KR20180023924A

KR20180023924A - 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20180023924A
Application number: KR1020180019260A
Authority: KR
Inventors: 임지훈; 최진혁; 이성은
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2018-03-07
Also published as: KR101937084B1

Abstract

본 발명은 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전력 계통과 병렬 연결되는 다수개의 전력 변환 장치, 상기 다수개의 전력 변환 장치와 각각 연결되어, 전력 변환 장치로부터 공급되는 전력을 저장하거나 저장된 전력을 전력 변환 장치를 통해 전력 계통에 공급하는 다수개의 에너지 저장 장치 및 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 해당 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치가 인근 전력 변환 장치들 중 어느 하나와 연결되도록, 해당 전력 변환 장치와 해당 에너지 저장 장치 사이에 구비되는 스위치들의 개폐 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING POWER OF ELECTRIC POWER SYSTEM CONNECTED WITH DISTRIBUTED GENERATION}

본 발명은 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전력 변환 장치와 에너지 저장 장치간의 연결을 자유롭게 변경할 수 있도록 하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 신 재생 에너지 발전사업의 증가와 안정적이면서 경제적인 전력수급 운영에 대한 요구가 커지고 있다. 그리고 최근 대용량 2차 전지 등 에너지 저장 장치의 설치 비용이 점차 줄어듬에 따라, 에너지 저장 장치의 전력계통에 대한 적용하는 사례가 증가하고 있는 추세이다.

전력 관리 장치는 전력계통에서의 부하에 대하여 전력 변환 장치(PCS:Power Converstion System)와 배터리 관리 장치(BMS:Battery Management System) 및 배터리를 포함하고 있는 에너지 저장 장치(ESS:Energy Storage System)가 연계되어 운전되고 있다.

그러나, 이러한 전력 관리 장치는 일부의 전력 변환 장치에 고장이 발생하는 경우, 전력 변환 장치와 직렬 형태로 연결되어 있는 에너지 저장 장치는 고장이 나지 않았음에도 불구하고 사용하지 못하는 문제점을 가지고 있다.

즉, 전력 계통에 적용되는 에너지 저장 장치의 목적은 계통불안요소를 제거해주기 위함인데, 급작스런 전력 변환 장치의 고장 발생시 대체 장치 없이 전력 변환 장치뿐만 아니라 연결되어 있는 에너지 저장 장치까지도 사용하지 못하는 상태로 있기 때문에 에너지 저장 장치의 활용도가 떨어지게 된다. 전력 변환 장치의 고장은 에너지 저장 장치의 고장 빈도 수에 비해 높으며, 주요 구성부품(IGBT 등)이 대부분 고가이고, 수입품이라 수급에 상당한 기간이 소요되는 등의 문제점도 함께 가지고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0040168호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 해당 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치가 인근 전력 변환 장치와 연결되도록, 전력 변환 장치와 에너지 저장 장치 사이에 구비되는 스위치들의 동작을 제어하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치는, 전력 계통과 병렬 연결되는 다수개의 전력 변환 장치; 상기 다수개의 전력 변환 장치와 각각 연결되어, 전력 변환 장치로부터 공급되는 전력을 우선 저장하고, 필요시 저장된 전력을 전력 변환 장치를 통해 전력 계통에 공급하는 다수개의 에너지 저장 장치; 및 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결된 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에서, 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 인근 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하고, 상기 선정된 대체 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결된 에너지 저장 장치를 연결하고, 상기 대체 젼력 변환 장치에 기존에 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 연결을 해제하도록 스위치들의 개폐 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 대한 고장 발생을 감지하는 고장 감지부; 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-2 스위치와 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-2 스위치를 모두 개방 상태로 변경하는 제1 연결 상태 변경부; 상기 대체 전력 변환 장치를 선정하는 대체 장치 선정부; 및 상기 대체 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-1 스위치를 폐쇄상태로 유지하고, 상기 대체 전력 변환 장치 측에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-1 스위치를 개방상태로 변경하며, '상기 제1-1 스위치와 제2-1 스위치 사이' 그리고 '상기 제1-2 스위치와 제2-2 스위치 사이'에 연결경로를 제공하는 제3 스위치를 폐쇄상태로 변경하고, 상기 제2-2 스위치를 폐쇄상태로 변경하는 제2 연결 상태 변경부;를 포함하며, 상기 대체 전력 변환 장치는, 상기 제1-1 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 제2-2 스위치에 의해 형성되는 연결경로를 통해 '상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치'에 연결되는 것일 수 있다.

상기 다수개의 전력 변환 장치는 연결되어 있는 에너지 저장 장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 전력 계통에 전력을 공급하거나, 전력 계통으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 연결되어 있는 에너지 저장 장치로 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 다수개의 전력 변환 장치가 모두 정상인 경우, 상기 제1-1 스위치, 상기 제1-2 스위치, 상기 제2-1 스위치 및 상기 제2-2 스위치는 폐쇄 상태로, 상기 제3 스위치는 개방 상태인 것을 특징으로 한다.

상기 대체 장치 선정부는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 전력 변환 장치 또는 관리자로부터 전달되는 제어 명령에 따라 설정되는 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치는, 전력 계통과 병렬 연결되는 다수개의 전력 변환 장치와 각각 연결되는 다수개의 에너지 저장 장치를 포함하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법에 있어서, 제어부에 의해, 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치의 고장 발생을 감지하는 단계; 및 상기 제어부에 의해, 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 인근 전력 변환 장치들 중에서, 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 인근 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하고, 상기 선정된 대체 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치를 연결하고, 상기 대체 젼력 변환 장치에 기존에 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 연결을 해제하도록 스위치들의 개폐 동작을 제어하는 단계:를 포함하며, 상기 스위치들의 개폐를 제어하는 단계 이후에, 상기 인근 전력 변환 장치로부터 공급되는 전력을 상기 인근 전력 변환 장치와 새로 연결된 에너지 저장 장치에 우선 저장하고, 필요시 저장된 전력을 상기 인근 전력 변환 장치를 통해 전력 계통에 공급하고, 상기 스위치들의 개폐를 제어하는 단계는, 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 대한 고장 발생을 감지하는 단계; 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-2 스위치와 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-2 스위치를 모두 개방 상태로 변경하는 단계; 상기 대체 전력 변환 장치를 선정하는 단계; 및 상기 대체 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-1 스위치를 폐쇄상태로 유지하고, 상기 대체 전력 변환 장치 측에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-1 스위치를 개방상태로 변경하며, '상기 제1-1 스위치와 제2-1 스위치 사이' 그리고 '상기 제1-2 스위치와 제2-2 스위치 사이'에 연결경로를 제공하는 제3 스위치를 폐쇄상태로 변경하고, 상기 제2-2 스위치를 폐쇄상태로 변경하는 단계;를 포함하며, 상기 대체 전력 변환 장치는, 상기 제1-1 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 제2-2 스위치에 의해 형성되는 연결경로를 통해 '상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치'에 연결되는 것일 수 있다.

고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치와 연결될 대체 전력 변환 장치를 선정하는 단계는, 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 전력 변환 장치 또는 관리자로부터 전달되는 제어 명령에 따라 설정되는 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법은 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 해당 전력 변환 장치와 해당 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치 사이에 구비되는 스위치들의 동작을 제어함으로써, 고장 난 전력 변환 장치에 연결되어 있던 에너지 저장 장치를 다른 전력 변환 장치에 연결 되도록 하여 에너지 저장 장치의 활용을 극대화하여 전력 공급의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치만 선별적으로 유지보수를 시행할 수 있게 됨으로써, 유지보수 비용 및 시간을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치의 기본 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치에 채용되는 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치에서전력 변환 고장 장치의 고장 발생 시 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치에서 전력 변환 고장 장치의 고장 발생 시 전력 변환 장치와 에너지 저장 장치 간에 변경되는 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치(100)는 크게 전력 변환 장치(110), 에너지 저장 장치(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.

전력 변환 장치(110)는 전력 계통과 병렬 연결되어 다수개 구비된다.

전력 변환 장치(110)는 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치(120)로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 전력 계통에 전력을 공급하거나, 전력 계통으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 연결되어 있는 에너지 저장 장치(120)로 공급하는 역할을 수행한다.

에너지 저장 장치(120)는 다수개의 전력 변환 장치와 각각 직렬 연결되어 다수개 구비되며, 전력 변환 장치(110)로부터 공급되는 전력을 저장(충전)하거나 저장된 전력을 전력 변환 장치(110)를 통해 전력 계통에 공급(방전)하는 역할을 수행한다.

에너지 저장 장치(120)는 배터리와 배터리 관리 장치(BMS:Battery Management System)로 구성될 수 있다. 이때, 배터리 관리 장치는 배터리의 용량, 보호, 수명예측, 충·방전 제어 등 배터리가 최대의 성능을 발휘할 수 있도록 제어하는 장치이다.

제어부(130)는 다수개의 전력 변환 장치 중 적어도 어느 하나의 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 해당 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치(120)가 인근 전력 변환 장치들 중 어느 하나와 연결되도록, 해당 전력 변환 장치와 해당 에너지 저장 장치(120) 사이에 구비되는 스위치들의 개폐 동작을 제어한다.

여기서, 언급되는 스위치들의 구성은 이후 도 2에서 자세하게 설명하고, 제어부(130)의 세부 구성은 도 3에서 자세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치의 기본 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치(100)의 기본 회로에 구성되는 스위치는 전력 변환 장치(110a…110d)) 측에 구비되는 제1 스위치(P_1…P_N)와 에너지 저장 장치(120a…120d) 측에 구비되는 제2 스위치(B_1…B_N)` 및 제1 스위치와 제2 스위치 사이에 구비되어 인근 전력 변환 장치와 에너지 저장 장치와의 연결 경로를 제공하는 제3 스위치(M_1…M_N)로 구성된다.

이때, 다수개의 전력 변환 장치가 모두 정상인 경우, 제1 스위치 및 제2 스위치는 폐쇄 상태로, 제3 스위치는 개방 상태로 유지된다.

도 3은 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치에 채용되는 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치에서 전력 변환 고장 장치의 고장 발생 시 회로 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치에서 전력 변환 고장 장치의 고장 발생 시 전력 변환 장치와 에너지 저장 장치 간에 변경되는 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 제어부(130)는 다수개의 전력 변환 장치 중 적어도 어느 하나의 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 해당 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치가 인근 전력 변환 장치들 중 어느 하나와 연결되도록, 해당 전력 변환 장치와 해당 에너지 저장 장치 사이에 구비되는 스위치들의 개폐를 제어한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 제어부(130)는 고장 감지부(131), 제1 연결 상태 변경부(132), 대체 장치 선정부(133) 및 제2 연결 상태 변경부(134)를 포함한다.

고장 감지부(131)는 다수개의 전력 변환 장치의 고장 발생을 감지한다.

고장 감지부(131)는 전력 변환 장치의 펄스 신호를 분석하여 고장 여부(단선 또는 지락)를 판단할 수 있다. 예를 들어, 일정 구간에서는 전력 변환 장치의 포토 커플러가 동작함에 따라 하이 레벨의 펄스 신호가 입력되어야 하지만, 로우 레벨의 펄스 신호가 계속적으로 입력되는 경우, 전력 변환 장치에 이상이 발생하였음을 진단할 수 있다. 본 발명에 따른 고장 감지부(131)는 설명의 편의상 제어부에 포함되는 구성으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 별도로 구성될 수도 있다.

제1 연결 상태 변경부(132)는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 스위치들을 개방 상태로 변경한다.

제1 연결 상태 변경부(132)는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1 스위치와 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2 스위치를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 변경한다.

예를 들어, 제1 연결 상태 변경부(132)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전력 변환 장치 2(110b)의 고장 발생이 감지되면, 전력 변환 장치 2(110b) 측에 구비되는 스위치와 전력 변환 장치 2(110b)와 연결된 에너지 저장 장치 2(120b) 측에 구비되는 스위치를 개방 상태로 변경한다.

대체 장치 선정부(133)는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치와 새로 연결될 대체 전력 변환 장치를 선정한다.

대체 장치 선정부(133)는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정한다. 이때, 대체 장치 선정부(133)는 에너지 저장 장치의 충전 또는 방전이 완료된 경우 또는 수명이 다한 경우에 사용이 완료된 것이라 판단할 수 있다. 에너지 저장 장치의 상태는 앞서 설명한 배터리 관리 장치에 의해 판단된다.

또한, 대체 장치 선정부(133)는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에 관리자로 부터 전달되는 제어 명령에 따라 기 설정되거나 실시간 설정되는 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정할 수 있다. 즉, 제어 명령은 대체 전력 변환 장치로 선정되는 전력 변환 장치에 관한 설정 정보가 포함되어 있다. 이를 위해, 대체 장치 선정부(133)는 관리자로부터 전달되는 제어 명령을 수신하는 통신수단(도면 미도시)을 더 포함할 수도 있다.

즉, 대체 장치 선정부(133)는 자동으로 또는 관리자의 제어명령에 따라 대체 전력 변환 장치를 선정할 수 있다.

예를 들어, 대체 장치 선정부(133)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전력 변환 장치 2(110b)의 고장 발생이 감지되면, 에너지 저장 장치 2(120b) 인근에 구비된 전력 변환 장치 1(110a) 또는 전력 변환 장치 3(110c) 중에 하나를 대체 전력 변환 장치로 선정한다.

제2 연결 상태 변경부(134)는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 스위치와 해당 에너지 저장 장치와 대체 전력 변환 장치와의 연결 경로를 제공하는 스위치를 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경한다. 한편, 제2 연결 상태 변경부(134)는 대체 전력 변환 장치와 기존에 연결되어 있던 에너지 저장 장치 측에 구비되는 스위치는 폐쇄 상태에서 개방 상태로 변경한다.

예를 들어, 제2 연결 상태 변경부(134)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전력 변환 장치 1(110a)을 대체 전력 변환 장치로 선정되는 경우, 전력 변환 장치 1(110a)과 연결되어 있던 에너지 저장 장치 1(120a) 측에 구비되는 스위치를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 변경한 다음, 에너지 저장 장치 2(120b) 측에 구비되는 스위치와 전력 변환 장치 2(110b)와 에너지 저장 장치 2(120b) 사이에 구비되어, 전력 변환 장치 1(110a)과 에너지 저장 장치 2(120b)의 연결 경로를 제공하는 스위치를 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경하여 상호 연결되도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법은 앞서 설명한 바와 같이 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

우선, 본 발명에 따른 분산전원은 전력 계통과 병렬 연결되는 다수개의 전력 변환 장치와 각각 직렬 연결되는 다수개의 에너지 저장 장치를 포함하는 구성된다.

먼저, 다수개의 전력 변환 장치 중 적어도 어느 하나의 전력 변환 장치의 고장 발생을 감지한다(S100). S100 단계는 전력 변환 장치의 고장 발생 여부는 전력 변환 장치에 포함되는 포토 커플러의 동작에 따라 입력되는 펄스 신호의 분석 결과에 따라 감지된다.

다음, 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 스위치들을 폐쇄 상태에서 개방 상태로 변경한다(S200). S200 단계는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치 측에 구비되는 스위치와 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 스위치를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 변경한다.

다음, 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치와 연결될 대체 전력 변환 장치를 선정한다(S300). S300 단계는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 전력 변환 장치 또는 관리자로부터 전달되는 제어 명령에 따라 설정되는 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정한다.

다음, 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 스위치와 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치와 대체 전력 변환 장치와의 연결 경로를 제공하는 스위치를 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경하여 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치와 대체 전력 변환 장치를 연결한다(S400).

이처럼, 본 발명에 의한 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법은 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 해당 전력 변환 장치와 해당 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치 사이에 구비되는 스위치들의 동작을 제어함으로써, 고장 난 전력 변환 장치에 연결되어 있던 에너지 저장 장치를 다른 전력 변환 장치에 연결 되도록 하여 에너지 저장 장치의 활용을 극대화하여 전력 공급의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치만 선별적으로 유지보수를 시행할 수 있게 됨으로써, 유지보수 비용 및 시간을 절감시킬 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100 : 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치
110 : 전력 변환 장치
120 : 에너지 저장 장치
130 : 제어부
131 : 고장 감지부
132 : 제1 연결 상태 변경부
133 : 대체 장치 선정부
145 : 제2 연결 상태 변경부

Claims

전력 계통과 병렬 연결되는 다수개의 전력 변환 장치;
상기 다수개의 전력 변환 장치와 각각 연결되어, 전력 변환 장치로부터 공급되는 전력을 우선 저장하고, 필요시 저장된 전력을 전력 변환 장치를 통해 전력 계통에 공급하는 다수개의 에너지 저장 장치; 및
상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결된 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에서, 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 인근 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하고, 상기 선정된 대체 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결된 에너지 저장 장치를 연결하고, 상기 대체 젼력 변환 장치에 기존에 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 연결을 해제하도록 스위치들의 개폐 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 대한 고장 발생을 감지하는 고장 감지부;
상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-2 스위치와 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-2 스위치를 모두 개방 상태로 변경하는 제1 연결 상태 변경부;
상기 대체 전력 변환 장치를 선정하는 대체 장치 선정부; 및
상기 대체 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-1 스위치를 폐쇄상태로 유지하고, 상기 대체 전력 변환 장치 측에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-1 스위치를 개방상태로 변경하며, '상기 제1-1 스위치와 제2-1 스위치 사이' 그리고 '상기 제1-2 스위치와 제2-2 스위치 사이'에 연결경로를 제공하는 제3 스위치를 폐쇄상태로 변경하고, 상기 제2-2 스위치를 폐쇄상태로 변경하는 제2 연결 상태 변경부;를 포함하며,
상기 대체 전력 변환 장치는,
상기 제1-1 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 제2-2 스위치에 의해 형성되는 연결경로를 통해 '상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치'에 연결되는 것인 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 다수개의 전력 변환 장치는 연결되어 있는 에너지 저장 장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 전력 계통에 전력을 공급하거나, 전력 계통으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 연결되어 있는 에너지 저장 장치로 공급하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 다수개의 전력 변환 장치가 모두 정상인 경우, 상기 제1-1 스위치, 상기 제1-2 스위치, 상기 제2-1 스위치 및 상기 제2-2 스위치는 폐쇄 상태로, 상기 제3 스위치는 개방 상태인 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 대체 장치 선정부는 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 전력 변환 장치 또는 관리자로부터 전달되는 제어 명령에 따라 설정되는 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 장치.
전력 계통과 병렬 연결되는 다수개의 전력 변환 장치와 각각 연결되는 다수개의 에너지 저장 장치를 포함하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법에 있어서,
제어부에 의해, 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치의 고장 발생을 감지하는 단계; 및
상기 제어부에 의해, 상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지되면, 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 인근 전력 변환 장치들 중에서, 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 인근 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하고, 상기 선정된 대체 전력 변환 장치에 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치를 연결하고, 상기 대체 젼력 변환 장치에 기존에 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 연결을 해제하도록 스위치들의 개폐 동작을 제어하는 단계:를 포함하며,
상기 스위치들의 개폐를 제어하는 단계 이후에, 상기 인근 전력 변환 장치로부터 공급되는 전력을 상기 인근 전력 변환 장치와 새로 연결된 에너지 저장 장치에 우선 저장하고, 필요시 저장된 전력을 상기 인근 전력 변환 장치를 통해 전력 계통에 공급하고,
상기 스위치들의 개폐를 제어하는 단계는,
상기 다수개의 전력 변환 장치 중 하나의 전력 변환 장치에 대한 고장 발생을 감지하는 단계;
상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-2 스위치와 상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-2 스위치를 모두 개방 상태로 변경하는 단계;
상기 대체 전력 변환 장치를 선정하는 단계; 및
상기 대체 전력 변환 장치 측에 구비되는 제1-1 스위치를 폐쇄상태로 유지하고, 상기 대체 전력 변환 장치 측에 연결되어 있는 에너지 저장 장치 측에 구비되는 제2-1 스위치를 개방상태로 변경하며, '상기 제1-1 스위치와 제2-1 스위치 사이' 그리고 '상기 제1-2 스위치와 제2-2 스위치 사이'에 연결경로를 제공하는 제3 스위치를 폐쇄상태로 변경하고, 상기 제2-2 스위치를 폐쇄상태로 변경하는 단계;를 포함하며,
상기 대체 전력 변환 장치는,
상기 제1-1 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 제2-2 스위치에 의해 형성되는 연결경로를 통해 '상기 고장 발생이 감지된 전력 변환 장치에 연결되어 있는 에너지 저장 장치'에 연결되는 것인 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법.
제5항에 있어서,
고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치와 연결될 대체 전력 변환 장치를 선정하는 단계는,
고장 발생이 감지된 전력 변환 장치와 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 인근에 구비된 전력 변환 장치들 중에 상호 연결되어 있는 에너지 저장 장치의 사용이 완료된 전력 변환 장치 또는 관리자로부터 전달되는 제어 명령에 따라 설정되는 전력 변환 장치를 대체 전력 변환 장치로 선정하는 것을 특징으로 하는 분산전원이 연계된 전력 계통의 전력 관리 방법.