KR20200124977A - 배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법 - Google Patents

배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

신재생에너지 관련 분산전원의 발전량과, 전원 공급원으로부터 제공되는 전력량 및 배전선로와 연결된 부하의 소비전력을 감시하고, 배전선로에서 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승 발생시 복수의 서로 다른 배전선로 사이의 선택적인 연결을 통해 계통의 파손을 방지하기 위한 배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법{Apparatus and method for preventing reverse current in distribution line}
본 발명은 배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 신재생에너지 관련 분산전원의 발전량과, 전원 공급원으로부터 제공되는 전력량 및 배전선로와 연결된 부하의 소비전력을 감시하고, 배전선로에서 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승 발생시 복수의 서로 다른 배전선로 사이의 선택적인 연결을 통해 계통의 파손을 방지하기 위한 배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 환경 문제와 전력부족 문제로 인해 신재생에너지 기반 발전설비의 적극적인 도입이 이루어지고 있으며, 신재생에너지 발전사업 신청자수도 지속적으로 증가하고 있다.
그러나, 이러한 신재생에너지 발전설비는 주로 접근이 어려운 지역에 설치되게 된다. 일 예로, 풍력 발전설비의 경우, 블레이드의 소음으로 인해 혐오시설로 간주됨에 따른 산간지역, 도심외곽지역, 해상 등에 설치되게 되고, 태양광 발전설비의 경우 넓은 대지가 필요하므로 토지구매비용이 낮은 외곽지역에 설치되게 된다.
이로 인해, 신재생에너지 기반 전력설비가 설치된 외진 지역까지 고용량의 별도 배전선로를 계통으로부터 분기하여 설치하여야 한다. 그러나, 고용량의 별도 배전선로를 분기하여 설치하기 위해서는 상당한 비용과 시간이 소요되므로, 기존에 설치된 배전선로를 이용하여 신재생에너지 기반 전력설비를 수용하게 된다.
그러나, 신재생에너지 기반 전력설비가 설치된 지역에 전력소비(부하)가 적어 신재생에너지의 불규칙한 발전으로 인해 전압승에 따른 역조류 현상이 빈번하게 발생하며, 이러한 역조류로 인해 상위 전력설비에 오작동이 발생하게 되는 문제가 있다. 또한, 상위 전력설비의 오작동으로 인해 신재생에너지 기반 전력설비에 연결된 배전선로에 정전이 발생하게 되고, 더 나아가 상위 전력설비의 상위 전력 시스템까지 정전이 발생하게 되는 경우, 배전선로 뿐만 아니라 지역정전으로 퍼지게 되는 문제가 있다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신재생에너지 관련 분산전원의 발전량과, 전원 공급원으로부터 제공되는 전력량 및 배전선로와 연결된 부하의 소비전력을 감시하고, 배전선로에서 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승 발생시 복수의 서로 다른 배전선로 사이의 선택적인 연결을 통해 계통의 파손을 방지하기 위한 배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 구간을 구분하는 제1스위치부 및 부하가 연결되고, 신재생에너지 기반 복수의 분사전원이 연계되는 배전선로의 역조류를 방지하기 위한 배전선로의 역조류 방지 장치에 있어서, 배전선로에 제공되는 부하 및 분산전원에 대한 전력정보를 수집하는 종단정보 수집부와, 제1스위치부에서 전송되는 전력상태정보를 수집하는 구간정보 수집부와, 전력정보 및 전력상태정보에 기초하여 역조류가 발생하는 특정구간을 검출하고, 특정구간에 대한 구간정보를 생성하는 조류 검출부와, 구간정보를 기초로 복수의 배전선로를 연결하는 제2스위치부가 투입되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 구간을 구분하는 제1스위치부 및 부하가 연결되고, 신재생에너지 기반 복수의 분사전원이 연계되는 배전선로의 역조류를 방지하기 위한 배전선로의 역조류 방지 방법에 있어서, 배전선로에 제공되는 부하 및 분산전원에 대한 전력정보를 수집하는 단계와, 제1스위치부에서 전송되는 전력상태정보를 수집하는 단계와, 전력정보 및 전력상태정보에 기초하여 역조류가 발생하는 특정구간을 검출하고, 특정구간에 대한 구간정보를 생성하는 단계와, 구간정보를 기초로 복수의 배전선로를 연결하는 제2스위치부가 투입되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 장치 및 방법은 계통에 포함되는 복수의 배전선로를 광역단위로 감시할 수 있다.
또한, 신재생에너지 기반으로 발전하는 분산전원의 특성에 따라 분산전원의 발전량이 크게 증가하여 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승이 검출되는 경우, 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 방지(또는 해소)할 수 있다.
또한, 전력계통의 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 방지함으로써, 전력계통의 안정성 및 신뢰성을 보장하는 동시에 전력계통에 대한 별도의 증설 없이도 신규 분산전원을 배전선로에 연계시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지의 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지의 예시를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 시스템(1000)은 배전선로의 역조류 방지 장치(100) 및 전력회사 서버(200)를 포함할 수 있다.
신재생에너지 기반으로 발전하는 분산전원의 특성에 따라 분산전원의 발전량이 크게 증가하는 경우 배전선로에 초과전력이 발생할 수 있고, 배전선로에 초과전력이 발생한 경우, 배전선로에 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승이 검출될 수 있다. 이런 경우, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 복수의 배전선로를 연결하는 별도의 스위치를 투입(switch ON)시킬 수 있다. 여기서, 별도의 스위치는 상시에는 개방(switch OFF)되어 있다가 이상이 발생한 경우, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)의 제어를 통해 투입될 수 있다. 스위치가 투입된 경우, 초과전력이 발생한 배전선로의 초과전력은 투입된 스위치를 통해 다른 배전선로로 우회될 수 있다. 이에 따라, 배전선로에 발생하는 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 방지할 수 있고, 이를 통해 전력계통(300)의 안정성 및 신뢰성을 보장하는 동시에 전력계통(300)에 대한 별도의 증설 없이도 신규 분산전원을 배전선로에 연계시킬 수 있다.
전력회사 서버(200)는 배전선로를 포함하는 전력계통(300)을 관리할 수 있다. 여기서, 전력회사 서버(200)는 전력을 공급하는 회사(예를 들어, 한국 전력)에서 운영하는 서버를 의미할 수 있다.
또한, 전력회사 서버(200)는 배전선로의 역조류 방지 장치(100)와 통신망을 통해 연결되며, 전력계통(300)의 상태에 대한 데이터들을 통신망을 통해 배전선로의 역조류 방지 장치(100)로 전송할 수 있다.
배전선로의 역조류 방지 장치(100) 및 전력회사 서버(200)를 연결하는 통신망은 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication: NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), 와이 파이(Wi-Fi), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct) 등의 무선통신망을 포함할 수 있다.
또한, 배전선로의 역조류 방지 장치(100) 및 전력회사 서버(200)를 연결하는 통신망은 전력선 통신(Power Line Communication: PLC), USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 통신 등의 유선 통신망을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 전력계통(300)은 배전선로(310), 전원 공급부(CB), 제1스위치부(G1) 및 제2스위치부(G2)를 포함할 수 있다.
전력계통(300)은 복수개의 배전선로(310)를 포함할 수 있고, 복수의 배전선로(310) 각각에는 하나 이상의 부하(L)가 연결될 수 있다. 또한, 복수의 배전선로(310) 중 적어도 하나의 배전선로(310)에는 분산전원(DR)이 제공될 수 있다. 여기서, 분산전원은 신재생 에너지 기반의 발전전력을 나타낼 수 있다.
전원 공급부(CB)는 배전선로(310)에 상용전력을 제공할 수 있다. 여기서, 상용전력은 부하(L)를 동작시키기 위해 일반적으로 배전선로(310)에 제공되는 전압일 수 있다.
제1스위치부(G1)는 배전선로(310)의 구간을 구분하고, 배전선로(310)의 특정 구간에서 발생하는 송전 및 변전 중 적어도 하나와 관련된 전력량에 대한 전력상태정보를 생성할 수 있다. 제1스위치부(G1)는 생성한 전력상태정보를 통신망을 통해 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다.
제2스위치부(G2)는 서로 다른 인접한 복수의 배전선로 상호 간을 선택적으로 연결할 수 있다. 즉, 제2스위치부(G2)는 상시 개방상태이며, 특정구간 관련 구간정보에 기초하여 투입될 수 있다.
(a)는 배전선로에 역조류가 발생하지 않는 경우의 예시도이고, (b)는 배전선로에 역조류가 발생하는 경우의 예시도이다.
(a)를 참조하면, 일사량이 낮은 조건(예컨대, 아침)에서는 태양광을 기반으로 발전하는 분산전원(DR)의 발전량이 적을 수 있다. 이런 경우, 배전선로(310)에 연결된 복수의 부하(L)에는 전원 공급부(CB)의 송전전력과 배전선로(310)와 연계된 하나 이상의 분산전원(DR)에서 제공되는 발전전력이 제공될 수 있고, 복수의 부하(L)에서는 송전전력 및 발전전력을 모두 소비할 수 있다.
한편, (b)를 참조하면, 일사량이 높은 조건(예컨대, 점심)에서는 분산전원(DR)의 발전량이 증가할 수 있다. 이런 경우, 배전선로(310)에 연결된 복수의 부하(L)에서 송전전력과 발전전력을 포함하는 공급전력을 모두 소비하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라 특정구간에서 과도한 전압변동율 상승에 따라 역조류가 발생할 수 있다.
배전선로(310)에 역조류가 발생한 경우, 역조류로 인해 전원 공급부(CB)가 파손될 수 있고, 상위 전력설비인 전원 공급부(CB)의 오작동으로 인해 해당 배전선로에는 정전이 발생하게 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배전선로의 역조류 방지 시스템(1000)은 제2스위치부(G2)의 선택적 연결을 관리하는 전력회사 서버(200)로부터 계통상에서 발생하는 전력상태정보와 부하(L) 및 분산전원(DR)을 포함하는 종단의 전력정보를 수신할 수 있다. 배전선로의 역조류 방지 시스템(1000)은 전력상태정보와 전력정보를 기초로 제2스위치부(G2)의 투입 여부를 결정하여 특정 배전선로에서 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승 발생시 특정 배전선로의 용량을 초과하는 전력을 특정 배전선로와 인접한 다른 선로로 우회시켜 역조류 및 과도한 전압변동율 상승을 방지함으로써 안정적인 계통운영이 이루어지도록 지원할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 종단정보 수집부(110)와, 구간정보 수집부(120)와, 조류 검출부(130)와, 전력 예측부(140), 제어부(150) 및 DB(160)를 포함할 수 있다.
종단정보 수집부(110)는 배전선로(310)에 연결되는 부하(L) 및 배전선로(310)에 제공되는 분산전원(DR)에 대한 전력정보를 수집할 수 있다. 구체적으로, 종단정보 수집부(110)는 복수의 배전선로(310) 각각에 연결되는 하나 이상의 부하(L)에 대한 전력정보를 수집할 수 있다. 또한, 종단정보 수집부(110)는 복수의 배전선로(310) 중 적어도 어느 하나의 배전선로에 신재생에너지 기반의 발전전력을 제공하는 하나 이상이 분산전원(DR) 각각에 대한 전력정보를 수집할 수 있다.
여기서, 전력정보는 부하(L)의 소비전력량 또는 분산전원(DR)의 발전량 정보를 포함할 수 있고, 전력정보에 대응되는 부하(L) 또는 분산전원(DR) 중 어느 하나인 종단장치 관련 식별정보를 포함할 수 있다. 종단장치 관련 식별정보에는 종단장치가 연결된 배전선로(310) 관련 선로 정보를 포함할 수 있다.
구간정보 수집부(120)는 복수의 제1스위치부(G1)에서 전송되는 송전 및 변전 중 적어도 하나와 관련된 전력상태정보를 수집할 수 있다. 구간정보 수집부(120)는 제1스위치부(G1)에 의해 구분되는 배전선로(310)의 각 구간에 대한 전력상태정보를 수집할 수 있고, 구간정보 수집부(120)는 미리 설정된 시간 간격(예컨대, 1초 간격)으로 전력상태정보를 수집할 수 있다.
여기서, 전력상태정보는 제1스위치부(G1)의 식별정보를 포함할 수 있으며, 제1스위치부(G1)의 식별정보에는 제1스위치부(G1)가 연결된 배전선로(310) 관련 선로 정보를 포함할 수 있다.
조류 검출부(130)는 전력정보 및 전력상태정보를 기초하여 배전선로(310)에서 역조류가 발생하거나, 전압변동율이 미리 설정된 기준치 이상으로 상승하는 특정구간을 검출할 수 있다. 여기서, 조류 검출부(130)는 복수의 배전선로(310)에 대해 역조류 또는 전압변동율의 상승이 발생하는 구간을 검출할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 배전선로(310) 상에서 제1스위치부(G1)에 의해 구분된 복수의 서로 다른 구간별 전력정보 및 전력상태정보를 기초로 전압변동율이 미리 설정된 기준치 이상으로 상승하는 특정구간을 역조류가 발생할 가능성이 있는 구간으로 검출할 수도 있으며, 특정구간 관련 구간정보를 생성하여 제어부(150)에 제공할 수 있다.
이때, 조류 검출부(130)는 계통구성정보에 포함되는 배전선로(310)의 송전 용량(수용 가능 전력 용량)을 더 고려하여 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 발생하는 특정구간을 검출할 수도 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 복수의 배전선로를 대상으로 DB(160)에 저장된 복수의 분산전원 각각에 대한 전력패턴정보를 기초로 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 예상되는 특정구간을 검출하고, 해당 특정구간 관련 구간정보를 생성할 수 있다.
일례로, 조류 검출부(130)는 특정 분산전원의 전력패턴정보를 기초로 특정 분산전원이 연결되는 특정 배전선로에 연결된 하나 이상의 부하 및 하나 이상의 분산전원을 계통구성정보를 기초로 식별할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 전력회사 서버(200)로 특정 배전선로에 연결되는 하나 이상의 부하 각각의 전력정보를 요청하여 종단정보 수집부(110)를 통해 특정 배전선로 관련 부하별 전력정보를 전력회사 서버(200)로부터 수신할 수 있다. 조류 검출부(130)는 계통구성정보로부터 추출되는 특정 배전선로와 연계된(또는 연결된) 각종 장치(일례로, 부하)별 스펙정보 및 특정 배전선로 관련 부하별 전력정보 중 적어도 하나와, 구간정보 수집부(120)를 통해 수신되는 특정 배전선로와 관련된 전력상태정보 및 특정 배전선로와 관련된 분산전원별 전력패턴정보 등을 기초로 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 예상되는 특정구간을 검출할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 전력패턴정보를 기초로 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 예상되는 특정구간 관련 구간정보를 생성하여 제어부(150)에 제공할 수 있다. 제어부(150)는 구간정보 수신시 구간정보에 대응되어 제어정보를 생성한 후 전력회사 서버(200)로 전송하여 전력회사 서버(200)에서 구간정보에 대응되는 제2스위치부(G2)를 미리 연결하거나(투입시키거나) 전원 공급부의 공급전력을 미리 낮추어 추후 발생 가능성이 있는 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동율 상승을 사전에 방지하도록 할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 전력 예측부(140)를 통해 외부서버로부터 기상예보 관련 예보 정보를 수신할 수 있다. 조류 검출부(130)는 예보 정보에 따른 미래 기상변화를 전력패턴정보와 대비하여 특정 배전선로와 관련된 분산전원별로 미래의 전력 변화를 예측할 수 있다. 또한, 조류 검출부(130)는 분산전원별 미래의 전력변화와, 특정 배전선로와 관련된 전력상태정보와, 특정 배전선로와 관련된 부하별 전력정보 및 계통구성정보를 기초로 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 발생될 것으로 예상되는 특정 배전선로의 구간을 식별 및 검출할 수 있다.
전력 예측부(140)는 종단정보 수집부(110)로부터 전력정보 수신시마다 기상청 서버와 같은 외부서버로부터 통신망을 통해 기상정보를 수신할 수 있다.
이때, 전력정보는 분산전원의 발전전력량을 측정하여 생성될 수 있고, 전력회사 서버(200)에서 분산전원과의 통신을 통해 수신한 발전전력량을 수신하여 생성될 수 있다. 또한, 전력정보는 분산전원의 발전전력량 또는 소비전력의 측정 시점(또는 시간) 관련 측정 정보를 포함할 수 있다.
이에 따라, 전력 예측부(140)는 전력정보 수신시 전력정보에 포함된 측정 정보에 따른 측정 시점과 동일한 시점(또는 시간)의 기상정보를 외부서버에 요청할 수 있으며, 외부서버로부터 해당 기상정보를 수신할 수 있다.
또한, 전력 예측부(140)는 특정 전력정보에 대응되어 외부서버로부터 수신된 기상정보를 특정 전력정보와 매칭하여 DB(160)에 저장할 수 있다.
이를 통해, 전력 예측부(140)는 전력정보 수신시마다 전력정보의 측정 시점과 동일 시점의 기상정보를 전력정보와 매칭하여 DB(160)에 누적 저장할 수 있다.
전력 예측부(140)는 종단정보 수집부(110)로부터 수신되는 복수의 분산전원 각각의 전력정보를 DB(160)에 누적 저장하고, 누적 저장된 전력정보를 기초로 분산전원별로 시간별 발전량에 대한 전력패턴정보를 생성하여 DB(160)에 저장할 수 있다.
제어부(150)는 구간정보를 기초로 상시 개방상태에서 서로 다른 인접한 복수의 배전선로 상호 간을 선택적으로 연결하는 복수의 제2스위치부(G2)를 연결하기 위한 제어정보를 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다. 여기서, 서로 다른 인접한 복수의 배전선로는 역조류 또는 전압변동율 상승이 발생한 배전선로와, 해당 배전선로와 인접한 배전선로일 수 있다.
이를 통해, 전력회사 서버(200)는 제어정보를 기초로 제어정보에 포함된 구간정보에 대응되는 상시 개방상태인 제2스위치부(G2)를 투입시킬 수 있고, 제2스위치부(G2)의 투입으로 인해 구간정보에 대응되는 특정 배전선로와 타 배전선로 사이는 상호 연결될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 스위치부(G1 또는 G2)의 투입은 전력차단상태에서 전력을 공급하기 위해 개폐기를 닫는 것(Switch On)을 의미할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 스위치부(G1 또는 G2)의 개방은 전력공급 상태에서 전력을 차단하기 위해 개폐기를 여는 것(Switch Off)을 의미할 수 있다.
제어부(150)가 제2스위치부(G2)를 투입시킴으로써, 특정 배전선로에서 역조류 및 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동율 상승을 야기하는 초과전력은 타 배전선로로 우회될 수 있다. 이에 따라, 특정 배전선로에서 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승이 발생하는 것을 방지하거나 해소할 수 있다. 이때, 초과전력은 특정 배전선로의 수용 가능 전력량인 임계 전력량을 초과하는 전력량이거나 공급전력 중 합산 소비전력을 초과하는 전력량일 수 있다.
또한, 제어부(150)는 기 저장된 프로그램 및 데이터를 이용하여 배전선로의 역조류 방지 장치(100)의 전반적인 제어 기능을 실행한다. 제어부(150)는 RAM, ROM, CPU, GPU, 버스를 포함할 수 있으며, RAM, ROM, CPU, GPU 등은 버스를 통해 서로 연결될 수 있다. CPU는 미리 저장된 O/S(Operating System)를 이용하여 부팅을 수행할 수 있으며, 미리 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 본 발명에서 설명하는 다양한 동작을 수행할 수 있다.
DB(160)는 종단정보 수집부(110)에서 수집된 전력정보 및 구간정보 수집부(120)는 수집한 전력상태정보를 저장할 수 있다. 여기서, DB(160)는 전력정보 및 전력상태정보를 저장 시 동일 배전선로의 선로 정보를 포함하는 전력정보 및 전력상태정보를 상호 매칭하여 저장할 수 있다.
또한, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 서버로 구성될 수도 있다. 또한, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 통신망을 통해 다른 장치와 다른 서버 및 전력회사 서버(200)와 통신하는 통신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 발생되는 특정구간과 관련하여 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승을 방지할 수 있는 설비를 추가하도록 전력회사 서버(200)와 관련된 전력회사에 안내할 수 있다. 이에 따라, 전력회사 서버(200)와 관련된 전력회사에서는 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승을 사전에 방지하도록 지원할 수 있다.
일 예로, 제어부(150)는 조류 검출부(130)로부터 제공되는 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 검출된 특정구간 관련 구간정보를 기초로 전에너지저장시스템(ESS: ENERGY STORAGE SYSTEM) 또는 전력선의 증설이 필요한 특정구간 관련 부가정보를 생성하여 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 조류 검출부(130)와 연동하여 계통구성정보와 전력상태정보 및 전력정보를 기초로 특정구간에 설치가 필요한 전에너지저장시스템 또는 증설대상 전력선의 설치 위치 및 설치 용량 관련 정보를 부가정보에 포함시켜 전송할 수 있다.
전력회사 서버(200)는 부가정보를 기초로 전력선을 증설하거나 전에너지저장시스템을 설치하도록 안내하여 전력선을 통해 특정 배전선로의 초과전력이 분산되도록 하거나 전에너지저장시스템에 초과전력에 따른 잉여 전력이 저장되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 조류 검출부(130)로부터 제공되는 구간정보를 기초로 제2스위치부(G2)의 추가가 필요한 복수의 서로 다른 배전선로를 계통구성정보를 기초로 식별할 수 있다.
이를 통해, 제어부(150)는 구간정보에 대응되어 식별된 복수의 서로 다른 배전선로 상에서 구간정보에 따른 제2스위치부(G2)의 추가 위치에 대한 안내정보를 생성할 수 있으며, 안내정보를 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다.
또한, 전력회사는 부가정보를 기초로 전에너지저장시스템 또는 증설대상 전력선을 부가정보에 따른 설치 위치 및 설치 용량에 따라 설치하여 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동율 상승이 빈번히 발생하는 구간의 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 사전에 방지할 수 있다.
또한, 전력회사는 안내정보를 기초로 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동율 상승이 빈번히 발생하는 구간과 관련된 복수의 배전선로에 제2스위치부(G2)를 추가하여 초과전력 발생시 초과전력을 우회시킬 수 있도록 지원함으로써 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승이 빈번히 발생하는 구간의 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승이 방지되도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지의 예시를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 종단정보 수집부(110)는 특정 권역의 제1배전선로(132)에 연결되는 하나 이상의 부하(L)와 하나 이상의 분산전원(DR) 각각에 대한 전력정보를 전력회사 서버(200)로부터 수집할 수 있다.
또한, 구간정보 수집부(120)는 복수의 서로 다른 구간별로 제1배전선로(132) 상에 구성된 복수의 제1스위치부(G1) 각각이 전송하는 전력상태정보를 전력회사 서버(200)로부터 수신하여 수집할 수 있다.
여기서, 전력상태정보는 제1스위치부(G1)가 특정 배전선로 상에서 위치하는 지점에서의 송전 및 변전 중 적어도 하나에 대한 전력량 관련 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 종단정보 수집부(110) 및 구간정보 수집부(120)로부터 제1배전선로(132)에 대응되는 전력정보 및 전력상태정보를 수신하거나 DB(160)로부터 제1배전선로(132)에 대응되는 전력정보 및 전력상태정보를 추출할 수 있다.
이에 따라, 조류 검출부(130)는 전력정보 및 전력상태정보를 기초로 일사량이 강한 시간대에 각 분산전원(DR)은 3MW의 발전량을 나타낼 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 전력정보를 기초로 배전선로에 연결된 복수의 부하(L) 각각이 2MW의 소비전력을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 이에 따라 분산전원(DR)의 발전량과 전원 공급부(CB)의 상용전력을 합산한 공급전력이 복수의 부하(L) 각각의 소비전력을 합산한 합산 소비전력보다 높은 전력량을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해 전력상태정보를 기초로 특정구간에서 역조류가 발생함을 확인할 수 있다.
이때, 조류 검출부(130)는 역조류가 발생된 전력 상태 관련 전력상태정보를 전송한 특정 제1스위치부(G1)의 전력상태정보를 전력회사 서버(200)로부터 수신하여 특정 제1스위치부(G1)의 전력상태정보를 기초로 특정 제1스위치부(G1)에 대응되는 특정구간을 식별할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 복수의 배전선로와, 복수의 전원공급부(CB)와, 복수의 제1스위치부(G1)와, 복수의 제2 스위치부(G2)와, 하나 이상의 부하(L) 및 하나 이상의 분산전원(DR) 등을 포함하는 계통의 구성과 배치(또는 배치 위치) 및 계통을 구성하는 장치(배전선로, 전원 공급부, 부하, 분산전원 등)별 스펙정보(일례로, 송전용량, 배전용량, 변전용량, 평균 소비전력, 평균 발전전력 등)를 포함하는 계통구성정보를 미리 저장할 수 있다.
이를 통해, 조류 검출부(130)는 계통구성정보와 전력상태정보 및 전력정보를 기초로 역조류가 발생하는 특정 배전선로와 특정 배전선로 상에서 역조류가 검출된 특정구간을 식별할 수도 있다.
이때, 조류 검출부(130)는 전력상태정보를 통해 계통구성정보 없이도 역조류가 검출된 특정구간을 식별할 수도 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 특정구간에 대한 구간정보를 제어부(150)에 전송할 수 있다.
이때, 구간정보는 계통구성정보로부터 조류 검출부(130)에 의해 추출되는 역조류가 발생한 특정 배전선로 관련 식별정보와, 특정 배전선로 상에서 역조류가 발생한 특정 제1 스위치부(G1)에 대응되는 특정구간 관련 식별정보를 포함할 수 있다.
여기서, 특정 배전선로 관련 식별정보는 권역명(또는 지역명)일 수도 있으며, 특정구간 관련 식별정보는 역조류 관련 전력상태정보를 전송한 특정 제1스위치부(G1)의 식별정보일 수 있다. 또한, 구간정보는 역조류가 발생한 특정구간의 전력 상태 관련 전력상태정보를 포함할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 배전선로 상에서 제1스위치부(G1)에 의해 구분된 복수의 서로 다른 구간별 전력정보 및 전력상태정보를 기초로 전압변동율이 미리 설정된 기준치 이상으로 상승하는 특정구간을 역조류가 발생할 가능성이 있는 구간으로 검출할 수도 있다. 조류 검출부(130)는 특정구간 관련 구간정보를 상술한 바와 같이 생성하여 제어부(150)에 제공할 수 있다.
이때, 조류 검출부(130)는 계통구성정보에 포함되는 배전선로의 송전 용량(수용 가능 전력 용량)을 더 고려하여 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 발생하는 특정구간을 검출할 수도 있다.
한편, 제어부(150)는 구간정보를 기초로 상시 개방상태에서 서로 다른 인접한 복수의 배전선로 상호 간을 선택적으로 연결하는 복수의 제2스위치부(G2) 중 특정구간에 인접한 어느 하나를 통해 인접한 복수의 배전선로를 연결하기 위한 제어정보를 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다.
이를 통해, 전력회사 서버(200)는 제어정보를 기초로 제어정보에 포함된 구간정보에 대응되는 상시 개방상태인 제2 스위치부(G2)를 투입시켜 구간정보에 대응되는 특정 배전선로와 제2 스위치부(G2)에 의해 특정 배전선로와 연결되는 타 배전선로 사이를 상호 연결시킬 수 있다.
이때, 본 발명에서 설명하는 투입은 전력차단상태에서 전력을 공급하기 위해 개폐기(일례로, 제2 스위치부(G2))를 닫는 것(Switch On)을 의미할 수 있으며, 본 발명에서 설명하는 개방은 전력공급 상태에서 전력을 차단하기 위해 개폐기(일례로, 제2 스위치부(G2))를 여는 것(Switch Off)을 의미할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지의 예시를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, (a)는 배전선로에 역조류가 발생하지 않는 경우의 예시도이고, (b)는 배전선로에 역조류가 발생한 경우의 예시도이다.
(a)의 경우, 조류 검출부(130)는 제1배전선로(132) 및 제2배전선로(134) 각각에서 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 발생 여부를 검출할 수 있다. 조류 검출부(130)의 역조류 또는 전압변동율의 검출을 통해 광역단위로 제1배전선로(132) 및 제2배전선로(134)를 감시할 수 있다.
(a)는 조류 검출부(130)에서 제1배전선로(132) 및 제2배전선로(134)의 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상이 전압변동율 발생 여부를 검출한 결과, 제1배전선로(132) 및 제2배전선로(134)에서 역조류가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
(b)의 경우, 조류 검출부(130)는 제1배전선로(132) 및 제2배전선로(134) 각각에서 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 발생 여부를 검출할 수 있다. 조류 검출부(130)의 역조류 또는 전압변동율의 검출을 통해 광역단위로 제1배전선로(132) 및 제2배전선로(134)를 감시할 수 있다.
구체적으로, 제2배전선로(134)에서 신재생에너지 기반 발전전력을 제공하는 분산전원(DR)의 발전량이 증가하는 경우, 제2배전선로(134) 상에서 공급전력이 제2배전선로(134)에 연결된 부하(L)들의 합산 소비전력을 초과하게 될 수 있다. 이런 경우, 조류 검출부(130)는 제2배전선로(134)에 역조류가 발생한 것으로 판단하고, 역조류가 발생된 구간에 대해 구간정보를 생성할 수 있다.
일 예로, 제2배전선로(134)와 연결된 복수의 분산전원(DR) 각각에서 3MW의 발전전력을 제2배전선로(134)에 제공할 수 있고, 이에 따라 제2배전선로(134)의 공급전력을 6MW가 될 수 있다. 또한, 제2배전선로(134)에 연결된 복수의 부하(L) 각각의 소비전력이 2MW인 경우, 합산 소비전력은 4MW일 수 있다. 이때, 2MW의 초과전력이 발생하게 되는 경우 조류 검출부(130)는 복수의 제1스위치부(G1) 각각의 전력상태정보를 기초로 복수의 제1스위치(G1) 중 초과전력을 나타내는 특정한 제1스위치부(G1)를 식별할 수 있다.
또한, 조류 검출부(130)는 특정한 제1스위치부(G1)의 식별정보 또는 계통구성정보를 통해 초과전력이 발생한 구간에 대한 구간정보를 생성할 수 있고, 생성한 구간정보를 제어부(150)에 제공할 수 있다.
제어부(150)는 제2배전선로(134)와 연결된 하나 이상의 제2스위치부(G2)를 투입시키기 위한 제어정보를 생성하여 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 생성한 구간정보를 기초로 초과전력이 발생한 구간에 인접한 제2스위치부(G2)를 투입시키기 위한 제어정보를 생성할 수 있다.
제어부(150)는 조류 검출부(130)와 연동하여 계통구성정보를 기초로 제2배전선로(134)와 연결된 하나 이상의 제2스위치부(G2) 중 구간정보에 따른 제1스위치부(G1)와 인접한 제2스위치부(G2)를 식별할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 식별된 제2스위치부(G2) 관련 식별정보를 계통구성정보로부터 추출하여 제어정보에 포함시킨 후 해당 제어정보를 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있고, 전력회사 서버(200)는 제어정보에 따른 식별된 제2스위치부(G2)를 투입시킬 수 있다.
또한, 제어부(150)는 구간정보를 제어정보에 포함시켜 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다. 전력회사 서버(200)는 제어부(150)로부터 수신한 제어정보에 포함된 구간정보에 따른 제1스위치부(G1) 또는 특정구간을 식별할 수 있고, 제어정보에 따른 제1스위치부(G1) 또는 특정구간과 인접한 제2스위치부(G2)를 식별하여, 식별된 제2스위치부(G2)를 투입시킬 수도 있다.
또한, 제어부(150)는 제2배전선로(134)와 연결된 분산전원(DR)들 각각의 발전량과 전원 공급부(CB2)로부터 제2배전선로(134)에 제공되는 상용전력량을 합산한 공급전력과 제2배전선로(134)에 연결된 하나 이상의 부하(L)별 소비전력을 합산한 합산 소비전력(전력량)을 비교할 수 있다. 합산한 공급전력과 합산 소비전력을 비교한 결과, 합산한 공급전력이 합산 소비전력을 초과하는 경우, 조류 검출부(130)와 연동하여 전력정보 및 전력상태정보를 기초로 특정구간의 역조류 방지를 위해 특정구간에 대응되는 전원 공급부(CB2)의 전력조정을 위한 조정정보를 생성하여 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다.
제어부(150)는 조정정보를 제어정보에 포함시키거나 조정정보를 제어정보로서 생성하여 전력회사 서버(200)에 전송할 수도 있다.
즉, 제어부(150)는 조류 검출부(130)와 연동하여 공급전력과 합산 소비전력의 차이인 초과전력을 산출하고, 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승의 방지를 위해 전원 공급부(CB2)가 제2배전선로(134)에 공급하는 상용전력의 전력량에서 초과전력에 해당되는 전력량을 차감한 조정 전력량으로 상용전력의 전력량을 낮추기 위한 조정정보를 생성하여 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다.
이때, 제어부(150)는 상용전력의 전력량이 초과전력의 전력량보다 적은 경우 전원 공급부(CB2)의 전력 제공을 일시적으로 차단하기 위한 차단 정보를 조정정보로 생성하여 전력회사 서버(200)에 전송할 수 있다. 이에 따라, 전력회사 서버(200)는 조정정보를 기초로 조정정보에 대응되는 전원 공급부(CB2)의 공급전력량을 낮추거나 전력공급을 차단할 수 있다. 이를 통해, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 전원 공급부(CB2)의 전력량 조정을 통해서도 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 방지하거나 해소할 수 있다.
또한, 전력회사 서버(200)는 제어부(150)로부터 제어정보를 수신하고, 제어정보를 기초로 제2스위치부(G2)를 투입할 수 있다. 제2스위치부(G2)의 투입으로 인해 제2배전선로(134) 및 제1배전선로(132)은 연결될 수 있으며, 이에 따라 제2배전선로(134)에 발생한 초과전력은 제1배전선로(132)로 우회되어 전달될 수 있다. 이에 따라 제2배전선로(134)의 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동을 방지 또는 해소할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 분산전원(DR)이 연결된 제2배전선로(134)와 분산전원(DR) 사이에는 제3스위치부(G3)가 연결될 수 있다. 여기서, 제3스위치부(G3)는 적어도 하나의 분산전원(DR)에 연결될 수 있고, 이에 따라 전력계통에는 하나 이상의 제3스위치부(G3)가 포함될 수 있다.
제3스위치부(G3)는 제2배전선로(134)에서 역조류나 전압변동율이 상승되어 전력계통(300)에 불안정성을 주었을 때, 역조류가 발생한 구간의 분산전원(DR)의 발전전력이 제2배전선로(134)에 제공되는 것을 선택적으로 차단하도록 구성될 수 있다. 여기서, 계통구성정보에는 제3스위치부(G3) 관련 정보가 포함될 수 있다.
제어부(150)는 제2배전선로(134)에서 역조류나 전압변동율이 상승되어 제2스위치부(G2)를 통해 제2배전선로(134)와 제1배전선로(132)를 상호 연결한 경우에도 구간정보를 기초로 제2배전선로(134)에서 역조류가 검출되거나 전압변동율이 미리 설정된 기준치 이상으로 검출되는 경우 제2배전선로(134)와 관련된 제3스위치부(G3)를 하나 이상의 제어하기 위한 추가 제어정보를 생성하여 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 계통구성정보 및 구간정보를 기초로 추가 제어정보를 생성할 수도 있다.
이에 따라, 전력회사 서버(200)는 추가 제어정보를 기초로 추가 제어정보에 대응되는 하나 이상의 제3스위치부(G3) 각각을 제어하여 제3스위치부(G3)와 각각 대응되어 연결되는 분산전원(DR) 각각의 발전전력이 배전선로에 제공되지 않도록 차단할 수 있다. 이를 통해, 특정구간과 연관된 제2배전선로(134)에 대한 분산전원(DR)의 발전전력 제공이 차단되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 추가 제어정보의 전송 이후 구간정보에 따른 특정구간에서 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 더 이상 검출되지 않는 경우 특정구간과 연관된 하나 이상의 제3스위치부(G3)를 투입시키기 위한 복원 정보를 생성하여 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다. 이를 통해 전력회사 서버(200)가 복원 정보를 기초로 추가 제어정보에 따라 개방된 제3스위치부(G3)를 복원하여 투입시킬 수 있다.
즉, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 역조류가 검출되거나 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동율 상승이 발생하는 특정구간과 관련된 분산전원을 제3스위치부(G3)에 대한 제어를 통해 계통으로부터 탈락시킬 수 있으며, 이를 통해 계통의 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 계통을 구성하는 복수의 배전선로를 광역단위로 감시할 수 있으며, 신재생에너지 기반으로 발전하는 분산전원의 특성에 따라 분산전원의 발전량이 크게 증가하여 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동율 상승이 검출되는 경우 상시 개방상태로 동작하다 이상 발생시 복수의 서로 다른 배전선로를 연결하는 별도의 스위치부를 투입시켜 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 야기하는 초과전력을 특정 배전선로에서 타 배전선로로 우회시키거나 초과전력이 발생한 특정 배전선로에 상용전력을 제공하는 전원 공급원의 공급전력을 차단 또는 감소시키도록 지원할 수 있으며, 이를 통해 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 방지하거나 해소함으로써 전력계통의 안정성 및 신뢰성을 보장하는 동시에 전력계통에 대한 별도의 증설 없이도 신규 분산전원을 배전선로에 연계시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 방법을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 전력회사 서버(200)로부터 복수의 배전선로 각각에 연결되는 분산전원 각각에 대한 전력정보를 수집할 수 있다(S100).
배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 전력회사 서버(200)로부터 복수의 배전선로 각각에 연결되는 하나 이상의 부하 및 복수의 배전선로 중 어느 하나에 신재생에너지 기반의 발전전력을 제공하는 하나 이상의 분산전원 각각에 대한 전력정보를 수집할 수 있다.
배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 복수의 제1스위치부(G1) 각각에서 전송하는 송전 및 변전 중 적어도 하나와 관련된 전력상태정보를 수집할 수 있다(S200).
배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 전력회사 서버(200)로부터 복수의 배전선로 각각에 구성되며 배전선로(310)의 구간을 구분하는 복수의 제1스위치부(G1) 각각에서 전송하는 송전 및 변전 중 적어도 하나와 관련된 전력상태정보를 수집할 수 있다.
배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 전력정보 및 전력상태정보를 기초로 역조류가 발생한 특정구간을 검출할 수 있다(S300). 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 전력정보 및 전력상태정보를 기초로 복수의 배전선로 중 어느 하나에서 역조류가 발생하거나 전압변동율이 미리 설정된 기준치 이상으로 상승하는 특정 구간을 검출할 수 있다.
배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 특정구간 관련 구간정보를 제공 또는 생성할 수 있다(S400). 또한, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 계통구성정보에 따라 구간정보에 대응되는 특정 배전선로와 인접한 인접 배전선로가 존재하는지 여부와 인접 배전선로의 연계용량 확보 여부를 판단할 수 있다.
구간정보를 기초로 복수의 제2스위치부를 투입시키기 위한 제어정보를 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다(S500). 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 계통구성정보에 따라 구간정보에 대응되는 특정 배전선로와 인접한 연계용량이 확보된 인접 배전선로가 존재하는 경우, 제2스위치를 투입시키기 위한 제어정보를 전송할 수 있다. 즉, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 구간정보를 기초로 상시 개방상태에서 특정 배전선로와 인접 배전선로와 각각 대응되는 서로 다른 인접한 복수의 배전선로 상호 간을 선택적으로 연결하는 복수의 제2스위치부 중 특정구간에 인접한 어느 하나를 통해 인접한 복수의 배전선로를 연결하기 위한 제어정보를 전력회사 서버(200)로 전송할 수 있다.
한편, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 계통구성정보에 따라 구간정보에 대응되는 특정 배전선로와 인접한 연계용량이 확보된 인접 배전선로가 존재하지 않는 경우, 알람 정보를 생성하여 출력하고, 특정구간과 관련하여 상시 개방점(제2스위치부)의 설치를 제안하거나 ESS의 설치를 제안하기 위한 안내정보 또는 부가정보를 생성하여 전력회사 서버(200)에 전송할 수 있다.
전력회사 서버(200)는 제어정보를 기초로 제어정보에 대응되는 제2스위치부를 투입시킬 수 있다(S600). 전력회사 서버(200)는 제어정보를 기초로 제어정보에 대응되는 제2스위치부를 투입시켜 제2스위치부의 투입에 따라 연결되는 복수의 서로 다른 배전선로를 연결할 수 있다. 이를 통해 특정구간에서 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승을 발생시키는 초과전력을 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 발생한 특정 배전선로에서 제2스위치부를 통해 연결되는 타 배전선로로 우회시켜 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 과도한 전압변동율 상승을 방지할 수 있다.
한편, 배전선로의 역조류 방지 장치(100)는 제2스위치부의 투입을 통한 복수의 배전선로 연결을 통해서도 역조류나 미리 설정된 기준치 이상의 전압 변동율 상승이 지속 발생되는 경우, 분산전원과 배전선로 사이의 제3스위치부 중 구간정보를 기초로 선택된 하나 이상의 제3스위치부를 제어하여 선택된 제3스위치부에 대응되는 분산전원이 계통 탈락되도록 하기 위한 추가 제어정보를 생성하여 전력회사 서버로 전송할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 전력계통에서 복수의 배전선로를 상시 개방상태에서 선택적으로 연결하는 별도의 스위치부를 제어하여 특정 배전선로에서 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승 발생시 타 배전선로로 우회시켜 역조류 또는 과도한 전압변동율 상승을 효과적으로 방지할 수 있는 배전선로의 역조류 방지 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배전선로의 역조류 방지 장치에 따르면 배전선로에 신규 분산전원을 용이하게 연결할 수 있도록 지원할 수 있어 계통에 구성된 기존 전력설비시스템을 크게 변경하는 일 없이 보다 많은 신재생에너지 기반시설을 수용할 수 있도록 지원할 수 있다.
본 명세서에 기술된 다양한 장치 및 구성부는 하드웨어 회로(예를 들어, CMOS 기반 로직 회로), 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 전기적 구조의 형태로 트랜지스터, 로직게이트 및 전자회로를 활용하여 구현될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 배전선로의 역조류 방지 장치
110: 종단정보 수집부
120: 구간정보 수집부
130: 조류 검출부
140: 전력 예측부
150: 제어부
160: DB

Claims (20)

  1. 구간을 구분하는 제1스위치부 및 부하가 연결되고, 신재생에너지 기반 복수의 분사전원이 연계되는 배전선로의 역조류를 방지하기 위한 배전선로의 역조류 방지 장치에 있어서,
    상기 배전선로에 제공되는 부하 및 분산전원에 대한 전력정보를 수집하는 종단정보 수집부;
    상기 제1스위치부에서 전송되는 전력상태정보를 수집하는 구간정보 수집부;
    상기 전력정보 및 상기 전력상태정보에 기초하여 역조류가 발생하는 특정구간을 검출하고, 특정구간에 대한 구간정보를 생성하는 조류 검출부; 및
    상기 구간정보를 기초로 복수의 배전선로를 연결하는 제2스위치부가 투입되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상시 전력정보는 상기 부하의 소비전력량 또는 상기 분산전원의 발전량 정보를 포함할 수 있고, 전력정보에 대응되는 상기 부하 또는 상기 분산전원 중 어느 하나인 종단장치 관련 식별정보를 포함하고, 상기 종단장치 관련 식별정보는 종단장치가 연결된 배전선로 관련 선로 정보를 포함하고,
    상기 전력상태정보는 전력상태정보는 상기 제1스위치부의 식별정보를 포함하고, 상기 제1스위치부의 식별정보는 상기 제1스위치부가 연결된 배전선로 관련 선로 정보를 포함하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력정보 및 상기 전력상태정보를 기초로 상기 특정구간의 역조류 방지를 위해 상기 특정구간에 대응되는 특정 배전선로에 연결되어 상용전력을 제공하기 위한 조정정보를 생성하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 종단정보 수집부로부터 수신되는 상기 복수의 분산전원 각각의 전력정보를 누적 저장하고, 누적 저장된 상기 전력정보를 기초로 상기 분산전원별로 시간별 발전량에 대한 전력패턴정보를 생성하는 전력 예측부를 더 포함하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조류 검출부는 상기 복수의 배전선로를 대상으로 상기 전력패턴정보를 기초로 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 예상되는 특정구간을 검출하고, 상기 특정구간 관련 구간정보를 상기 제어부로 전송하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전력 예측부는 상기 종단정보 수집부로부터 전력정보 수신시마다 외부서버로부터 기상정보를 수신하여 전력정보와 매칭 저장하고, 누적 저장된 기상정보 및 전력정보를 기초로 시간별 기상변화에 따른 발전량에 대한 상기 전력패턴정보를 상기 분산전원별로 생성하여 저장하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조류 검출부는 상기 전력 예측부에 의해 저장된 상기 전력패턴정보와 상기 전력 예측부로부터 수신되는 기상예보 관련 예보 정보를 기초로 기상변화에 따라 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 예상되는 특정구간을 검출하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구간정보를 기초로 전에너지저장시스템(ESS) 또는 전력선의 증설이 필요한 상기 특정구간에 설치가 필요한 상기 전에너지저장시스템 또는 증설대상인 상기 전력선의 설치 위치 및 설치 용량 관련 정보를 포함하는 부가정보를 생성하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통에는 상기 구간정보를 기초로 상기 분산전원과 배전선로 사이에 구성되어 상기 분산전원의 발전전력을 선택적으로 상기 배전선로에 제공하는 제3스위치부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 특정구간과 연관된 배전선로에 대한 상기 분산전원의 발전전력 제공이 차단되도록 제3스위치부를 제어하는 제어신호를 전송하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구간정보를 기초로 상기 제2스위치부의 추가가 필요한 복수의 서로 다른 배전선로를 식별하고, 상기 복수의 서로 다른 배전선로 상에서 상기 구간정보에 따른 상기 제2스위치부의 추가 위치에 대한 안내정보를 생성하는 배전선로의 역조류 방지 장치.
  11. 구간을 구분하는 제1스위치부 및 부하가 연결되고, 신재생에너지 기반 복수의 분사전원이 연계되는 배전선로의 역조류를 방지하기 위한 배전선로의 역조류 방지 방법에 있어서,
    상기 배전선로에 제공되는 부하 및 분산전원에 대한 전력정보를 수집하는 단계;
    상기 제1스위치부에서 전송되는 전력상태정보를 수집하는 단계;
    상기 전력정보 및 상기 전력상태정보에 기초하여 역조류가 발생하는 특정구간을 검출하고, 특정구간에 대한 구간정보를 생성하는 단계; 및
    상기 구간정보를 기초로 복수의 배전선로를 연결하는 제2스위치부가 투입되도록 제어하는 단계;를 포함하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상시 전력정보는 상기 부하의 소비전력량 또는 상기 분산전원의 발전량 정보를 포함할 수 있고, 전력정보에 대응되는 상기 부하 또는 상기 분산전원 중 어느 하나인 종단장치 관련 식별정보를 포함하고, 상기 종단장치 관련 식별정보는 종단장치가 연결된 배전선로 관련 선로 정보를 포함하고,
    상기 전력상태정보는 전력상태정보는 상기 제1스위치부의 식별정보를 포함하고, 상기 제1스위치부의 식별정보는 상기 제1스위치부가 연결된 배전선로 관련 선로 정보를 포함하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 전력정보 및 상기 전력상태정보를 기초로 상기 특정구간의 역조류 방지를 위해 상기 특정구간에 대응되는 특정 배전선로에 연결되어 상용전력을 제공하기 위한 조정정보를 생성하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 분산전원 각각의 전력정보를 누적 저장하고, 누적 저장된 상기 전력정보를 기초로 상기 분산전원별로 시간별 발전량에 대한 전력패턴정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 배전선로를 대상으로 상기 전력패턴정보를 기초로 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 예상되는 특정구간을 검출하고, 상기 특정구간 관련 구간정보를 생성하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 전력패턴정보를 생성하는 단계는,
    상기 전력정보 수신시마다 외부서버로부터 기상정보를 수신하여 전력정보와 매칭 저장하고, 누적 저장된 기상정보 및 전력정보를 기초로 시간별 기상변화에 따른 발전량에 대한 상기 전력패턴정보를 상기 분산전원별로 생성하여 저장하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 구간정보를 생성하는 단계는,
    저장된 상기 전력패턴정보와 상기 전력 예측부로부터 수신되는 기상예보 관련 예보 정보를 기초로 기상변화에 따라 역조류 또는 미리 설정된 기준치 이상의 전압변동율 상승이 예상되는 특정구간을 검출하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 구간정보를 기초로 전에너지저장시스템(ESS) 또는 전력선의 증설이 필요한 상기 특정구간에 설치가 필요한 상기 전에너지저장시스템 또는 증설대상인 상기 전력선의 설치 위치 및 설치 용량 관련 정보를 포함하는 부가정보를 생성하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통에는 상기 구간정보를 기초로 상기 분산전원과 배전선로 사이에 구성되어 상기 분산전원의 발전전력을 선택적으로 상기 배전선로에 제공하는 제3스위치부를 더 포함하고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 특정구간과 연관된 배전선로에 대한 상기 분산전원의 발전전력 제공이 차단되도록 제3스위치부를 제어하는 제어신호를 전송하는 배전선로의 역조류 방지 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 구간정보를 기초로 상기 제2스위치부의 추가가 필요한 복수의 서로 다른 배전선로를 식별하고, 상기 복수의 서로 다른 배전선로 상에서 상기 구간정보에 따른 상기 제2스위치부의 추가 위치에 대한 안내정보를 생성하는 배전선로의 역조류 방지 방법.

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KR20220090214A (ko) * 2020-12-22 2022-06-29 한국에너지기술연구원 분산제어를 이용한 배전망관리시스템

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