KR20160083777A - 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템은, 계통연계모드시 계통과 연결되어 충방전 동작을 수행하고, 계통분리모드시 하나 이상의 부하와 연결되어 상기 하나 이상의 부하에 전력을 공급하는 복수의 에너지 저장 장치; 상기 복수의 에너지 저장장치와 상기 계통간의 연결을 제어하는 계통연계용 차단기; 상기 부하와 상기 복수의 에너지 저장장치간의 연결을 제어하는 하나 이상의 부하 연계용 차단기; 및 계통분리모드시 상기 계통연계용 차단기 및 상기 부하연계용 차단기를 오프시킨 후, 상기 복수의 에너지 저장 장치들을 제1 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 상기 계통분리모드로 동작시키며, 계통분리모드로 동작중인 에너지 저장 장치들의 전체용량에 따라 상기 부하 연계용 차단기를 제2 우선순위에 따라 순차적으로 온시켜 상기 부하를 상기 복수의 에너지 저장 장치에 연결시키는 전력 관리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템 및 방법{System and Method for GRID-SEPARATING of Plurality of Energy Storage Syetem}
본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 에너지 저장 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 그의 계통분리 방법에 관한 것이다.
산업의 발달과 더불어 전력의 수요가 증대되고 있으며 주야간, 계절간, 일별간의 전력 사용량의 격차가 점차 심화되고 있다. 최근에는 일시적으로 부하가 몰리면서 피크 부하가 발생하거나 전력계통에 이상이 발생하는 경우에도 안정적으로 전력을 공급하는 다양한 기술들이 개발되고 있다.
이러한 기술 중 하나로서, 비상 발전기를 이용하여 비상시 부하를 공급하는 기술이 사용되고 있다.
구체적으로, 특정 건물 또는 시설 등에 비상 발전기를 설비하고, 피크 부하 또는 계통 사고에 의하여 계통 전력의 공급이 일시적으로 중단되는 경우 비상 발전기를 구동하여 해당 건물 또는 시설에 전력을 공급하는 방식이 적용되고 있다.
그러나, 비상 발전기는 비상시의 발전만을 목적으로 하고 있으며, 평상시에는 가동되지 않아 설비 비용 대비 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 비상 발전기는 디젤발전기와 같은 화학 연료를 이용하여 발전을 수행하는 것이 일반적이므로, 이러한 화학 연료의 연소에 따라 공해물질이 다수 배출되고, 동작시 소음, 진동 등의 환경적 문제점을 가지고 있다.
상술한 문제점 때문에, 최근에는 비상 발전기를 대체할 수 있는 새로운 기술로서 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)이 연구되고 있다.
에너지 저장 시스템은 계통의 잉여 전력을 에너지 저장 장치에 저장해 두었다가, 계통 사고에 의하여 계통 전력의 공급이 일시적으로 중단되면 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 부하에 공급하는 기술이다.
보다 구체적으로, 에너지 저장 시스템은 계통과 연결되어 계통으로부터 공급되는 전력을 부하에 공급하고, 남은 전력을 에너지 저장 장치에 저장한다.
그리고, 계통에 이상이 발생하면, 에너지 저장 시스템은 계통과의 연결을 차단하고, 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 독립적으로 부하에 공급한다. 이에 따라, 에너지 저장 시스템은 계통으로부터 전력 공급이 중단되더라도 부하에 지속적이고 안정적으로 전력을 공급함으로써 비상 발전기를 대체한다.
이러한 에너지 저장 시스템은 설치규모에 따라 단독 시스템에서 N대를 연동한 시스템으로 구성이 가능하며, 복수의 에너지 저장 시스템을 구성할 때 복수의 에너지 저장 시스템이 계통과 분리되어 안정적으로 동작할 수 있는 알고리즘이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수의 에너지 저장 시스템들과 계통을 안정적으로 분리시킬 수 있는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 독립운전 모드에서 과부하가 발생하는 것을 방지할 수 있는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템은, 계통연계모드시 계통과 연결되어 충방전 동작을 수행하고, 계통분리모드시 하나 이상의 부하와 연결되어 상기 하나 이상의 부하에 전력을 공급하는 복수의 에너지 저장 장치; 상기 복수의 에너지 저장장치와 상기 계통간의 연결을 제어하는 계통연계용 차단기; 상기 부하와 상기 복수의 에너지 저장장치간의 연결을 제어하는 하나 이상의 부하 연계용 차단기; 및 계통분리모드시 상기 계통연계용 차단기 및 상기 부하연계용 차단기를 오프시킨 후, 상기 복수의 에너지 저장 장치들을 제1 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 상기 계통분리모드로 동작시키며, 계통분리모드로 동작중인 에너지 저장 장치들의 전체용량에 따라 상기 부하 연계용 차단기를 제2 우선순위에 따라 순차적으로 온시켜 상기 부하를 상기 복수의 에너지 저장 장치에 연결시키는 전력 관리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법은, 복수의 에너지 저장 장치가 계통에 연결되어 충방전 동작을 수행하는 계통연계모드 및 상기 복수의 에너지 저장 장치가 하나 이상의 부하에 전력을 공급하는 계통분리모드 중 어느 하나의 운전모드를 결정하는 단계; 계통분리모드가 결정되면, 상기 복수의 에너지 저장장치와 계통간의 연결을 제어하는 계통연계용 차단기 및 상기 부하와 상기 복수의 에너지 저장장치간의 연결을 제어하는 하나 이상의 부하 연계용 차단기를 오프시키는 단계; 상기 복수의 에너지 저장 장치들을 제1 우선순위에 따라 우선순위가 가장 높은 에너지 저장 장치를 마스터 장치로 설정하고, 상기 마스터 장치를 상기 계통분리모드로 동작시키는 단계; 및 부하의 전체 용량이 상기 마스터 장치의 용량을 초과하지 않도록 제2 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 부하를 선택하고, 선택된 부하와 연결된 부하 연계용 차단기를 온시켜 상기 부하를 상기 마스터 에너지 저장 장치에 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 에너지 저장 장치들에 대한 계통분리모드 운전이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 미리 설정된 우선순위에 따라 복수의 에너지 저장 장치들을 순차적으로 동작시킴으로써 복수의 에너지 저장 장치들을 효율적으로 계통분리모드로의 전환하는 것이 가능하다는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 부하의 부하량과 에너지 저장 장치의 총 용량을 비교해가면서 미리 설정된 우선순위에 따라 순차적으로 부하를 에너지 저장 장치에 연결시킴으로써 과부하 발생을 방지할 수 있고, 에너지 저장 장치는 계통분리모드에서 안정적으로 동작할 수 있다는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 전력 관리 장치를 설명하는 구성도이다.
도 3a는 에너지 저장 장치의 우선순위 및 용량의 예를 나타내는 도면이다.
도 3b는 부하의 우선순위 및 부하량의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 마스터 장치에 대한 운전 제어를 설명하는 흐름도이다.
도 6은 기동된 에너지 저장 장치에 부하를 연결하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 복수의 에너지 저장 장치들에 대한 순차적 운전 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 통분리모드 정지 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템(이하, '계통분리 제어 시스템'이라 함, 100)은 계통연계모드, 계통분리모드, 및 대기모드 중 어느 하나로 동작한다.
계통연계모드로 동작하는 경우, 계통분리 제어 시스템(100)은 계통(140)과 연계되어 계통(140)의 잉여 전력을 배터리에 저장하거나, 배터리에 저장된 전력을 계통(140)에 공급한다.
한편, 계통분리 제어 시스템(100)은 계통연계모드로 동작하던 중 계통(140)에 전압 변동, 주파수 변동, 순간 정전, 과도 전압 등으로 인한 이상이 발생하면, 계통연계용 차단기(130)를 오프시켜서 계통(140)과의 연결을 차단하고, 동작모드를 계통연계모드에서 계통분리모드로 전환된다.
계통분리모드로 동작하는 경우, 계통분리 제어 시스템(100)은 배터리에 저장된 전력을 독립적으로 부하(160)에 공급한다.
한편, 계통분리 제어 시스템(100)은 시스템 고장, 시스템 점검 등을 이유로 동작을 정지시키고, 대기모드로 전환될 수도 있다.
이러한 계통분리 제어 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 에너지 저장 장치들(Energy Storage System, 110), 전력 관리 장치(Power Management System, PMS, 120), 계통연계용 차단기(130), 및 부하연계용 차단기(150)를 포함한다.
먼저, 복수의 에너지 저장 장치들(110)은 계통(140)으로부터 제공되는 전력을 배터리에 충전시키거나, 저장된 전력을 방전시켜 계통(140) 또는 부하(160)로 공급한다.
각 에너지 저장 장치(110)는 전력 조절 장치(Power Conditioning System: PCS, 115) 및 배터리 관리 장치(Battery Conditioning System: BCS, 117)를 포함한다.
전력 조절 장치(115)는 계통(140)에서 제공되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 배터리 관리 장치(117)로 출력하거나, 배터리 관리 장치(117)에서 제공되는 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력한다. 전력 조절 장치(115)는 ESS 차단기(112), 변압기(114), 전력 변환 장치(116), 및 PCS 제어기(113)를 포함한다.
ESS 차단기(112)는 PCS 제어기(113)에 의해 온되어 에너지 저장 장치(110)를 전력라인(170)에 연결시킨다. 또한, ESS 차단기(112)는 PCS 제어기(113)에 의해 오프되어 에너지 저장 장치(110)와 외부의 연결을 차단시킨다.
변압기(114)는 PCS 제어기(113)의 제어에 의하여 충전시 계통(140)으로부터 입력되는 교류전압을 전력 변환 장치(116)에서 운용 가능한 교류 전압으로 감압하거나, 방전시 전력 변환 장치(116)로부터 출력되는 교류 전압을 계통(140)에서 운용 가능한 교류 전압으로 승압하는 역할을 수행한다.
전력 변환 장치(116)는 PCS 제어기(113)의 제어에 의하여 충전시 계통(140)으로부터 제공되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 배터리 랙(118)으로 출력하거나, 방전시 배터리 랙(118)으로부터 제공되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 부하 (160) 또는 계통(140)으로 출력한다.
PCS 제어기(113)는 전력 관리 장치(120)로부터 전달되는 ESS 차단기(112)의 제어 명령에 따라 ESS 차단기(112)를 온시키거나 오프시킨다. 구체적으로, PCS 제어기(113)는 해당 전력 조절 장치(115)가 전압을 출력하도록 하기 위해 전력 관리 장치(120)로부터 ESS 차단기(112)의 온명령이 전달되면, ESS 차단기(112)를 온시켜 변압기(114)를 전력라인(170)에 연결시킨다. 또한, PCS 제어기(113)는 해당 전력 조절 장치(115)의 전압 출력을 정지시키기 위해 전력 관리 장치(120)로부터 ESS 차단기(112)의 오프명령이 전달되면 ESS 차단기(112)를 오프시켜 변압기(114)를 전력라인(170)으로부터 분리시킨다.
이외에도, PCS 제어기(113)는 계통연계모드시 전력 관리 장치(120)로부터 전달되는 출력 지령치에 따른 전압이 출력되도록 전력 변환 장치(116)의 동작을 제어한다.
배터리 관리 장치(117)는 전력 조절 장치(115)로부터 전달되는 직류전압을 충전하거나, 충전되어 있는 직류전압을 전력 조절 장치(115)로 제공한다. 이러한 배터리 관리 장치(117)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 배터리 랙(118) 및 BCS 제어기(119)를 포함한다.
하나 이상의 배터리 랙(118)은 하나 이상의 배터리가 패킹(Packing)되어 있는 것으로서, 충전시 계통(140)과 연결되어 전력을 공급받고, 방전시 계통(140) 또는 부하(160)로 전력을 제공한다.
BCS 제어기(119)는 배터리 관리 장치(117)의 전체적인 동작을 제어하는 것으로서, 특히 BCS 제어기(119)는 배터리 랙(118)에 포함된 하나 이상의 배터리의 상태를 모니터링하여 배터리 상태 정보를 생성한다.
일 실시예에 있어서, 배터리 상태 정보는 각 배터리에 충전되어 있는 전력량, 상기 각 배터리의 전류값, 상기 각 배터리의 SOC(State Of Charge) 정보, 상기 각 배터리의 SOH(Sate Of Health) 정보, 및 상기 각 배터리의 정격용량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
BCS 제어기(119)는 생성한 배터리 상태 정보를 전력 관리 장치(120)로 전달한다.
또한 BCS 제어기(119)는 배터리 상태 정보를 기초로 배터리 랙간의 SOC 밸런싱을 제어한다.
한편, 도 1에 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치(117)는 초기 충전부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
초기 충전부(미도시)는 각 배터리 랙(118)에 연결되어 각 배터리 랙(118)에 포함된 하나 이상의 배터리에서 발생되는 돌입 전류를 방지하는 역할을 수행한다.
이러한 돌입 전류는 배터리 랙을 교체하거나 재가동하는 경우에 기존에 장착되어 있던 배터리 랙과 새로운 배터리 랙의 전압 불균형으로 인해 발생되는 것으로서, 돌입 전류로 인해 소자가 파괴되거나 화재가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 초기 충전부(미도시)를 이용하여 각 배터리 랙(118)에서 발생되는 돌입 전류를 최소화할 수 있다.
이러한 경우 BCS 제어기(119)는 초기 충전부의 동작을 제어함으로써 배터리 랙의 전압 불균형으로 인한 돌입전류 발생을 방지하게 된다.
다음, 전력 관리 장치(120)는 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 운전모드를 결정하고, 운전모드에 따라 복수의 에너지 저장 장치들(110), 계통연계용 차단기(130), 및 복수의 부하들연계용 차단기(150)를 제어한다.
이하에서는 도 2를 참조하여 전력 관리 장치(120)에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 전력 관리 장치를 설명하는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 장치(120)는 운전모드 결정부(210), 계통분리 운전부(220), 계통분리 정지부(230), 및 우선순위 설정부(240)를 포함한다.
먼저, 운전모드 결정부(210)는 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 운전모드를 결정한다. 상기 운전모드는 계통연계모드, 계통분리모드, 및 대기모드를 포함한다.
운전모드 결정부(210)는 계통연계모드로 동작 중 계통에 이상이 발생하면, 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 운전모드로 계통분리모드를 결정한다.
일 실시예에서, 운전모드 결정부(210)는 계통(140)으로부터 검출된 전압, 전류, 주파수 및 위상 중 적어도 하나가 미리 설정된 기준을 벗어나면 계통(140)에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 다른 실시예에서, 운전모드 결정부(210)는 외부로부터 계통(140)에 대한 이상상태정보를 제공받을 수도 있다.
한편, 운전모드 결정부(210)는 복수의 에너지 저장 장치들(110) 중 일부 또는 전부가 고장이 나거나, 시스템 점검 등의 이유로 시스템을 정지시키기 위하여 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 운전모드로 대기모드를 결정한다.
다음, 우선순위 설정부(240)는 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 우선순위를 설정한다.
일 실시예에 있어서, 우선순위 설정부(240)는 에너지 저장 장치의 용량을 이용하여 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 우선순위를 설정할 수 있다. 예를 들면, 우선순위 설정부(240)는 용량이 큰 순서대로 우선순위를 설정할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 우선순위 설정부(240)는 관리자에 의하여 임의로 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 우선순위를 설정할 수 있다.
또한, 우선순위 설정부(240)는 복수의 부하들(160)에 대한 우선순위를 설정한다.
일 실시예에 있어서, 우선순위 설정부(240)는 부하중요도 및 부하량 중 적어도 하나를 이용하여 복수의 부하들(160)에 대한 우선순위를 설정할 수 있다. 예를 들면, 우선순위 설정부(240)는 부하중요도가 큰 순서대로 우선순위를 설정할 수 있다. 다른 예를 들면, 우선순위 설정부(240)는 부하량이 큰 순서대로 우선순위를 설정할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 우선순위 설정부(240)는 관리자에 의하여 임의로 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 우선순위를 설정할 수 있다.
다음, 계통분리 운전부(220)는 운전모드 결정부(210)에 의하여 계통분리모드가 결정되면, 복수의 에너지 저장 장치들(110)을 계통(140)과 분리시키고, 복수의 에너지 저장 장치들(110)을 계통분리모드로 동작시킨다.
이러한 계통분리 운전부(220)는 제1 운전 제어부(222), 제1 부하 선택부(224), 부하 연결부(226), 및 제2 운전 제어부(228)를 포함한다.
제1 운전 제어부(222)는 계통(140)과 분리된 상태에서 복수의 에너지 저장 장치들(110) 중 마스터 장치를 결정하고, 상기 결정된 마스터 장치를 계통분리모드로 동작시킨다.
보다 구체적으로, 제1 운전 제어부(222)는 운전모드 결정부(210)에 의하여 계통분리모드가 결정되면, 계통연계용 차단기(130)를 오프시켜 복수의 에너지 저장 장치들(110)을 계통(140)과 분리시킨다.
그리고, 제1 운전 제어부(222)는 과부하로 인하여 트립(trip)이 발생하는 것을 방지하기 위하여 복수의 부하들연계용 차단기(150)를 오프시켜 복수의 에너지 저장 장치들(110)과 복수의 부하들(160)의 연결을 차단시킨다.
그리고, 제1 운전 제어부(222)는 우선순위 설정부(240)에 의하여 미리 설정된 우선순위가 높은 순서로 복수의 에너지 저장 장치들(110) 중 하나를 선택하고, 선택한 에너지 저장 장치(110)를 마스터 장치로 결정한다. 이때, 제1 운전 제어부(222)는 최우선순위의 에너지 저장 장치(110)를 마스터 장치로 결정할 수 있다.
제1 운전 제어부(222)는 마스터 장치에 포함된 ESS 차단기(112)를 온시키기 위한 제어 명령을 생성하여 마스터 장치의 PCS 제어기로 전달함으로써 마스터 장치의 PCS 제어기(113)가 마스터 장치의 ESS 차단기(112)를 온시키도록 하고, 이를 통해 마스터 장치를 계통분리모드로 동작시킨다. 이때, 마스터 장치는 정상적으로 동작하면 전압이 발생하게 된다.
한편, 제1 운전 제어부(222)는 마스터 장치가 설정시간 이내에 계통분리모드로 동작하지 않으면, 해당 에너지 저장 장치(110)가 고장이 난 것으로 판단하고, 시스템을 정지시키거나, 다음 순위의 에너지 저장 장치를 마스터 장치로 결정할 수 있다.
예를 들면, 제1 운전 제어부(222)는 마스터 장치가 설정시간 이내에 계통분리모드로 동작하지 않으면, 1순위 에너지 저장 장치(110a)가 고장이 난 것으로 판단하고, 고장처리를 위하여 시스템을 정지시킬 수 있다.
다른 예를 들면, 제1 운전 제어부(222)는 1순위 에너지 저장 장치(110a)를 마스터 장치로 결정하고, 계통분리모드로 동작시킬 수 있다. 그리고, 제1 운전 제어부(222)는 마스터 장치가 설정시간 이내에 계통분리모드로 동작하지 않으면, 1순위 에너지 저장 장치(110a)가 고장이 난 것으로 판단하고, 2순위 에너지 저장 장치(110b)를 마스터 장치로 결정하고, 계통분리모드로 동작시킬 수 있다.
다음, 제1 부하 선택부(224)는 제1 또는 제2 운전 제어부(222, 228)에 의하여 에너지 저장 장치(110)에 대한 동작 제어가 완료되면, 우선순위 설정부(240)에 의하여 미리 설정된 우선순위가 높은 순서대로 복수의 부하들(160) 중 적어도 하나를 선택한다.
다만, 제1 부하 선택부(224)는 총 부하량이 계통분리모드로 동작하는 적어도 하나의 에너지 저장 장치(110)의 총 용량을 초과하지 않도록 선택을 제한할 수 있다. 이때, 총 부하량은 계통분리모드로 동작하는 적어도 하나의 에너지 저장 장치(110)에 이미 연결된 제1 부하의 부하량과 제1 부하 선택부(224)에 의하여 선택된 제2 부하의 부하량을 합산한 값에 상응한다.
이것은 부하(160)를 계통분리 제어 시스템(100)에 연결할 때 부하(160)의 총 부하량이 계통분리모드로 동작하는 적어도 하나의 에너지 저장 장치(110)의 총 용량을 초과하면 과부하가 발생할 수 있기 때문이다.
예를 들어 설명하면, 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 우선순위가 도 3a에 도시된 바와 같고, 복수의 부하들(160)에 대한 우선순위 및 부하량이 도 3b에 도시된 바와 같다고 가정한다. 그리고, 제1 운전 제어부(222)에 의하여 1순위 에너지 저장 장치(110a)가 계통분리모드로 동작한다고 가정한다.
제1 부하 선택부(224)는 우선순위에 따라 1순위 부하(160a)를 선택할 수 있다. 1순위 부하(160a)의 부하량은 500KW로 계통분리모드로 동작하는 1순위 에너지 저장 장치(110a)의 총 용량 500VA를 초과하지 않는다.
반면, 제1 부하 선택부(224)는 2순위 부하(160b)를 더 선택하지 않는다. 2순위 부하(160b)의 부하량은 500KW이므로, 1순위 및 2순위 부하(160a, 160b)의 총 부하량은 1000KW이 된다. 1000KW는 계통분리모드로 동작하는 1순위 에너지 저장 장치(110a)의 총 용량 500VA를 초과하므로, 제1 부하 선택부(224)는 1순위 부하(160a)만 선택하고, 2순위 부하(160b)를 선택하지 않을 수 있다.
다른 예를 들면, 제1 운전 제어부(222)에 의하여 1순위, 2순위, 및 3순위 에너지 저장 장치(110a, 110b, 110c)가 계통분리모드로 동작하고, 1순위 및 2순위 부하(160a, 160b)가 이미 연결되어 있다고 가정한다.
제1 부하 선택부(224)는 부하를 선택하지 않을 수 있다. 3순위 부하(160c)의 부하량은 1000KW이므로, 1순위, 2순위 및 3순위 부하(160a, 160b, 160c)의 총 부하량은 2000KW이 된다. 2000KW는 계통분리모드로 동작하는 1순위, 2순위, 및 3순위 에너지 저장 장치(110a, 110b, 110c)의 총 용량 1500VA를 초과하므로, 제1 부하 선택부(224)는 3순위 부하(160c)를 선택하지 않을 수 있다.
다음, 부하 연결부(226)는 제1 부하 선택부(224)에 의하여 적어도 하나의 부하(160)가 선택되면, 상기 선택된 적어도 하나의 부하(160)를 계통분리 제어 시스템(100)에 연결시킨다.
보다 구체적으로, 부하 연결부(226)는 제1 부하 선택부(224)에 의하여 선택된 적어도 하나의 부하(160) 각각에 연결된 적어도 하나의 부하연계용 차단기(150)를 온시킴으로써, 적어도 하나의 부하(160)와 계통분리 제어 시스템(100)을 연결시킨다.
다음, 제2 운전 제어부(228)는 우선순위 설정부(240)에 의하여 미리 설정된 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 복수의 에너지 저장 장치들(110)을 마스터 장치와 동기화시키면서 계통분리모드로 동작시킨다.
보다 구체적으로, 제2 운전 제어부(228)는 복수의 에너지 저장 장치들(110) 중 우선순위가 높은 순서로 하나를 선택하고, 선택한 에너지 저장 장치(110)에 포함된 ESS 차단기(112)를 온시키기 위한 제어 명령을 생성하여 선택한 에너지 저장 장치(110)의 PCS 제어기(113)로 전달함으로써 해당 에너지 저장 장치(110)의 PCS 제어기(113)가 해당 에너지 저장 장치(110)의 ESS 차단기(112)를 온시키도록 하고, 이를 통해 해당 에너지 저장 장치를 계통분리모드로 동작시킨다.
그리고, 제2 운전 제어부(228)는 상기 선택한 에너지 저장 장치(110)가 계통분리모드로 동작하면, 상기 선택한 에너지 저장 장치(110)를 제1 운전 제어부(228)에 의하여 계통분리모드로 동작하는 마스터 장치와 동기화시킨다.
한편, 제2 운전 제어부(228)는 상기 선택한 에너지 저장 장치(110)가 설정시간 이내에 계통분리모드로 동작하지 않으면, 해당 에너지 저장 장치(110)가 고장이 난 것으로 판단하고, 시스템을 정지시키거나, 다음 순위의 에너지 저장 장치를 선택한다.
다음, 계통분리 정지부(230)는 계통분리모드로 동작하던 중 운전모드 결정부(210)에 의하여 대기모드가 결정되면, 부하(160)를 복수의 에너지 저장 장치들(110)과 분리시키고, 계통분리모드로 동작하는 복수의 에너지 저장 장치들(110)의 운전을 순차적으로 정지시킨다.
이러한 계통분리 정지부(230)는 제2 부하 선택부(232), 부하 차단부(234), 및 운전 정지부(236)를 포함한다.
운전 정지부(236)는 우선순위 설정부(240)에 의하여 미리 설정된 우선순위가 낮은 순서대로 순차적으로 복수의 에너지 저장 장치들(110)의 운전을 정지시킨다.
보다 구체적으로, 운전 정지부(236)는 복수의 에너지 저장 장치들(110) 중 우선순위가 낮은 순서로 하나를 선택한다. 그리고, 운전 정지부(236)는 제2 부하 선택부(232)에 의하여 선택된 부하(160)의 연결이 차단되면, 상기 선택한 에너지 저장 장치(110)에 포함된 ESS 차단기(112)를 오프시키기 위한 제어 명령을 생성하여 해당 에너지 저장 장치(110)의 PCS 제어기(113)로 전달함으로써 해당 에너지 저장 장치(110)의 PCS 제어기(113)가 해당 에너지 저장 장치(110)의 ESS 차단기(112)를 오프시키도록 하고, 이를 통해 해당 에너지 저장 장치(110)의 운전을 정지시킨다.
상술한 바와 같이, 운전 정지부(236)는 에너지 저장 장치(110)의 운전을 정지하기에 앞서 제2 부하 선택부(232)에 의하여 선택된 부하(160)의 연결이 차단한다. 이것은 에너지 저장 장치(110)가 정지될 때 부하(160)의 총 부하량이 계통분리모드로 동작하는 에너지 저장 장치(110)의 총 용량을 초과하면 과부하가 발생할 수 있기 때문이다.
다음, 제2 부하 선택부(232)는 우선순위 설정부(240)에 의하여 미리 설정된 우선순위가 낮은 순서대로 복수의 부하들(160) 중 적어도 하나를 선택한다.
일 실시예에 있어서, 제2 부하 선택부(232)는 복수의 부하들(160)의 부하량, 복수의 에너지 저장 장치들(110)의 용량을 이용하여 복수의 부하들(160) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
제2 부하 선택부(232)는 운전 정지부(236)에 의하여 선택된 에너지 저장 장치(110)의 운전이 정지되었을 때 계통분리 제어 시스템(100)에 연결된 부하들(160)의 총 부하량이 계통분리모드로 동작하는 적어도 하나의 에너지 저장 장치(110)의 총 용량을 초과하는지 판단할 수 있다. 초과하면, 제2 부하 선택부(232)는 우선순위가 낮은 순서대로 복수의 부하들(160) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
즉, 본 발명의 계통분리 제어 시스템(100)은 운전 정지부(236)에 의하여 에너지 저장 장치(110)의 운전이 정지되더라도 과부하가 발생하지 않도록 우선순위가 낮은 순서대로 부하(160)의 연결을 차단시킬 수 있다.
예를 들어 설명하면, 복수의 에너지 저장 장치들(110)에 대한 우선순위가 도 3a에 도시된 바와 같고, 복수의 부하들(160)에 대한 우선순위 및 부하량이 도 3b에 도시된 바와 같다고 가정한다. 그리고, 운전 정지부(236)가 우선순위가 가장 낮은 5순위 에너지 저장 장치(110e)를 선택하였다고 가정한다.
5순위 에너지 저장 장치(110e)를 제외한 에너지 저장 장치들의 총 용량은 2000KW로, 총 부하량 2500KW 보다 작다. 이에 따라, 제2 부하 선택부(232)는 우선순위가 가장 낮은 5순위 부하(160e)를 선택할 수 있다. 5순위 부하(160e)의 부하량이 200KW이므로, 5순위 부하(160e)를 제외한 부하들의 총 부하량은 2300KW이 되고, 총 용량 2000KW를 초과한다.
이에 따라, 제2 부하 선택부(232)는 우선순위가 다음으로 낮은 4순위 부하(160d)를 더 선택할 수 있다. 4순위 부하(160d)의 부하량이 300KW이므로, 5순위 및 4순위 부하(160e, 160d)를 제외한 부하들의 총 부하량은 2000KW이 되고, 총 용량 2000KW와 동일하게 된다.
다음, 부하 차단부(234)는 제2 부하 선택부(232)에 의하여 적어도 하나의 부하(160)가 선택되면, 상기 선택된 적어도 하나의 부하(160)와 계통분리 제어 시스템(100)의 연결을 차단시킨다.
보다 구체적으로, 부하 차단부(234)는 제2 부하 선택부(232)에 의하여 선택된 적어도 하나의 부하(160) 각각에 연결된 적어도 하나의 부하연계용 차단기(150)를 오프시킴으로써, 적어도 하나의 부하(160)와 계통분리 제어 시스템(100)의 연결을 차단시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통분리 제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 4에 도시된 다수의 에너지 저장 장치의 계통분리 제어 방법은 도 1에 도시된 다수의 에너지 저장 장치의 계통분리 제어 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 계통분리 제어 시스템(이하, '계통분리 제어 시스템'이라 함, 100)은 운전모드로 계통분리모드가 결정되면, 계통연계용 차단기(130)를 오프시켜서 계통(140)과의 연결을 차단시킨다(S401).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하연계용 차단기(150)를 오프시켜서 복수의 부하들(160)과의 연결을 차단시킨다(S402).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 복수의 에너지 저장 장치들(110) 중 하나를 마스터 장치로 결정하고, 마스터 장치를 계통분리모드로 운전한다(S403).
이하에서는 도 5를 참조하여, 마스터 장치에 대한 운전 제어를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 마스터 장치에 대한 운전 제어를 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 계통분리 제어 시스템(100)은 우선순위가 가장 높은 에너지 저장 장치(110)를 마스터 장치로 결정한다(S501 및 S502).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치로 결정된 에너지 저장 장치(110)의 우선순위가 제1 최대값을 초과하는지 확인하고, 초과하면, 모든 에너지 저장 장치(110)가 고장이 난 것으로 판단하고 계통분리모드 운전 실패 신호를 생성하여 시스템을 정지시킨다(S503 및 S504). 여기서, 제1 최대값은 에너지 저장 장치(110)에 대한 우선순위 최대값에 해당하며, 에너지 저장 장치(110)의 개수에 상응할 수 있다.
반면, 마스터 장치로 결정된 에너지 저장 장치(110)의 우선순위가 제1 최대값을 초과하지 않으면, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치가 계통분리모드인지 확인한다(S505).
마스터 장치가 계통분리모드가 아니면, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치에 대한 운전 모드를 계통분리모드로 변경한다(S506).
마스터 장치가 계통분리모드이면, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치에 포함된 ESS 차단기(112)를 온시켜서 마스터 장치를 전력라인(170)에 연결한다(S507).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치를 계통분리모드로 운전한다(S508). 이때, 마스터 장치가 미리 설정된 지연시간 이내에 동작하지 않으면, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치에 상응하는 에너지 저장 장치(110)가 고장이 난 것으로 판단하고, 다음 순위의 에너지 저장 장치(110)를 마스터 장치로 결정한다(S509, S510, 및 S502). 이후, 계통분리 제어 시스템(100)은 S503 내지 S510 단계를 다시 수행한다.
반면, 마스터 장치가 미리 설정된 지연시간 이내에 동작하면, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치의 배터리에 전력을 충전하고, 전압을 발생한다(S509 및 S511).
다시 도 4를 참조하면, 다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 복수의 부하들(160) 중 적어도 하나를 선택하여 에너지 저장 장치(110)와 연결시킨다(S404). 이때, 상기 선택된 적어도 하나의 부하(160)와 연결되는 에너지 저장 장치(110)는 계통분리모드로 동작하는 에너지 저장 장치(이하, '기동된 에너지 저장 장치'라고 함)에 해당한다.
즉, 계통분리 제어 시스템(100)은 S403에서 마스터 장치에 대한 운전 제어가 완료되면, 상기 선택된 적어도 하나의 부하(160)를 마스터 장치에 연결시킨다.
이하에서는 도 6을 참조하여 기동된 에너지 저장 장치(110)에 부하를 연결하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 기동된 에너지 저장 장치에 부하를 연결하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 계통분리 제어 시스템(100)은 적어도 하나의 기동된 에너지 저장 장치(110)의 총 용량을 산출한다(S601).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 우선순위가 가장 높은 부하(160)를 선택하고, 부하(160)의 총 부하량을 산출한다(S602 및 S603). 여기서, 총 부하량은 기동된 에너지 저장 장치(110)에 이미 연결된 부하의 부하량과 상기 선택된 부하의 부하량을 합산한 값에 해당한다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 총 용량과 총 부하량을 비교하고, 총 용량이 총 부하량 보다 크거나 같으면, 상기 선택된 부하(160)와 연결된 부하연계용 차단기(150)를 온시켜서 상기 선택된 부하(160)를 기동된 에너지 저장 장치(110)에 연결시킨다(S604 및 S605).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 다음 순위의 부하(160)를 선택하고, 우선순위가 제2 최대값을 초과하는지 확인하고, 초과하지 않으면, S603 내지 S607을 반복해서 수행한다(S607). 여기서, 제2 최대값은 부하(160)에 대한 우선순위 최대값에 해당하며, 부하(160)의 개수에 상응할 수 있다.
반면, 계통분리 제어 시스템(100)은 총 용량이 총 부하량 보다 작으면, 기동된 에너지 장치(110)에 부하를 연결하는 것을 종료한다(S604).
다시 도 4를 참조하면, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치를 제외한 나머지 에너지 저장 장치(110)를 순차적으로 계통분리모드로 운전한다(S405).
이하에서는 도 7을 참조하여 에너지 저장 장치에 대하여 순차적으로 운전 제어를 수행하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은 복수의 에너지 저장 장치들에 대한 순차적 운전 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 계통분리 제어 시스템(100)은 마스터 장치를 기준으로 다음 순위의 에너지 저장 장치(110)를 선택한다(S701).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)가 계통분리모드인지 확인한다(S702).
상기 선택된 에너지 저장 장치(110)가 계통분리모드가 아니면, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)에 대한 운전 모드를 계통분리모드로 변경한다(S702 및 S703).
상기 선택된 에너지 저장 장치(110)가 계통분리모드이면, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)에 포함된 ESS 차단기(112)를 온시켜서 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)를 전력라인(170)에 연결한다(S702 및 S704).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)를 계통분리모드로 운전한다(S705).
이때, 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)가 미리 설정된 지연시간 이내에 동작하지 않으면, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)가 고장이 난 것으로 판단하고, 다음 순위의 에너지 저장 장치(110)를 선택한다(S706 및 S701). 이후, 계통분리 제어 시스템(100)은 S702 내지 S506 단계를 다시 수행한다.
반면, 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)가 미리 설정된 지연시간 이내에 동작하면, 계통분리 제어 시스템(100)은 기 선택된 에너지 저장 장치(110)와 마스터 장치를 동기화시킨다(S706 및 S707).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)에 포함된 배터리에 전력을 충전하여 전압을 발생한다(S708).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 선택된 에너지 저장 장치(110)를 포함하여 기동된 에너지 저장 장치(110)의 총 용량을 산출한다(S709).
다시 도 4를 참조하면, 계통분리 제어 시스템(100)은 S405에서 우선순위에 따른 에너지 저장 장치(110)의 계통분리모드 운전 제어가 완료되면, S404를 수행하여 우선순위에 따라 부하(160)를 연결시킨다.
계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치(110)에 대한 우선순위가 제1 최대값을 초과할 때까지 S404 및 S405를 반복 수행한다.
이하에서는 구제적인 예를 들어 계통분리 제어 시스템의 계통분리모드 제어 방법을 설명하도록 한다.
계통분리 제어 시스템(100)은 5개의 에너지 저장 장치(110)를 포함하고, 5개의 부하(160)에 전력을 공급할 수 있다고 가정한다. 에너지 저장 장치(110)의 우선순위 및 용량은 도 3a에 도시된 바와 같고, 부하(160)의 우선순위 및 부하량은 도 3b에 도시된 바와 같다고 가정한다.
계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위가 가장 높은 ESS(1)를 마스터 장치로 결정하고, ESS(1)을 계통분리모드로 동작시킬 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(1)가 정상 동작하면, 배터리에 전력을 충전시켜 전압을 발생시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하의 우선순위가 가장 높은 부하(1)을 선택하고, 부하(1)을 포함하는 부하의 총 부하량과 ESS(1)를 포함하는 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 부하량과 총 용량을 비교하고, 총 부하량 500KW와 총 용량 500KW이 같으므로, 부하(1)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 온시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위,즉, 2순위로 변경하여 ESS(2)에 대하여 계통분리모드로 동작시킬 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(2)가 정상 동작하면, 마스터 장치인 ESS(1)과 동기화시키고, 전압을 발생시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하의 우선순위를 다음 순위, 즉, 2순위로 변경하여 부하(2)를 선택하고, 부하(2)를 포함하는 부하의 총 부하량과 ESS(2)를 포함하는 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 부하량과 총 용량을 비교하고, 총 부하량 1000KW와 총 용량 1000KW이 같으므로, 부하(2)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 온시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위, 즉, 3순위로 변경하여 ESS(3)에 대하여 계통분리모드로 동작시킬 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(3)가 정상 동작하면, 마스터 장치인 ESS(1)과 동기화시키고, 전압을 발생시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하의 우선순위를 다음 순위, 즉, 3순위로 변경하여 부하(3)를 선택하고, 부하(3)를 포함하는 부하의 총 부하량과 ESS(3)를 포함하는 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 부하량과 총 용량을 비교하고, 총 부하량 2000KW이 총 용량 1500KW 보다 크므로, 부하(3)을 연결시키지 않고, 다음 단계로 넘어갈 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위, 즉, 4순위로 변경하여 ESS(4)에 대하여 계통분리모드로 동작시킬 수 있다. 이때, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(4)가 미리 설정된 지연시간 이내에 정상동작 하지 않으면, 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위, 즉, 5순위로 변경하여 ESS(5)에 대하여 계통분리모드로 동작시킬 수 있다. 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(5)가 정상 동작하면, 마스터 장치인 ESS(1)과 동기화시키고, 전압을 발생시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(4) 및 ESS(5)를 포함하는 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출하고, 총 용량과 총 부하량을 비교할 수 있다. 총 부하량 2000KW이 총 용량 2500KW 보다 작으므로, 부하(3)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 온시킬 수 있다.
그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하의 우선순위를 다음 순위, 즉, 4순위로 변경하여 부하(4)를 선택하고, 부하(4)를 포함하는 부하의 총 부하량을 산출할 수 있다. 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 부하량과 총 용량을 비교하고, 총 부하량 2300KW이 총 용량 2500KW 보다 작으므로, 부하(4)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 온시킬 수 있다.
그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하의 우선순위를 다음 순위, 즉, 5순위로 변경하여 부하(5)를 선택하고, 부하(5)를 포함하는 부하의 총 부하량을 산출할 수 있다. 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 부하량과 총 용량을 비교하고, 총 부하량 2500KW이 총 용량 2500KW과 같으므로, 부하(5)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 온시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 계통분리 제어 시스템(100)은 우선순위에 따라 순차적으로 복수의 에너지 저장 장치들(110)을 계통분리모드로 동작시키고, 기동된 에너지 저장 장치(110)의 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교해 가면서 미리 정해진 부하의 우선순위에 따라 순차적으로 부하를 에너지 저장 장치에 연결시킨다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 계통분리모드 정지 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치(110)의 우선순위를 제1 최대값으로 설정하고, 부하(160)의 우선순위를 제2 최대값으로 설정한다(S801).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 설정한 에너지 저장 장치의 우선순위에 대응되는 에너지 저장 장치(110)를 제외하고 에너지 저장 장치들의 총 용량을 산출한다(S802).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교하고, 총 용량이 총 부하량 보다 작으면, 부하연계용 차단기(150)를 오프시켜 상기 설정한 부하의 우선순위에 대응되는 부하(160)를 분리시킨다(S803 및 S804). 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 분리된 부하를 제외하고 부하의 총 부하량을 산출한다(S805).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하의 우선순위로 역순으로 다음 순위를 설정하고, 모든 부하가 분리된 것이 아니라면, S803 내지 S807를 반복 수행한다 (S806 및 S807).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 총 용량이 부하의 총 부하량 보다 크거나 같으면, 상기 설정한 에너지 저장 장치(110)의 우선순위에 대응되는 에너지 저장 장치(110)의 운전을 정지시킨다(S803 및 S808).
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위로 설정하고, 모든 에너지 저장 장치가 운전을 정지한 것이 아니라면, S802 내지 S810을 반복 수행한다(S809 및 S810).
이하에서는 구제적인 예를 들어 에너지 저장 시스템의 계통분리모드 정지 방법을 설명하도록 한다.
계통분리 제어 시스템(100)은 5개의 에너지 저장 장치(110)를 포함하고, 계통분리모드에서 5개의 부하(160)에 전력을 공급한다고 가정한다. 에너지 저장 장치(110)의 우선순위 및 용량은 도 3a에 도시된 바와 같고, 부하(160)의 우선순위 및 부하량은 도 3b에 도시된 바와 같다고 가정한다.
계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위가 가장 낮은 ESS(5)를 선택할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(5)를 제외하고 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교하고, 총 용량 2000KW이 총 부하량 2500KW 보다 작으므로, 부하의 우선순위가 가장 낮은 부하(5)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 오프시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하(5)를 제외하고 부하의 총 부하량을 산출할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 총 용량과 상기 산출된 총 부하량을 비교하고, 총 용량 2000KW이 총 부하량 2300KW 보다 작으므로, 부하의 우선순위를 역순으로 다음 순위, 즉, 4순위로 변경하고 부하(4)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 오프시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하(4)를 제외하고 부하의 총 부하량을 산출할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 총 용량과 상기 산출된 총 부하량을 비교하고, 총 용량 2000KW이 총 부하량 2000KW과 같으므로, ESS(5)의 운전을 정지시킨다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위, 즉, 4순위로 설정하고 ESS(4)를 선택할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(4)를 제외하고 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교하고, 총 용량 1500KW이 총 부하량 2000KW 보다 작으므로, 부하의 우선순위를 역순으로 다음 순위, 즉, 3순위로 변경하고 부하(3)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 오프시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하(3)를 제외하고 부하의 총 부하량을 산출할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 총 용량과 상기 산출된 총 부하량을 비교하고, 총 용량 1500KW이 총 부하량 1000KW 보다 크므로, ESS(4)의 운전을 정지시킨다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위, 즉, 3순위로 설정하고 ESS(3)를 선택할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(3)를 제외하고 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교하고, 총 용량 1000KW이 총 부하량 1000KW과 같으므로, ESS(3)의 운전을 정지시킨다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위, 즉, 2순위로 설정하고 ESS(2)를 선택할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(2)를 제외하고 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교하고, 총 용량 500KW이 총 부하량 1000KW 보다 작으므로, 부하의 우선순위를 역순으로 다음 순위, 즉, 2순위로 변경하고 부하(2)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 오프시킬 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 부하(2)를 제외하고 부하의 총 부하량을 산출할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 총 용량과 상기 산출된 총 부하량을 비교하고, 총 용량 500KW이 총 부하량 500KW와 같으므로, ESS(2)의 운전을 정지시킨다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 에너지 저장 장치의 우선순위를 다음 순위, 즉, 1순위로 설정하고 ESS(1)를 선택할 수 있다. 그리고, 계통분리 제어 시스템(100)은 ESS(1)를 제외하고 에너지 저장 장치의 총 용량을 산출할 수 있다.
다음, 계통분리 제어 시스템(100)은 상기 산출된 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교하고, 총 용량 0KW이 총 부하량 500KW 보다 작으므로, 부하의 우선순위를 역순으로 다음 순위, 즉, 1순위로 변경하고 부하(1)에 대응되는 부하연계용 차단기(150)를 오프시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 계통분리 제어 시스템(100)은 우선순위에 따라 역순으로 복수의 에너지 저장 장치들(110)의 운전을 정지시키고, 에너지 저장 장치(110)의 총 용량과 부하의 총 부하량을 비교해 가면서 미리 정해진 부하의 우선순위에 따라 역순으로 부하를 에너지 저장 장치와 분리시킨다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 계통연계모드시 계통과 연결되어 충방전 동작을 수행하고, 계통분리모드시 하나 이상의 부하와 연결되어 상기 하나 이상의 부하에 전력을 공급하는 복수의 에너지 저장 장치;
    상기 복수의 에너지 저장장치와 상기 계통간의 연결을 제어하는 계통연계용 차단기;
    상기 부하와 상기 복수의 에너지 저장장치간의 연결을 제어하는 하나 이상의 부하 연계용 차단기; 및
    계통분리모드시 상기 계통연계용 차단기 및 상기 부하연계용 차단기를 오프시킨 후, 상기 복수의 에너지 저장 장치들을 제1 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 상기 계통분리모드로 동작시키며, 계통분리모드로 동작중인 에너지 저장 장치들의 전체용량에 따라 상기 부하 연계용 차단기를 제2 우선순위에 따라 순차적으로 온시켜 상기 부하를 상기 복수의 에너지 저장 장치에 연결시키는 전력 관리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 장치는,
    상기 제1 우선순위에 따라 우선순위가 가장 높은 에너지 저장 장치를 마스터 장치로 결정하여 상기 마스터 장치를 상기 계통분리모드로 동작시키는 제1 운전 제어부;
    상기 마스터 장치를 제외한 타 에너지 저장 장치들을 상기 제1 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 상기 마스터 장치와 동기화시키면서 상기 계통분리모드로 동작시키는 제2 운전 제어부; 및
    상기 계통분리모드로 동작하는 에너지 저장 장치에 연결될 부하의 전체 용량이 상기 계통분리모드로 동작중인 에너지 저장 장치들의 전체 용량을 초과하지 않도록, 상기 제2 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 상기 부하를 선택하는 제1 부하 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 운전 제어부는
    상기 결정된 마스터 장치가 미리 설정된 시간 이내에 상기 계통분리모드로 동작하지 않으면, 상기 제1 우선순위에 따라 차순위에 해당하는 에너지 저장 장치를 마스터 장치로 재결정하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 장치는,
    상기 계통연계모드로 동작 중 상기 계통으로부터 검출된 전압, 전류, 주파수, 및 위상 중 적어도 하나가 미리 설정된 기준을 벗어나면 상기 복수의 에너지 저장 장치의 운전모드를 상기 계통연계모드에서 상기 계통분리모드로 변경하는 운전모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 장치는,
    각 에너지 저장 장치들의 용량을 기초로 상기 복수의 에너지 저장 장치들에 대한 상기 제1 우선순위를 결정하고, 상기 부하의 용량 또는 상기 부하에 대해 미리 설정되어 있는 중요도에 따라 상기 부하에 대한 상기 제2 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 에너지 저장 장치는,
    각 에너지 저장 장치를 상기 부하 또는 상기 계통에 연결시키기 위한 ESS(Energy Storage System) 차단기; 및
    상기 전력 관리 장치의 제어에 따라 상기 ESS 차단기의 온오프를 제어하는 PCS(Power Conditioning System) 제어기를 포함하고,
    상기 전력 관리 장치는, 계통분리모드의 동작이 결정된 에너지 저장 장치의ESS 차단기의 온명령을 생성하여 해당 에너지 저장 장치의 제어기로 전달하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 장치는,
    계통분리모드로 동작 중 계통분리모드의 동작 중지가 요청되면, 계통분리모드 동작을 중지시킬 에너지 저장 장치를 상기 제1 우선순위에 따라 우선순위가 낮은 순서대로 순차적으로 선택하는 운전 정지부; 및
    상기 운전 정지부에 의해 선택된 에너지 저장 장치의 계통분리모드 동작 중지시 연결이 차단되어야 할 부하를 선택하는 제2 부하 선택부를 포함하고,
    상기 운전 중지부는 상기 제2 부하 선택부에 의해 선택된 부하의 연결 차단이 완료되면, 상기 선택된 에너지 저장 장치의 계통분리모드 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 부하 선택부는,
    상기 선택된 부하의 연결이 차단되었을 때 전체 부하의 용량이 계통분리모드로 동작중인 에너지 저장 장치들의 전체용량에서 상기 운전 중지부에 의해 선택된 에너지 저장 장치의 용량을 차감한 값을 초과하지 않도록, 상기 연결이 차단될 부하를 상기 제2 우선순위에 따라 우선순위가 낮은 순서대로 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 시스템.
  9. 복수의 에너지 저장 장치가 계통에 연결되어 충방전 동작을 수행하는 계통연계모드 및 상기 복수의 에너지 저장 장치가 하나 이상의 부하에 전력을 공급하는 계통분리모드 중 어느 하나의 운전모드를 결정하는 단계;
    계통분리모드가 결정되면, 상기 복수의 에너지 저장장치와 계통간의 연결을 제어하는 계통연계용 차단기 및 상기 부하와 상기 복수의 에너지 저장장치간의 연결을 제어하는 하나 이상의 부하 연계용 차단기를 오프시키는 단계;
    상기 복수의 에너지 저장 장치들을 제1 우선순위에 따라 우선순위가 가장 높은 에너지 저장 장치를 마스터 장치로 설정하고, 상기 마스터 장치를 상기 계통분리모드로 동작시키는 단계; 및
    부하의 전체 용량이 상기 마스터 장치의 용량을 초과하지 않도록 제2 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 부하를 선택하고, 선택된 부하와 연결된 부하 연계용 차단기를 온시켜 상기 부하를 상기 마스터 에너지 저장 장치에 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마스터 장치가 상기 계통분리모드로 동작되면, 상기 마스터 장치를 제외한 타 에너지 저장 장치들을 상기 제1 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 상기 마스터 장치와 동기화시키면서 상기 계통분리모드로 동작시키는 단계; 및
    상기 계통분리모드로 동작하는 에너지 저장 장치에 연결될 부하의 전체 용량이 상기 계통분리모드로 동작중인 에너지 저장 장치들의 전체 용량을 초과하지 않도록, 상기 제2 우선순위에 따라 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 상기 부하를 추가 선택하고, 추가 선택된 부하에 연결된 부하 연계용 차단기들을 온시켜 상기 추가 선택된 부하를 상기 에너지 저장 장치에 연결시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 마스터 장치를 상기 계통분리모드로 동작시키는 단계에서,
    상기 결정된 마스터 장치가 미리 설정된 시간 이내에 상기 계통분리모드로 동작하지 않으면, 상기 제1 우선순위에 따라 차순위에 해당하는 에너지 저장 장치를 마스터 장치로 재결정하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 운전모드를 결정하는 단계에서,
    상기 계통연계모드로 동작 중 상기 계통으로부터 검출된 전압, 전류, 주파수, 및 위상 중 적어도 하나가 미리 설정된 기준을 벗어나면 상기 운전모드를 상기 계통분리모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    각 에너지 저장 장치들의 용량을 기초로 상기 복수의 에너지 저장 장치들에 대한 상기 제1 우선순위 및 상기 부하의 용량 또는 상기 부하에 대해 미리 설정되어 있는 중요도에 따라 상기 부하에 대한 상기 제2 우선순위를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 계통분리모드의 동작 중지가 요청되면, 계통분리모드 동작을 중지시킬 에너지 저장 장치를 상기 제1 우선순위에 따라 우선순위가 낮은 순서대로 순차적으로 선택하는 단계;
    상기 선택된 에너지 저장 장치의 계통분리모드 동작 중지시 연결이 차단되어야 할 부하를 선택하고, 상기 선택된 부하의 연결을 차단하는 단계; 및
    상기 선택된 에너지 저장 장치의 계통분리모드 동작을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 선택된 부하의 연결을 차단하는 단계에서,
    상기 선택된 부하의 연결이 차단되었을 때 전체 부하의 용량이 계통분리모드로 동작중인 에너지 저장 장치들의 전체용량에서 상기 선택된 에너지 저장 장치의 용량을 차감한 값을 초과하지 않도록, 상기 연결이 차단될 부하를 상기 제2 우선순위에 따라 우선순위가 낮은 순서대로 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 하는 다수의 에너지 저장 장치의 계통 분리 제어 방법.
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