KR20150053575A - 배전 지능화 에너지 저장 시스템 - Google Patents

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Abstract

배전 지능화 에너지 저장 시스템이 개시된다. 상기 배전 지능화 에너지 저장 시스템은 배전선로와 연결되며 배터리 충전 및 방전을 수행하며, 배터리 상태정보를 출력하는 에너지 저장 장치; 및 상기 배전선로에 설치된 보호기기와 연결되어 배전선로 정보를 수신하고 상기 에너지 저장 장치에 전송하며, 상기 에너지 저장 장치로부터 수신한 배터리 상태정보를 이용하여 배터리 제어신호를 생성하여 상기 에너지 저장 장치로 전송하는 단말장치를 포함한다.

Description

배전 지능화 에너지 저장 시스템{ENERGY STORAGING SYSTEM FOR INTELLIGENT DISTRIBUTION}
본 발명은 배전 지능화 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 그리드 환경의 에너지 저장 시스템에 적용될 수 있는 배전 지능화 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
최근 다양한 신재생 에너지를 이용한 시스템과 축전지를 이용한 에너지 저장 시스템(Energy Storaing System, ESS)들이 소개되고 있다.
에너지 저장 시스템은 전력 에너지를 저장할 수 있는 다양한 장치를 통칭하는 것으로 전력계통과 연계되어 목적에 부합하는 충방전 기능을 수행할 수 있는 시스템 내지 장치를 말한다. 에너지 저장 시스템은 IT기술과 연계되어 전력계통 부하 및 상태 정보에 따라 충방전 동작이 제어된다.
배전계통에서 에너지 저장시스템은 일반적으로 시스템 적용 용도에 따라 계통에서 분리되어 설치된다. 신재생 에너지와 같은 분산전원의 변동성을 조절하는 목적, 저용량의 부하이동(Load Shift) 목적, 전력품질관리 목적 등 다양한 목적에 따라 설치, 적용 위치가 결정된다.
그러나 배전계통의 보호기기가 존재하는 배전지능화 단말장치와 통합되어 전력계을 연계시키고자 하는 구성에 대해서는 지금까지 고려된 바 없다.
즉, 현재 에너지 저장 시스템은 에너지관리 시스템에 의하여 관리되며, 에너지관리 시스템은 운영자의 운영계획에 따라 제어되며, 전력사용량, 발전량, 전력수요, 공급예측 등에 따라 에너지 저장 시스템을 간접적으로 운영하고 있을 뿐이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배전선로의 실시간 상태 정보 및 배터리의 상태 정보를 고려하여 기 구축된 단말장치가 배터리의 충전 또는 방전을 제어할 수 있는 배전 지능화 에너지 저장 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 배전선로와 연결되며 배터리 충전 및 방전을 수행하며, 배터리 상태정보를 출력하는 에너지 저장 장치; 및 상기 배전선로에 설치된 보호기기와 연결되어 배전선로 정보를 수신하고 상기 에너지 저장 장치에 전송하며, 상기 에너지 저장 장치로부터 수신한 배터리 상태정보를 이용하여 배터리 제어신호를 생성하여 상기 에너지 저장 장치로 전송하는 단말장치를 포함하는 배전 지능화 에너지 저장 시스템을 제공한다.
상기 단말장치는, 상기 배전선로 정보 및 상기 배터리 상태정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전 동작을 결정하는 충방전 결정부; 상기 배전선로 정보 및 배터리 상태정보를 이용하여 충방전 전력량 및 충방전 시간을 연산하는 연산부; 및 상기 충전 또는 방전 동작 정보, 상기 충방전 전력량 및 상기 충방전 시간을 포함하는 배터리 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 배전선로 정보는 전력부하정보 및 고장정보를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 충방전 결정부는 상기 고장정보를 이용하여 상기 배전선로에 고장이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 에너지 저장장치의 방전을 결정할 수 있다.
상기 배터리 상태정보는 상기 배터리의 전압 및 충방전 용량 정보를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 에너지 저장 장치와 상기 배전선로를 연결하며, 직류 전력과 교류 전력간의 변환을 수행하는 전력 변환장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명인 배전 지능화 에너지 저장 시스템은 배전선로의 실시간 상태 정보 및 배터리의 상태 정보를 고려하여 기 구축된 단말장치가 배터리의 충전 또는 방전을 제어할 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템의 연결 구성도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말장치의 구성블록도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템의 동작을 설명하기 위한 개념도 및
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템의 방전 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템의 연결 구성도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템은 배전선로와 연결되며 배터리 충전 및 방전을 수행하며, 배터리 상태정보를 출력하는 에너지 저장 장치(20), 배전선로에 설치된 보호기기(40)와 연결되어 배전선로 정보를 수신하고 에너지 저장 장치(20)에 전송하며, 에너지 저장 장치(20)로부터 수신한 배터리 상태정보를 이용하여 배터리 제어신호를 생성하여 에너지 저장 장치(20)로 전송하는 단말장치(10) 및 에너지 저장 장치(20)와 배전선로를 연결하며 직류 전력과 교류 전력간의 변환을 수행하는 전력 변환장치(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 보호기기(40)는 배전선로에 설치되어 배전선로의 상태에 따라 배전선로의 구성을 변경할 수 있는 다회로차단기, 리크로저, 개폐기 등을 의미할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 단말장치(10)는 보호기기(40)와 연결되어 배전선로 정보를 주기적으로 수신하고, 에너지 저장 장치(20)로부터 배터리 상태정보를 실시간으로 수집하여 배전선로와 배터리의 실시간 상태를 고려한 배터리 제어신호를 생성하여 에너지 저장 장치에 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 에너지 저장장치(20)는 단말장치(10)와 배전선로에 직접 연계되어 있으며, 연계된 배전선로의 상태에 따라 생성된 배터리 제어신호를 수신하여 충전 또는 방전 동작을 수행할 수 있으며, 에너지 저장 시스템(Energy Storaing System, ESS)과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 전력 변환 장치(30)는 에너지 저장장치(20)의 동작에 따라 직류로 공급되는 에너지 저장장치(20)의 전력을 교류로 변환하거나 또는 교류로 공급되는 배전선로로부터의 전력을 직류로 변환하는 동작을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말장치의 구성 블록도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단말장치(10)는 배전선로 정보 및 배터리 상태정보를 이용하여 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전 동작을 결정하는 충방전 결정부(11), 배전선로 정보 및 배터리 상태정보를 이용하여 충방전 전력량 및 충방전 시간을 연산하는 연산부(12) 및 충전 또는 방전 동작 정보, 충방전 전력량 및 충방전 시간을 포함하는 배터리 제어신호를 생성하는 제어부(13)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 배전선로 정보는 전력부하정보 및 고장정보를 포함하여 구성될 수 있다.
전력부하정보는 예를 들면, 배전선로의 계측정보인 전류, 전압 정보, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 선간전압, 역률, 평균부하전류, 최대부하전류, 고장전류, 조류흐름, 위상 등의 정보와 품질정보인 순간전압 강하(sag), 순간전압 상승(swell), 과전압, 저전압, 과전류, 저주파수, 전압/전류 불평형률, 전류/전압 고조파, 고장/돌입/품질파형 등의 정보를 포함하여 구성될 수 있다.
고장정보는 예를 들면, 보호기기의 투/개방 상태, 단선결상 정보, 활선 정보, 순간고장 정보, 일시고장 정보, 비접지고장 정보, 돌입발생 정보, 고장발생구간 정보, 고장방향판정 정보 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 배터리 상태정보는 예를 들면, 배터리의 가용 용량, 충전율 정보 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도3을 참조하면, 먼저, 단말장치(10)는 보호기기로부터 수신한 배전선로 정보를 에너지 저장 장치(20)로 전송한다.
에너지 저장 장치(20)는 배전선로 정보를 수신한 다음 배터리의 가용 용량, 충전율 정보 등을 포함하는 배터리 상태정보를 생성하여 단말장치(10)로 전송한다.
단말장치(10)의 충방전 결정부(11)는 배전선로 정보 및 배터리 상태정보를 이용하여 에너지 저장장치의 충전 또는 방전 동작을 결정한다.
충방전 결정부(11)는 배전선로를 통하여 전력 공급이 원활하게 이루어지는 경우에는 충전 또는 방전 결정을 수행하지 않고, 보호기기로부터 배전선로 정보를 지속적으로 수신한다.
충방전 결정부(11)는 배전선로에 고장이 발생하거나 또는 배전선로로 공급되는 전력이 일정 수준 이하로 떨어지는 경우에는 에너지 저장장치(20)의 방전 동작을 결정한다.
이 때, 충방전 결정부(11)는 배터리 상태정보를 이용하여 배터리의 가용 용량 및 충전율이 일정 수치 이하인 경우에는 에너지 저장장치(20)의 방전 동작 결정을 취소한다.
또는 충방전 결정부(11)는 배전선로로 공급되는 전력이 일정 수준 이상으로 부하에 충분한 전력이 공급될 정도라면, 일정량의 전력을 에너지 저장장치(20)로 충전하기 위한 충전 동작을 결정한다.
이 때, 충방전 결정부(11)는 배터리 상태정보를 이용하여 배터리의 가용 용량 및 충전율이 일정 수치 이상인 경우에는 에너지 저장장치(20)의 충전 동작 결정을 취소한다.
다음으로, 충전 또는 방전 동작이 결정되면, 연산부(12)는 배전선로 정보 및 배터리 상태정보를 이용하여 충방전 전력량 및 충방전 시간을 연산한다.
연산부(12)는 배전선로 정보에 포함된 계측정보와 품질정보 및 배터리의 가용용량 및 충전율 정보를 이용하여 배터리의 충방전 전력량 및 충방전 시간을 연산한다.
다음으로, 제어부(13)는 충방전 결정부(11)에서 결정한 충전 또는 방전 동작에 관한 정보와 연산부(12)에서 연산한 충방전 전력량 및 충방전 시간에 대한 정보를 포함한 제어신호를 생성하여 에너지 저장장치로 전송한다.
에너지 저장장치(20)는 수신한 제어신호에 따라 충전 또는 방전 동작을 수행하며, 제어신호에 포함된 충방전 전력량과 충방전 시간을 충족하도록 충방전 동작을 수행한다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템의 방전 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도4를 참조하면, 단말장치(10)는 배전선로에 설치된 보호기기(40)와 직접 연결되어 배전선로에 정전, 전압 불균형, 고장 등의 발생을 실시간으로 파악할 수 있으며, 배전선로를 통하여 부하가 목표로 하는 전력이 공급되지 않는 경우 에너지 저장장치(20)가 방전하도록 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 배전 지능화 에너지 저장 시스템의 단말장치와 에너지 저장장치는 배전선로에 직접 연결되어 배전선로를 실시간으로 감시하며, 배전선로의 상태에 따라 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전을 직접 결정할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 단말장치
11: 충방전 결정부
12: 연산부
13: 제어부
20: 에너지 저장 장치
30: 전력 변환 장치
40: 보호기기

Claims (6)

  1. 배전선로와 연결되며 배터리 충전 및 방전을 수행하며, 배터리 상태정보를 출력하는 에너지 저장 장치; 및
    상기 배전선로에 설치된 보호기기와 연결되어 배전선로 정보를 수신하고 상기 에너지 저장 장치에 전송하며, 상기 에너지 저장 장치로부터 수신한 배터리 상태정보를 이용하여 배터리 제어신호를 생성하여 상기 에너지 저장 장치로 전송하는 단말장치를 포함하는 배전 지능화 에너지 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단말장치는,
    상기 배전선로 정보 및 상기 배터리 상태정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전 동작을 결정하는 충방전 결정부;
    상기 배전선로 정보 및 배터리 상태정보를 이용하여 충방전 전력량 및 충방전 시간을 연산하는 연산부; 및
    상기 충전 또는 방전 동작 정보, 상기 충방전 전력량 및 상기 충방전 시간을 포함하는 배터리 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하는 배전 지능화 에너지 저장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배전선로 정보는 전력부하정보 및 고장정보를 포함하는 배전 지능화 에너지 저장 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충방전 결정부는 상기 고장정보를 이용하여 상기 배전선로에 고장이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 에너지 저장장치의 방전을 결정하는 배전 지능화 에너지 저장 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 상태정보는 상기 배터리의 전압 및 충방전 용량 정보를 포함하는 배전 지능화 에너지 저장 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 장치와 상기 배전선로를 연결하며, 직류 전력과 교류 전력간의 변환을 수행하는 전력 변환장치를 더 포함하는 배전 지능화 에너지 저장 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190131392A (ko) * 2018-05-16 2019-11-26 한전케이디엔주식회사 전기차 충전기 계통 연계 단말장치 및 계통 연계 방법

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