KR20150111639A - 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR20150111639A
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Abstract

본 발명은 태양광 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 장치 및 제어 방법에 의하면, 계통 이상시 계통과 절체된 상태에서 분산전원의 발전 상태 및 ESS의 전력 용량 상태를 고려하여 통상 부하 및 비상 부하에 전력 공급이 자동으로 제어되는 효과가 있다.

Description

계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치 및 제어 방법 {AUTOMATIC SWITCHING COLTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD IN GRID-TIED SYSTEM}
본 발명은 태양광 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
우리나라에서 설치가 가능한 태양광 시스템은 크게 두가지로 나뉜다. 계통연계형(Grid-Tied) 시스템과 독립형(Off-Grid) 시스템이다.
도 1 은 계통연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
계통 연계형(100)은 태양광 패널(110)이 생산한 DC전기를 인버터(120)를 통해 AC 전기로 변환한다. 변환한 전기를 가정용(150)으로 소비하고 동시에 계통(utility grid)(140)에 보내 수익을 얻는 시스템이다.
도 1의 계통 연계형 시스템에서는 전력 생산 부분으로서 태양광 패널(110)즉, 분산 전원(PV array)만을 포함하고 있다.
태양광 패널(110)의 PV(Photovoltaic) array는 셀을 모아 PV 모듈을 만들고, PV 모듈을 모아 PV 어레이가 되는 것이다. PV 어레이는 4개 이상의 모듈을 모아서 하나의 어레이로 구성하는 것이 일반적이다. 하지만 요즈음에는 박막태양전지 같이 소형 셀의 개념을 벗어난 제품들이 등장하고 있어 그 개념도 모호해지고 있다.
DC-AC 인버터(120)는 BOS(balance of system equipment)의 구성요소를 포함시키기도 하고, 태양광으로 만들어진 직류전기를 가정이나 기업에서 사용가능한 교류로 변환해주는 장치이다.
BOS는 시스템을 안정적으로 운영할 수 있도록 하는 장비나 구성의 집합체를 말한다. 여기에는 배터리, 컨트롤 유닛, 전기배선이나 과충전방지, 접지등의 유틸리티 등을 포함한다.
계량기(Metering)(130)은 에너지를 얼마나 생산했는지 또는 사용했는지를 알려주는 장치이다.
도 2 는 독립형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
독립형 시스템의 계통도(200)는 도2와 같다. 독립형 시스템은 도 1의 계통 연계형과 비교하여 볼 때 태양광 패널(210)에서 생산된 전력이 계통(도 1에서의 140)에 공급되지 않는다는 점에서 가장 큰 차이가 있다.
솔라 패널(210)에서 생성한 전기는 충전 컨트롤러(220)에 의해 배터리(250)를 충전하며 인버터(240)는 배터리(250)에서 발생한 DC 전기를 AC 전기로 전환하여 집(260)에 공급한다. 추가로 날씨가 좋지 않아 패널(210)만으로 전기를 생산할 수 없는 경우에는 제너레이터(230)를 추가로 달아 전기를 생산하여 공급할 수 있다.
도 3 은 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
분산전원(320)과 ESS(310)를 갖춘 계통 연계형 시스템(300)을 도 1에서의 계통 연계형 시스템과 비교하여 보면, 에너지 생산 자원으로서 분산전원인 PV 어레이(320)이외에 에너지 저장 자원으로서 ESS(Energy Storage System)(310)을 추가로 포함하고 있다는 점에서 차이가 있다.
도 3 에서의 부하(load)(360)는 도 1 에서의 가정 또는 댁내에서의 전력소비를 나타내는 것이며, 계통(Grid)(370)과 연결되어 있다.
DC_link(380)를 통하여 좌측단과 우측단이 구분되어 있으며, 좌측단에서의 양방향 DC/DC 컨버터(330) 및 solar 컨버터(340)는 생략될 수 도 있는 구성이다.
양방향 DC/DC 컨버터(330) 및 solar 컨버터(340)는 ESS(310) 및 분산전원(320)에서의 생산된 전력 전압의 승압 또는 감압을 위한 것이다.
solar 컨버터(340)도 역시 DC/DC 컨버터로 분산전원을 제어하기 위한 것이나, ESS를 위한 DC/DC(330)와의 구별을 위하여 solar 컨버터로 명명하였을 뿐이다.
양방향 인버터(350)는 도 1에서의 인버터(120)와 동일하게 DC 전기를 계통에 부하 및 계통에 공급할 수 있는 AC 전기로 변환한다.
서킷 브레이크(390)는 계통 전원과 인버터(350)간의 분리를 위한 것이다.
도 3 에 도시된 분산전원(320)과 ESS(310)를 갖춘 계통 연계형 시스템(300)에서의 ESS(310)는 배터리를 지칭하는 것으로, 분산전원(320) 및/또는 계통(370)으로부터 충전될 수 있다.
또한, 분산전원(320)으로부터 생성되는 발전량이 충족하지 못한 경우에는 ESS(310)을 통하여 계통(370) 또는 부하(360)로 전력을 공급하는 방전동작을 수행하게 된다.
도 3에 도시된 계통 시스템의 일 실시예에서 부하(150)를 일괄하여 도시하고 있으나, 구체적으로 부하(150)는 통상 부하(도4의 490)와 비상 부하(도4의 470)로 세분될 수 있다.
비상 부하라 함은 댁내(360)에서 최소한의 전력을 가지고서라도 공급되어야 하는 부하를 말하는 것으로 통상 부하에 반대되는 개념으로 구체적으로 냉장고, 비상 전원등이 될 수 있을 것이다.
또한 부하(360)가 병원이라면 비상 부하는 응급실, 수술실 및 응급환자를 위한 장비 전원등이 될 수 있을 것이다.
기존의 ESS와 분산전원을 갖춘 계통연계형 전원장치는 계통에 이상이 발생시 무순단으로 부하에 전원을 공급하는 것에 대하여 한계를 가지고 있다. 보통 계통에 이상이 발생할 경우 크게 2종류의 전원장치의 운전 조건이 있었다.
첫 번째는 계통에 문제가 발생하여 정전이 발생할 경우 전원시스템을 정지시켜 부하에 전력을 차단한 후 계통 전원이 복귀가 되면 다시 전원장치를 구동시켜 부하에 전력을 공급하는 운전모드와 두 번째는 정전이 발생 할 경우 전원장치를 정지 시킨 후에 계통과 연결된 분전반에서 스위치를 이용하여 계통을 분리 후 전원장치를 재기동하는 운전모드이다.
위 2종류의 운전모드에서는 계통 전원시 비상 부하에 공급되는 전력이 일시적으로 중단되는 경우가 발생하여 위급한 상황이나 중요한 비상 부하에 대하여 전력 공급이 중단되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 종래의 계통 시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 계통 연계형 시스템에서의 통상부하 및/또는 비상부하에 무순단으로 전원을 공급할 수 있는 자동 스위칭 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치의 일 실시예에 따르면,
분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서,
계통 이상시 상기 계통과 통상 부하와의 연결을 제어하는 제 1 스위치;
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량과 상기 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량의 비교 결과에 기초하여 상기 통상 부하와 상기 비상 부하간 연결을 제어하는 제 2 스위치;및
상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
바람직하게는,
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작고, 상기 비상 부하에서의 소비 전력량보다 큰 경우에, 상기 제 2 스위치는 상기 통상 부하와 상기 비상 부하를 오픈(OPEN)된 상태로 전환된다.
바람직하게는,
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작은 경우에, 상기 ESS는 방전 모드로 전환되고 상기 제 2 스위치는 상기 통상 부하와 상기 비상 부하를 연결(CLOSE)된 상태로 전환된다.
바람직하게는,
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 큰 경우에, 상기 ESS는 충전 모드로 전환되고 상기 제 2 스위치는 상기 통상 부하와 상기 비상 부하를 연결(CLOSE)된 상태로 전환된다.
바람직하게는,
상기 계통 이상시 상기 제 1 스위치는 오픈(OPEN)된 상태로 전환되고, 상기 제 2 스위치는 상기 계통의 정상 상태에서의 전력과 위상을 기초로 상기 정상 부하 또는 상기 비상 부하가 무순단 전력 수급이 가능하도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 방법의 일 실시예에 따르면,
분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서,
계통 전원의 정상여부를 판단하는 단계;
상기 계통 전원의 이상시 상기 계통과 통상 부하간의 연결을 차단하는 단계;
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량 및 상기 통상 부하 및 비상 부하에서의 전력 소비량을 산출하는 단계;
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량과 상기 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량의 비교 결과에 기초하여 상기 비상 부하와 상기 통상 부하간의 연결을 제어하는 스위칭 제어 단계;를 포함한다.
바람직하게는,
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작고, 상기 비상 부하에서의 소비 전력량보다 큰 경우에, 상기 통상 부하와 상기 비상 부하의 연결을 제어하는 스위치는 오픈(OPEN)된 상태로 전환된다.
바람직하게는,
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작은 경우에, 상기 ESS는 방전 모드로 전환되고 상기 통상 부하와 상기 비상 부하의 연결을 제어하는 스위치는 연결(CLOSE)된 상태로 전환된다.
바람직하게는,
상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 큰 경우에, 상기 ESS는 충전 모드로 전환되고 상기 통상 부하와 상기 비상 부하의 연결을 제어하는 스위치는 연결(CLOSE)된 상태로 전환된다.
바람직하게는,
상기 스위칭 제어 단계는 상기 계통의 정상 상태에서의 전력과 위상을 기초로 상기 정상 부하 또는 상기 비상 부하가 무순단 전력 수급이 가능하도록 동작한다.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 장치 및 제어 방법에 의하면, 계통 이상시 계통과 절체된 상태에서 분산전원의 발전 상태 및 ESS의 전력 용량 상태를 고려하여 통상 부하 및 비상 부하에 전력 공급이 자동으로 제어되는 효과가 있다.
도 1 은 계통연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
도 2 는 독립형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
도 3 은 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치의 개략도를 보여주는 도면이다.
도 5 는 계통 전원, ESS 및 분산전원을 갖춘 계통 연계형 시스템에서 본 발명에 따른 자동 스위칭 제어 장치를 이용하여 통상 부하와 비상 부하에 전력을 공급하는 동작을 보여주는 도면이다.
도 6 은 계통 전원에 이상 발생시 ESS 및 분산전원을 갖춘 계통 연계형 시스템에서 본 발명에 따른 자동 스위칭 제어 장치를 이용하여 통상 부하와 비상 부하에 전력을 공급하는 동작을 보여주는 도면이다.
도 7 은 계통 전원에 이상 발생시 ESS 및 분산전원을 갖춘 계통 연계형 시스템에서 본 발명에 따른 자동 스위칭 제어 장치를 이용하여 비상 부하에 전력을 공급하는 동작을 보여주는 도면이다.
도 8 은 계통 전원에 이상 발생시 ESS 및 분산 전원을 갖춘 계통 연계형 시스템의 동작 흐름도를 보여주는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명은 ESS(Energy Storage System)와 분산전원을 계통연계형 시스템에 있어서 계통전압의 정전 또는 이상 발생시 부하에 전원을 정전 없이 공급할 수 있는 무순단 절체 기능을 갖는 계통연계형 시스템에 관한 발명이다.
본원 발명에서의 계통 연계형 시스템은 배터리를 충방전 할 수 있는 양방향 컨버터, 분산전원을 위한 컨버터, 배터리 및 분산전원의 전력을 계통으로 전달하고 계통 전력을 배터리에 충전할 수 있는 양방향 인버터와 인버터의 차단을 위한 서킷 브레이커(Circuit Breaker), 정전 또는 평상시에 부하를 선택적으로 연결 할 수 있는 ASB(Automatic Switch Box), 유지 보수를 위한 바이패스 스위치(Bypass Switch)를 포함하여 구성된다.
본원 발명의 특징은 ASB를 통해 정전 및 전원 복귀시에 통상부하 또는 비상부하에 무순단으로 전원을 공급할 수 있는 전원 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서의 ESS와 분산전원을 갖춘 계통연계형 시스템은 계통 전원에 문제가 발생하여 정전 및 이상이 발생시 ASB(Auto switch box)와 계통 이상시 시스템의 동작 시퀀스를 적용하여 통상 부하 또는 비상 부하에 전력을 끊김 없이 무순단으로 공급할 수 있는 것이 특징이다.
도 4 는 본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치의 개략도를 보여주는 도면이다.
도 4 는 ESS와 분산전원을 갖춘 계통연계형 시스템의 구성도이다. 본 발명에 따른 계통연계형 시스템은 분산전원(420)을 제어하기 위한 DC/DC Converter(440), 배터리(410)를 충방전 할 수 있는 양방향 DC/DC Converter(430), 계통전원(495)과 연계할 수 있는 양방향 인버터(450), 계통전원의 상태와 ESS 및 분산전원을 상태에 따라 선택적으로 부하를 연결할 수 있는 자동 스위치 박스(ASB)(480), 인버터 전원과 ASB를 분리할 수 있는 서킷 브레이크(Circuit Break)(455), 인버터의 고장으로 인해 유지 보수시 계통전원을 부하에 직접 연결할 수 있는 바이패스 스위치(Bypass switch)(485)를 포함하여 구성된다.
자동 스위치 박스(480)는 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하여 구성된다.
제 1 스위치는 계통 이상시 계통과 통상 부하와의 연결을 제어한다.
제 2 스위치는 계통 이상시 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 ESS에서 공급되는 전력 용량과 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량의 비교 결과에 기초하여 통상 부하와 비상 부하간 연결을 제어한다.
자동 스위치 박스(480)는 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.
본 발명의 특징은 계통 전원의 이상시 또는 복구시 정상 부하 및/또는 비상 부하에 전력 수급 또는 공급이 무순단으로 연속될 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 5 는 계통 전원, ESS 및 분산전원을 갖춘 계통 연계형 시스템에서 본 발명에 따른 자동 스위칭 제어 장치를 이용하여 통상 부하와 비상 부하에 전력을 공급하는 동작을 보여주는 도면이다.
도 5 는 계통이 정상 상태에 있을 경우에 자동 스위치 박스(520)의 동작을 보여주는 도면이다.
도 5 에서 통상 부하(540) 및 비상 부하(530)에 전력을 공급하는 것은 총 세가지로서 계통 전원(550)과 ESS 및 분산전원(510)이다.
계통 전원이 정상 상태에 있고 시스템이 턴 온 되면 ASB의 스위치1 (SW1)(521)과 스위치2 (SW2)(522)가 자동적으로 ON되어 시스템의 상태에 따라 통상부하와 비상부하에 전력을 공급 또는 ESS의 배터리 상태에 따라 충전 또는 방전하게 된다.
도 6 은 계통 전원에 이상 발생시 ESS 및 분산전원을 갖춘 계통 연계형 시스템에서 본 발명에 따른 자동 스위칭 제어 장치를 이용하여 통상 부하와 비상 부하에 전력을 공급하는 동작을 보여주는 도면이다.
계통전원(650)에 이상이 발생하여 ESS 및 분산전원(610)을 갖춘 계통연계형 시스템이 통상부하(640)와 비상부하(630)에 전력을 공급할 때 ASB(620) 동작 상태이다.
계통전원(650)에 이상이 발생되면 ASB(620)가 무순단으로 SW1(621)을 이용하여 계통전원과의 연결을 절체하고 SW2(622)를 이용하여 통상부하와 비상부하에 전력을 공급하게 된다. 이때 분산전원의 발전량이 통상부하와 비상부하에 소비되는 전력에 비해 많으면 ESS는 충전모드로 동작하고 분산전원의 발전량이 적을 시에는 ESS가 방전모드로 동작하여 부하에 전력을 공급한다.
계통 이상시 제 1 스위치(621) 및 제 2 스위치(622)의 전환은 통상 부하(640) 및 비상 부하(630)에 전력 공급이 무순단으로 유지될 수 있도록 계통의 정상 상태에서의 전력과 위상을 기초로 수행된다.
ESS는 분산전원의 발전용량에 따라서 충전 모드 또는 방전 모드로 전환될 수 있으며, 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 큰 경우에, ESS는 충전 모드로 전환되고 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작은 경우에, ESS는 방전 모드로 전환된다.
도 7 은 계통 전원에 이상 발생시 ESS 및 분산전원을 갖춘 계통 연계형 시스템에서 본 발명에 따른 자동 스위칭 제어 장치를 이용하여 비상 부하에 전력을 공급하는 동작을 보여주는 도면이다.
도 7은 계통전원에 이상이 발생하여 ESS 및 분산전원을 갖춘 계통연계형 시스템이 상부하에 전력을 공급할 때 ASB 동작 상태를 보여주는 도면이다.
계통전원(750)이 부하에 분리되어 시스템이 통상부하와 비상부하에 전력을 공급하는 중에 분산전원의 발전량과 ESS의 잔존용량이 통상부하와 비상 부하에 동시에 전력을 공급할 수 없을 시 ASB(720)의 SW2(722)를 분리하여 시스템이 비상부하에만 전력을 공급하는 구성도이다.
분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 ESS에서 공급되는 전력 용량이 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작고, 비상 부하에서의 소비 전력량보다 큰 경우에, 제 2 스위치(722)는 통상 부하(740)와 비상 부하(730)를 오픈(OPEN)된 상태로 전환하여 비상 부하(730)에만 전력이 공급될 수 있는 상태를 만드는 것이다.
도 8 은 계통 전원에 이상 발생시 ESS 및 분산 전원을 갖춘 계통 연계형 시스템의 동작 흐름도를 보여주는 도면이다.
분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서 계통 이상시 정상 부하 또는 비상 부하에 무순단 전력 공급을 가능하게 하기 위해서는 자동 스위치 제어 방법은 크게 아래의 동작 단계:
(1) 계통 전원의 정상여부를 판단하는 단계, (2)계통 전원의 이상시 계통과 통상 부하간의 연결을 차단하는 단계; (3) 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 ESS에서 공급되는 전력 용량 및 통상 부하 및 비상 부하에서의 전력 소비량을 산출하는 단계; (4) 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 ESS에서 공급되는 전력 용량과 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량의 비교 결과에 기초하여 비상 부하와 통상 부하간의 연결을 제어하는 스위칭 제어 단계;를 포함한다.
계통전원의 전압 및 전류를 센싱(S815)하여 계통의 이상을 판단하고 센싱된 전압과 전류로 부하에 공급되는 전력 및 위상을 감지하여 계통이상으로 판단 시(S810) 시스템의 제어부에서 ASB를 통해(스위치1(521,621 및 721)) 계통 전원과의 절체를 수행한다(S812).
계통 분리시 분산전원의 상태와 ESS의 상태를 판단하여 부하를 선택하고 ESS의 운전모드를 결정한다. 또한 계통 이상시 ASB를 통해 전원을 분리시 계통전원이 정상일때의 전력과 위상을 바탕으로 무순단 절체를 위한 알고리즘을 수행후 분리한다(S812).
계통 전원과의 절체 이후에 시스템은 독립운전 모드로 전환된다(S813).
독립운전 모드라 함은 도2의 실시예에서와 같이 ESS 및/또는 분산전원에만 의존하는 전력공급 상태를 의미하는 것이다.
독립운전 모드 상태에서(S814), 부하선택 및 ESS의 운전모드 선택은 분산전원의 발전량(S832)과 ESS의 잔존용량(S822)을 기초로 정해진다(S850).
도 8b에 구체적으로 도시된 바와 같이 분산전원의 발전량 및 ESS의 잔존용량과 통상부하 및 비상 부하의 전력 소비량의 비교에 기초하여 크게 5가지 모드 상태로 분류될 수 있다.
분산전원에 의한 발전용량이 없고 비상 부하 용량이 ESS 잔존 용량 즉 충전된 전력 용량보다 더 큰 경우에(S860) 시스템은 정지 셧 다운된다(S861).
분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 ESS에서 공급되는 전력 용량이 상기 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작고, 비상 부하에서의 소비 전력량보다 큰 경우에(S870), 통상 부하와 비상 부하의 연결을 제어하는 제 2 스위치(522, 622 및 722)는 오픈(OPEN)된 상태로 전환되어 단지 비상부하에만 전력이 공급된다(S871).
분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량과 같은 경우에는(S880), ESS (또는 배터리)는 동작 정지모드로 전환되고(S881), 통상 부하와 비상 부하의 연결을 제어하는 제 2 스위치(522, 622 및 722)는 연결(CLOSE)된 상태로 전환되어 비상 부하(S882) 및 통상 부하(S883)에 전력이 공급된다.
분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작은 경우에(S890), ESS는 방전 모드로 전환되고(S891) 통상 부하와 비상 부하의 연결을 제어하는 제 2 스위치(522, 622 및 722)는 연결(CLOSE)된 상태로 전환되어 비상 부하(S892) 및 통상 부하(S893)에 전력이 공급된다.
분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 큰 경우에(S895), ESS는 충전 모드로 전환되고(S896) 통상 부하와 비상 부하의 연결을 제어하는 제 2 스위치(522, 622 및 722)는 연결(CLOSE)된 상태로 전환되고, 비상 부하(S897) 및 통상 부하(S898)에 전력이 공급된다.
본원 발명의 자동 전환 스위칭 제어 장치 및 제어 방법에서 계통 전원의 이상시 계통과의 연결을 제어하는 스위칭 및 통상 부하 및 비상 부하와의 연결을 제어하는 스위칭은 모두 계통의 정상 상태에서의 전력과 위상을 기초로 정상 부하 또는 비상 부하가 무순단 전력 수급이 가능하도록 동작한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
410 : ESS 또는 배터리
420 : 분산 전원 또는 AV 어레이
430 : ESS 제어용 양방향 DC/DC 컨버터
440 : 분산 전원 제어용 양방향 DC/DC 컨버터
460 : DC_링크
450 : 양방향 인버터
455 : 서킷 브레이커
480 : 자동 스위치 박스
470 : 비상 부하
490 : 통상 부하
485 : 바이패스 필터
495 : 계통 전원

Claims (10)

  1. 분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서,
    계통 이상시 상기 계통과 통상 부하와의 연결을 제어하는 제 1 스위치;
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량과 상기 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량의 비교 결과에 기초하여 상기 통상 부하와 상기 비상 부하간 연결을 제어하는 제 2 스위치;및
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작고, 상기 비상 부하에서의 소비 전력량보다 큰 경우에, 상기 제 2 스위치는 상기 통상 부하와 상기 비상 부하를 오픈(OPEN)된 상태로 전환하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작은 경우에, 상기 ESS는 방전 모드로 전환되고 상기 제 2 스위치는 상기 통상 부하와 상기 비상 부하를 연결(CLOSE)된 상태로 전환하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 큰 경우에, 상기 ESS는 충전 모드로 전환되고 상기 제 2 스위치는 상기 통상 부하와 상기 비상 부하를 연결(CLOSE)된 상태로 전환하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 계통 이상시 상기 제 1 스위치는 오픈(OPEN)된 상태로 전환되고, 상기 제 2 스위치는 상기 계통의 정상 상태에서의 전력과 위상을 기초로 상기 정상 부하 또는 상기 비상 부하가 무순단 전력 수급이 가능하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 장치.
  6. 분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서,
    계통 전원의 정상여부를 판단하는 단계;
    상기 계통 전원의 이상시 상기 계통과 통상 부하간의 연결을 차단하는 단계;
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량 및 상기 통상 부하 및 비상 부하에서의 전력 소비량을 산출하는 단계;
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량과 상기 통상 부하 및 비상 부하에서 소비되는 전력량의 비교 결과에 기초하여 상기 비상 부하와 상기 통상 부하간의 연결을 제어하는 스위칭 제어 단계;를 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량 및 상기 ESS에서 공급되는 전력 용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작고, 상기 비상 부하에서의 소비 전력량보다 큰 경우에, 상기 통상 부하와 상기 비상 부하의 연결을 제어하는 스위치는 오픈(OPEN)된 상태로 전환하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 작은 경우에, 상기 ESS는 방전 모드로 전환되고 상기 통상 부하와 상기 비상 부하의 연결을 제어하는 스위치는 연결(CLOSE)된 상태로 전환하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 분산전원에 의해 생성되는 발전용량이 상기 통상 부하 및 상기 비상 부하에서 소비되는 전력량보다 큰 경우에, 상기 ESS는 충전 모드로 전환되고 상기 통상 부하와 상기 비상 부하의 연결을 제어하는 스위치는 연결(CLOSE)된 상태로 전환하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 방법.
  10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 단계는 상기 계통의 정상 상태에서의 전력과 위상을 기초로 상기 정상 부하 또는 상기 비상 부하가 무순단 전력 수급이 가능하도록 동작하는, 계통 연계형 시스템에서의 자동 스위칭 제어 방법.
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