에 있는 많은 수의 스위치-제어 VAR 소스(400) 일부 일 수 있다.
높은 레벨에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 반도체 스위치(416)(가령, 트라이액(420)-NTC(418)은 선택적이다)와 병렬 연결된 릴레이(414)를 통해 제어된 커패시터(412)(가령, VAR 보상 컴포넌트)를 포함한다. 제어기(426)와 같은 처리기가 전압에 기초하여 릴레이(414) 그리고 반도체 스위치(416)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어기(426)는 스위치-제어 VAR 소스(400)에 근접한 전압을 검출할 수 있다(가령, 선로(402)를 통해). 상기 검출된 전압을 기초로 하여, 상기 제어기(426)는 릴레이(414) 그리고 반도체 스위치(416)를 제어함에 의해 상기 커패시터를 가능 또는 불능이도록 할 수 있다. 본원 명세서에서 설명한 바와 같이, 상기 릴레이(414) 그리고 반도체 스위치(416)는 스위칭 동작 중에 스위치-제어 VAR 소스(400)의 다양한 컴포넌트 수명을 보호하고 연장하도록 함께 동작할 수 있다.
상기 예시적인 스위치-제어 VAR 소스(400)는 선로(402, 430), 퓨우즈(404), 선택적 인덕터(406), 저항기(408, 410, 418, 422, 그리고 424), 커패시터(412), 선택적 NTC(418)와 트라이액을 포함하는 스위치(416), 제어기(426), 그리고 전력 공급 장치(PSU)(428)를 포함한다. 선로(402, 430)는 변압기의 낮은 전압 측에 있는 지선과 같은 한 지선에 연결될 수 있다. 한 실시 예에서, 선로(402, 430)는 하나 또는 둘 이상의 부하(가령, 네트워크 에지에서) 로 전력 제공하도록 구성된 선로 또는 지선에 연결될 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 거주지 또는 상업용 부하에 근접하여 있다. 예를 들면, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 스마트 미터, 또는 일반 미터 내에 있을 수 있으며, 또는 한 부하에 근접하여 있는 변압기일 수 있다. 당업자라면 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 그리드 에셋(grid asset) 내에 있을 수 있다.
상기 퓨우즈(404)는 전압 스파이크, 과도, 과전류 등으로부터 스위치-제어 VAR 소스(400)를 보호하도록 구성된다. 상기 퓨우즈(404)는 고장 컴포넌트의 과도 열 부하를 막으며, 따라서 상기 VAR 소스가 회로에서 제거되는 때에도 상기 그리드가 동작하도록 한다. 상기 퓨우즈(404)는 그 종류에 관계없으며, 용이하게 대체가능하다. 일정 실시 예에서, 상기 퓨우즈(404)가 클리어되고 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)가 전력 배전 네트워크로부터 차단되면, 상기 거주지 및/또는 상업상의 부하로 전달된 전력은 방해를 받지 않을 것이다.
상기 선택적 인덕터(406) 그리고 저항기(408)는 L-R 스너버(snubber)로 작용하여 피크 인러시(inrush) 전류(가령, 시작 조건 동안)를 제어하도록 하고, 고조파 공진을 관리하도록 한다. 일정 실시 예에서, 상기 인덕터(406) 및 저항기(408)는 선로(402)로부터 수신된 전압 또는 전력 변경 및/또는 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)의 작동 또는 작동 중지에 의해 발생된 스위치-제어 VAR 소스(400)의 커패시터(412) 및/또는 다른 회로에서 소모를 막는다.
당업자라면, 일정 실시 예에서, 상기 인덕터(406) 그리고 저항기(408)가 고조파 공진에 대한 상기 커패시터의 민감도를 줄일 것임을 이해할 것이다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 인덕터(406) 및/또는 저항기(408)을 포함하지 않을 수 있다.
상기 커패시터(412)는 무효 전력(가령, VAR)을 보상하도록 구성된 모든 커패시터일 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 릴레이(414) 및/또는 반도체 스위치(416)는 회로를 완성시키는 스위치를 형성할 수 있으며 이에 의해 상기 커패시터(414)가 네트워크의 무효 전력에 영향을 미치도록 할 수 있다. 한 실시 예에서, 만약 상기 릴레이(414)가 오픈이고 상기 트라이액 (반도체 스위치(416)의)의 작동이 중단된다면, 상기 커패시터(412)는 오픈 회로의 일부이고, 따라서 전력 배전 그리드 또는 부하에 아무런 영향을 미치지 않을 것이다.
상기 저항기(410)는 선택적 블리드 저항기이다. 일정 실시 예에서, 상기 커패시터가 불능이거나 그렇지 않으면 스위치에 의해 차단되는 때(예를 들면 릴레이(414) 및/또는 반도체 스위치(416)를 통해), 저항기(410)는 잠정적으로 상기 커패시터(412)로부터 에너지를 수신하며 이에 의해 상기 커패시터(412)의 에너지 상태가 감소하도록 한다.
상기 릴레이(414)가 상기 반도체 스위치(416)가 작동하는 때 손실을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 상기 반도체 스위치(416)는 턴 온 및 턴 오프시에 정확하고 빠른 응답을 제공하도록 사용될 수 있다. 당업자라면 어떠한 적절한 정격 릴레이(가령, 검증된 전기 기계 릴레이)도 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
상기 반도체 스위치(416)의 트라이액(420)은 게이트-제어 사이리스터이며 전류가 두 방향으로 흐를 수 있다. 상기 릴레이(414) 및/또는 트라이액(420)은 하나 또는 둘 이상의 스위치로서 동작할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어기(426)는 릴레이(414)를 개방하며 트라이액(420)의 작동을 중단시키어 개방회로를 발생시키며 커패시터(412)를 차단하도록 한다. 다양한 실시 예에서, 한 쌍의 사이리스터가 상기 트라이액(420) 위치에 사용될 수 있다.
당업자라면 어떠한 스위치도 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, IGBT, 사이리스터 쌍, 또는 사이리스터/다이오드 배열과 같은 스위치(S)가 사용될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, MOSFET 또는 IGBT가 병렬 연결 다이오드와 함께 사용되어 상기 커패시터(412)를 제어하도록 할 수 있다.
당업자라면 상기 릴레이(414), 트라이액(420), 그리고 NTC가 함께 동작하여 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)의 컴포넌트 모두 또는 일부를 보전하도록 할 수 있음을 이해할 것이다. 상기 제어기(426)는 회로의 수명에 영향을 미칠 일시적인 또는 다른 바람직하지 않은 전력 특성을 피하도록, 회로를 차단하기 위해 상기 릴레이(414)와 트라이액(420)을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어기(426)는 상기 트라이액(420)이 작동을 중단하도록 지시하기 전에(예를 들면, 1/2 사이클 후) 상기 릴레이(414)가 개방되도록 할 수 있다(가령, 상기 릴레이(414)가 닫혀지면 릴레이(414)가 개방되도록 지시한다). 이 같은 처리는 릴레이(414)에서 스파크나 아크 발생을 막을 수 있으며, 또한 릴레이(414)의 수명을 보존할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 트라이액(420)은 스위치 온될 수 있으며, 충분한 지연이 있은 후, 상기 릴레이(414)는 닫혀질 수 있다. 제어기(426)는 다음에 상기 릴레이(414)가 개방되도록 지시할 수 있으며, 이에 의해 하나 또는 둘 이상의 회로 컴포넌트를 보호할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 릴레이(414)를 포함하지만 반도체 스위치(416)을 포함하지 않을 수 있다. 한 실시 예에서, 제어기(426)는 릴레이(414)가 개방되거나 닫혀지도록 지시할 수 있으며 이에 의해 커패시터(412)를 작동하게 하거나 작동을 중단하게 한다. 다른 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 반도체 스위치(416)를 포함하지만 릴레이(414)를 포함하지 않을 수 있다. 제어기(416)는 유사하게 상기 트라이액(420)을 제어하여 커패시터(412)를 작동시키거나 작동을 중단하게 한다.
선택적 레지스터(418)는 네가티브 온도 계수(NTC) 저항기 또는 서미스터일 수 있다. 상기 NTC 저항기(418)는 저항기 타입이며, 그 저항은 온도에 따라 변한다. 상기 NTC 저항기(418)를 제어함에 의해, 상기 트라이액(420)은 선로(402)로부터 AC 전력의 제로 전압 크로싱(zero votage cossing)을 기다리지 않고 작동되거나 작동이 중단될 수 있으며, 최소의 지연도 없이 VAR 소스의 삽입을 허용한다. 예를 들면, NTC 저항기(418)가 없는 때에는, 트라이액을 가로지르는 AC 전압이 제로 볼트를 지나는 때에만 상기 트라이액(420)이 작동될 수 있게 된다. 상기 NTC 저항기(418)는 어떠한 바람직하지 않은 영향(예를 들면, 최소 또는 줄어든 갑작스런 유입)도 없이 어느 포인트에서든 작동될 수 있다.
저항기(422, 424)는 제어기((426)에 의해 수신될 선로(402)로부터의 신호를 감쇄시킬 수 있다.
상기 제어기(426)는 라인(402)의 전압을 기초로 근접 전압을 결정하도록 구성되며 커패시터(412)를 가능 또는 불능이도록 할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제어기(426)는 마이크로프로세서 및/또는 주변 인터페이스 제어기(PIC)와 같은 처리기이며, 마이크로 제어기는 일차 지선(402)의 전압을 검출할 수 있다.
일정 실시 예에서, 전압을 기초로 하여, 제어기(426)는 회로를 오픈 또는 폐쇄하기 위해 릴레이(414) 및/또는 트라이액(420)을 제어할 수 있으며 이에 의해 상기 커패시터(412)를 동작하게 하거나 동작을 중지하게 한다. 예를 들면, 검출된 전압이 바람직하지 않으면, 제어기(426)는 상기 트라이액(420)이 작동하도록 하고 릴레이(414)는 닫히도록 함에 의해 상기 커패시터(412)를 동작하게 할 수 있다. 상기 커패시터(412)는 다음에 무효 전력을 보상할 수 있다 (예를 들면, 네트워크 전압을 조절할 수 있다).
당업자라면 릴레이(414)에 응답하여 지연이 있을 수 있음을 이해할 것이다(예를 들면, 상기 릴레이(414)는 상기 트라이액(420)과 비교하여 반응이 느린 전기 기계 릴레이 일 수 있다. 이와 같은 예에서,릴레이(414)를 개방하도록 하는 명령이 상기 트라이액(420)의 작동을 중단시키도록 하는 명령에 앞서 보내질 수 있다. 일정 실시 예에서, 한 명령이 상기 릴레이(414)를 턴 오프하도록 보내질 수 있다. 그 뒤에, 시간 지연이 있은 후, 상기 트라이액(420)이 턴 오프될 수 있다.
상기 그리드에서의 커패시터에 대한 가장 일반적인 고장 메카니즘 중 하나는 과전압이다. 일정 실시 예에서, 상기 릴레이(414) 그리고 트라이액(420)은 과전압이 검출되는 때 신속하게 작동이 중단되며 이에 의해 커패시터를 보호한다.
상기 제어기((426)는 작동을 지연시킬 수 있거나 스위치(예를 들면, 릴레이(414) 및 반도체 스위치(416))를 턴 오프한다. 다양한 실시 예에서, 다수의 스위치-제어 VAR 소스(400)는 전력 그리드 내 전압에 반응한다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)에서의 내분을 막기 위해, 하나 또는 두 개 이상의 장치가 VAR 보상 컴포넌트(예를 들면, 커패시터(412))를 작동시키거나 작동을 중단시킴을 지연시킬 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)의 제어기는 각기 다른 지연을 포함한다. 결과적으로, 스위치-제어 VAR 소스(400) 각각이 스위치를 작동시키어 각기 다른 시간에 전압을 조정할 수 있으며 이에 의해 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스(400)로부터 기인할 수 있는 전압 변화를 검출하기위한 시간을 각 장치에 제공한다.
당업자라면 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)의 생산 중에 상기 지연이 정해질 수 있으며, 또는 중앙 통신 장비로부터 엎 로드될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 지연은 각기 다른 스위치-제어 VAR 소스(400) 각각 에 대하여 임으로 정해 질 수 있다.
상기 전력 공급 유닛(PSU)은 전력이 제어기(426)에 적합하도록 적응시킬 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 제어기(426)는 선로(402), 배터리, 또는 다른 전력 소스에 의해 공급된 전력으로부터 공급된다. 상기 PSU(428)는 임의의 전력 전원일 수 있다.
비록 도 4a가 퓨즈(404)의 보호되지 않는 측에 있는 저항기(422)에 연결된 선로를 도시하고 있으나, 당업자라면 상기 퓨즈(404)가 상기 제어기(426) 그리고 PSU(428)를 보호할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 저항기(422)는 상기 퓨즈(404)를 통하여 선로(402)에 연결될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 동적으로 그리고 자동으로 동작하여 전압을 조정하고 또는 그리드 고장을 보상할 수 있다. 당업자라면 상기 스위치-제어 VAR 소스(40))가 무효 전력을 조정할 수 있으며, 따라서 전류를 검출하거나 분석하지 않고도 검출된 전압에 기초하여 네트워크 전압을 조정할 수 있음을 이해할 것이다. 일정 실시 예에서, 부하 전류 정보는 추가의 전류 센서로부터, 또는 스마트 미터로부터 유도될 수 있다.
일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 전압을 조정하기 위해 사용될 수 있는 인덕터를 포함한다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 인턱터가 커패시터(412)의 위치에 있을 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 인덕터가 상기 커패시터(412)와 병렬로 연결될 수 있다. 상기 인덕터는 퓨즈(404)(또는 다른 퓨즈)와 연결되며 분리 스위치에 더욱 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 인덕터는 릴레이(414) 그리고 반도체 스위치(416)와 유사한 절환을 수행할 수 있는 트라이액(또는 MOSFET 또는 IGBT)과 병렬인 릴레이에 연결될 수 있다. 제어기(426)는 상기 인덕터를 동작시키며, 한 스위치를 동작시키고 다른 스위치로 개방 회로를 발생시킴으로써 커패시터(412) 동작을 중단시킬 수 있다. 이와 유사하게, 제어기(426)는 상기 인덕터의 동작을 중단시키고 커패시터(412)를 동작시키거나 또는, 선택적으로 둘 다 그 동작을 중단시킨다. 당업자라면 상기 인덕터에 연결된 트라이액이 NTC 저항기에 또한 연결되어 상기 트라이액이 언제든지 동작할 수 있도록 할 수 있음을 이해할 것이다.
상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 전력 배전 그리드에 병렬-연결될 수 있다. 한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 거주지 또는 다른 상업용 부하에 있는 또는 이에 인접하여 있는 전도 선로(402, 430)를 통해 병렬 연결된다. 병렬 연결(shunt connection)은 여러 경로가 있는 회로 내 컴포넌트의 연결이며, 전류가 여러 경로로 나눠지고, 모든 컴포넌트에는 동일한 전압이 인가되는 것이다.
한 실시 예에서, 공급 선로는 한 변압기에서 하나 또는 둘 이상의 부하(예를 들면, 거주지)로 연장된다. 상기 공급기는 또는 스위치-제어 VAR 소스(400)에 병렬로 연결될 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)가 고장이거나 동작하지 않는다면, 전력 배전 그리드에 의한 전력 전달은 상기 병렬 연결로 인해 방해를 받지 않는다 (예를 들어, 스위치-제어 VAR 소스(400)로의 연결이 오픈 회로가 되더라도, 변압기와 상기 공급 선로를 따라 하나 또는 둘 이상의 부하 사이에는 전력 방해가 없을 수 있다)
다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 전기 공익사업자 미터(예를 들면 스마트 미터) 내측에 위치하여서, 피기백될 수 있으며, 전기 공익사업자의 설치 및 검침 비용을 줄이도록 한다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)는 스마트 미트 내측의 통신 링크를 이용하여서 전기 공익사업자와 통신하고 VAR 디스패치 또는 전압 세트-포인트 명령을 받고, 전기 공익사업자에게 오작동을 알리도록 한다. 다수의 스위치-제어 VAR 소스(400)는 공동 하우징 내에 병치될 수 있으며, 폴-탑 또는 패드-마운트 변압기와 같은 또 다른 그리드 에셋(asset)에 장착될 수 있다. 이는 낮은 비용의 코스트 VAR 보상을 허용하며, 통신 링크의 코스트를 줄이고, 그리고 에셋의 상태와 수명 기대와 같은 추가 가치가 유발되도록 한다.
다양한 실시 예에서, 다수의 스위치-제어 VAR 소스가 각각 한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 한 통신 모듈은 무선 또는 유선으로 하나 또는 둘 이상의 디지털 장치 또는 다른 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스와 통신하도록 구성된 하드웨어 일 수 있다. 상기 통신 모듈은 모뎀 및/또는 안테나를 포함할 수 있다.
하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스는 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 수신하고, 상기 VAR 보상 컴포넌트를 사용하기 위한 결정에 도움이 되도록 상기 세트 포인트를 전압과 비교하도록 한다. 한 세트 포인트는 전압 조정을 개선하기 위해 사전에 정해질 수 있다. 스위치-제어 VAR 소스의 처리기는 근접 전압을 상기 세트 포인트와 비교함에 기초하여 전압을 조정할 것인지를 결정할 수 있다. 당업자라면 상기 세트 포인트가 다른 스위치-제어 VAR 소스에는 다를 수 있음을 이해할 것이다.
예를 들면, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 지선의 검출된 전압(예를 들면, 근접 전압)을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교하여, 그 같은 비교에 기초하여 커패시터를 작동시킬 것인지에 대하여 결정하도록 한다. 예를 들면, 상기 검출된 전압이 이전에 수신된 세트 포인트보다 낮으면, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 상기 커패시터를 동작시킬 수 있다. 선택적으로, 상기 검출된 전압이 이전에 수신된 세트 포인트보다 높으면, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 그렇지 않으며 동작하는 커패시터의 동작을 중단시키어 전압을 줄일 수 있다.
일정 실시 예에서, 한 통신 장비는 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 디스패치 및/또는 엎데이트할 수 있다. 상기 스위치-제어 VAR 소스는 셀룰러 네트워크, 전력 선로 캐리어 네트워크(가령, 전력 그리드를 통해), 무선을 통하여, 근거리 통신 기술 등등을 통하여, 등등으로 통신할 수 있다. 상기 통신 장비는 어떠한 속도로도 여러 스위치-제어 VAR 소스의 세트 포인트들을 갱신할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 장비는 상기 그리드, 전력 사용 사용법, 또는 여러 다른 팩터에 대한 변경에 기초하여 세트 포인트들을 갱신할 수 있다.
일정 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 상기 스위치-제어 VAR 소스는 정보를 수신하기도 하고 제공하기도 한다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스가 제공된 VAR, 장치 상태, 전압 정보, 전류 정보, 고조파 정보 및/또는 하나 또는 둘 이상의 통신 장비(디지털 장치)에 대한 여러 다른 정보를 제공할 수 있다.
검출되고, 수신된, 또는 그렇지 않다면 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스에 의해 처리된 정보가 추적되고 평가될 수 있다. 예를 들면, 전압 및/또는 다른 전력 정보가 VAR 소스 또는 중앙 처리 장비에 의해 추적되어서 사용 요금을 결정하고 일치하지 않는 사용을 확인할 수 있다. 이 같은 VAR 소스가 위치하는 변압기에서와 같은 집약 포인트에서의 에너지 사용은 하류에 연결된 모든 미터에 의해 기록된 사용과 비교되어 잠정적인 에너지 도난을 확인하도록 한다. 기대된 사용의 히스토리가 개발되며 갱신된 정보와 비교되어, 도난, 하나 또는 둘 이상의 그리드 컴포넌트 고장, 또는 성능 저하 장비를 나타내는 변화를 확인할 수 있도록 한다. 일정 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스는 정보를 제공하여 노화 장비를 모니터하도록 한다. 전압 또는 다른 정보에 대한 변화가 성능 저하를 나타내는 때, 고장이전에 변경, 갱신, 또는 유지가 계획되고 실행된다.
당업자라면 상기 스위치-제어 VAR 소스의 제어기가 인덕터를 동작하게 하거나 그 동작을 중단시킬 수 있음을 이해할 것이다. 일정 실시 예에서, 앞서 논의된 바와 같이, 스위치-제어 VAR 소스는 병렬 연결된 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 검출된 전압을 하나 또는 둘 이상의 수신된 세트 포인트와 비교함에 기초하여, 상기 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스의 제어기가 상기 인덕터 및 커패시터를 독립적으로 동작시키거나 그 동작을 중단시킬 수 있다.
다양한 실시 예에서, 저항기 및/또는 NTC는 상기 회로를 더욱 보호하고 릴레이(414)와 병렬 연결될 수 있으며, 릴레이(414)의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 릴레이와 직렬 연결된 제2 NTC는 전류 침입을 막을 수 있다. 결과적으로, 상기 제2 NTC는 릴레이에 대한 접점 부식 그리고 수명 저하를 방지할 수 있다.
도 4b는 일정 실시 예에서 VAR 보상을 제공하기 위해 릴레이와 관련된 반도체 스위치를 작동시킴을 도시하는 그래프이다. 본원 명세서에서 설명하는 바와 같이, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)를 동작시키는 때, 제어기(426)가 릴레이(414)를 동작시키기 전에 트라이액(420)을 동작시키도록 구성된다. 일정 실시 예에서, 제어기(426)는 정해진 지연이 있은 후 릴레이(414)를 동작시킬 수 있다. 상기 지연은 어떠한 지연도 가능하다. 한 실시 예에서, 제어기(426)는 스위치-제어 VAR 소스(400)의 생산 이전 또는 이후 교정 또는 설치 중에 정해진 지연을 수신할 수 있다(가령, 소프트웨어 또는 펌웨어로서).
도 4b에서 도시된 바와 같이, 트라이액(420)은 언제든지 동작 될 수 있다. 트라이액(420)을 턴-온 함에 의해 전류가 커패시터(412)를 통해 흐르도록 할 수 있으며, NTC(418)이 전류값을 안전하고 바람직한 레벨로 제한한다. 제어기(426) 에 의해 결정된 조건으로서, NTC(418)가 따뜻하면, 트라이액(420)의 턴-온이 트라이액에 인가된 전압이 제로인 때 시작될 수 있다. 이는 잠정적으로 손상 전류 돌입 사건을 막을 수 있을 것이다. 예를 들면 대략 한 주기인 지연이 있은 후에, 상기 릴레이(414)가 닫혀 질 수 있다. 본원 명세서에서 논의 된 바와 같이, 릴레이와 직렬 연결된 제2 NTC는 전류 돌입을 막으며, 따라서 릴레이의 접점 부식 그리고 수명 저하를 방지할 수 있다. 당업자라면 상기 NTC 저항기(418)로, 상기 트라이액(420)이 언제든지 동작 될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 상기 릴레이(414)는 상기 트라이액(420)이 동작한 이후에는 언제든지(즉, 상기 지연은 임의의 시간일 수 있다) 닫혀질 수 있다.
도 4c는 VAR 보상을 제외시키기 위해 릴레이와 관련된 반도체 스위치의 작동을 정지시킴을 도시한 그래프이다. 본원 명세서에서 도시한 바와 같이, 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)의 동작을 정지시키는 때, 제어기(426)는 상기 트라이액(420)의 동작을 정지시키기 이전에 릴레이(420)가 닫혀 지도록 구성될 수 있다. 상기 제어기(426)는 릴레이(420)의 작동을 정지(오픈) 시킬 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 제어기(426)는 일정한 지연이 있은 후에 상기 릴레이 트라이액(414)의 작동을 정지시킬 수 있다. 상기 지연은 교정 또는 설치 중에 수신되는 소프트웨어 또는 펌웨어인 임의의 지연일 수 있다.
도 4c에서 도시된 바와 같이, 릴레이(420)는 언제든지 닫혀 질 수 있다. 일정 실시 에에서, 제어기(426)는 상기 릴레이(420)가 닫혀 짐을 확인한다. 상기 릴레이(420)가 개방되는 때, 제어기(426)는 상기 릴레이(420)가 닫혀 짐을 확인한다. 만약 릴레이(420)가 개방되면, 제어기(426)는 릴레이(420)가 닫혀 지도록 제어할 수 있다. 일정 지연(가령, 대략 한 주기 또는 다른 임의 시간 후)이 있은 후, 제어기(426)가 트라이액(420)의 작동을 정지시킬 수 있다. 당업자라면 상기 트라이액(420)이 어느 시점에서든 작동이 정지될 수 있음을 이해할 것이다. 제어기(426)는 상기 트라이액(420)의 작동이 정지된 후 릴레이(414)가 개방되도록 제어할 수 있다. 일정 실시 예에서, 제어기(426)는 정해진 지연이 있은 후에 릴레이(414)가 개방되도록 제어한다. 상기 지연은 릴레이를 닫는 것과 트라이액(414)의 작동을 정지시키는 것 사이의 지연과 동일 하거나 동일 하지 않을 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 일정 실시 예에서 세트 포인트와 관련하여 요구된 전압 범위를 도시한 그래프(500, 508)이다. 다양한 실시 예에서, 스위치-제어 VAR 소스는 단일 세트 포인트(502)(예를 들면, 240 볼트)를 포함할 수 있다. 상기 스위치-제어 VAR 소스는 검출된 전압을 상기 세트 포인트(502)와 비교함에 의해 전압을 조정하도록 구성될 수 있다(예를 들면, VAR 보상 컴포넌트를 제어함을 통해). 임계값(504, 506)은 상기 스위치-제어 VAR 소스가 VAR 보상 컴포넌트를 작동하거나 작동이 정지되도록 하기 전 허용된 전압 범위(가령, +/- 2 볼트)를 나타낼 수 있다.
당업자라면 상기 임계값(504, 506)은 동일하거나 동일하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 상기 임계값(504, 506)은 시간이 지남에 따라 변경될 수 있기도 하다(가령, 날자, 계절, 온도, 전압, 전류, 검출된 전압의 변경 범위, 등등에 기초하여 변경되는 알고리즘을 통하여).
도 5b는 일정 실시 예에서 시간에 대한 전압을 도시하며 세트 포인트(510, 512)를 나타내는 그래프이다. 세트 포인트(510, 512)는 요구된 이상적인 전압(가령, 240볼트)을 괄호로 묶는다. 다양한 실시 예에서, 스위치-제어 VAR 소스는 한 근접 전압을 검출하고 검출된 전압을 세트 포인트(510, 512)와 비교한다. 상기 전압이 세트 포인트(510) 보다 크거나 세트 포인트(512) 보다 적으면, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 VAR 보상 컴포넌트를 작동시키거나/작동을 중지시키며, 그렇지 않으면 교정하기 위해 전압을 조정한다. 한 스위치-제어 VAR 소스의 충격이 네트워크 전압을 충분히 변경시키지 않을지라도, 네트워크 전압을 변경시키기 위해 자동으로 작동하는 다수의 VAR 소스는 다수의 포인트에서 전압을 조정할 수 있다. 따라서, 많은 장치에 의한 제한된 변경은 제한된 추가 비용으로 상당한 효율 그리고 배전 개선을 발생시킨다.
다양한 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스는 통신 모듈을 갖지 않으며, 생산 시에 앞서 구성된 세트 포인트를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스는 통신 모듈을 포함하며, 결과적으로 세트 포인트가 다른 스위치-제어 VAR 소스 또는 하나 또는 둘 이상의 중앙 통신 및 제어 장비에 의해 변경되거나 갱신될 수 있다.
일정 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스는 조절 프로파일을 포함할 수 있다. 한 조절 프로파일은 보전을 개선하기 위한 시간, 근접 조건 또는 사용 용법에 기초하여 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 변경하는 정책을 포함할 수 있다. 만약 사용 용법이 스파이크를 일으킬 수 있다면(가령, 당일의 열, 업무 부하, 거주지 부하, 또는 전기 차 충전 장비에 근접함으로 인하여), 조절 프로파일이 세트 포인트를 그에 따라 조정할 수 있다. 결과적으로, 세트 포인트가 감지된 사용 용법, 전압 변경, 그날의 시간, 년 중 시간, 외부 온도, 사회적 필요, 또는 다른 기준에 따라 변경될 수 있다.
당업자라면 상기 스위치-제어 VAR 소스 하나 또는 둘 이상이 통신 모듈을 통해 어느 때든지 조절 프로파일을 수신할 수 있음을 이해할 것이다. 일정 실시 예에서, 스위치-제어 VAR 소스 하나 또는 둘 이상이 통신 모듈을 포함하지 않으며 그러나 여전히 앞서 구성되었던 하나 또는 둘 이상의 조절 프로파일을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
도 6은 일정 실시 예에서 스위치-제어 VAR 소스에 의해 전압 조정을 위한 흐름도이다. 단계(602)에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 제1 세트 포인트를 수신한다. 일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 디지털 장치(가령, 무선으로 또는 스마트 미터의 통신 모듈을 통해)로부터, 또 다른 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스(가령, 근거리 통신을 통해)로부터, 송전선 캐리어 통신 등등으로부터 세트 포인트를 수신하는 통신 모듈을 포함한다. 상기 세트 포인트는 상기 스위치-제어 VAR 소스를 작동시키어 VAR 보상을 가증하게 하며, 또는 일정 실시 예에서, 상기 세트 포인트는 검출된 근접 전압과 비교되는 전압 세트 포인트일 수 있다.
일정 실시 예에서, 전기 공익 사업자는 VAR 소스 서버 또는 다른 VAR 소스와 통신(가령, WiFi, 셀룰러 통신, 근거리 통신, 유선 통신, 또는 전송선 캐리어를 통하여)하도록 구성된 다른 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 VAR 소스 서버는 하나 또는 둘 이상의 다른 서버와 통신하여 상기 VAR 소스와 통신하도록 할 수 있다. 예를 들면, 상기 VAR 소스 서버는 스마트 미터 또는 스마트 미터와 통신하는 서버를 통하여 통신할 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 스마트 미터는 VAR 소스를 포함할 수 있으며, 그렇지 않으면 하나 또는 둘 이상의 VAR 소스와 통신할 수 있다.
상기 제1 세트 포인트(가령, 전압 세트 포인트)는 조절 프로파일의 일부일 수 있다. 한 실시 예에서, 다수의 조절 프로파일은 생산 중에 또는 통신 모듈을 통하여 스위치-제어 VAR 소스에 의해 수신될 수 있다. 조절 프로파일 각각은 하나 또는 둘 이상의 각기 다른 세트 포인트를 포함하여 다양한 인수(가령, 하루 중 시간, 사용 용법 히스토리, 부하의 타입, 그린 에너지 생산, 등등)에 기초하여 전력 배전 및/또는 효율을 개선하도록 한다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스의 처리기는 검출된 전압, 전압 변경 속도, 다른 스위치-제어 VAR 소소와의 통신, VAR 소스 서버와의 통신, 온도, 하루 중 시간, 그리드로의 변경 등을 기초로 하여 조절 프로파일(regulation profile)을 스위치할 수 있다. 일단 상기 조절 프로파일로부터 실시되기만 하면, 한 스위치-제어 VAR 소스의 처리기가 계속해서 근접 전압을 검출할 것이며 그 전압을 새로운 세트 포인트(들)와 비교하여 VAR 보상 컴포넌트가 작동하여야 하는지 또는 그 작동이 정지되어야 하는지를 결정하도록 한다.
단계(604)에서, 제어기(426)(즉, 처리기)는 네트워크의 에지에서(가령, 전력 그리드의 부하 가까이에서) 근접 전압을 검출한다. 근접 전압은 선로(402)로부터 수신된 전압이다(가령, 선로(402)가 일차 지선 선로 또는 그리드 에셋에 연결된다). 상기 근접 전압은 병렬-연결되는 전압일 수 있으며, 스위치-제어 VAR 소스(400)는 전압 검출 시간에 전력 배전 그리드로 연결된다.
일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 다른 스위치-제어 VAR 소스 또는 그리드 에셋을 통하여 전압을 검출할 수 있다. 일정 실시 예에서, 스마트 미터, 변압기, 또는 다른 전력 장치는 전압을 검출한다. 상기 스위치-제어 VAR 소스는 다른 장치로부터 상기 검출된 전압을 수신할 수 있으며 전송 시 또는 전송 중에 상기 검출된 전압을 인터셉트 할 수 있다.
단계(606)에서, 제어기(426)는 상기 검출된 근접 전압을 숫자에 관계없이 세트 포인트와 비교하여 상기 VAR 보상 컴포넌트가 작동될 수 있는지 아니면 작동될 수 없는지를 결정하도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제어기(426)는 스위치(가령, 릴레이 및/또는 반도체 스위치)를 제어하여 비교에 기초하여 하나 또는 둘 이상의 커패시터 및/또는 하나 또는 둘 이상의 인덕터를 작동하게 하거나 작동을 중지하게 한다. 당업자라면 상기 VAR 비교 컴포넌트를 작동하게 하거나 작동을 중지하게 하기 위한 결정이 중앙 장치와 달리 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 수행됨을 알 수 있을 것이다. 이 같은 결정은 자동으로 그리고 다른 스위치-제어 VAR 소스와는 무관하게 수행될 수 있다. 전체 제어 목적을 달성하는 것은 다른 유사한 VAR 소스의 동시 작동으로 달성될 수 있다.
전압을 요구된 범위 내로 조정하도록 동작시키는 스위치-제어 VAR 소스를 그 수에 관계없이 동작시킴을 통하여, 네트워크의 전압 조정이 달성될 수 있다. 또한, 상기 전압 범위는 요구된 좁은 범위 내에서 제어될 수 있으며, 하나 또는 둘 이상의 배선 선로 및/또는 지선을 따라 변경에 동적으로 응답할 수 있다.
단계(608)에서, 제어기(426)는 정해진 시간 동안 상기 VAR 보상 컴포넌트를 스위칭함을 지연시킬 수 있다. 본원 명세서에서 그 수에 관계없이 스위치-제어 VAR 소스들 사이의 내분을 피하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스들이 정해진 시간 동안 스위칭을 지연시킬 수 있다. 상기 지연 시간은 각기 다른 스위치-제어 VAR 소스마다 상이할 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치-제어 VAR 소스는 전압을 조정하기 위한 필요를 검출하며, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 제2 스위치-제어 VAR 소스가 유사한 결정을 하고 VAR 보상을 가능하게 한 때까지 기다린다. 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 네트워크 내 변화를 검출할 수 있으며 추가의 VAR 보상을 더욱 가능하게 할 것인지에 대한 또 다른 결정을 할 수 있다. 결과적으로, 다수의 스위치-제어 VAR 소스는 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 발생된 네트워크 전압 내 변화를 일정하게 교정할 수 없으며 재-교정할 수 없다.
상기 지연 시간은 상기 VAR 소스 서버, 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 갱신될 수 있으며, 또는 상기 조절 프로파일(필요에 따라 다수의 각기 다른 지연 시간을 포함할 수 있는)의 일부가 될 수 있다. 일정 실시 예에서, 검출된 전압이 상당한 속도로 변경되면, 상기 지연 시간은 가속될 수 있다. 당업자라면 스위치-제어 VAR 소스의 지연 시간을 제공하고, 갱신하며, 및/또는 변경하는 많은 여러 방법이 있을 수 있음을 이해할 것이다.
단계(610)에서, 네트워크 전압을 변경할 필요를 검출하고 결정한 후 그리고 지연 시간을 대기한 후, 상기 스위치-제어 VAR 소스가 다시 상기 전압에 대한 어떤 변화가 있는 가를 검출하며 그 같은 변화를 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 대하여 비교한다. 단계(606)에서, 이전의 결정과 일관되는 결정이 단계(612)에 남아 있으면(가령, VAR 보상 컴포넌트가 작동하거나 작동을 중지해야 하는), 그러면 스위치-제어 VAR 소스가 VAR 보상 컴포넌트를 작동하거나 작동을 중지하도록 스위치를 사용함에 의해 네트워크 전압을 조절할 수 있다.
한 실시 예에서, 근접 전압이 제1 세트 포인트 이상이면, 제어기(426)는 릴레이(414)와 트라이액(420)을 제어하여 선로(402)로의 연결을 형성하거나 또는 릴레이(414)가 닫혀 지고 트라이액(420)이 작동됨을 확인하도록 한다. 만약 상기 근접 전압이 제2 세트 포인트 이하이면, 제어기(426)가 릴레이(414)와 트라이액(420)을 제어하여 선로(402)로의 연결을 개방하거나 또는 릴레이(414)가 개방되고 트라이액(420)이 작동 중지됨을 확인하도록 한다.
일정 실시 예에서, 만약 상기 세트 포인트가 검출된 근접 전압보다 높으면 다수의 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스가 전연 전압-전류 리액티브( volt-ampere reactive)를 증가시키고, 상기 세트 포인트가 상기 검출된 근접 전압보다 낮으면 전연 전압-전류 리액티브를 감소시키도록 한다.
일정 실시 예에서, 상기 제어기(426)는 상기 세트 포인트에 대한 검출된 근접 전압을 비교함에 기초하여 인덕터를 작동시키거나 작동을 중지시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 비교에 기초하여, 제어기(426)는 커패시터의 작동을 중지시킬 수 있고 인덕터를 작동시킬 수 있다(가령, 제어기(426)는 릴레이(414) 그리고 트라이액(520)을 제어하여 개방회로를 발생시킴으로써 커패시터를 작동시키도록 하며, 또 다른 릴레이 그리고 또 다른 트라이액을 제어하여 인덕터를 작동시킴으로써 전압을 조절하도록 한다).
다양한 실시 예에서, 전압이 시간에 걸쳐서 추적되다. 일정 실시 예에서, 제어기(426)는 시간에 걸쳐서 검출된 근접 전압을 추적하며 또 다른 스위치-제어 VAR 소스 및/또는 디지털 장치로 정보를 제공한다. 예를 들면, 한 스위치-제어 VAR 소스가 그 수에 관계없이 다른 스위치-제어 VAR 소스들과 통신할 수 있다(가령, 폴 탑 범위 내에서). 하나 또는 둘 이상의 소스는 변전소 또는 변압기와 같은 어떠한 그리드 에셋 일부 일 수 있다.
일정 실시 예에서, 상기 추적되고 검출된 전압이 평가되고 전압 히스토리와 비교된다. 이 같은 전압 히스토리는 과거 사용법의 히스토리이거나 기대되는 사용법을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제어기(426) 또는 디지털 장치는 비교에 기초하여 떨어지는 그리드 에셋을 검출할 수 있다. 예를 들면, 그리드 에셋의 상기 기대된 출력 및/또는 입력이 결정되고, 추적되며 검출된 근접 전압과 비교될 수 있다. 만약 현재 검출된 근접 전압 및/또는 추적되고 검출된 근접 전압이 기대된 범위 내에 있지 않다면, 상기 추적되고 검출된 근접 전압이 검토되어서 한 그리드 에셋이 고장인지 혹은 기능이 떨어지고 있는 지를 결정하도록 한다. 결과적으로, 대체될 필요가 있거나 관리를 받아야 할 필요가 있는 기능이 떨어지는 장치가 확인될 수 있으며 성능이 상당히 떨어지기 전에 예산이 세워짐으로써 이에 의해 전력 전달의 효율과 배전 전력 그리드의 유지를 개선할 수 있다.
당업자라면 잠정적인 도난이 확인될 수 있음을 이해할 것이다. 다양한 실시 예에서, 스위치-제어 VAR 소스 각각이 전압을 검출하고 추적할 수 있다. 상기 추적된 전압은 로그되고 VAR 소스 서버로 제공될 수 있다(가령, 통신 모듈 또는 스마트 미터와 같은 다른 디지털 장치의 안테나를 통하여). 예를 들면, VAR 소스 서버는 일차 지선 선로를 따라 스위치-제어 VAR 소스 모두에 의해 확인된 전압을 추적하며 그 같은 전압을 전기 공익 사업자에 의해 추적되는 전기 소비와 비교한다(가령, 스마트 미터를 통하여). 이 같은 비교를 기초로하여, 도난이 검출될 수 있다. 또한, 부분적으로 그 수에 관계없이 스위치-제어 VAR 소스의 영향에 기초하여, 상기 도난이 또 다른 조사를 위해 부분으로 나눠 질 수 있다(localized).
여기서 제안된 바와 같이, 대량으로 분산된 동적으로 제어가능한 VAR 소스 전략은 전기 공익 사업자가 이미 부담하고 있는 다른 비용을 사용한다. 예를 들면, 스위치-제어 VAR 소스는 스마트 미터 내에 위치할 수 있으며 또는 스마트 미터와 함께 위치할 수 있어서 미터 설치 또는 판독/서비스와 동시에 진행될 수 있다. 이들 미터는 부하의 전력 소모를 계산하기 위해 전압 및 전류는 감지하며, 그리고 정보를 중앙 데이터 저장소로 릴레이하기 위해 통신한다. 이들을 설치하기 위한 비용은 상기 미터 설치 비용 내에 이미 포함된다.
상기 미터와의 간단한 통신 메카니즘은 미터와 스위치-제어 VAR 소스 사이 통신을 허용한다(가령, 전기 공익 사업자에게 상태를 보고하고, 세트 포인트을 수신하며, 지연 시간을 수신하고, 및/또는 동작시키기 위해 명령을 하기 위해). 일정 실시 예에서, 상기 스마트 미터 내 상기 부하 전류 측정은 전압 조절을 위한 결정에서 사용하기 위해 스위치-제어 VAR 소스와 통신 될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 미터 스위치-제어 VAR 소스는 매우 콤팩트하고 극히 저렴하다. 일정 실시 예에서, 전형적인 정격은 240볼트에서 500VAR이며 2.1 용량성 전류 암페어에 해당한다. 이는 고객에게 10 kW를 공급하는 임피던스 변압기에서 5% 누설 임피던스에 걸친 VAR 강하이다. 전기 공익 사업자 네트워크 및 에셋 부하 계산은 통계적으로 수행되며, 부하 다양성 인수를 전제로 한다. 만약 배전 회로에 있는 모든 미터(예를 들면, 10,000)가 스위치-제어 VAR 소스를 가지면, 그러면 그 같은 선로에는 동적으로 제어 가능한 5 MVAR이 있으며, 위상마다 배치된다. 예를 들어, 스위치-제어 VAR 소스마다 1000 VAR 까지 보상을 상승시킴은 비용의 일부만을 상승시킬 뿐이며, 동적 VAR 보상의 10 MVAR를 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 스위치-제어 VAR 소스가 폴(pole)-마운트 변압기 또는 조명 기둥 같은 전기 공익 사업자의 에셋에 통합된다. 본원 명세서에서 논의된 바와 같이, 통신 능력은 스위치-제어 VAR 소스 동작의 필수 사항은 아니지만, 디스패치 지시를 하고 전기 공익 사업자에게 상태를 통신할 수 있는 기능을 보강할 수 있다. 한 가능한 실시는 공동 주택 내로 다수의 스위치-제어 VAR 소스를 번들로 처리하는 것이며, 변압기 내에 또는 변압기에 근접하여 상기 번들을 위치시키어 다수의 거주지 또는 상업상의 로드를 공급하는 것이다. 상기 번들은 저-전압 측 상에서 변압기에 연결될 수 있으며 이에 의해 상기 스위치-제어 VAR 소스에 대한 BIL 관리 요구를 최소로 하거나 줄일 수 있다.
당업자라면 상기 번들링이 다수의 스위치-제어 VAR에 단일 통신 모듈을 통합시킬 수 있으며 이에 의해 더욱 비용을 절약할 수 있음을 이해할 것이다. 이 같은 장치의 클레스는 실제 장치의 비용을 전달된 킬로 VAR에 대한 비( $/kVAR)로 측정될 수 있다. 이 같은 번들링은 또한 단일 전원 및 제어기 사용을 허용하며 각기 다른 스위치-제어 VAR 소스의 스위칭 동작에 대한 신뢰할 만한 정보를 제공할 수 있다.
번들 유닛에서, 그리드에 대한 고조파 충격을 최소로 하거나 줄일 수 있다. 이 같은 실시는 단일 사용자 유닛의 기본적인 특징을 유지할 수 있으나, 상기 번들은 상기 유닛 내로 전류 및 온도 측정을 통합하고, 변압기 온도 익스커션을 사용하여 변압기 수명에 대한 충격을 계산하며, 및/또는 전기 공익 사업자에게 변압기 상태를 통신함에 의해 더욱 많은 가치를 전기 공익 사업자와 고객에게 제공할 수 있다. 상기 번들 스위치-제어 VAR 소스 실시는, 특히 전기 공익 사업자 산업에서 통상 사용되는 바와 같은 폴-탑 또는 패드-마운트 변압기에 매우 근접하여 위치하는 때, 동적인 볼트-VAR 최적화 기능을 수행함에 의해 또한 배전 네트워크에 위치하는 수백만의 변압기를 위한 에셋 모니터로서 사용함에 의해 전기 공익 사업자에게 높은 가치를 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 다수의 스위치-제어 VAR 소스가 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 감지된 변화에 기초하여 무효 전력을 조정하고 재조정함으로부터 피하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 제어기가 각기 달리 검출된 전압에 기초하여 각기 다른 스위치-제어 VAR 소스를 작동시키거나 작동을 중지시킬 수 있다. 예를 들면, 각기 다른 스위치-제어 VAR 소스는 각기 다른 세트 포인트에 기초하여 작동할 수 있고 작동이 중지될 수 있다. 상기 각기 다른 세트 포인트는 하나 또는 둘 이상의 디지털 장치에 의해 제공될 수 있다. 일정 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스가 세트 포인트를 조정하여(가령, 임의로 결정된 양에 의해 상기 세트 포인트를 변경하여) 각기 다른 세트 포인트를 설정하도록 한다.
상기 스위치-제어 VAR 소스는 부하 또는 선로 전류가 아니라 측정된 선로 전압에만 기초하여 무효 전력 보상을 수행할 수 있다. 이 같은 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 역률 교정을 수행할 수 없다. 또 다른 실시 예에서, 요구된 VAR 교정 레벨을 평가하기 위해 선로 전류 및 전압을 볼 수 있으며 고객 부하 팩터를 유니티로 가져오도록 동작시킬 수 있다. 역률 교정은 그리드 전압 조정을 위한 무효 전력을 관리할 수 없다. 일정 실시 예에서, 중간 전압 선로( medium voltage line)에 대한 전류 센서는 1차 중간 전압 선로에서 역률을 교정하기 위해 정보를 제공할 수 있으며, 따라서 전체 시스템 손실을 줄인다. 당업자라면 역률 교정은 자주 패널티를 줄이기 위해 사용될 수 있으며, 어느 정도는 전기 공익 사업자에 의해 공급된 에너지를 줄일 수 있다(부하가 충분히 뒤떨어진 역률을 가진다면). 다른 실시 예에서, 상기 스위치-제어 var 소스는 전류를 검출할 수 있으며(가령, 미터, 그리그 에셋, 또는 제어기(524)에 의한 평가를 통하여) 가중 알고리즘을 사용하여 전압을 조절함에 추가하여 역률 교정을 수행할 수 있다. 사용된 VAR 소스의 다중성은 부하 및 선로 역률뿐 아니라 전압 조절과 같은 여러 복적의 최적화를 허용할 수 있다.
도 7은 일정 실시 예에서 두 스위치-제어 VAR 소스로 네트워크 조정의 이벤트 시간 순서를 도시한 도면이다. 다양한 실시 예에서, 제1 및 제2 스위치-제어 VAR 소스가 서로 근접해 있다(예를 들면, 동일한 또는 관련된 일차 지선 선로). 한 스위치-제어 VAR 소스에 의해 발생된 전압에 대한 변경이 다른 한 스위치-제어 VAR 소스에 의해 검출되고 반응된다. 결과적으로, 내분(가령, 다른 스위치-제어 VAR 소스 작용에 비추어 일정한 교정 및 재교정 전압)을 피하기 위하여, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스에 대한 스위칭 처리가 다른 지연 시간으로 지연될 수 있다. 결과적으로, 제1 스위치-제어 VAR 소스가 상기 검출된 전압에 기초하여 상기 VAR 보상 컴포넌트를 가능하게 하도록 최초 결정되었다 하여도, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 지연 시간을 대기할 수 있으며, 이에 의해 제2 스위치-제어 VAR 소스에게 전압을 교정할 기회를 준다. 만약 제2 스위치-제어 VAR 소스의 작용이 충분하다면, 그러면 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 변화를 검출하고 어떠한 스위칭 작용도 수행하지 않는다.
단계(702)에서, 제1 스위치-제어 VAR 소스는 네트워크의 제1 에지에 근접한 제1 전압을 검출한다. 일정 실시 예에서, 제1 스위치-제어 VAR 소스는 변압기의 낮은 전력 측에서 특정 부하에서의 전압을 검출한다. 단계(704)에서, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 VAR 보상 컴포넌트가 동작해야 하는가를 결정하기 위해, 제1 스위치-제어 VAR 소스는 제1 근접 전압을 한 세트 포인트와 비교할 수 있다. 단계(706)에서, 스위치-제어 VAR 소스는 제1 결정 시간 동안(즉, 제1 지연 동안) 상기 VAR 보상 컴포넌트를 동작시키기 위해 스위칭을 지연시킬 수 있다.
단계(708)에서, 제2 스위치-제어 VAR 소스는 네트워크의 제2 에지에 근접한 제2 전압을 검출한다. 일정 실시 예에서, 제2 스위치-제어 VAR 소스가 변압기의 낮은 전력 측에 있는 특정 부하에서의 전압을 검출한다. 한 실시 예에서, 두 제1 및 제2 스위치-제어 VAR 소스가 동일한 일차 지선 선로에 및/또는 동일한 변압기 같은 측에 연결될 수 있다. 단계(710)에서, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 VAR 보상 컴포넌트가 동작해야 하는가를 결정하기 위해, 제2 스위치-제어 VAR 소스는 제2 근접 전압을 한 세트 포인트와 비교할 수 있다. 단계(712)에서, 스위치-제어 VAR 소스는 제2 결정 시간 동안(즉, 제2 지연 동안) 상기 VAR 보상 컴포넌트를 동작시키기 위해 스위칭을 지연시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 지연은 각기 다른 주기를 위한 것이다. 결과적으로, 스위치-제어 VAR 소스 각각은 다른 스위치-제어 VAR 소스들이 네트워크의 전압을 교정할 기회를 가질 때까지 상기 검출된 근접 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교함에 작용하는 것을 지연할 수 있다. 상기 정해진 시간 이후에, 초기 결정이 여전히 필요하다면(가령, 근접 전압이 변하지 않고 있거나 지연시간이 경과 한 후 여전히 상기 세트 포인트(들) 밖에 있다면), 그러면 스위치-제어 VART 소스는 상기 VAR 보상 컴포넌트를 작동시키거나 작동을 중지시키기 위해 스위치를 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 지연은 둘 또는 그 이상의 스위치-제어 VAR 소스들 사이의 내분을 피하도록 사용될 수 있다. 상기 지연은 또 다른 디지털 장치에 의해 갱신되거나 통신 될 수 있다(가령, 무선, 전송선 캐리어를 통해, 또는 스마트 미터를 통해).
상기 설명된 바와 같이, 상기 지연 시간은 전력 네트워크의 컨디션에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 전압, 전류 또는 어떤 전력 특성의 변경 속도가 심각하다면, 상기 지연 시간은 짧아지거나 길어질 수 있다. 그러나 일정 실시 예에서, 각기 다른 스위치-제어 VAR 소스에 대하여 각기 다른 지연 시간이 있으며, 모든 지연 시간은 유사한 컨디션에서 유사한 방법으로 변경될 수 있다(가령, 짧아지거나 길어진다)
단계(714)에서, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스는 제2 지연 시간 후에(가령, 제2 정해진 시간 후에) 근접 전압을 검출한다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 VAR 소스는 정해진 시간 또는 일정하게 근접 전압을 검출한다. 일단 지연 시간이 경과하면, 제2 스위치-제어 VAR 소스의 제어기가 마지막으로 검출된 전압을 회수하거나 선로의 전압을 검출한다. 단계(716)에서, 제2 스위치-제어 VAR 소스가 상기 마지막으로 검출된 근접 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교함에 기초하여 VAR 보상을 가능하게 할 것인지를 결정한다.
단계(710)에서, 상기 비교에 기초하여, 제2 스위치-제어 VAR 소스가 VAR 보상 컴포넌트를 동작시킬 것인지를 결정하며, 제2 스위치-제어 VAR 소스가 상기 네트워크 전압을 조정할 수 있다(가령, VAR를 조정함에 의해).
다양한 실시 예에서, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 관련된 VAR 보상 컴포넌트를 스위칭하기 전에 상기 지연을 계속할 수 있다. 제1 스위치-제어 VAR 소스는 제2 스위치-제어 VAR 소스의 작용에 의해 발생된 전압 변화를 검출할 수 있다. 제1 지연 이후에, 새로이 검출된 근접 전압이 여전히 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 의해 설정된 범위 밖에 있다면, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 VAR 보상 컴포넌트를 동작시킬 것이다. 그러나, 상기 지연이 있은 후에, 제2 스위치-제어 VAR 소스의 작용이 네트워크 전압을 개선 시킨다면(가령, 상기 새로이 검출된 전압이 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트 범위 내라면), 제1 스위치-제어 VAR 소스는 더 이상의 작용을 하지 않을 것이다.
단계(720)에서 제1 스위치-제어 VAR 소스는 제1 지연 시간 후에(가령, 제1 정해진 지연 후에) 근접 전압을 검출할 것이다. 한 실시 예에서, 상기 지연이 경과 하면, 제1 스위치-제어 VAR 소스의 제어기가 마지막으로 검출된 전압을 회수하거나 선로의 전압을 검출할 수 있다. 단계(722)에서, 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 마지막으로 검출된 근접 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 비교함에 기초하여 VAR 보상을 가능하게 할 것인지를 결정한다.
단계(724)에서, 상기 비교에 기초하여, 제1 스위치-제어 VAR 소스가 상기 VAR 보상 컴포넌트를 작동시킬 것으로 결정하면, 제1 스위치-제어 VAR 소스는 상기 네트워크 전압을 조정할 수 있다(가령, VAR을 조정함에 의해).
당업자라면 상기 전압 세트 포인트가 사전에 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 일정 실시 예에서, 하나 또는 두 스위치-제어 VAR 소스가 세트 포인트(들)을 수신하도록 구성된 통신 모듈(들)을 포함할 수 있다. 한 실시 예에서, 스위치-제어 VAR 소스는 앞서 수신된 및/또는 사전-존재하는 세트 포인트를 대체 또는 보충하는 새로운 세트 포인트를 수신할 수 있다.
비록 두 스위치-제어 VAR 소스만이 도 7과 관련하여 설명되었으나, 당업자라면 상기 네트워크 볼트 암페어 반응을 조정하기 위해 동작하는 많은 수의 스위치-제어 VAR 소스가 있을 수 있음을 이해할 것이다(가령, 각각이 내분을 막기 위해 각기 다른 지연을 가질 수 있다).
도 8은 종래 기술에서 다양한 노드에서 전형적인 전압 프로파일을 도시한 도면이다. 착색된 도트는 다양한 지연 시간을 나타낸다. 종래 기술의 접근 방법으로, VVO 또는 CVR 솔루션은 최고와 최저 전압 노드에 의해 제한된다.
도 9는 배전 지선의 에지를 따라 전압을 조정하기 위해 동작하는 240 개 스위치-제어 VAR 소스로 실현된, 일정 실시 예에서 다양한 노드에서의 상대적으로 평평한 전압 프로파일을 도시한 그래프이다. 본원 명세서에서 설명된 바와 같이, 네트워크 전압 최적화(EMVO)의 에지는 다수의 스위치-제어 VAR 소스의 동적, 자동 작용을 통해 상기 네트워크의 에지 또는 네트워크 에지 가까이에서 달성될 수 있다. 상기 스위치-제어, VAR 소스들은 상기 지선에 대한 부하의 가변 레벨에 자동으로 그리고 자율적으로 반응할 수 있으며(가령, VAR 보상 컴포넌트를 작동시키거나 작동을 중지시키기 위해 독립적으로 스위칭), 상기 네트워크 전압의 에지를 엄격한 조정 대역 내에서 모두 지선을 따라 유지시킨다.
이 같은 조정은 상기 지선에 대한 디자인 범위에서 랜덤으로 그리고 확률적으로 심지어 과도하게 부하가 걸린 영역 시프트로서 자동으로 유지될 수 있다. 일정 실시 예에서, 결과는 현재 기술에서 전례 없이 네트워크 포인트의 모든 측정된 에지에서 현저하게 평평한 전압 프로파일이다. 상기 그래프는 상대적으로 평평한 ENVO를 갖는 전압, 크게 떨어지는 ENVO를 갖지 않는 전압, 그리고 CVR 모드의 ENVO를 사용하는 상대적으로 평평한 전압을 도시한다. 전압 스프레드가 동일한 일차 지선 및 동일한 부하로 동작하는 때 보상 없는 +1/-5% 에서 ENVO이 있는 +/-1%로 줄어든다.
도 10은 일정 실시 예에서 선로 전압 변경(태양 PV 플랜트에 의해 발생될 수 있는)에 대한 ENVO 시스템의 동적 응답, 그리고 선로 부하 내 스텝 변경에 대한 ENVO 시스템의 동적 응답을 도시한 그래프이다. 두 경우에서, 전체 선로에서의 전압은 신속하게 안정되는 것으로 도시되며, 높은 속도 응답을 설명한다. 시간 제로에서 시작되는 선로에 대한 초기 변화 그리고 시간 2.5 이후 선로에 대한 변화가 시뮬레이션의 시작과 종료의 일부임을 알 수 있다.
도 10은 ENVO 보상으로 CVR을 실시할 수 있는 능력을 도시하며, 지선의 길이를 따라 평평하고 줄어든 전압 프로파일을 실현한다. 변전소에서 LTC와의 조정으로, 네트워크 전압의 에지가 3-6% (가령, 4%)까지 줄어들며, 0.8의 전형적인 CVR 팩터하에서 소비된 에너지의 3.2% 감소를 제공한다. 이 같은 성능은 종래의 VVC 또는 VVO 솔루션으로는 가능하지 않다.
ENVO 시스템 동작은 한 구성에 대하여만 동작할 수 있는 장치의 집중된 위치에 의존하는 다른 VVO 방법에서와 마찬가지로, 네트워크 구성에 의해 또는 전력 흐름 방향(가령, 산발적인 녹색 에너지 생성으로부터)에 의해서는 영향을 받지 않는다. 결과적으로, 고장 검출 격리 및 복원(Fault Detection Isolation and Restoration (FDIR)) 방법으로 인한 네트워크 재구성은 상기 ENVO에 부정적인 영향을 주지 않는다. 또한, 탭 변경장치의 동작은 네트워크 전압 프로파일의 에지에 대한 제어가 증가하기 때문에 CVR 작용의 실현이 가능함으로, 단순해질 수 있다. 또한, 상기 ENVO 시스템 소스는 시스템 고장에 신속하게(가령, 16.6 ms 이하와 같은 한 주기보다 훨씬 적은) 응답할 수 있으며, 고장 유발 지연 전압 회복 또는 FIDVR 사건과 같은 연속적으로 일어나는 고장을 바꾸는 데 도움이 된다.
다양한 실시 예에서, 선로의 전체 길이를 따라 평평한 전압 프로파일을 달성하기 위해 어떠한 통신도 요구되지 않으며, 매우 낮은 비용으로, 현재의 VVO 시스템 복잡성 없이, 비싸지 않은 느린-속도 가변- 잠복 통신(variable-latency communications)이 VVO 및 CVR(가령, 세트 포인트를 통해)와 같은 개선된 기능을 허용할 수 있다. 또한, 전체 소유 비용을 더욱 줄이기 위해 통신 및 다른 그리드 기반에서의 기존 투자를 사용하기 위한 상당한 기회가 존재할 수 있다.
미국과 같은 성숙한 시장에서, 상기 ENVO 시스템은 높은 투자 수익률(ROI)과 비용 효율적인 배전 자동화 기술을 실시할 수 있다. 일정 실시 예에서, 지선을 따라 선로-전압 강하를 동적으로 및/또는 자동으로 보상하기 위한 능력은 더욱 긴 지선을 설치함을 허용하며, 특히 농촌 지역에서 기존 지선의 용량 증가를 허용하고, 그리고 탭 변경 조절기 수를 크게 줄이며 탭 변경의 빈도를 줄인다. 또한 이는 배전 생성 자원의 통합을 더욱 용이하게 하며 녹색 에너지 생성(가령, 예측할 수 없는 구름 또는 바람 변화)에 의해 발생된 급격한 전압 변동에 대한 대응을 가능하게 할 수 있다.
도 11a는 일정 실시 예에서 폴 탑 변압기(pole top transformer) 또는 일정 그리드 에셋(asset) 내에 있는 또는 그에 인접한 다수의 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 회로도이다. 도 11b는 도 11adml 회로도 각기 다른 부분에 초점을 맞춘 것이다. 다양한 실시 예에서, 변압기(가령, 폴 탑 변압기), 스마트 미터, 미터, 또는 그리고 에셋이 하나 또는 둘 이상의 VAR 소스를 포함할 수 있다. 다수의 VAR 소스 각각은 상기 폴 탑 변압기 내 다른 부분으로부터 자동으로 전압을 결정하고 조정한다. 일정 실시 예에서, 다수의 VAR 소스는 예를 들면, 제어기 및/또는 전원 유닛을 포함하는 여러 컴포넌트를 공유할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 제어기가 전압 조정을 조정하기 위해 폴 탑 변압기 내 둘 또는 그 이상의 VAR 소스를 제어할 수 있다. 예를 들면, 단일 제어기가 근접 전압을 검출하며, 그 같은 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교하고, 한 전압 조정을 결정하며, 그리고 VAR 소스 가운데 어느 것이 바람직한 효과를 달성하고 적절한 명령을 제공하기 위해 가능(또는 불능)이어야 하는가를 결정한다.
일정 실시 예에서, VAR 소스의 하나 또는 서브세트가 하나 또는 둘 이상의 커패시터와 병렬 연결된 하나 또는 둘 이상의 인덕터를 포함할 수 있다. 당업자라면 상기 인덕터가 전압을 조정하기 위해 필요한 때 작동됨을 이해할 것이다. 다른 실시 예에서, 여러 병렬-연결, 스위치-제어 VAR 소스에 여러 인덕터와 여러 커패시터가 있을 수 있다.
도 11a는 스위치-제어 VAR 소스(1102), 다수의 스위치-제어 VAR 소스(1104) , 제어기(1106), 그리고 전력 모듈(1108)을 도시한다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(1102)는 다수의 스위치-제어 VAR 소스(1104) 중 어느 하나일 수 있다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(1102)는 상기 스위치-제어 VAR 소스(400)와 유사할 수 있다. 다수의 스위치-제어 VAR 소스(1104)는 여러 스위치-제어 VAR 소스를 포함할 수 있다. 제어기(1106)는 마이크로프로세서, PIC, 또는 프로세서일 수 있다. 상기 전력 모듈(1108)은 전압 검출 및/또는 제로 크로싱 임계값 검출(ZCD)를 수행할 수 있다.
당업자라면 도 11에서 도시된 회로가 어떠한 장치 또는 장치의 조합일 수 있으며, 폴 탑 변압기로 제한되지 않음을 이해할 것이다. 예를 들면, 다수의 스위치-제어 VAR 소스(1104), 제어기(1106), 및/또는 그리드 에셋과 연결된 또는 독립형(가령, 병렬로 지선 선로에 연결된) 전력 모듈(1108)이 있을 수 있다.
도 11b는 일정 실시 예에서 스위치-제어 VAR 소스(1102)를 도시한다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(1102)는 퓨즈, 커패시터, 고조파 센서, ADC 회로를 위한 제로 전압 검출, ADC 회로를 위한 I 감지 검출, 그리고 릴레이 회로를 포함할 수 있다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(1102)는 병렬로 지선에 연결될 수 있으며, 무효 전력을 조정하고, 그리고 제어기(1106)로 정보(가령, 고조파 정보, ZVD, 및/또는 I 감지 신호)를 제공할 수 있다. 상기 트라이액 및 릴레이 회로는 제어기(1106)로부터의 신호에 의해 제어될 수 있다.
일정 실시 예에서, 상기 고조파 센서는 나중에 줄어들거나 제거될 수 이쓴 고조파 공진을 검출할 수 있다. ADC 회로에 대한 상기 I 감지 검출 그리고 ADC 회로에 대한 제로 전압 검출은 전류, 고조파, 및/또는 전압을 검출하도록 사용되며, 상기 제어기(1106)가 회로를 더욱 잘 보호하고 전압 조정을 위한 조정을 더욱 잘할 수 있도록 한다. 상기 릴레이 회로는 스위치의 일부로서 상기 커패시터가 작동하게 하거나 작동을 중지하게 한다.
도 11c는 일정 실시 예에서 다수의 스위치-제어 VAR 소스(1104)를 도시한다. 도 11c의 스위치-제어 VAR 소스 각각은 다른 스위치-제어 VAR 소스들로부터 유사한 또는 유사하지 않은 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 스위치-제어 VAR 소스의 하나 또는 둘 이상은 커패시터와 병렬 연결된 인덕터를 포함할 수 있다. 단일 제어기가 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스를 제어할 수 있다.
도 11d는 일정 실시 예에서 제어기(1106)를 도시한다. 상기 제어기(1106)는 여러 스위치-제어 VAR 소스(1104)를 제어할 수 있다. 상기 제어기는 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스로부터 정보(고조파 정보, ZVD, 및/또는 I 감지 신호)를 수신하고 그리고 그 같은 정보를 사용하여 트라이액, 릴레이를 제어하고 , 및/또는 고조파 공진을 줄일 수 있다. 예를 들면, 상기 제어기(1106)는 다수의 스위치-제어 VAR 소스(1104) 중 단지 하나에 대한 전압 검출을 수신하고 이에 기초하여 조정할 수 있다. 도 11a 및 11d에는 단지 하나의 처리기만이 도시되지만, 당업자라면 여러 스위치-제어 VAR 소스에 연결된 여러 처리기가 있을 수 있음을 이해할 것이다.
도 11e는 일정 실시 예에서 제어기(1106)에 연결된 ADC 회로 그리고 ZCD 회로를 포함하는 전력 모듈(1108)을 도시한다. 상기 ADC 회로 그리고 ZCD 회로는 상기 지선에 연결될 수 있으며 정보 및/또는 전력을 상기 제어기(1106)에 제공할 수 있다. 상기 ADC 회로 그리고 ZCD 회로는 상기 제어기(1106)로 전압과 관련한 정보 및/또는 전력을 제공할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 제어기(1106)는 제로 크로싱 검출에 기초하여 다수의 스위치-제어 VAR 소스(1102)의 하나 또는 둘 이상의 트라이액을 제어한다.
당업자라면 다른 회로 디자인, 컴포넌트, 등등이 유사한 기능을 수행할 수 있으며 유사한 결과를 달성할 수 있고 여전히 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해할 것이다.
도 12는 일 실시 예 디지털 장치(1200)의 블록도이다. 일정 실시 예에서, 상기 디지털 장치(1200)는 세트 포인트 및/또는 프로파일을 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 VAR 소스로 제공할 수 있다. 상기 디지털 장치(1200)는 또한 전압 및/또는 전력 트래킹 정보를 수신하며, 이들은 사용 용법을 추적하고, 잠정적인 도난을 확인하며, 그리드 에셋을 유지하도록 사용될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에서, 상기 디지털 장치(1200)는 여러 스위치-제어 VAR 소스들을 조정하고 제어할 수 있다.
상기 디지털 장치(1200)는 처리기(1202), 메모리 시스템(1204), 기억 저장 시스템(1206), 통신 네트워크 인터페이스(1208), 선택적 I/O 인터페이스(1210), 그리고 버스(1214)에 통신할 수 있도록 연결된 선택적 디스플레이 인터페이스(1212)를 포함할 수 있다. 상기 처리기(1202)는 실행 가능한 지시(가령, 프로그램)를 실행하도록 구성된다. 일정 실시 예에서, 상기 처리기(1202)는 실행가능한 지시를 처리할 수 있는 회로 또는 모든 처리기를 포함할 수 있다.
상기 메모리 시스템(1204)은 데이터를 저장하도록 구성된 모든 메모리이다. 상기 메모리 시스템(1204)의 일정 실시 예는 RAM 또는 ROM 과 같은 기억 저장장치이다. 상기 메모리 시스템(1204)은 램 캐쉬를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 데이터는 메모리 시스템(1204) 내에 저장된다. 상기 메모리 시스템(1204) 내 데이터는 클리어 되고 결국 상기 기억 저장 시스템(1206)으로 전달될 수 있다.
상기 데이터 기억 장치 시스템(1206)은 데이터를 회수하고 저장하도록 구성된 모든 기억 저장 장치이다. 데이터 기억 저장 시스템(1206)의 몇몇 예는 폼웨어 메모리, 플래시 드라이버, 광학 드라이버, 및/또는 자기 테이프이다. 일정 실시 예에서, 상기 디지털 장치(1200)는 RAM 형태의 메모리 시스템(1204) 그리고 플래시 데이터 형태의 데이터 기억 저장 장치 시스템(1206)을 포함한다. 상기 메모리 시스템(1204) 그리고 데이터 기억 저장 시스템(1206) 모두는 처리기(1202)를 포함하는 컴퓨터 처리기에 의해 실행가능한 지시 또는 프로그램을 저장할 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다.
상기 통신 네트워크 인터페이스(com. 네트워크 인터페이스)(1208)는 링크(1216)를 통하여 네트워크(가령, 통신 네트워크(164)에 연결될 수 있다. 상기 통신 네트워크 인터페이스(1208)는 예를 들면 이더넷 연결, 직렬 연결, 병렬 연결, 또는 ATA 연결을 통하여 통신을 지원할 수 있다. 상기 통신 네트워크 인터페이스(1208)는 또한 무선 통신(가령, 802.16 a/b/g/n, WiMax)을 지원할 수 있다. 당업자라면 상기 통신 네트워크 인터페이스(1208)가 많은 유선 및 무선 스탠다드를 지원할 수 있음을 이해할 것이다.
상기 선택적 입력/출력(I/O) 인터페이스(1210)는 사용자로부터의 입력 그리고 출력 데이터를 수신하는 모든 장치이다. 상기 선택적 디스플레이 인터페이스(1212)는 그래프 및 데이터를 디스플레이로 출력하도록 구성된 모든 장치이다. 한 실시 예에서, 상기 디스플레이 인터페이스(1212)는 그래픽 어댑터이다. 모든 디지털 장치(1212)가 I/O 인터페이스(1210) 또는 디스플레이 인터페이스(1212)를 포함하는 것은 아님을 이해할 것이다.
당업자라면 디지털 장치(1200)의 하드웨어 엘리먼트가 도 12에서 도시된 것들로 제한되지 않음을 이해할 것이다. 한 디지털 장치(1200)는 도시된 것 외의 하드웨어 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 또한, 하드웨어 엘리먼트들은 기능을 공유하고 본원 명세서에서 설명된 다양한 실시 예 내에 있을 수 있다. 한 예에서, 인코딩 및/또는 디코딩은 GPU(즉, NVidia)에 위치하는 처리기(1212) 및/또는 공동-처리기에 의해 수행될 수 있다.
도 13은 일정 실시 예에서 시뮬레이션 지선 도면(1300)을 도시한다. 도 13은 일차 지선(1304) 그리고 이차 지선(1306)을 포함하는 두 지선을 갖는 변전소(1302)를 포함한다. 지선 각각을 따라, 부하 그리고 ENVO가 8kV/230V 변압기 이후에 설치된다. 이 실시 예에서, ENVO들은 각기 다른 지선 상에서 부하에 또는 부하 가까이에 공동 위치한다.
일정 실시 예에서, ENVO 각각은 스위치-제어 전압 소스를 포함한다. 상기 스위치-제어 전압 소스는 도 4a의 스위치-제어 VAR 소스(400)와 유사할 수 있다. 상기 스위치-제어 전압 소스는 무효 전력, 유효 전력, 또는 둘 모두를 조정할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스는 도 4a의 스위치-제어 VAR 소스(400)이다.
도 13에서 도시된 실시 예에서, 모든 부하에 또는 부하 가까이에 위치한 ENVO가 있다. 다양한 실시 예에서, 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO는 모든 부하에 또는 부하 가까이에 위치하지 않는다. 예를 들면, 다수의 부하가 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO에 또는 그 가까이에 위치하지 않을 수 있다. 또한, 일정 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO가 함께 위치할 수 있다(가령, 다수의 ENVO가 단일 처리기 또는 제어기에 의해 제어될 수 있는 폴 탑 내에).
다양한 실시 예에서, 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO는 내분(infighting)을 피하기 위해 하나 또는 둘 이상의 지연을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다양한 각기 다른 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO가 작용하기 전에 각기 다른 지연 지속시간을 기다린다면, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO가 작용하기 전에 다른 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO를 전압 조정을 참고로 할 수 있다. 결과적으로 요구된 네트워크 전압 이상 및 이하로 바운싱 또는 히스테리시스가 줄어들거나 제거될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO가 비록 각기 다른 스위치-제어 전압 소스 사이 어떠한 직접적인 통신이 없고 각기 다른 스위치-제어 전압 소스가 사용되거나 사용되지 않도록 직접 명령함에 의해 실시간으로 동작을 동기화하는 중앙 통신 장비에 의한 어떠한 직접적인 제어가 없다 해도, 각기 다른 유닛들이 협연으로 작용하도록 하는 지연(가령, 랜덤마이저)을 발생시킬 수 있다.
그러나 다양한 실시 예에서, 상기 각기 다른 스위치-제어 전압 소스 또는 ENVO는 독립적으로 작용하며, 모두 합하여, 그 효과는 상기 배전 전력 네트워크 모두 또는 일부에서 전력 및/또는 전압을 개선하도록 한다.
도 14는 일정 실시 예에서 배전 전력 네트워크에 연결된 예시적 스위치-제어 전압 소스의 블록도이다. 상기 스위치-제어 VAR 소스(1400)는 n-사이클 지연 제어 모듈(1402), 슬로우/패스트 통합 제어 모듈(1404), "or" 모듈(1406a-b), 래치(1408), 그리고 VAR 보상 컴포넌트(커패시터 또는 인덕터)(1410)를 포함할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 측정된 단자 전압(VPN) 이 범위를 벗어나면, n-사이클 지연 제어 블록(1402)은 기본 주파수에서 n-사이클 지연 이후 전압 소스(가령, VARs)를 스위치 연결하\거나 스위치 연결 차단하여 전압을 조정하기 위해 스위칭 신호를 발생시킨다.
VPN<=Vlow (스위치 연결)
VPN>=Vhigh (스위치 차단)
상기 n는 개별적인 스위치-제어 전압 소스(1400)의 스위칭 순간을 정의할 수 있다. Vlow 및 Vhigh은 히스테리시스 제어를 위한 한계를 제공할 수 있다.
상기 슬로우/패스트 통합 제어 블록(1404)는 상기 n-사이클 지연 제어 블록(1402)과 병렬로 작용할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 측정된 전압 에러가 너무 높거나 너무 낮으면 그러면 슬로우/패스트 통합 제어 블록(1404)은 전이 전압 동안 패스트 스위칭을 위한 스위칭 신호를 그리고 안정 상태 동안 슬로우 스위칭을 위한 스위치 신호를 발생시킬 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 n-사이클 지연 제어 블록(1402)은 조정 범위 내에서 선로 전압을 조정한다. 상기 n-사이클 지연 제어 블록(1402)은 제1 하이 전압 비교기, 제1 로우 전압 비교기(1416) 그리고 n-사이클 지연 모듈(1418)을 포함할 수 있다. 상기 n-사이클 지연 모듈(1418)은 제2 하이 전압 비교기(1420)에 연결된다. "and" 모듈(1424a)은 제1 및 제2 하이 전압 비교기(1414, 1420) 모두에 연결된다. 상기 n-사이클 지연 모듈(1418)은 또한 제2 로우 전압 비교기(1422)에 연결된다. "and" 모듈(1424b)은 제1 및 제2 로우 전압 비교기(1416, 1422) 모두에 연결된다.
"and" 모듈(1424a, 1424)은 제각기 "or" 모듈(1406a, 1406b)에 연결된다. 상기 "or" 모듈(1406a, 1406b)은 래치 모듈(1408)에 연결되고, 이는 다시 커패시터 또는 다른 전압 보상 컴포넌트와 같은 전압 소스(1410)에 연결된다.
다양한 실시 예에서, 전압 검출 모듈(1412)은 전압을 검출할 수 있으며 그와 같이 검출된 전압을 제1 고 전압 비교기(1414), 제1 저 전압 비교기(1416), 그리고 n-사이클 지연 모듈(1418)로 제공한다. 일정 실시 예에서, 상기 전압 검출 모듈(1412)은 RMS 값 또는 전력 선로로부터 상기 검출된 전압과 관계가 있는 다른 어떤 값을 계산할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 전압 검출 모듈(1412)은 상기 검출된 전압의 값을 계산하지 않는다.
제1 고 레벨 비교기(1414)는 상기 전압 검출 모듈(1412)로부터 상기 검출된 전압(가령, 검출된 전압을 나타내는 어떤 값)을 수신할 수 있으며 이 같이 검출된 전압을 제1 고 전압 값과 비교한다. 상기 제1 고 전압 값은 한 세트 포인트를 포함하거나 스위치-제어 전압 소스(1400)에 의해 수신된 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 기초하여 결정될 수 있다. 만약 상기 제1 고 레벨 비교기(1414)가 상기 검출된 제1 고 전압 값보다 크다면, 상기 제1 고 레벨 비교기(1414)는 제1 고 전압 신호를 "and" 모듈(1424a)로 제공한다.
제1 저 레벨 비교기(1416)는 상기 전압 검출 모듈(1412)로부터 검출된 전압(가령, 검출된 전압을 나타내는 어떤 값)을 수신할 수 있으며 이 같이 검출된 전압을 제1 저 전압 값과 비교할 수 있다. 상기 제1 저 전압 값은 한 세트 포인트를 포함하거나 스위치-제어 전압 소스(1400)에 의해 수신된 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 기초하여 결정될 수 있다. 제1 저 레벨 비교기(1416)의 세트 포인트 수는 상기 제1 하이 레벨 비교기(1414)의 세트 포인트 수와 비슷하기도 하고 다를 수도 있다. 상기 제1 저 레벨 비교기(1416)가 상기 검출된 전압이 제1 저 전압 값보다 작다고 결정하면, 상기 제1 저 레벨 비교기(1416)는 제1 저 전압 신호를 "and" 모듈(1424a)로 제공할 수 있다.
상기 n-사이클 지연 모듈(1418)은 지연 값(가령, n-사이클 지연 값)을 저장 및/또는 발생시키는 모듈일 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)는 하나 또는 둘 이상의 지연 값을 수신하도록 구성된 통신 인터페이스(가령, 스마트 미터와의 통합을 통하여)를 포함하거나 이에 연결될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)가 제조하는 때 이 같은 스위치-제어 전압 소스(1400)는 하나 또는 둘 이상의 값으로 사전에 구성될 수 있다. 또한, 일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)는 하나 또는 둘 이상의 지연 값을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 n-사이클 지연 모듈(1418)은 랜덤마이저를 포함하여 한 지연 값을 발생시킬 수 있다. 당업자라면 상기 n-사이클 지연 모듈(1418)이 사전에 설정된 값의 범위(가령, 사전에 설정된 값의 범위는 사전에 구성되거나 발생된 통신 인터페이스를 통해 수신된다)를 초과한 지연을 발생시킬 수 있다.
상기 지연 값에 기초한 지연 지속시간 후에, 상기 n-사이클 지연 모듈(1418)이 검출된 신호를 제2 고 레벨 비교기(1420) 및 제2 저 레벨 비교기(1422)로 제공한다. 상기 제2 고 레벨 비교기(1420)는 상기 제1 고 레벨 비교기(1414)와 유사하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 고 레벨 비교기(1420)는 상기 검출된 전압을 상기 제1 고 레벨 비교기(1420)의 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 유사하거나 상이한 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교할 수 있다. 또한, 상기 제2 저 레벨 비교기(1422)는 상기 제1 저 레벨 비교기(1416)와 유사하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 저 레벨 비교기(1422)는 상기 검출된 전압을 상기 제1 저 레벨 비교기(1416)의 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 유사하거나 상이한 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교할 수 있다.
만약 제2 고 레벨 비교기(1420)가 상기 검출된 전압이 제2 고 전압 값(제2 고 전압 값은 제2 고 전압 레벨 비교기(1420)의 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 기초하여 결정될 수 있다) 보다 크다고 결정하면, 제2 고 레벨 비교기(1420)는 제2 고 전압 신호를 "and" 모듈(1424a)로 제공할 수 있다.
만약 제2 저 레벨 비교기(1422)가 상기 검출된 전압이 제2 저 전압 값(제2 저 전압 값은 제2 저 전압 레벨 비교기(1422)의 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 기초하여 결정될 수 있다) 보다 크다고 결정하면, 제2 저 레벨 비교기(1422)는 제2 저 전압 신호를 "and" 모듈(1424b)로 제공할 수 있다.
상기 "and" 모듈(1424a)은 제1 및 제2 고 레벨 비교기(1414, 1420) 각 각으로부터 제1 및 제2 고 전압 신호를 수신할 수 있다. 상기 제1 및 제2 고 전압 신호들은 서로 유사하거나(가령, 동일한 신호 일수 있다) 상이할 수 있다. 만약 두 제1 및 제2 고 전압 신호들이 "and" 모듈(1424a)에 의해 수신된다면, 이 같은 "and" 모듈(1424a)은 "off" 신호를 "or" 모듈(1406b)로 제공할 수 있다. 상기 "off" 신호는 제1 및/또는 제2 고 전압 신호들과 유사하거나 상이할 수 있다.
상기 "and" 모듈(1424b)은 제1 및 제2 저 레벨 비교기(1416, 1422) 각 각으로부터 제1 및 제2 저 전압 신호를 수신할 수 있다. 상기 제1 및 제2 저 전압 신호들은 서로 유사하거나(가령, 동일한 신호 일수 있다) 상이할 수 있다. 만약 두 제1 및 제2 저 전압 신호들이 "and" 모듈(1424b)에 의해 수신된다면, 이 같은 "and" 모듈(1424b)은 "on" 신호를 "or" 모듈(1406a)로 제공할 수 있다. 상기 "on" 신호는 제1 및/또는 제2 저 전압 신호들과 유사하거나 상이할 수 있다.
상기 슬로우/패스트 통합 제어(1404)는 세트 전압(가령, Vset)을 전압 검출기(1412)로부터 검출된 전압과 혼합시키는 믹서(1426)를 포함할 수 있다. 상기 믹서(1426)는 상기 혼합된 신호를 스칼라 모듈(1428)로 제공한다. 상기 스칼라 모듈(1428)은 스케일링 팩터(가령, K)를 상기 혼합된 신호로 제공한다. 이 같은 스케일링 팩터는, 예를 들면 선택적인 통신 인터페이스에 의해 수신될 수 있으며, 사전에 구성되거나 발생될 수 있다.
당업자라면, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)이 어떤 수의 세트 포인트도 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 어떤 수의 세트 포인트도 한 통신 인터페이스로부터 수신되고, 사전에 구성되며, 및/또는 발생될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트가 언제든지 변경되거나 갱신될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)가 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 갱신하고, 수정하거나 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)의 처리기는 학습 기능을 수행하여 있을 법한 전력 시나리오(가령, 전압의 일관된 변경 또는 주기적인 전압 변경)를 확인하도록 하고 그리고 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)의 성능 및/또는 어떤 수의 다른 전압 소스(가령, 커패시터 뱅크 및/또는 다른 스위치-제어 전압 소스(1400))로부터의 기대된 결과에 비추어 효율을 개선하기 위해 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 변경할 수 있다.
상기 스칼라 모듈(1428)은 스케일되고, 혼합된 신호를 상기 통합 모듈(1430)으로 제공할 수 있다. 상기 통합 모듈(1430)은 다수의 에러 및/또는 다수의 이벤트를 통합할 수 있으며, 이에 의해 상기 검출된 전압이 어떤 수의 세트 포인트 이상 또는 이하일 수 있다. 상기 통합 모듈(1430)은 고 전압 포화 신호를 "and" 모듈(1436a)로 제공하고 저 전압 포화 신호를 "and" 모듈(1436b)로 제공할 수 있다.
상기 슬로우/패스트 통합 제어 모듈(1404)의 제3 고 전압 비교기(1432) 및 제3 저 전압 비교기(1434)는 상기 검출된 전압(가령, 전압 검출기(1412)로부터)을 수신하도록 구성될 수 있다. 제3 고 전압 비교기(1432)는 상기 검출된 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교할 수 있다. 제3 고 전압 비교기(1432)의 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트는 상기 n-사이클 지연 제어 모듈(1402) 또는 제3 저 전압 비교기(1434)의 어떤 수의 세트 포인트와 유사하거나 상이할 수 있다. 만약 상기 검출된 전압이 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트 보다 크거나 동일하다면, 상기 제3 고 전압 비교기(1432)는 제3 고 전압 신호를 "and" 모듈(1436a)로 제공할 수 있다.
상기 제3 저 전압 비교기(1434)는 상기 검출된 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교할 수 있다. 상기 제3 저 전압 비교기(1434)의 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트는 상기 n-사이클 지연 제어 모듈(1402) 또는 제3 고 전압 비교기(1432)의 어떤 수의 세트 포인트와 유사하거나 상이할 수 있다. 만약 상기 검출된 전압이 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트 보다 작거나 동일하다면, 상기 제3 저 전압 비교기(1434)는 제3 저 전압 신호를 "and" 모듈(1436b)로 제공할 수 있다.
상기 "and" 모듈(1436a)은 상기 통합 모듈(1430) 그리고 제3 고 레벨 비교기(1432) 각 각으로부터 고 전압 포화 신호 그리고 제3 고 전압 신호를 수신할 수 있다. 상기 고 전압 포화 신호 그리고 제3 고 전압 신호는 서로 유사하거나(가령, 동일한 신호) 상이할 수 있다. 만약 두 고 전압 포화 신호 그리고 제3 고 전압 신호가 상기 "and" 모듈(1436a)로부터 수신된다면, 상기 "and" 모듈(1436a)은 "off" 신호를 "or" 모듈(1406b)로 제공할 수 있다. 상기 "off" 신호는 상기 고 전압 포화 신호 그리고 상기 제3 고 전압 신호와 유사하거나 상이할 수 있다.
상기 "and" 모듈(1436b)은 상기 통합 모듈(1430) 그리고 제3 저 레벨 비교기(1430, 1434) 각 각으로부터 상기 저 전압 포화 신호 그리고 제3 저 전압 신호를 수신할 수 있다. 상기 저 전압 포화 신호 그리고 제3 저 전압 신호는 서로 유사하거나(가령, 동일한 신호 일수 있다) 상이할 수 있다. 만약 두 저 전압 포화 신호 그리고 제3 저 전압 신호가 "and" 모듈(1436b)에 의해 수신된다면, 이 같은 "and" 모듈(1436b)은 "on" 신호를 "or" 모듈(1406a)로 제공할 수 있다. 상기 "on" 신호는 상기 고 전압 포화 신호 그리고 제3 고 전압 신호와 유사하거나 상이할 수 있다.
만약 "and" 모듈(1436b)로부터의 "on" 신호 및/또는 "and" 모듈(1424b)로부텅의 "on" 신호가 "or" 모듈(1406a)에 의해 수신되면, 상기 래치 모듈(1408)은 "or" 모듈(1406a)로부터 한 신호를 수신하여 상기 전압 소스(1410)를 작동시킬 수 있다(가령, 스위치를 닫는다). 상기 스위치는 트랜지스터, 릴레이, 또는 가령, 도 4a의 반도체 스위치(416) 및/또는 릴레이(414) 전부 또는 일부와 같은 어떤 다른 스위치를 포함할 수 있다.
만약 "and" 모듈(1436a)로부터의 "off" 신호 및/또는 "and" 모듈(1436b)로부터의 "off" 신호가 "or" 모듈(1406b)에 의해 수신되면, 상기 래치 모듈(1408)은 "or" 모듈(1406)\b)로부터 한 신호를 수신하여 상기 전압 소스(1410)의 동작을 중지시키도록 한다(가령, 스위치를 개방시킨다).
당업자라면, 상기 래치(1408)가 상태 디바이스 또는 플립 플롭과 같은 그 종류와는 무관한 래치임을 이해할 것이다. 상기 "or"모듈(1406a-b)은 분리하여 또는 집합적으로 "or"논리 동작을 수행하기 위한 하드웨어 또는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
또한, 당업자라면, "and" 모듈(1424a-b, 1436a-b)은 분리하여 또는 집합적으로 "and" 논리 동작을 수행하기 위한 하드웨어 또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 또한, 비록 상기 전압 소스가 도 14에서는 커패시터로서 도시되었으나, 당업자라면, 그 수에 관계없이 커패시터, 인덕터, 및/또는 다른 전압 소스가 스위치 작동을 통해 동작 될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 스위치는 또는 소프트웨어이거나 하드웨어 일 수 있다.
다양한 실시 예에서, 한 모듈은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합일 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 n-사이클 지연 제어 모듈(1402) 그리고 슬로우/패스트 통합 제어 모듈(1404)과 같은 도 14의 일부 엘리먼트들이 상기 스위치-제어 VAR 소스(1400)의 처리기에 의해 부분적으로 소프트웨어로 실시될 수 있다. 당업자라면, 다양한 회로, 모듈, 그리고 게이트가 여러 방법으로 실시될 수 있음을 이해할 것이다.
도 14는 하나 또는 둘 이상의 전압 소스의 지연 및 제어에 대한 여러 가지 가능한 실시 중 하나이다. 당업자라면, 내분을 피하기 위해 여러 종류의 지연을 통해 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 대한 여러 비교가 있을 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 한 지연이 있은 후 전압을 교정하도록 동작하는 여러 스위치-제어 VAR 소스가 있을 수 있다. 여러 개의 또는 한 서브세트의 스위치-제어 전압 소스 지연이 각기 다르기 때문에, 그 영향은 전력 배전 네트워크 또는 지선 내에서 히스테리시스없이 전력을 교정하거나 개선하는 것일 수 있다. 일정 실시 예에서, 교정이 발생하는 때, 여러 스위치-제어 VAR 소스가 작동되어 점근적으로 전력을 개선 하도록한다(비록 다른 지연이 있다하여도).
일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)는 하나 또는 둘 이상의 지연 값들을 수신하도록 구성된 통신 인터페이스(가령, 스마트 미터와의 통합을 통하여)를 포함하거나 이에 연결된다. 다양한 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)는 스위치-제어 전압 소스(1400)가 제조되는 때 하나 또는 둘 이상의 지연 값들을 갖도록 사전에 구성될 수 있다. 또한, 일정 실시 예에서, 상기 스위치-제어 전압 소스(1400)는 하나 또는 둘 이상의 지연 값들을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 n-사이클 지연 모듈(1418)은 랜덤마이저를 포함하여 한 지연 값을 발생시키도록 할 수 있다. 당업자라면, 상기 n-사이클 지연 모듈(1418)이 사전 범위 값(가령, 상기 사전 범위 값은 통신 인터페이스를 통해 수신되거나, 사전에 구성되거나 발생될 수 있다)을 넘는 지연을 발생시킬 수 있음을 이해할 것이다.
도 15는 일정 실시 예에서 각기 다른 지연으로 동작하는 다수의 스위치-제어 VAR(또한 도면에서) 소스의 예시적 방법을 도시한 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 스위치-제어 VAR 소스(가령, 제1 및 제2 스위치-제어 전압 소스)는 도 4a와 관련하여 설명된 바와 같은 스위치-제어 VAR 소스(400)의 모든 또는 일부 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 15와 관련하여 설명된 스위치-제어 전압 소스 각각은 처리기, 스위치, 및/또는 전압 보상 컴포넌트를 포함할 수 있다. 처리기 각각은 비제한적으로 도 4a의 제어기(426)와 같은 처리기 일 수 있다. 스위치 각각은 비제한적으로 도 4a의 선택적 NTC(418), 트라이액(420), 및/또는 릴레이(414)와 같은 스위치일 수 있다. 상기 전압 보상 컴포넌트는 전압 또는 전력을 보상할 수 있는 전압 소스일 수 있다. 전압 보상 컴포넌트 각 각은 비제한적으로 커패시터(412)와 같은 전압 보상 컴포넌트일 수 있다. 상기 전압 보상 컴포넌트는 지선 선로, 브랜치 또는 전력 배전 네트워크 어느 일부분의 무효 전력, 유효 전력 또는 실제 및 무효 전력의 조합을 보상할 수 있다.
단계(1502)에서, 제1 스위치-제어 전압 소스가 제1 지연 값을 발생시킬 수 있다. 한 예에서, 제1 스위치-제어 전압 소스의 랜덤마이저가 제1 지연 값을 발생시킬 수 있다. 상기 랜덤마이저는 임의로 제1 지연 값을 선택하거나, 일정 실시 예에서, 임의선택(randomization)이 가중되거나 일정 범위의 지연 값으로 제한될 수 있다.
단계(1504)에서, 제2 스위치-제어 전압 소스가 제2 지연 값을 발생시킬 수 있다. 단계(1502)와 유사한 한 실시 예에서, 제2 스위치-제어 전압 소스의 랜덤마이저가 제2 지연 값을 발생시킬 수 있다. 상기 랜덤마이저는 임의로 제2 지연 값을 선택하거나 일정 실시 예에서, 임의선택(randomization)이 가중되거나 일정 범위의 지연 값으로 제한될 수 있다. 상기 제2 스위치-제어 전압 소스의 랜덤마이저 그리고 상기 제1 스위치-제어 전압 소스의 랜덤마이저는 유사한 방법 또는 각기 다른 방법으로 가중되거나 제한될 수 있다.
당업자라면, 상기 지연 값이 여러 방법으로 얻어질 수 있음을 이해할 것이다. 한 랜덤마이저가 상기 지연 값을 발생시키거나 지연 값 발생의 전체 처리 일부에 불과할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 지연 값은 일정 범위 지연 값에 기초하여 한 세트의 지연 값으로부터 선택된다.
다양한 실시 예에서, 상기 지연 값을 발생시키는 대신, 제1 및/또는 제2 스위치-제어 전압 소스가 선택적인 통신 인터페이스를 통하여(가령, 중앙 통신 장비로부터 또는 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스들 사이 근거리 통신을 통하여) 상기 지연 값들을 수신함을 통해 하나 또는 둘 이상의 지연 값들을 얻을 수 있다. 제1 및/또는 제2 스위치-제어 전압 소스는 또한 하나 또는 둘 이상의 지연 값들로 사전에 구성될 수 있기도 하다(가령, 제조 중에 또는 제조 이후에). 다양한 실시 예에서, 스위치-제어 전압 소스 각각은 각각의 처리기에 연결된 메모리를 포함할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 처리기는 메모리 및/또는 기억 장치로부터 하나 또는 둘 이상의 지연을 얻을 수 있다.
도 14에서 도시된 바와 같이, 스위치-제어 전압 소스 각각은 여러 지연 값들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스위치-제어 전압 소스 각각은 n-사이클 지연 값 및/또는 전압 보상 컴포넌트의 즉각적인 실현을 지연하도록 작용할 수 있는 인티그레이터(integrator)를 포함할 수 있다.
단계(1506)에서, 제1 스위치-제어 전압 소스는 상기 배전 전력 네트워크의 제1 근접 전압을 모니터한다. 예를 들면, 상기 제1 스위치-제어 전압 소스는 상기 배전 전력 네트워크(가령, 케이블(전송선))의 일부에 연결될 수 있다. 상기 제1 근접 전압은 제1 스위치-제어 전압 소스에 근접한 검출된 전압일 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제1 및/또는 제2 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 검출된 전압을 대표하는 한 전압 값을 수신한다. 상기 처리기는 상기 전압 값을 모니터할 수 있다.
단계(1508)에서, 상기 제2 스위치-제어 전압 소스는 상기 배전 전력 네트워크의 제2 근접 전압을 모니터한다. 예를 들면, 제2 스위치-제어 전압 소스는 제1 스위치-제어 전압 소스로부터 어느 정도 거리에서 상기 배전 전력 네트워크(가령, 케이블)의 일부에 연결될 수 있다. 상기 제2 근접 전압은 제2 스위치-제어 전압 소스에 근접한 한 검출된 전압일 수 있다.
단계(1510)에서, 상기 제1 스위치-제어 전압 소스는 제1 근접 전압을 제1 세트 포인트에 비교하여 제1 지연 지속시간을 개시한다. 상기 제1 지연 지속시간은 발생되거나, 수신되거나, 또는 사전에 구성된 제1 지연 값에 기초할 수 있다. 일정 실시 예에서, 제1 지연 지속시간은 적어도 부분적으로 여러 지연 값에 기초하여 결정된다. 일정 실시 예에서, 상기 제1 스위치-제어 전압 소스는 제1 근접 전압을 여러 세트 포인트와 비교한다. 만약 제1 근접 전압이 기대되지 않은 것으로 결정되면(가령, 너무 높거나 너무 낮으면), 상기 제1 스위치-제어 전압 소스는 교정 작용(가령, 상기 제1 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 가능하게 하는)을 하기 전에 제1 지연 지속시간을 시작할 수 있다
단계(1512)에서, 제2 스위치-제어 전압 소스는 제2 근접 전압을 제2 세트 포인트에 비교하여 제2 지연 지속시간을 개시한다. 상기 제2 지연 지속시간은 발생되거나, 수신되거나, 또는 사전에 구성된 제2 지연 값에 기초할 수 있다. 일정 실시 예에서, 제2 지연 지속시간은 적어도 부분적으로 여러 지연 값에 기초하여 결정된다. 일정 실시 예에서, 상기 제2 스위치-제어 전압 소스는 제2 근접 전압을 여러 세트 포인트와 비교한다. 만약 제2 근접 전압이 기대되지 않은 것으로 결정되면(가령, 너무 높거나 너무 낮으면), 상기 제2 스위치-제어 전압 소스는 교정 작용(가령, 상기 제1 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 가능하게 하는)을 하기 전에 제2 지연 지속시간을 시작할 수 있다
다양한 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 스위치-제어 전압 소스는 제1 및 제2 근접 전압을 동시에 또는 거의 동시에 모니터할 수 있다. 유사하게, 제1 및 제2 스위치-제어 전압 소스 모두는 제1 및 제2 지연 지속시간을 동시에 또는 거의 동시에 시작할 수 있다. 그러나 제1 및 제2 스위치-제어 전압 소스의 지연 지속시간은 각기 상이하다. 결과적으로, 지연 지속시간의 어느 하나 지속시간은 다른 하나의 지속시간이전에 종료할 수 있으며, 이에 의해 스위치-제어 전압 소스 하나의 교정 작용이 다른 한 스위치-제어 전압 소스의 지연 지속시간이 종료되기 전에 발생될 수 있도록 한다.
단계(1514)에서, 상기 제2 스위치-제어 전압 소스의 제2 지연 지속시간이 제1 스위치-제어 전압 소스의 제1 지연 지속시간 이전에 종료된다. 상기 제2 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 제2 근접 전압의 계속된 모니터링에 기초하여 제2 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제2 근접 전압이 변경되고(가령, 다른 스위치-제어 전압 소스에 의해 교정되고) 제2 근접 전압이 기대된 바와 같다면(가령, 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교하여), 제2 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 전압 보상 컴포넌트를 연결하거나 가능하게 하지 않게 할 것을 결정할 수 있다. 만약 제2 근접 전압이 변경되지 않고 여전히 충분히 변경되지 않거나 바람직하지 않은 범위에 있다면, 상기 제2 스위치-제어 전압 소스는 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것(가령, 하나 또는 둘 이상의 커패시터, 인덕터, 또는 둘 모두를 가능하게 할 것)을 결정할 수 있다.
단계(1516)에서, 제2 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것을 결정하게 되면, 상기 처리기는 네트워크 전압을 조정하기 위해 전압 보상 컴포넌트를 연결하거나 가능하게 하기 위해 하나 또는 둘 이상의 스위치를 제어할 수 있다. 네트워크 전압은 배전 전력 네트워크의 전부 또는 일부의 전압이다. 네트워크 전압 컴포넌트는 전압 또는 전력의 전부 또는 일부일 수 있다(가령, 무효 전력, 유효 전력, 또는 이들 모두의 조합).
당업자라면 제2 스위치-제어 전압 소스의 처리기 또는 어느 스위치-제어 전압 소스의 처리기도 상기 결정에 기초하여 전압 보상 컴포넌트를 동작시키거나 동작을 중지시키도록 결정할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 제2 지연 지속시간이 경과한 뒤에, 제2 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 제2 근접 전압의 전부 또는 일부가 너무 높기 때문에(가령, 상기 제2 지연 지속시간의 경과 후에 상기 모니터된 제2 근접 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교함에 의해 결정되는 바와 같이) 상기 제2 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트로의 연결을 차단할 것을 결정할 수 있다.
단계(1518)에서, 제1 스위치-제어 전압 소스의 제1 지연 지속시간이 경과 한다. 상기 제1 스위치-제어 전압 소스의 처리기가 제1 근접 전압의 계속된 모니터링에 기초하여 제1 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제2 스위치-제어 전압 소스와 관련하여 본원 명세서에서 설명된 것과 유사한 방법으로, 만약 제1 근접 전압이 변경되면(가령, 다른 스위치-제어 전압 소스에 의해 교정되면) 그리고 제1 근접 전압이 기대된 바와 같으면(가령, 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교되는 바와 같이), 제1 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결 또는 작동하지 않을 것을 결정할 수 있다. 이와 같이하여, 제1 근접 전압은 제2 스위치-제어 전압 소스의 작용으로 인하여 변경되었다. 만약 상기 변경된 제1 근접 전압이 허용될 수 있다면, 제1 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 제1 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하지 않을 것을 결정할 수 있다. 반대로, 만약 상기 변경된 제1 근접 전입이 여전히 허용될 수 없다면(가령, 상기 변경된 제1 근접 전압이 개선되었으나 여전히 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교하여 바람직하지 않다면), 제1 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 네트워크 전압을 더욱 조정하기 위해 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하거나 작동시킬 것을 결정할 수 있다.
단계(1520)에서, 제1 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하지 않을 것을 결정하게 되면, 제1 스위치-제어 전압 소스는 계속해서 제1 근접 전압을 모니터할 수 있다. 이 같은 처리가 단계(1506)에서 계속된다.
당업자라면 제1 스위치-제어 전압 소스의 처리기 또는 어느 스위치-제어 전압 소스의 처리기도 상기 결정에 기초하여 전압 보상 컴포넌트를 동작시키거나 동작을 중지시키도록 결정할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 제1 지연 지속시간이 경과한 뒤에, 제1 스위치-제어 전압 소스의 처리기는 제1 근접 전압의 전부 또는 일부가 너무 높기 때문에(가령, 상기 제1 지연 지속시간의 경과 후에 상기 모니터된 제1 근접 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교함에 의해 결정되는 바와 같이) 상기 제1 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트로의 연결을 차단할 것을 결정할 수 있다.
일정 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 동작(가령, 전압 보상 컴포넌트를 동작시키거나 그 동작을 중지시키는)이 있은 후, 여러 스위치-제어 전압 소스가 하나 또는 둘 이상의 지연 값 및/또는 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 갱신할 수 있다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스가 하나 또는 둘 이상의 스위치 및/또는 전압 보상 컴포넌트를 냉각시키기 위해 오랜 작동시간이 지난 후에 지연 지속시간을 길게 할 수 있다. 또한, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스가 예를 들면 하나 또는 둘 이상의 릴레이와 같은 하나 또는 둘 이상의 컴포넌트의 수명을 연장하기 위해 오랜 작동 시간 후에 지연 지속시간을 길게 할 수 있다.
일정 실시 예에서, 동작 없이 지연시간 후에, 여러 스위치-제어 전압 소스가 하나 또는 둘 이상의 지연 값 및/또는 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 갱신할 수 있다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스가 다른 스위치-제어 전압 소스로부터의 부담을 줄이기 위해 짧은 동작시간 이후에 지연 지속시간을 줄일 수 있다.
도 16은 일정 실시 예에서 다수의 스위치-제어 전압 소스(1608a-1608n)를 포함하는 폴 탑 전압 소스(1602)의 블록도이다. 상기 폴 탑 전압 소스(1602)는 여러 스위치-제어 전압 소스를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 폴 탑 전압 소스(1602)는 도 11a-e에서 도시된 폴 탑 장치와 유사하다.
도 11a와 관련한 설명과 유사하게, 다양한 실시 예에서, 변압기(가령 폴 탑 변압기), 스마트 미터, 미터, 또는 그리드 에셋이 하나 또는 둘 이상의 전압 소스를 포함할 수 있다. 다수의 전압 소스 각각은 상기 폴 탑 변압기에서의 다른 변수와는 독자적으로 전압을 결정하고 조정한다. 일정 실시 예에서, 다수의 전압 소스는 가령 제어기(1604), 메모리(1606) 및/또는 전력 공급 유닛을 포함하는 여러 컴포넌트를 공유한다.
다양한 실시 예에서, 하나 또는 둘 이상의 제어기가 전압 조정을 조정하기 위해 폴 탑 변압기에 인접한 또는 그와 통합된 한 유닛 내의 둘 또는 그 이상의 VAR 소스를 제어할 수 있다. 예를 들면, 단일 제어기가 근접 전압을 검출하고, 그 같은 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 대하여 비교하며, 한 전압 조정을 결정하고, 각기 다른 전압 소스와 관련된 지연 지속시간을 시작하며, 그리고 하나 또는 둘 이상의 전압 소스가 관련된 전압 보상 컴포넌트를 작동(또는 작동 중지)시키어 요구된 효과를 달성하고 그리고 네트워크 전압을 조정할 수 있도록 한다.
상기 폴 탑 전압 소스(1602)는 지선 선로(1600)에 연결될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 폴 탑 전압 소스(1602)는 메모리(1606) 그리고 여러 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)에 연결된 처리기(1604)(가령, 제어기)를 포함한다. 다양한 실시 예에서, 처리기(1604)는 각기 다른 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)에 연결된 하나 또는 둘 이상의 지연 값을 발생시킨다.
일정 실시 예에서, 상기 폴 탑 전압 소스(1602)는 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)와 관련된 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 수신하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함한다. 또한, 상기 통신 인터페이스는 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)와 관련된 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 수신하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함한다.
상기 처리기(1604)는 가령 열 분산을 개선하고 다양한 컴포넌트(가령 릴레이)의 수명을 연장하기 위해 지연 값의 길이를 변경함에 의해 다양한 지연을 제어할 수 있다. 예를 들면, 스위치-제어 전압 소스의 서브세트가 정해진 시간 동안 과중한 스위칭 듀티를 갖는다면, 상기 처리기(1604)는 이전에 작동중인 스위치-제어 전압 소스가 냉각되도록 하고 릴레이 수명을 연장하기 위해 일정한 시간 동안 서브세트 전부 또는 일부를 배제시킬 수 있다. 이와 유사하게, 한 서브세트의 스위치-제어 전압 소스가 정해진 시간 가벼운 스위칭 듀티를 갖는다면, 상기 처리기(1604)는 지연을 짧게 하여 이전에 거의 사용되지 않은 장치들이 더욱 많은 스위칭을 하도록 하며 다른 스위치-제어 전압 소스들은 덜 자주 사용되도록 한다.
도 17은 일정 실시 예에서 처리기(1604)에 의해 다수의 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)를 제어하기 위한 방법의 흐름도이다. 다양한 실시 예에서, 스위치-제어 전압 소스(1608)의 전부 또는 일부가 처리기(1604)에 의해 제어된다. 상기 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)의 전부 또는 일부가 분리된 처리기를 포함할 수 있다.
단계(1702)에서, 처리기(1604)는 스위치-제어 전압 소스(1608a-n) 각각에 대한 지연 값을 얻는다. 일정 실시 예에서, 상기 처리기(1694)는 랜덤마이저를 사용하여 하나 또는 둘 이상의 지연 값을 발생시키도록 한다. 다양한 실시 예에서, 상기 처리기(1604)는 선택적 통신 인터페이스 또는 근거리 통신을 통하여 중앙 통신 장비로부터 지연 값들을 수신할 수 있다. 또한, 상기 처리기(1604)는 메모리(1606)로부터 하나 또는 둘 이상의 지연 값들을 얻을 수 있다. 당업자라면 상기 처리기가 여러 방법(가령, 생성시키거나, 통신 인터페이스를 통해 수신하거나, 사전에 구성되는)으로 상기 지연 값들을 얻을 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 상기 폴 탑 전압 소스(1602)는 다른 스위치-제어 전압 소스와 관련되기 위해 한 세트의 지연 값을 수신할 수 있다.
단계(1704)에서, 상기 처리기(1604) 및/또는 하나 또는 둘 이상의 상기 스위치-제어 전압 소스가 배전 전력 네트워크의 근접 전압을 모니터한다. 한 근접 전압은 상기 폴 탑 전압 소스(1602)에 근접한 전압이다. 단계(1706)에서, 상기 처리기(1604) 및/또는 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스가 근접 전압을 적어도 한 세트 포인트와 비교한다. 상기 적어도 한 세트 포인트는, 예를 들면, 생성되거나, 사전에 구성되거나, 선택적 통신 인터페이스를 통하여 수신된다.
단계(1708)에서, 상기 비교가 근접 전압이 기대되지 않거나 바람직하지 않음을 나타내면, 상기 처리기(1604)는 스위치-제어 전압 소스(1608a-n) 각각에 대하여 각각의 지연 지속시간을 시작한다. 각기 다른 지연 지속시간은 각기 다른 지연 값에 기초한다. 결과적으로, 각기 다른 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)가 상기 관련된 지연 지속시간에 기초하여 작용을 지연한다.
단계(1710)에서, 상기 처리기(1604)는 가장 짧은 지연 지속시간의 종료시에 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정한다. 예를 들면, 특정 스위치-제어 전압 소스에 대한 상기 관련된 지연 지속시간이 종료될 수 있다.상기 종료가 되자마자, 근접 전압의 연속된 모니터링이 근접 전압이 여전히 바람직하지 않음을 나타내면(가령, 상기 근접 전압과 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트를 비교함에 의해), 상기 처리기(1604)는 상기 특정 스위치-제어 전압 소스가 상기 관련된 전압 보상 컴포넌트를 동작(또는 동작 중지)하게 하도록 명령할 것인지를 결정할 수 있다. 반면에, 상기 근접 전압 이 상기 지연 지속시간 동안 변경된다면 그리고 그 같은 근접 전압이 바람직하다면, 상기 처리기는 상기 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)에 어떠한 명령도 발생시키지 않을 것이다.
단계(1712)에서, 상기 처리기(1604)는 상기 결정에 기초하여, 가장 짧은 지연과 관련된 스위치-제어 전압 소스의 스위치를 제어하여, 네트워크 전압을 조정하도록 상기 관련된 전압 통신 컴포넌트를 연결하도록 한다.
당업자라면, 상기 근접 전압에 대한 계속된 모니터링이 근접 전압이 바람직함을 나타낼 때까지(가령, 상기 근접 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교함에 의해) 스위치-제어 전압 소스 각각에 대하여 이 같은 처리가 계속됨을 이해할 것이다. 예를 들면, 단계(1714)에서, 상기 처리기(1604)는 다음으로 가장 짧은 지연 지속시간의 종료가 있게 되면 상기 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정한다. 이와 같은 결정은 상기 하나 또는 둘 이상의 포인트에 대한 근접 전압의 계속된 모니터링을 비교함에 의해 수행된다. 비록 상기 근접 전압의 계속된 모니터링이 이전의 스위치-제어 전압 소스에 의한 조정을 반영한다 해도, 상기 근접 전압은 여전히 바람직하지 않을 수 있다.
단계(1716)에서, 단계(1714)의 결정에 기초한 결정 블록은 결국 단계(1718)에서 네트워크 전압을 조정하기 위해 다음으로 가장 짧은 지연과 관련된 스위치-제어 전압 소스의 스위치를 제거하거나, 또는 상기 근접 전압이 허용될 수 있는 범위 내에 있기 때문에 변경되지 않는다. 일정 실시 예에서, 상기 근접 전압이 허용될 수 있게 되면, 상기 처리기(1604)는 시작된 모든 지연을 종료하며 네트워크 전압을 조정하기 위해 어떤 다른 명령도 제공하지 않는다. 다른 실시 예에서, 근접 전압이 허용될 수 있게 되면, 지연 지속시간 각각이 종료하는 때 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트에 상기 근접 전압을 비교함에 의해 스위치-제어 전압 소스 각각에 대한 분리된 결정이 있게 된다.
다음으로 가장 짧은 지연 지속시간과 관련된 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트를 작동시키거나 작동을 중지시키도록 하는 결정이 있으면, 상기 관련된 스위치-제어 전압 소스의 스위치는 네트워크 전압을 조정하도록 제어될 수 있으며 상기 처리가 단계(1714)로 되돌아 간다. 상기 처리는 계속되고 이에 의해 처리기(1604)가 지역 지속시간 각각이 종료하는 때 상기 스위치-제어 전압 소스 하나 도는 둘 이상에 의해 네트워크 전압을 계속해서 조정할 수 있다.
처리기(1604)가 네트워크 전압에 대한 더 이상의 조정이 필요하지 않음을 결정하면(가령, 근접 전압을 하나 또는 둘 이상의 세트 포인트와 비교하여), 상기 처리기(1604)는 선택적으로 스위치-제어 전압 소스의 한 서브세트를 선택하고 각기 다른 지연 값들을 발생시킬 수 있으며, 또는 선택적으로, 상기 스위치-제어 전압 소스의 한 서브세트가 동작하지 않도록 하여(가령, 상기 네트워크 전압에 대한 더 이상의 변경을 할 수 없도록 하여) 열 분산을 허용하도록 하고 하나 또는 둘 이상의 컴포넌트의 수명을 연장하도록 할 수 있다. 일정 실시 예에서, 상기 처리기(1604)는 소모를 분산시키고 열을 분산시키는 등을 위해 여러 스위치-제어 전압 소스(1608a-n)에 대한 지연 값들을 조정할 수 있다. 다음에 상기 처리가 단계(1704)에서 계속되며, 여기서 근접 전압이 계속해서 모니터되고 하나 이상의 세트 포인트에 비교된다. 당업자라면 단계(1720)가 선택적임을 이해할 것이다.
도 18 및 19 모두는 변전소의 전압이 갑자기 변하는 하나 이상의 사고에 대한 지선의 전압 응답을 도시한다. 도 18 및 19는 또한 이 같은 예에서, 부분적으로 각기 다른 스위치-제어 전압 소스의 각기 다른 지연으로 인해 상기 스위치-제어 전압 소스(즉, 노드)가 함께 작용함을 도시한다. 상기 스위치-제어 전압 소스 각각이 네트워크 전압을 개선하도록 작용하기 전에 각기 다른 지속시간 동안 작용을 지연시킬 수 있기 때문에, 각기 다른 스위치-제어 전압 소스들 사이의 내분이 피하여진다. 결과적으로, 전압은 점근적으로 개선될 수 있으며(요구된 전압 위아래로 요동침이 없이) 이에 의해 안정되게 요구된 전압에 접근할 수 있다.
도 18은 일정 실시 예에서, ENVO 없이 각기 다른 시간에 일차 지선에서 노드(즉, 스위치-제어 전압 소스)의 전압 성능 시뮬레이션를 도시한 도면이다. 스위치-제어 전압 소스 각각은 다른 스위치-제어 전압 소스의 하나 또는 둘 이상으로부터 상이한 지연을 포함할 수 있다. 수평 축은 시간을 초로 나타내고 좌측 수직 축은 네트워크 전압을 나타낸다. 우측 수직 축은 스위치-인 용량(kVar)을 나타낸다. 비록 수평 축이 시간을 초로 나타내지만, 당업자라면, 시간이 나노 초, 사이클, 또는 부분 사이클 등을 포함하는 여러 증분으로 표시될 수 있음을 이해할 것이다. 이와 유사하게, 비록 우측 축이 (kVar)를 나타내고 있으나, 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트가 유효 전력, 무효 전력, 또는 이들 모두를 보상할 수 있음을 이해할 것이다.
시스템 시작은 상기 시뮬레이션의 시작이다. 상기 시뮬레이션은 수평 축을 따라 2.8초에서 시작된다. 대략 2.8초에서의 점선은 상기 시뮬레이션에 대한 시작을 알리는 것이다. 4초에서, 변전소가 전압을 대략 1.01로부터 0.99로 떨어뜨린다. 다수의 노드(3, 5, 7, 9, 11, 그리고 13)가 대략 0.9998로 전압을 개선하기 위해 1 초의 부분 단위 이내로 응답한다. 다음에, 대략 4.3초에서 5.5초 사이 넓은 대역으로부터 대략 5.5초에서 8초에서 시뮬레이션이 종료되는 때까지의 개선된 좁은 대역으로 가는 스위치-제어 전압 소스의 하나 또는 둘 이상에 의해 각기 다른 지연이 있은 후 최소의 개선이 있게 된다.
스위치-인 캡 점선은 각기 다른 스위치-제어 전압 소스의 각기 다른 전압 보상 컴포넌트에 의해 전달된 용량을 나타낸다. 변전소의 전압 강하가 있을 때까지, 모든 노드들에 의해 제공된 전체 용량은 약 110 kVar이다. 더욱더 많은 노드가 이들의 관련된 전압 보상 컴포넌트를 사용함에 따라, 상기 노드들로부터 시스템으로의 전체 용량 입력은 약 200 kVar로 증가한다(ENVO이 없다면)
당업자라면, 작용 이전에 지연을 실시함에의하여, 스위치-제어 전압 소스 각각이 내분이 거의 없거나 내분 없이 일정하게 네트워크 전압을 모니터하고 잠정적으로 조정할 수 있다. 외부 제어에 의존하거나 또는 노드 들 사이의 통신 없이, 협력하여 동작하는 여러 노드 결과로서, 지선의 전체 전압이 신속하고 효과적으로 개선된다.
도 19는 일정 실시 예에서 ENVO 최적화로 다른 시간에 일차 지선에서 노드의 전압 성능 시뮬레이션를 도시한 도면이다. 도 18과 관련하여 설명한 바와 같이, 스위치-제어 전압 소스 각각은 하나 또는 둘 이상의 다른 스위치-제어 전압 소스와는 다른 지연을 포함할 수 있다. 수평 축은 시간(초)을 나타내며 좌측 수직 축은 네트워크 전압을 나타내는 것이다. 우측 수직 축은 스위치-인 용량(kVar)이다. 비록 수평 축이 시간을 초로 나타내고 있지만, 당업자라면, 시간은 나노 초, 사이클 또는 사이클 부분 등을 포함한 어떠한 증분으로도 표시될 수 있다. 이와 유사하게, 비록 우측 수직 축은 kVar로 표시되고 있지만, 스위치-제어 전압 소스의 전압 보상 컴포넌트는 유효 전력, 무효 전력 또는 둘 다를 보상할 수 있다.
시스템 시작은 시뮬레이션의 시작이다. 이 같은 시뮬레이션은 수평 축을 따라 1.9초에 시작된다. 약 1.9초에서의 점선은 시뮬레이션의 시작을 나타낸다. 4초에서, 부하 변경이 있다(즉, 부하 단계 증가). 다수의 노드 3, 5, 7, 9, 11 및 13이 전압을 개선하기 위해 초의 여러 분할 단위로 응답한다. 다음에, 최소 개선이 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스에 의한 여러 다른 지연이 있은 후에 있게 되며, 이때 상기 소스는 약 4.3 초 내지 5.9초의 넓은 대역으로부터 약 5.9초에서 8초의 시뮬레이션 끝까지의 좁은 대역까지 진행된다.
스위치-인 캡(switched-in cap) 점선은 각기 다른 스위치-제어 전압 소스의 각기 다른 전압 보상 컴포넌트에 의해 전달된 용량 크기를 나타낸다. 변전소의 전압 강하가 있을 때까지, 모든 노드들에 의해 제공된 전체 용량은 약 90 kVar이다. 더욱더 많은 노드가 이들의 관련된 전압 보상 컴포넌트를 사용함에 따라, 상기 노드들로부터 시스템으로의 전체 용량 입력은 약 160 kVar로 증가한다(ENVO이 있는 경우).
일정 실시 예에서, 노드 3, 5, 7, 9, 11, 그리고 13의 하나 또는 둘 이상은 도 14의 n-사이클 지연 제어(1402) 및 슬로우/패스트 통합 제어 모듈(1404)을 포함한다. 일정 실시 예에서, 가장 큰 변경(가령 4초와 4.2초 사이)을 보여주는 도 18 및 19에서의 도면 부분은 각 노드의 n-사이클 지연 제어 모듈(1402)의 응답일 수 있다. 상기 개선된 넓은 응답은 일정 노드의 n-사이클 지연 제어 모듈(1402) 조합의 응답과 다른 노드들의 슬로우/패스트 통합 제어(1404)의 응답을 포함할 수 있다. 상기 좁은 대역은 예를 들면 다른 노드들의 슬로우/패스트 통합 제어(1404)로부터의 응답을 포함할 수 있다.
도 20은 스위치-제어 전압 소스마다 집계된 제어기에 의한 제어 어프로치를 도시한 도면으로서, 일정 실시 예에서 가변 Q(예를 들면, kVAR과 같은 조정된 전압)가 수렴이 발생할 때까지 고정 시간 간격에서 주입됨을 도시한 도면이다. 일정 실시 예에서, 스위치-제어 전압 소스 마다 하나의 집계된 제어기가 있을 수 있으며, 10-kVAR 또는 80-kVAR 스위치-제어 전압 소스일 수 있다. 예를 들면, 폴 탑 시스템은 다수의 각기 다른 스위치-제어 전압 소스를 제어하는 하나의 제어기를 포함할 수 있다(가령, 도 11a-e 참조). 이 같은 어프로치는 개별적으로 절환된 스위치-제어 전압 소스 각각에 대하여 제어 루프들 사이 바람직하지 않은 상호작용을 제거할 수 있으며, 이는 한 단일 '루프'가 주어진 시간에 온라인으로 절환되기 위해 많은 전체 커패시터들을 결정할 수 있기 때문이다.
이 같은 예에서, 변수 Q는 사전에 정해진 시간 간격으로 주입된다. 일정 실시 예에서, 어느 시간 단계에서 주입될 Q의 양은 전압 에러의 제곱에 의해 결정된다. 한 실시 예에서, 이들 동작이 다음과 같이 표시된다.
Figure pct00001
여기서
Figure pct00002
는 스위칭 동작이 발생할 수 있을 때 고정 시간이며,
Figure pct00003
는 시스템 특징, 바람직한 응답 속도에 기초하여 주입될 Q의 크기를 스케일 하는 이득 값이며, 두 인접한 스위치-제어 전압 소스의 제어기 상호작용을 분리시키도록 하는 이득 값이다.
도 21은 일정 실시 예에서 입력 전압 스텝 감소에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션을 도시한 도면이다. 도 21에서, 입력 전압은 약 0.2 초에서 강하한다. 약 0.21 초에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스가 고정 시간 간격으로 변수 Q에 따라 네트워크 전압을 조정하도록 응답한다. 이 같은 실시 예에서, 전체 전압은 0.24 초에서 약 0.99로 상승하며, 다음에 유지된다. 이 시뮬레이션은 0.4 초에서 종료한다.
도 22는 일정 실시 예에서 입력 전압 스텝 증가에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션을 도시한 도면이다. 도 22에서, 약 0.2 초에서 부하 스텝 증가가 있다. 약 0.22 초에서, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스가 고정 시간 간격으로 변수 Q에 따라 네트워크 전압을 조정하도록 응답한다. 이전의 실시 예에서와 같이, 전체 전압은 0.23 초에서 약 0.99로 상승하며, 다음에 유지된다. 이 시뮬레이션은 0.4 초에서 종료한다.
도 21 및 22의 두 시뮬레이션에서, 하나 또는 둘 이상의 노드의 전체 스위치-인 용량은 입력 전압 스텝 감소에 응답하는 것과 달리, 부하 스텝 증가에 응답하는 때 더욱 적다는 것을 알 수 있다.
도 23은 스위치-제어 전압 소스마다 집계된 제어기에 의한 제어 어프로치를 도시한 도면으로서, 일정 실시 예에서 고정 Q(예를 들면, kVAR과 같은 조정된 전압)가 가변 시간 간격에서 주입됨을 도시한 도면이다. 일정 실시 예에서, 델타 Q(즉, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스에 의해 제공된 무효 전력, 유효 전력 또는 이들 모두의 크기)가 고정이며, 상기 주입 시간 간격이 변한다. 이 같은 어프로치는 큰 전압 스윙을 제거할 수 있다. 예를 들면, 이 같은 어프로치는 큰 값의 VAR가 갑자기 주입되는 때 큰 전압 스윙을 제거할 수 있다. 그러나, 수렴은 더욱 서서히 발생할 수 있다. 상기 가변 시간은 다음을 기초로 하여 계산될 수 있다.
Figure pct00004
이 같은 시간은 부하, 소스 및 인접한 VAR 유닛의 주입 레벨에서의 변경이 그리드 전압을 변경하기 때문에 계속해서 갱신될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전압이 기준 값에 가까워질수록, 다음 간격과 사이의 시간은 더욱 길어지며, 상기 식의 limit(리미트)는 V가 V*와 같은 때 무한으로 발산한다.
도 24는 일정 실시 예에서 입력 전압 스텝 감소에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션을 도시한 도면이다. 도 24에서, 상기 시뮬레이션은 수평 축을 따라 2.8초에서 시작된다. 대략 2.8초에서의 점선은 상기 시뮬레이션에 대한 시작을 알리는 것이다. 4초에서, 변전소가 전압을 대략 1.01로부터 0.99로 떨어뜨린다. 1초의 부분 단위로, 하나 또는 둘 이상의 스위치-제어 전압 소스가 응답하여 가변 시간 간격에서 고정 Q로 네트워크 전압을 조정하도록 한다. 이와 같은 예에서, 전체 전압은 6.2초에서 약 0.9999로 상승하고 유지된다. 이 같은 시뮬레이션은 약 8 초에서 종료된다.
본원 명세서에서 논의된 바와 같이, 가변 시간 간격에서 고정 Q에 의한 네트워크 전압 조정은 큰 전압 스윙을 줄이며 다수 노드의 응답 곡선을 평활하게 한다. 결과적으로, 1초의 부분 단위로 요구된 전압이 도달된다.
도 25는 일정 실시 예에서 부하 스텝 증가에 대한 부하 전압 응답의 시뮬레이션을 도시한 도면이다. 도 25에서, 시뮬레이션은 2.4 초에서 시작되며 상기 부하 단계는 약 4 초에서 증가한다. 1 초의 부분 단위로, 상기 스위치-제어 전압 소스가 가변 시간 간격으로 고정 Q에 따라 네트워크 전압을 조정하도록 응답한다. 이 같은 실시 예에서, 상기 전체 전압은 약 6.9 초에서 0.9999로 상승하며 다음에 유지된다. 상기 시뮬레이션은 약 8 초에서 종료한다.
도 24와 25 두 시뮬레이션에서, 하나 또는 둘 이상의 노드의 전체 스위치-인 용량은 부하 스텝 증가에 응답하는 것과 달리, 입력 전압에서의 변화에 응답하는 때 더욱 적다는 것을 알 수 있다.
상기 설명된 변동 및 컴포넌트는 컴퓨터 판독가능 매체와 같은 기억 저장 매체에 저장된 지시로 구성될 수 있다. 상기 지시는 처리기에 의해 회수되고 실행될 수 있다. 이 같은 지시의 일정 실시 예는 소프트웨어, 프로그램 코드, 그리고 폼웨어이다. 기억 저장장치의 몇 가지 예로서 메모리 소자, 테이프, 디스크, 집적회로, 및 서버를 들 수 있다. 상기 지시는 처리기가 본 발명의 실시 예에 따라 동작하도록 처리기를 지시하기 위해 처리기에 의해 실행되는 때 동작 가능하다. 당업자라면 이 같은 지시(instructions), 처리기(들), 그리고 기억 저장장치 매체에 익숙할 것이다.
다양한 실시 예가 이제 까지 실시 예로서 설명되었다. 당업자라면 다양한 수정 그리고 다른 실시 예가 본원 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 가능한 것임을 이해할 것이다. 따라서, 예시적인 실시 예에 대한 이들 및 다른 변경은 본 발명에 의해 보호되는 것이다.

Claims (21)

  1. 배전 전력 네트워크;
    상기 배전 전력 네트워크에 연결된 제1 스위치-제어 VAR 소스로서, 처리기, 전압 보상 컴포넌트, 그리고 스위치를 포함하는 제1 스위치-제어 VAR 소스, 그리고 스위치를 포함하며, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가
    상기 배전 전력 네트워크에 연결된 또 다른 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 지연 값과는 다른 제1 지연 값을 얻고,
    상기 배전 전력 네트워크의 제1 근접 전압을 모니터하며, 상기 제1 근접 전압이 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고,
    제1 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트와 비교하여 제1 지연 지속시간을 시작하고, 상기 제1 지연 지속시간은 상기 제1 지연 값에 기초하며,
    상기 처리기로 상기 제1 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 전압에 기초하여 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 전압은 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경 가능하며, 그리고
    상기 결정에 기초하여 상기 스위치를 제어하여서 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 구성되는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1 지연 값을 얻도록 구성된 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 제1 지연 값을 발생시키도록 구성된 상기 스위치-제어 VAR 소스를 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 제1 지연 값을 발생시키기 위한 상기 스위치-제어 VAR 소스가 랜덤마이저를 갖는 제1 지연 값을 발생시키도록 구성된 스위치-제어 VAR 소스를 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 제1 지연 값을 얻도록 구성된 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 상기 스위치-제어 VAR 소스의 통신 인터페이스를 통하여 제1 지연 값을 수신하는 제1 스위치-제어 VAR 소스를 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 제1 지연 값을 얻도록 구성된 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 제1 지연 값을 저장하도록 구성된 제1 스위치-제어 VAR 소스의 메모리를 포함하며, 상기 메모리가 처리기에 의해 접근가능함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결정에 기초하여 상기 스위치를 제어하여서 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 구성된 제1 스위치-제어 VAR 소스가, 상기 결정에 기초하여 상기 스위치를 제어하여서, 유효 전력, 무효 전력 또는 유효 전력 및 무효 전력 모두를 조정하기 위해 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하도록 구성된 제1 스위치-제어 VAR 소스를 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 제2 스위치-제어 VAR 소스를 더욱 포함하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스가 제1 지연 값과는 다른 제2 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제2 근접 전압을 모니터하며,
    상기 제2 근접 전압이 제2 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제2 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트에 비교함에 기초하여 제2 지연 지속시간을 시작하며,
    상기 제2 지연 지속시간은 상기 제2 지연 값에 기초하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제2 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 제2 근접 전압에 기초하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 제2 근접 전압은 제2 지연 지속시간이 끝나기 전에 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경되며, 그리고
    상기 결정에 기초하여, 제2 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하고 상기 배전 전력 네트워크와 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 함을 더욱 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 제2 스위치-제어 VAR 소스를 더욱 포함하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스가 제1 지연 값과는 다른 제2 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제2 근접 전압을 모니터하며,
    상기 제2 근접 전압이 제2 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제2 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트에 비교함에 기초하여 제2 지연 지속시간을 시작하며,
    상기 제2 지연 지속시간은 상기 제2 지연 값에 기초하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제2 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 제2 근접 전압에 기초하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하지 않을 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 제2 근접 전압은 제2 지연 지속시간이 끝나기 전에 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경됨을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스가 상기 스위치의 제어 후에 제1 지연 값 보다 긴 다른 지연 값을 얻도록 더욱 구성됨을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 스위치가 NTC 또는 저항기와 직렬 연결된 반도체 스위치를 포함하며, 그리고 NTC 또는 저항기와 직렬 연결된 반도체 스위치가 릴레이와 병렬로 연결됨을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 시스템.
  11. 배전 전력 네트워크에 연결된 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 또 다른 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 지연 값과는 다른 제1 지연 값을 얻고,
    상기 배전 전력 네트워크의 제1 근접 전압을 모니터하며, 상기 제1 근접 전압이 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고,
    제1 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트와 비교하여 제1 지연 지속시간을 시작하고, 상기 제1 지연 지속시간은 상기 제1 지연 값에 기초하며,
    상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 처리기로 상기 제1 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 전압에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 전압은 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경 가능하며, 그리고
    상기 결정에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여서 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정함을 포함하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서, 제1 지연 값을 얻는 것이 제1 지연 값을 발생시킴을 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 지연 값을 얻는 것이 랜덤마이저를 갖는 제1 지연 값을 발생시킴을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 지연 값을 얻는 것이 상기 스위치-제어 VAR 소스의 통신 인터페이스를 통하여 제1 지연 값을 수신함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 지연 값을 얻는 것이 제1 지연 값을 수신하는 제1 스위치-제어 VAR 소스의 메모리를 포함하며, 상기 메모리가 처리기에 의해 접근가능함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 결정에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여서 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 하고, 상기 결정에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여서, 유효 전력, 무효 전력 또는 유효 전력 및 무효 전력 모두를 조정하기 위해 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하도록 함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 제2 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 제1 지연 값과는 다른 제2 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제2 근접 전압을 모니터하며,
    상기 제2 근접 전압이 제2 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제2 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트에 비교함에 기초하여 제2 지연 지속시간을 시작하며,
    상기 제2 지연 지속시간은 상기 제2 지연 값에 기초하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제2 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 제2 근접 전압에 기초하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 제2 근접 전압은 제2 지연 지속시간이 끝나기 전에 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경되며, 그리고
    상기 결정에 기초하여, 제2 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하고 상기 배전 전력 네트워크와 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정하도록 함을 더욱 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 제2 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 제1 지연 값과는 다른 제2 지연 값을 얻고, 상기 배전 전력 네트워크의 제2 근접 전압을 모니터하며,
    상기 제2 근접 전압이 제2 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고, 제2 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트에 비교함에 기초하여 제2 지연 지속시간을 시작하며,
    상기 제2 지연 지속시간은 상기 제2 지연 값에 기초하며, 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 처리기에 의해 상기 제2 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 제2 근접 전압에 기초하여 상기 제2 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결하지 않을 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 제2 근접 전압은 제2 지연 지속시간이 끝나기 전에 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경됨을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 스위치를 제어한 후에 제1 지연 값 보다 긴 다른 지연 값을 얻도록 함을 더욱 포함함을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 스위치가 NTC 또는 저항기와 직렬 연결된 반도체 스위치를 포함하며, 그리고 NTC 또는 저항기와 직렬 연결된 반도체 스위치가 릴레이와 병렬로 연결됨을 특징으로 하는 스위치-제어 VAR 소스를 위한 방법.
  21. 한 방법을 수행하기 위한 처리기에 의해 수행 가능한 지시를 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 방법이
    배전 전력 네트워크에 연결된 제1 스위치-제어 VAR 소스에 의해, 상기 배전 전력 네트워크에 연결된 또 다른 스위치-제어 VAR 소스의 또 다른 지연 값과는 다른 제1 지연 값을 얻고,
    상기 배전 전력 네트워크의 제1 근접 전압을 모니터하며, 상기 제1 근접 전압이 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스에 근접하고,
    제1 근접 전압을 하나 이상의 세트 포인트와 비교하여 제1 지연 지속시간을 시작하고, 상기 제1 지연 지속시간은 상기 제1 지연 값에 기초하며,
    상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 처리기로 상기 제1 지연 지속시간 이후에 상기 모니터된 전압에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 전압 보상 컴포넌트를 연결할 것인지를 결정하고, 상기 모니터된 전압은 다른 스위치-제어 VAR 소스에 의해 변경 가능하며, 그리고
    상기 결정에 기초하여 상기 제1 스위치-제어 VAR 소스의 스위치를 제어하여서 상기 전압 보상 컴포넌트를 연결하여 상기 배전 전력 네트워크에 관련된 네트워크 전압 또는 네트워크 전압 컴포넌트를 조정함을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
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US13/488,330 US9014867B2 (en) 2011-09-16 2012-06-04 Systems and methods for edge of network voltage control of a power grid
US13/488,330 2012-06-04
PCT/US2012/068307 WO2013086238A1 (en) 2011-12-06 2012-12-06 Systems and methods for switch-controlled var sources coupled to a power grid

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160114824A (ko) * 2015-03-25 2016-10-06 전남대학교산학협력단 전압 민감도 모선 임피던스 행렬 및 모선 어드미턴스 행렬을 이용한 분산전원 또는 무효전력 제어기의 최적 무효전력 제어치 계산 방법 및 그 프로그램

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9948100B2 (en) 2011-09-16 2018-04-17 Varentec, Inc. Zero droop voltage control for smart inverters
US10541533B2 (en) 2011-09-16 2020-01-21 Varentec, Inc. Systems and methods for edge of network voltage control of a power grid
DE102014000916A1 (de) * 2014-01-28 2015-07-30 Rwe Deutschland Ag Regelvorrichtung für eine elektrische Anlage zum sicheren Trennen der elektrischen Anlage von einem Energieversorgungsnetz
DE102015102449A1 (de) * 2015-02-20 2016-08-25 Alpiq Intec Ag Energieübertragungssteuerung zwischen Energieversorgungsnetz und Endnutzereinrichtungen basierend auf Energiefluss und Netzqualität
AU2016201070B2 (en) * 2015-03-16 2020-10-29 Sentient Energy Technology, LLC Systems and methods for edge of network voltage control of a power grid
US11204634B2 (en) 2016-07-19 2021-12-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Power monitoring and reduction
JP6602813B2 (ja) * 2017-04-24 2019-11-06 株式会社東芝 通信中継システム及び方法
EP3635835B1 (en) 2017-06-08 2023-06-07 Power Management Holdings (U.S.), Inc. Method and system for locally controlling power delivery along a distribution feeder of an electricity grid
US11146066B2 (en) 2017-06-08 2021-10-12 Power Management Holdings (U.S.), Inc. Measurement-based dynamic modeling of an electrical network
US10666053B2 (en) 2017-12-21 2020-05-26 Eaton Intelligent Power Limited Control system for voltage regulation device
CA3120689A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 Malcolm Stuart Metcalfe Method and system for characterizing and controlling a distribution network
CN110165678B (zh) * 2019-06-25 2021-07-09 浙江矗立建筑装饰工程有限公司 一种房屋供电电压自动调节系统
CN112350588B (zh) 2019-08-07 2023-07-25 台达电子工业股份有限公司 应用于固态变压器架构的电源装置及三相电源系统
CN111509691B (zh) * 2020-05-11 2022-09-02 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种复用无功补偿的接地故障全补偿拓扑及其设计方法
EP3916944A1 (de) * 2020-05-27 2021-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betreiben eines energieversorgungssystems und energieversorgungssystem

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4365190A (en) * 1981-03-19 1982-12-21 Asi Systems, Inc. Automatic var controller
US4868412A (en) * 1988-10-28 1989-09-19 Sundstrand Corporation Distributed control system
JP3029185B2 (ja) * 1994-04-12 2000-04-04 キヤノン株式会社 単独運転防止装置、それを用いた分散型発電装置及び発電システム
JP3382012B2 (ja) * 1994-04-25 2003-03-04 松下電工株式会社 自励式インバータ装置
FR2794890B1 (fr) * 1999-06-08 2001-08-10 Crouzet Automatismes Relais electromecanique assiste a la commutation par semi-conducteur
US6181113B1 (en) * 1999-07-29 2001-01-30 Abb Power T&D Company Inc. Harmonic resonance control and protection system for switched power factor control capacitor devices
US7149605B2 (en) * 2003-06-13 2006-12-12 Battelle Memorial Institute Electrical power distribution control methods, electrical energy demand monitoring methods, and power management devices
US7679350B2 (en) * 2004-02-05 2010-03-16 Monolithic Power Systems, Inc. DC/DC voltage regulator with automatic current sensing selectability for linear and switch mode operation utilizing a single voltage reference
US7091703B2 (en) * 2004-03-04 2006-08-15 American Superconductor Corporation Dynamic reactive compensation system and method
KR100762090B1 (ko) * 2006-03-13 2007-10-01 조강석 공진전류 검출장치
WO2008061035A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-22 Flextronics Ap, Llc Power filter
WO2009012399A2 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Gridpoint, Inc. Utility interactive inverter with var dispatch capabilities
JP5539879B2 (ja) * 2007-09-18 2014-07-02 フライバック エネルギー，インク． 局所的なエネルギー源から高調波歪みの小さい交流電力を生成する電流波形構造
JP5311372B2 (ja) * 2008-04-08 2013-10-09 東京電力株式会社 配電線電圧調整方法及び装置
WO2010041354A1 (ja) * 2008-10-08 2010-04-15 パナソニック株式会社 誘導加熱装置
CN202997562U (zh) * 2009-09-28 2013-06-12 A123系统公司 针对延迟电压恢复的基于能量存储的对策
GB2480620A (en) * 2010-05-25 2011-11-30 Energy2Trade Oy Reactive Power Management

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160114824A (ko) * 2015-03-25 2016-10-06 전남대학교산학협력단 전압 민감도 모선 임피던스 행렬 및 모선 어드미턴스 행렬을 이용한 분산전원 또는 무효전력 제어기의 최적 무효전력 제어치 계산 방법 및 그 프로그램

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EP2788832B1 (en) 2018-09-05
CN104094179A (zh) 2014-10-08

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