KR20210094113A - 센서 기반 에너지 관리 인클로저 및 센서 데이터에 기초한 분산 에너지 자원 관리 - Google Patents

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스테판 마탄
프레드 씨. 호튼
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엑슬런트 에너지 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

소비자 구내의 전력 시스템은 전기 회로에 전력을 제공하기 위한 회로 차단기 및 회로 차단기의 연결에 근접하게 장착된 전류 센서를 포함한다. 전류 센서는 회로 차단기에 의해 공급되는 회로에 대한 전류 인출을 계산하기 위해 제어기가 사용하는 데이터를 생성한다. 전류 인출 정보에 기초하여, 제어기는 개별 회로들에 의해 얼마나 많은 리얼 및 리액티브 전력이 인출되고 있는지를 결정할 수 있다. 제어기는 그 정보를 이용하여 전력 변환기를 트리거하여 전류 벡터의 동작 사분면을 변경하도록 동작을 조정할 수 있다.

Description

센서 기반 에너지 관리 인클로저 및 센서 데이터에 기초한 분산 에너지 자원 관리
우선권
본 출원은 2018년 12월 17일자로 출원된 미국 가출원 제62/780,879호에 기초하며 그의 우선권의 이익을 주장한다.
기술분야
본 명세서의 설명들은 일반적으로 전력 그리드(electrical power grid)에 관한 것이고, 더 상세한 설명들은 전력 그리드에서의 분산 관리에 관한 것이다.
소비자 구내 또는 고객 위치에 대한 증가된 제어를 제공하기 위해 도입된 소위 "스마트 미터(smart meter)" 제품들의 증가가 있었다. 스마트 미터들은 소비자 구내에서의 전력의 사용에 관한 정보를 제공하도록 의도된다. 소비자 구내에 대한 전통적인 정보 흐름은 전력을 사용하고 어떤 전력이 사용되었는지를 나타내는 청구서를 월말에 받는 것이다. 스마트 미터들은 정기적인 모니터링으로 정보를 제공하는 것을 제안한다. 그러나, 스마트 미터는 여전히 그리드 미터(grid meter)이며, 이는 제어가 여전히 유틸리티와 같은 그리드 또는 그리드 관리의 관점에서 미터 앞에서 나온다는 것을 의미한다. 스마트 미터들에 의해 수집된 임의의 정보는 그리드에 의한 제어를 야기하며, 이는 결국 유틸리티가 소비자 구내로의 진입점에서 그리드로부터의 전력 소비를 보는 방법에 기초하여 소비자 구내를 제어하려고 시도하게 된다. 소비자 구내의 에너지 생성 능력이 스마트 미터에 의해 고려될 때에도, 스마트 미터는 여전히 측정하고 공통 결합 전력(PCC)의 그리드 측의 관점에 기초하여 전력 소비 또는 전력 생성을 제어하는 방법의 모든 결정들을 행한다.
소비자 구내는 솔라 설비 또는 다른 로컬 전력 생성을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 전통적인 솔라는 고객의 요구를 충족시키려고 시도하지만 전기 그리드의 안정성을 희생하면서 그렇게 할 수 있다. 전통적인 솔라는 리얼 전력(real power)만을 제공한다. 솔라로 리액티브 전력(reactive power)을 제공하려는 시도들은 전형적으로, 소비자 구내의 리액티브 전력 로딩을 변경함으로써, 비효율적인 전력 사용을 초래한다. 리액티브 로딩을 더 유도성이도록 변경하든지 또는 더 용량성이도록 변경하든지 간에, 어느 경우에나 최종 결과는 소비자 구내가 리액티브 전력 소비를 증가시켜 리얼 전력 전송을 개선한다는 것이다. 네트 미터링(net metering)은 고객에 의해 사용되지 않는 전력을 지칭하는, 로컬에서 생성된 과잉 전력에 대해 고객에게 재정적 인센티브를 제공한다. 그러나, 필요하지 않거나, 유틸리티가 그리드 안정성을 방해할 수 있는 잘못된 유형의 전력인 전력에 대해 고객 또는 프로슈머에게 지불하도록 요구될 수 있음을 감안하면, 네트 미터링은 고객을 유틸리티 또는 서비스 제공자와 사이가 안좋게 만든다.
게다가, 고객들이 그리드 운영자에 대한 의존을 줄이려는 욕구는 더 많은 솔라 배치를 자극한다. 그러나, 그리드 네트워크 상에 더 많은 솔라를 설치하는 것은 과잉 리얼 전력 생성으로 인해 그리드 불안정성을 증가시킬 수 있다. 과잉 리얼 전력 생성에 더하여, 그리드는 또한 그리드 지원을 제공하여 그리드를 안정시키기 위해 리액티브 전력 생성을 증가시키도록 요구된다. 중앙 그리드 위치로부터의 리액티브 전력 생성은 그리드 상의 증가된 비효율성을 야기하여 리액티브 전력 지원 마일들을 전력 라인들 아래로 밀어낸다. 소정 레벨을 넘어선 솔라 배치의 침투는 "솔라 포화"를 유발할 수 있으며, 여기서 그리드 상의 솔라 자원들의 양은 과잉 솔라 전력을 효과적으로 처리하거나 적절한 리액티브 전력 지원을 제공하는 유틸리티 운영자의 능력을 넘어선 과잉 리얼 전력을 생성할 수 있다.
하기의 설명은 구현의 예로서 주어진 예시들을 갖는 도면들에 대한 논의를 포함한다. 도면들은 제한으로서가 아니라 예로서 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 예에 대한 언급은 본 발명의 적어도 하나의 구현에 포함된 특정 특징, 구조 또는 특성을 설명하는 것으로서 이해되어야 한다. 본 명세서에 나타나는 "일례에서" 또는 "대안적인 예에서"와 같은 문구들은 본 발명의 구현들의 예들을 제공하며, 반드시 모두가 동일한 구현을 지칭하는 것은 아니다. 그러나, 그들은 또한 반드시 상호 배타적인 것은 아니다.
도 1은 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 차단기 박스 또는 인클로저의 예의 블록도이다.
도 2는 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 인클로저를 위한 차단기 회로의 예를 나타낸다.
도 3은 차단기 인클로저의 충전 플레이트 상의 차단기들 아래에 장착된 전류 센서들의 예를 나타낸다.
도 4는 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 차단기 인클로저 내의 전류 센서들의 예를 나타낸다.
도 5는 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 인클로저를 위한 차단기 회로의 예의 회로 표현이다.
도 6은 내부 전류 센서들을 갖는 시스템의 예의 블록도이다.
도 7a는 다수의 미터들을 갖는 인클로저의 예의 블록도이다.
도 7b는 4-상한 미터의 예를 나타낸다.
도 8은 전력 변환기들의 하나 이상의 스트링들을 모니터링하기 위한 4-상한 미터를 갖는 시스템의 예의 블록도이다.
도 9는 전류 센서들을 갖는 인클로저로 전류를 제어하기 위한 프로세스의 예의 흐름도이다.
도 10은 2개의 내부 미터들을 갖는 시스템으로 전류를 제어하기 위한 프로세스의 예의 흐름도이다.
도 11은 보드에 대한 회로 차단기의 연결점에 근접하게 배치된 센서들의 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 12는 모니터링된 채널들이 로딩되지 않은, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 13은 모니터링된 채널들이 둘 모두가 로딩된, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 14는 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되고 채널 2가 로딩되지 않은, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 15는 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되지 않고 채널 2가 로딩된, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 16은 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되고 채널 2가 로딩되지 않고 채널 2에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 17은 모니터링된 채널들 둘 모두가 로딩되고 채널 2에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 18은 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되지 않고 채널 2가 로딩되고 채널 1에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 19는 모니터링된 채널들 둘 모두가 로딩되고 채널 1에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다.
도 20은 전류 벡터가 1차 전류 성분과 고조파 전류 성분들의 복합물인 시스템에서의 전류의 성분들의 예의 그래픽 표현이다.
도 21은 전류의 고조파 성분들이 1차 전류 성분에 대해 각도 오프셋들을 갖는 시스템에서의 전류의 성분들의 예의 그래픽 표현이다.
도 22는 로컬 시스템 전류 벡터에 대해 매핑된 그리드 전류 벡터의 예의 그래픽 표현이다.
도 23은 PCC에서 전력을 모니터링하는 미터링 디바이스의 예의 블록도이다.
도 24는 리액티브 전력 주입과 함께 로컬 소스로부터 그리드-결합 로드(grid-tied load)로 전력을 전송하는 시스템의 예의 블록도이다.
몇몇 또는 모든 예들뿐만 아니라 다른 잠재적인 구현들을 묘사할 수 있는, 도면들의 비제한적인 설명들을 포함한, 소정 상세 사항들 및 구현들의 설명들이 뒤따른다.
본 명세서에서 제공되는 바와 같이, 시스템은 로컬 전력 생성의 미터 뒤의 제어(behind the meter control)를 제공한다. 미터 뒤의 제어는 차단기 박스 인클로저 내의 로컬 센서들에 기초할 수 있다. 차단기 박스는 센서들뿐만 아니라 시스템의 내부 동작을 변경하기 위한 제어 또는 지능을 포함할 수 있다. 내부 제어는 시스템이 리액티브 전력 임피던스를 증가시키거나 변경하거나 리액티브 전력 로딩을 변경하기보다는 VAR 주입에 의해 리얼 및 리액티브 전력의 혼합을 변경할 수 있게 한다.
일례에서, 소비자 구내에 위치된 전력 시스템은 전기 회로에 전력을 제공하기 위한 회로 차단기 및 회로 차단기의 연결에 근접하게 장착된 전류 센서를 포함한다. 시스템은 인클로저일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일례에서, 시스템은 소비자 구내에서의 전력 흐름 및 전력 사용을 관리하는 게이트웨이 시스템을 포함한다. 전류 센서는 회로 차단기에 의해 공급되는 회로에 대한 전류 인출을 계산하기 위해 제어기가 사용하는 데이터를 생성한다. 제어기는 게이트웨이를 위한 제어기일 수 있고, 회로 차단기들을 포함하는 인클로저 내에 위치되거나, 인클로저 외부에 위치되고 그것에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 전류 인출 정보에 기초하여, 제어기는, 각각의 회로 차단기에 있는 센서들로, 상이한 회로 차단기들에 의해 제어되는 바와 같은 개별 회로들에 의해 얼마나 많은 리얼 및 리액티브 전력이 인출되고 있는지를 결정할 수 있다. 제어기는 그 정보를 이용하여 전력 변환기를 트리거하여 전류 벡터의 동작 사분면을 변경하도록 동작을 조정할 수 있다.
로컬 전력 생성 없이도, 시스템은 미터 안으로의 리액티브 전력 주입을 위해 리얼 전력을 리액티브 전력으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 시스템은 시스템 내에서 내부적으로 리액티브 전력을 제공하면서, 리얼 전력만을 인출하고 있는 것으로 그리드에게 보일 수 있다. 그러한 동작들은 로컬 센서 모니터링 및 내부 미터링에 응답하여 이루어질 수 있다.
일례에서, 전력 시스템은 전력 그리드에 연결하기 위한 공통 결합점(PCC)을 내다보는 전류를 모니터링하기 위한 제1 센서, 및 로드들, 저장 및 생성의 조합을 포함할 수 있는, 로컬 시스템을 들여다보는 전류를 모니터링하기 위한 제2 센서를 포함한다. 모든 시스템들이 저장을 포함하지는 않을 것이다. 모든 시스템들이 생성을 포함하지는 않을 것이다. 저장 또는 생성을 포함하든지, 또는 둘 모두를 포함하든지, 또는 어느 것도 포함하지 않든지 간에, 시스템은 원하는 전류 벡터에서 동작하도록 전력 시스템의 동작을 조정할 수 있다. 제1 센서는 PCC에 대한 연결의 제1 전류 파형을 모니터링할 수 있고, 제2 센서는 로컬 시스템에 대한 연결의 제2 전류 파형을 모니터링할 수 있다. 전력 시스템은 로컬 시스템을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은, 로컬 시스템의 전류 파형을 지칭하는, 제2 전류 파형의 동작 사분면을 계산하기 위한 제어기를 포함한다. 제어기는 제1 전류 파형의 동작 사분면에 기초하여 제2 전류 파형의 원하는 동작 사분면을 계산할 수 있다.
원하는 동작 사분면은 4-상한 단위원 상의 전류를 지칭하며, 제1 전류 파형에 대해 원하는 오프셋으로 정렬되도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 시스템은 그리드 전류에 관하여 로컬 시스템의 전류가 어떻게 동작하는지를 설정할 수 있다. 역률을 제어하기 위해 전류의 위상을 그리드와 매칭시키려고 단순히 시도하기보다는, 시스템은 그리드에 대한 전류 벡터 및 로컬 시스템에 대한 전류 벡터를 계산하고, 전류에 대해 유리한 동작을 갖도록 로컬 전류를 어떻게 조정할지를 결정하기 위해 벡터 계산들을 수행할 수 있다.
도 1은 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 차단기 박스 또는 인클로저의 예의 블록도이다. 시스템(100)은 소비자 구내를 위한 전력 시스템을 나타낸다. 일례에서, 시스템(100)은 소비자 구내의 전기 회로들을 위한 회로 차단기를 포함하는 인클로저를 나타내는, 인클로저(130)를 포함한다. 회로 차단기들은 차단기들(140)로서 표현된다.
그리드(110)는 유틸리티에 의해 제어되는, 전력 그리드를 나타낸다. 그리드(110)는 일반적으로 적어도 하나의 중앙 집중식 그리드 동작 관리 또는 그리드 제어, 및 적어도 하나의 중앙 집중식 발전기를 포함하는, 임의의 전형적인 그리드 인프라스트럭처를 포함할 수 있다. 전통적인 그리드 인프라스트럭처는 중앙 발전기에서 대부분의 전력을 생성하고 변전소들을 통해 소비자들에게 전력 라인들을 통해 전기를 전송한다. 분산된 에너지 자원들이 또한 에너지 생성을 에너지 소비자들에게 물리적으로 더 가깝게 배치하기 위해 유틸리티에 의해 운영될 수 있다. PCC(공통 결합점)(120)는 그리드(110)에 대한 소비자 구내의 연결점 또는 진입점을 나타낸다.
그리드 미터(112)는 PCC(120)에 연결된 소비자에 의해 인출되는 에너지의 양을 측정한다. 그리드 미터(112)는 그리드로부터 소비자에게 제공되는 것을 측정한다. 전형적으로, 그리드 미터(112)는 모니터링되는 소비자 구내에, 전기 분배 박스 또는 차단기 박스 바로 앞에 장착된다. 시스템(100)은 그리드로부터 인클로저(130) 안으로 들어갈, 전력 라인들을 반드시 보여주지는 않지만, 그리드 미터(112)로부터 PCC(120)로의 라인들은 전기 전달의 모니터링을 나타낸다. 미터(132)로부터 PCC(120)로의 라인은 미터 뒤 또는 그리드 미터(112) 뒤로부터의 모니터링을 나타낸다. 미터 뒤는 그리드 미터(112)에 의해 모니터링되는 지점 뒤의, 소비자 측에서의 또는 PCC(120) 내의 내부에서의 동작을 지칭한다. 시스템(100) 내의 미터 뒤의 동작은, 그리드(110)의 관리에 의해 지시됨이 없이, 그리드 미터(112)가 보고 그에 의해 모니터링되는 것에 영향을 미칠 수 있다. 일례에서, 미터 뒤의 동작은 그리드 관리로부터의 디스패치 또는 제어 커맨드들에 응답할 수 있지만, PCC 내의 장비에서 발생할 수 있다. 그리드 미터(112)는 인클로저(130)로부터 시작되는 특정 전기 회로 경로들을 따른 전기적 동작에서 발생하고 있는 것을 보거나 모니터링하거나 알지 못한다. 오히려, 그리드 미터(112)는 모니터링 지점에서 PCC(120)에서의 효과들을 본다.
일례에서, 인클로저(130)는 2개의 미터 또는 전류 센서, 즉 미터(132) 및 미터(134)를 포함한다. 미터들(132 및 134)은 미터 뒤의 조건들을 모니터링하는, 내부 미터들이다. 전기 시스템 내의 결합점 또는 노드를 "들여다보는 것"은 노드의 어느 측이 들여다보여지는지에 따라 상이한 결과들을 제공할 것임이 이해될 것이다. 일례에서, 미터(132)는 미터 뒤로부터 또는 소비자 구내의 관점에서 PCC(120)를 들여다봄으로써 그리드(110)의 전기적 조건들을 모니터링한다. PCC(120)를 통해 내다보는 미터(132)에 의해 측정된 바와 같은 전기적 특성들은 그리드 미터(112)가 PCC(120)를 통해 소비자 구내를 들여다보는 것과는 전기적으로 상이할 수 있다. 일례에서, 미터(132)는 그리드 미터(112)와 동일한 전기적 조건들을 측정하여 시스템(100)이 그리드(110)에 원하는 조건을 제시하기 위해 어떻게 동작할지를 알 수 있게 한다. 더 많은 상세 사항들이 설명들 전체에 걸쳐 뒤따른다.
일례에서, 미터(134)는 하나 이상의 에너지 변환기를 포함하고 에너지 생성 및 에너지 저장을 포함할 수 있는, 로컬 조건들을 모니터링한다. 미터(134)는 소비자 구내 내로부터 보이는 바와 같은 하나 이상의 전기적 조건을 측정한다. "미터들"로 지칭되지만, 그리드 조건들을 모니터링하기 위한 미터(132) 및 로컬 조건들을 모니터링하기 위한 미터(134)는 그리드 미터(112)와는 별개라는 것이 이해될 것이다. 그리드 미터(112)는 그리드(110)로부터 소비자 구내로 전달되는 전기 또는 전력에 대해 소비자에게 과금하기 위해 유틸리티에 의해 사용되는 임의의 유형 또는 형태의 에너지 미터 또는 스마트 미터일 수 있는, 유틸리티 미터를 나타낸다. 이에 따라, 미터들(132 및 134)은 PCC(120)의 그리드 측의 관점에서 전력을 측정하는 그리드 미터(112)와는 별개이다.
그리드 미터(112)는 그리드(110)에 의해 소비자 구내로 전달되는 전력에 대해 고객에게 과금하기 위해 유틸리티에 의해 사용된다. 일례에서, 미터(132) 및 미터(134)는 인클로저(130) 내부에 위치된다. 일례에서, 미터(132) 및 미터(134)는 인클로저(130)의 외측 커버 상에, 예컨대 인클로저의 덮개 상에 장착되거나 또는 그 상에 장착된 디스플레이를 갖거나, 차단기 박스 아래에 장착된다. 미터(134)에 의해 모니터링되는 로컬 시스템(170)은 로컬 로드들 및 로컬 생성 또는 에너지 생성 디바이스들을 포함할 수 있다.
일례에서, 로컬 시스템(170)은 변환기(172)에 의해 표현되는, 하나 이상의 전력 변환기를 포함한다. 변환기(172)는 시스템(100)의 로컬 에너지 생성을 위한 전력 변환 하드웨어를 나타낸다. 일례에서, 로컬 시스템(170)은 에너지 생성 자원들을 나타내는, 에너지 생성(174)을 포함한다. (디젤 발전기와 같은) 탄소 기반 생성이 사용될 수 있지만, 전형적으로 로컬 에너지 생성은 솔라 시스템 또는 풍력 에너지 시스템과 같은 디바이스를 나타낸다. 일례에서, 로컬 시스템(170)은 로컬 에너지 저장소(176)를 포함한다. 일반적인 에너지 저장소는 배터리를 포함한다. 다른 유형의 에너지 저장소가 사용될 수 있다. 일례에서, 로컬 시스템(170)은, 에너지 저장소가 충전되는 방법을 제어할 수 있고, 리액티브 에너지를 능동적으로 생성하기 위해 방전을 제어할 수 있는, 에너지 저장소(176)를 위한 변환기(172)를 포함한다. 일례에서, 로컬 시스템(170)은 변환기(172)를 통해, 전통적인 스피닝 발전기와 전기적으로 유사하게, 리액티브 에너지를 고유하게 생성함으로써 리액티브 에너지 주입을 수행할 수 있다. 일례에서, 변환기(172)는 비-스피닝 전기 회로로부터의 리액티브 에너지의 능동적 생성을 허용할 수 있는, 가상 스피닝 발전기이다.
일례에서, 미터(132)는 4-상한 미터이다. 일례에서, 미터(134)는 4-상한 미터이다. 일례에서, 둘 모두의 미터는 4-상한 미터이다. 미터들(132 및 134)은 측정 데이터를 제어기(150)에 제공할 수 있다. 일례에서, 제어기(150)는 게이트웨이(160)에 의해 표현되는 게이트웨이 시스템이거나 그의 일부이다. 제어기(150)는, 예를 들어 지능형 그리드 운영 시스템(iGOS)을 실행하는 것에 의해, 그리드 운영 시스템 지능을 포함한다. 일례에서, 제어기(150)는 iGOS에 의해 이루어진 결정들에 기초한 동작을 위해 하나 이상의 변환기(172)에 제어를 제공한다. 일례에서, 인클로저(130) 내의 제어기(150)는 소비자 구내에 있는 게이트웨이(160)의 별개의 제어기와 함께 동작한다.
일례에서, 게이트웨이(160)는 인클로저(130) 내에 포함된다. 일례에서, 인클로저(130)는 소비자 구내에의 설치가 소비자 구내를 스마트 구내로 자동으로 변환할 수 있게 하는 차단기 박스 대체를 나타낸다. 스마트 구내는 (후술되는) 시스템 내의 센서들에 의한 모니터링에 기초하여, 제어기(150)에 의한 iGOS의 실행에 기초하여, 그리고 소비자 구내에 위치하고 인클로저(130)에 통신 가능하게 결합된 변환기들(172)에 의한 동작들에 기초하여 전통적인 시스템에 비해 전력 관리 및 전력 절감을 제공할 수 있다. 변환기들은 미터 뒤의 모니터링에 기초하여 전기 시스템의 동작을 조정하기 위해 iGOS의 결정들을 수행할 수 있다.
전통적인 시스템은 소비자 구내에 대해 한 달 또는 다른 기간에 걸친 사용을 측정하는 그리드 제어형 그리드 미터(112)를 포함하고, 이어서 사용자는 청구서를 받는다. 그러한 프로세스는 너무 모호해서 구내에서의 사용을 제어하는 데 매우 유용하지 않은 데이터를 제공한다. 대조적으로, 시스템(100)은 실시간 정보를 제공하며, 시스템이 그리드의 동적 조건들 및 로컬 시스템의 동적 조건들에 대해 실시간으로 조정할 수 있게 하기 위해, 실시간 데이터에 기초하여 실시간 제어를 생성할 수 있다.
로컬 시스템(170)은, PCC에 연결되는 것으로 구체적으로 예시되지 않지만, PCC에 전기적으로 연결된다는 것이 이해될 것이다. 변환기(172)는 PCC(120)의 소비자 측으로부터의 리액티브 전력 주입을 가능하게 하는 시스템(100) 내의 전기 노드에 결합된다. 전형적으로, 변환기(172)는 그리드-결합되도록 차단기를 통해 전기적으로 결합된다. 에너지 생성은 태양력, 풍력, 또는 다른 로컬 생성을 포함할 수 있다.
일례에서, 인클로저(130)는 전통적인 차단기 박스와 같은 다수의 차단기들(140)을 포함한다. 전통적인 회로 차단기들을 위한 마운트들에 더하여, 인클로저(130)는 각각의 회로 상에서 실시간 활동을 모니터링하기 위한 전류 센서들(142)을 포함한다. 일례에서, 각각의 차단기(140)는 적어도 하나의 전류 센서(142)에 의해 모니터링된다. 전류 센서들(142)은 시스템의 실시간 전류 및 전력 동작을 검출할 수 있다. 일례에서, 전류 센서들(142)은 특정 전류 시그니처들을 검출하여 어떤 로드 또는 로드들이 전기 회로 상에서 동작하고 있는지를 구체적으로 식별할 수 있다. 전류 시그니처 정보를 이용하여, 시스템(100)은 로컬 시스템(170)의 전력 소비 및 전력 생성의 정확한 조건들에 특정한 에너지 관리 동작들로 응답할 수 있다.
일례에서, 변환기(172)는 리얼 및 리액티브 전력, 또는 리얼 및 리액티브 전력의 임의의 혼합 또는 조합을 생성할 수 있다. 일례에서, 수동적으로 역률을 필터링하려고 시도하는 것과는 대조적으로, 변환기(172)는 리액티브 전력 주입에 의해 리액티브 전력을 생성하여, 시스템 내의 연결점 또는 노드에 주입할, 그리고 이에 따라 PCC(120)를 통해 그리드(110)에 주입할 리액티브 전력을 능동적으로 생성한다. 전통적인 역률 조절은 PCC(120)에서 소비자 구내로 전달되는 전력의 위상이 그리드 전압과 동상이 되도록 시스템의 리액티브 로딩을 수반한다. 리액티브 전력 주입은, 노드에서 리액티브 전력 조건들을 조정하기 위해 에너지를 줄이도록 필터링하는 대신에, 리액티브 전력으로서 에너지를 제공한다. 필터링은 또한 리액티브 전력 로딩을 조정하는 것으로 지칭될 수 있으며, 이는 단순히 전력이 소비되는 방법을 변경하고, 더 많은 전력을 소비하고, 리액티브 전력을 생성하지 않는다.
전류 센서들(142)은 제어기(150) 또는 게이트웨이(160)가 실시간 데이터에 기초하여 동작 조건들을 조정할 수 있게 하기 위해 제어 시스템에 데이터를 역으로 제공한다. 일례에서, 제어기(150) 또는 게이트웨이(160)는 전류 센서 데이터에 대한 필터들을 포함할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전류 센서들(142)은 근접한 회로들 상에서의 전력 인출에 의해 영향을 받을 수 있다. 일례에서, 시스템(100)은 iGOS에 대한 데이터 입력으로서 사용할 정확한 전류 판독치들을 획득하기 위해 센서들의 판독치들을 조정할 수 있다.
일례에서, 인클로저(130)는 또한 하나 이상의 환경 센서(136)를 포함한다. 환경 센서들(136)은 CO(일산화탄소) 또는 CO2(이산화탄소) 센서들, 지진 센서들, 또는 다른 센서들, 또는 조합을 포함할 수 있다. 예로서, CO2 센서들은 전반적인 공기 질 또는 오염을 결정하는 데 사용될 수 있다. 공기 질을 결정하는 것은 시스템이 전력 사용 결정들에서 공기 질을 고려할 수 있게 할 수 있다. 다른 예로서, 지진 센서들은 지진들에 대한 발생 또는 가능성에 관련된 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있다. 그러한 센서들이 다양한 소비자 구내의 커뮤니티 전체에 걸쳐 확산된 인클로저(130) 내의 커뮤니티를 통해 확산됨으로써, 다른 장비를 요구함이 없이 커뮤니티의 인프라스트럭처에 바로 내장되는 풍부한 정보가 있을 수 있다. 또한, 공기 질의 모니터링은 커뮤니티에 걸친 센서들의 확산에 기초하여 커뮤니티 정보를 제공할 수 있다. 그러한 커뮤니티 정보는 규제 기관, 또는 공개 정보 또는 서비스를 위해 데이터를 이용하는 다른 그룹 또는 기관에 역으로 제공될 수 있다.
일례에서, 게이트웨이(160)는 미터링에 기초하여 계산을 하는 분석을 포함한다. 일례에서, 게이트웨이(160)는 또한 유틸리티에 대한 보안 및 연결을 갖는다. 일례에서, 게이트웨이(160) 또는 제어기(150)는 그리드(110)로부터 디스패치 제어를 할 수 있다. 게이트웨이(160)는, 로컬 센서 데이터로부터의 분석에 기초한 제어에 더하여, 소비자 기반 시스템에 대한 그리드 레벨 제어의 적용을 가능하게 할 수 있다.
전형적으로, 유틸리티는 그리드 지원을 제어하고, 그가 내려다보는 것에 기초하여, 역률을 설정하는 것과 같이, 구성을 설정하기를 원한다. 유틸리티는, 그리드 측으로부터 볼 때, PCC들에서의 구성들의 준수를 보는 것에 관심이 있다. 그리드는 전통적으로 상태를 획득하고 디스패치 정보를 발송한다. 전력 그리드가 어떻게 보이는지에 따라, 유틸리티는 그것이 그리드로부터 제거된 소정 로드들 또는 그로부터 제거된 소정 전력 소스들을 보기를 원한다고 결정할 수 있다. 그러한 접근법은 이용 가능한 소스들을 사용하는 대신에 결국 그리드로부터 전력을 취할 수 있다. 전통적인 시스템과는 대조적으로, 시스템(100)은 소비자 구내의 특정 요구들을 식별하고, 그리드 미터(112) 뒤의 요구들을 해결하고, PCC(120)에서 그리드의 준수를 제시할 수 있다. 시스템(100)은 내부적으로 리액티브 전력 요구들을 처리하고 PCC(120)에서 특정 전류 벡터를 제시함으로써, 그리드 제어의 디스패치 정보와는 상이한 방식으로 미터 뒤에서 준수를 처리할 수 있다.
일례에서, 게이트웨이(160)는 시스템(100)이 그의 피크 로드 및 그의 피크 생성에서 동작하는 때를 학습한다. 그것은 전류 센서들(142)에 의한 모니터링에 기초하여 특정 로드들이 사용되는 때를 학습할 수 있다. 게이트웨이(160)는 시간이 지남에 따라 특정 사용자에게 맞춤화하는 방법을 학습할 수 있으며, 그러한 사용은 고객 구내마다 상이할 것이다. 상이한 사용은 사용 조건들 및 자산들, 레이트들, 및 계층들에 의해 정의된다. 일례에서, 시스템은, 데이터 중심 의사 결정에 기초하여, 디스패치 제어를 보충하기 위해 미터 뒤의 제어로서 이해될 수 있는, 로컬 디스패치 제어가 가능하다. 의사 결정은 전류 센서들(142) 및 잠재적으로 다른 센서들에 의해 로컬에서 수집된 데이터에 기초한다.
일례에서, 게이트웨이(160)는 PCC(120)로부터 보이는 바와 같은 동적 위상각 변화들에 대해 전체 소비자 구내를 제어할 수 있으며, 원하는 출력을 달성하기 위해 다수의 변환기들(172)의 동작을 조정한다. 일례에서, 게이트웨이(160)는 안티-아일랜딩 이벤트(anti-islanding event)에 응답하여 전체 소비자 구내 분리를 수행할 수 있다. 그렇기 때문에, 게이트웨이(160)로의 소수의 신호들은 각각의 변환기(172)가 안티-아일랜딩 이벤트를 검출하고 그에 응답하게 하는 것이 필요한 대신에 전체 소비자 구내를 분리할 수 있다.
도 2는 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 인클로저를 위한 차단기 회로의 예를 나타낸다. 회로(200)는 시스템(100)의 인클로저 내에 구현될 수 있는 회로를 나타낸다.
회로(200)는 핫(고전압) 및 뉴트럴 연결점들을 포함한다. 핫 연결은 그리드 소비자 고전압 라인(전형적으로 120V 또는 240V)에 대한 전기적 연결을 지칭한다. 뉴트럴 연결점은 기준 전압(회로 접지) 또는 고전압이 참조되는 전압이다. 핫(210)은 고전압에 대한 플레이트 또는 커넥터를 나타낸다. 뉴트럴(222) 및 뉴트럴(224)은 기준 전압에 대한 커넥터들을 나타낸다. 회로 차단기 또는 간단히 "차단기들"은 고전압 소스와 회로 고전압 와이어 사이에 걸쳐 있다. 예시된 바와 같이, 차단기 1은 커넥터(212)에 연결되고 핫(210)과 회로 1 하이 사이에 걸쳐 있다. 차단기 2는 상이한 커넥터(212)에 연결되고 핫(210)과 회로 2 하이 사이에 걸쳐 있다. 파선들은 다른 회로 차단기가 회로(200) 내에 위치될 수 있는 곳을 예시한다. 회로(200)에 예시된 것보다 더 많은 로우(row)들의 회로 차단기들이 있을 수 있다.
둘 모두의 회로에 대한 회로 뉴트럴은 뉴트럴(224)과 연결된다. 뉴트럴(222) 및 뉴트럴(224)은 서로 결합되고, 단순히 회로 차단기들에 의해 제어되는 회로에 대한 연결을 위해 회로(200)의 상이한 측들에 나타난다. 차단기를 통한 회로가 너무 많은 전류를 끌어당기려고 시도하는 경우, 차단기는 차단기를 통해 흐르는 과잉 전류에 응답하여 트립한다.
일례에서, 회로(200)는 각각의 회로 차단기에 근접하게 위치된 전류 센서들을 포함한다. 예시된 바와 같이, 센서 1은 차단기 1의 전류를 모니터링하고 센서 2는 차단기 2의 전류를 모니터링한다. 차단기들을 통한 전류는 차단기들에 의해 제어되는 전기 회로에 대한 전류이다.
핫(210)이 그리드 전력에 대한 차단기들의 전기적 연결을 제공하기 위한 플레이트 또는 도체인 경우, 전류는 그리드의 연결점으로부터 핫(210)의 전기 도체로 흘러 나갈 것이라는 것이 이해될 것이다. 그리드 연결이, "GRID"로 라벨링된 화살표에 의해 예시된 바와 같이, 회로(200)에 예시된 바와 같은 도면의 상부에 있는 것을 고려한다. 전류가 화살표의 지점으로부터 흐르는 경우, 전류는 핫(210)을 따라 회로 차단기들로 흐를 것이다. 회로(200)의 하부에 있는 회로 차단기들은 연결 전에 핫(210)을 따른 더 긴 전기 경로를 가질 것이다. 일례에서, 센서 1은 차단기 1을 통해 인출되는 전류를 모니터링한다. 유사하게, 센서 2는 차단기 2를 통해 인출되는 전류를 모니터링한다. 센서 2는 차단기 1 및 차단기 2에 대한 전류를 모니터링하는 것으로 간주될 수 있는데, 왜냐하면 전류가 아래로 흐르기 때문이다. 센서 1은 전류가 아래로 흐르면 차단기 2를 통한 전류를 측정할 수 없다. 일례에서, 제어기는 센서 2의 판독치로부터 센서 1의 판독치를 감산함으로써 차단기 2를 통한 전류 흐름을 결정할 수 있다. 다른 센서들(구체적으로 도시되지 않음)에 대해 유사한 프로세스가 준비될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일례에서, 각각의 센서를 통한 직접적인 전류 흐름이 없다. 일례에서, 시스템은 센서 판독치들을 교정할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 회로 1에서 인출된 전류 없이, 이어서 알려진 로드로 센서 1을 측정할 수 있다. 시스템은 또한 판독치가 변하는지를 알기 위해 회로 1이 로딩되는 동안 회로 2에서 로드 없이 센서 2를 측정할 수 있다. 유사하게, 시스템은 하나 이상의 다른 회로들에서 상이한 알려진 로드 전류들로 유사한 방식으로 다른 센서들을 측정할 수 있다. 그렇기 때문에, 시스템은 교정 또는 훈련에 기초하여 각각의 센서의 판독치들을 정규화함으로써 간섭을 무시하도록 교정될 수 있다.
일례에서, 시스템은 상이한 센서들에 걸친 상이한 전류들을 고려한다. 예를 들어, 시스템은 하나의 센서에 의해 측정된 전류를 다른 센서에 대해 측정된 전류와 비교함으로써 특정 회로들에 대한 특정 전류들을 식별할 수 있다. 일례에서, 시스템은 상이한 라인들을 통해 테스트 전류들을 구동하여 그들이 다른 센서들에서의 전류에 어떻게 영향을 미치는지를 결정함으로써 교정을 수행한다. 교정은 다른 전류들이 흐르고 있을 때 센서 잡음 플로어들을 결정할 수 있다. 시스템은 유도된 전류들을 교정하고, 후속 측정들에서 이러한 전류들을 고려할 수 있다. 일례에서, 시스템은 상이한 전류들이 상이한 센서들에 어떻게 영향을 미치는지를 결정하기 위해 제조 시에 교정된다. 일례에서, 시스템은 소비자 구내에 설치한 후에 교정된다. 교정은 시스템이 상이한 회로에서 전류가 흐를 때 생성되는 EM(전자기) 파들에 의해 야기되는 센서들에서의 전류 측정 영향들을 고려할 수 있게 할 수 있다.
도 3은 차단기 인클로저의 충전 플레이트 상의 차단기들 아래에 장착된 전류 센서들의 예를 나타낸다. 회로(300)는 도 1의 회로(200)에 따른 차단기 회로의 일례를 제공한다. 회로(300)는 시스템(100)의 인클로저(130) 내에 구현될 수 있는 차단기 회로의 예를 제공한다.
회로(300)는 측면도로부터 예시된다. 회로(200)에 비해, 회로(300)는 차단기 1로서의 차단기(362) 및 차단기 2로서의 차단기(364)의 예의 측면도를 예시할 수 있다. 차단기(362) 및 차단기(364)는 페이지 내로 연장되어 핫 및 뉴트럴 콘택들 사이에 걸쳐 있어, 뉴트럴 라인에 가까운 보호된 핫 연결을 제공할 것이다.
일례에서, 회로(300)는 인클로저 내에 구현되며, 층(310)은 인클로저의 배면을 나타낸다. 인클로저의 배면은 회로 차단기 회로들이 장착되는 부분이다. 일례에서, 그리드-결합 연결에 연결하기 위한 도체를 나타내는 전기 플레이트(330)와 인클로저(310) 사이에 갭(320)이 존재한다. 갭(320)은 그리드 고전압을 인클로저 박스로부터 전기적으로 분리한다. 차단기 회로들은 인클로저(310)와 고전압 공급부 사이에 전기적 분리를 제공하는 수단에 의해 장착된다.
일례에서, 회로(300)는 플레이트(330)와 전류 센서들 사이에 절연체(340)를 포함한다. 일례에서, 절연체(340)는 센서들이 장착되는 회로 보드일 수 있다. 일례에서, 절연체(340)는 고전압 도체를 커버하는 전기 절연체이다. 일례에서, 절연체(340)는 고전압 도체를 커버하는 전기 절연체를 나타내고, 전류 센서들이 장착되는 회로 보드가 또한 존재하며, 이는 회로 차단기들 아래로 간다.
전류 센서들은 센서들(352 및 354)로서 도시된다. 일례에서, 각각의 센서는 별개의 회로 보드를 갖는다. 일례에서, 둘 모두의 센서들은 동일한 회로 보드 상에 있다. 일례에서, 단일 회로 보드가 시스템 내의 모든 차단기들 아래에 있다. 이에 따라, 차단기(364) 아래의 라벨링되지 않은 센서들은 잠재적으로 또한 동일한 회로 보드 상에 있을 수 있다.
커넥터(332)는 플레이트(330)로부터 차단기(362)로의 커넥터를 나타낸다. 차단기(364)에 대해 유사한 커넥터가 존재한다. 일례에서, 전류 센서들은 커넥터들에 합리적인 한 가깝게 배치된다. 이에 따라, 센서들(352 및 354)은 커넥터(332)에 물리적으로 가깝게 장착될 수 있다. 센서들이 너무 가깝게 장착되면, 상당한 잡음이 있을 수 있다. 너무 멀리 떨어져 장착되는 것은 판독치들의 정확성을 감소시킬 수 있다. 근접도는 회로들을 통한 잠재적 전류들뿐만 아니라 센서 유형들 및 인클로저의 물리적 레이아웃 및 구성에 의존할 것이다.
커넥터(332)는 차단기(362)를 위한 전기 공급부에 대한 콘택을 나타낸다. 콘택은, 연결될 때 전기 회로에 전력을 제공하기 위해, 그리드에 연결하기 위한 플레이트(330)에 대한 연결을 제공한다. 일례에서, 전류 센서들은 커넥터(332)에 가깝게 장착된 모든 집적 회로(I/C) 디바이스들이다. 센서들은 그들이 제어기에 전송할 수 있는 전기 회로에 대한 전류 감지 데이터를 생성한다. 사용되는 센서들에 따라, 일례에서, 센서(352) 및 센서(354)는 전기 회로의 리얼 및 리액티브 전력 인출을 표시하는 데이터를 제공할 수 있다. 일반적으로, 전류 센서들은 그들 각자의 전기 회로들의 리얼 및 리액티브 전력 인출과 관련된 데이터를 제공할 수 있다. 하나의 회로가 도시되고 상세히 설명되지만, 하나 이상의 센서가 그의 전기 회로를 위해 차단기(364) 아래에 장착될 수 있고, 다른 회로 차단기들을 위해 기타 등등일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전류 센서들에 의해 제공되는 데이터에 기초하여, 제어기는 개별 전기 회로에 대한 리얼 및 리액티브 전력 정보를 계산할 수 있다. 다수의 센서들로부터의 조합된 데이터에 기초하여, 제어기는 전체 소비자 구내의 리얼 및 리액티브 전력 소비를 결정할 수 있다. 일례에서, 회로의 물리적 레이아웃에 기초한 전류 흐름에 따라, 하나의 센서의 판독치들은 전류를 계산하기 위해 다른 센서의 판독치들에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 센서(354)가 차단기(360)에 대한 전류를 모니터링하고, 센서(352)가 동일한 커넥터(332)에 또한 연결되는 다른 차단기(도시되지 않음)에 대한 전류를 모니터링하는 것을 고려한다. 시스템은 다른 센서에 대한 하나의 회로의 영향을 고려하도록 교정될 수 있다. 이에 따라, 상이한 회로들에 대한 전류 벡터들이 다른 센서에 대해 판독치들을 조정함으로써 계산될 수 있다. 또한, 센서 판독치들은 다른 회로들로부터의 간섭에 기초하여 조정될 수 있다.
도 4는 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 차단기 인클로저 내의 전류 센서들의 예를 나타낸다. 회로(400)는 도 1의 회로(200)에 따른 차단기 회로의 예를 제공한다. 회로(400)는 시스템(100)의 인클로저(130) 내에 구현될 수 있는 차단기 회로의 예를 제공한다. 회로(400)는 다수의 위상들을 수용하기 위해 고전압 라인이 2개의 고전압 라인들로 분리되는 회로(300)에 따른 회로의 예를 예시한다.
더 밝은 컬러의 형상들은 고전압 버스 바들(종종 "핫" 라인으로 지칭됨)을 나타낸다. 더 어두운 컬러의 형상들은 뉴트럴 바이어스 도체들을 나타내고, 회로 뉴트럴 라인들은 전형적으로 바이어스 라인에 연결된다. 핫(432)은 가장 밝은 컬러의 형상이고, 호스트(434)는 핫(432)보다 더 어둡고 뉴트럴 바이어스보다 더 밝다. 뉴트럴 바이어스(442) 및 뉴트럴 바이어스(444)는 그들이 전형적으로 결합됨을 나타내기 위해 동일한 음영을 갖는다. 그들은 상이한 구현에서 별개의 뉴트럴 라인들일 수 있다. 일례에서, 핫(432)은 핫(434)과는 별개의 위상이다.
회로 고전압 와이어들은 차단기들에 연결되고, 이 차단기들은 전류가 차단기의 임계치를 통과할 때 전기 회로들을 개방하도록 트립한다. 상이한 차단기들은 상이한 임계치들을 갖는다는 것이 잘 이해된다. 뉴트럴 바이어스 라인들은 전형적으로, 간략함을 위해 예시되지 않은, 주요 뉴트럴에 연결된다. 마찬가지로, 고전압 도체들은, 간략함을 위해 예시되지 않은, 주요 고전압 라인들에 연결된다. 상이한 버스들은 상이한 위상들일 수 있지만, 일례에서 모든 회로들은 동일한 위상에 결합될 수 있다.
회로(400)는 차단기들(410)에 대한 위치를 나타내는, 다수의 파선 박스들을 예시한다. 설치될 때, 차단기들(410)은 도시된 회로의 상부에 또는 그 위에 위치한다. 차단기들(410)은 각자의 핫 및 뉴트럴 커넥터들 사이에 연결하도록 의도된다. 예시된 바와 같이, 호스트(432)는 위상 1이고, 도체는 차단기들 아래로 연장되는 아암(arm)들을 갖는다. 회로(400)는 구체적으로, 핫(432)으로부터 뉴트럴 바이어스(442)를 향하는 하나의 차단기(410)에 대한 콘택을 제공할 수 있는, 콘택(422)을 예시한다. 다른 차단기(410)가 콘택(422)(예를 들어, 콘택 상의 다른 포스트(post))에 연결되고 뉴트럴 바이어스(444)를 향해 걸쳐 이어질 것이다. 차단기들은 호스트 라인에만 전기적으로 연결될 수 있고, 뉴트럴 바이어스 도체들은 일관된 전류 경로를 제공하기 위해 회로 핫이 차단기에 연결되는 곳에 가깝게 회로 뉴트럴을 연결하기 위한 장소를 제공한다는 것이 이해될 것이다. 그렇지 않으면, 임의의 뉴트럴이 이론적으로 사용될 수 있지만, 전기 경로들에 있어서의 차이들이 예기치 않은 연결 문제들을 야기할 수 있다.
일례에서, 회로는, 센서들(450)과 같은, 전류 감지 I/C(집적 회로) 디바이스들을 장착하기 위한 PCB 또는 다른 회로 보드를 포함한다. 쇄선은 콘택들에 대한 컷아웃 섹션들과 함께, 사용될 수 있는 회로 보드에 대한 윤곽의 예를 예시한다. 예시의 형상은 단지 예시로서인 것으로 의도되며, 반드시 정확한 비율들을 나타내는 것은 아니다. 일례에서, 회로 보드는, 이전에 설명된 것과 유사하게, 콘택들에 대한 센서들(450)의 정확한 간격을 제공하도록 기능할 수 있고, 상이한 디바이스들 및 시스템 아키텍처들에 따라 변경될 것이다.
일례에서, 센서들(450)은 (별개의 컴포넌트들과 같은) 독립형 I/C 디바이스들, 또는 회로 보드 또는 기판 보드 상에 직접 통합된 회로로서 구현된다. 일례에서, 핫 도체들(432 및 434)은 각각, 예시된 바와 같이, 중간에 있는 콘택들에 연결되는 다수의 아암들을 포함한다. 일례에서, 각각의 아암은 하나의 차단기가 우측의 뉴트럴을 향해 연결하고 하나의 차단기가 좌측의 뉴트럴을 향해 연결하기 위한 콘택들을 포함한다. 예시된 바와 같이, 콘택(422)은 핫(432)에 연결되고 콘택(424)은 핫(434)에 연결된다. 콘택(422) 및 콘택(424) 둘 모두는 차단기들이 각각의 방향에 걸쳐 이어지기 위한 2개의 콘택 지점들을 갖는다. 차단기들은, 당업계에서 이해되는 바와 같이, 상이한 전기 회로들로서 장착 및 배선될 수 있다.
일례에서, 각각의 아암은 하나 이상의 차단기에 대한 콘택을 포함한다. 예시된 예에서, 고전압 도체들의 각각의 아암은, 하나는 좌측에 있고 하나는 우측에 있는, 2개의 차단기들에 대한 연결을 지원한다. 일례에서, 회로(400)는 고전압 도체(핫(432) 또는 핫(434)) 아래에 또는 위에 하나 이상의 전류 센서(450)를 포함한다. 일례에서, 센서들(450)은 홀 효과 I/C들이다. 다른 통합된 전류 센서들이 사용될 수 있다. 일반적으로, 통합된 전류 센서들은 라인으로부터의 방출된 EM 방사선에 기초하여 전류를 검출하기 위해 홀 효과를 이용한다. 일례에서, 센서들(450)은 가능한 한 콘택들(예를 들어, 422, 424)에 가까이 배치되며, 이는 더 정확한 판독치를 제공할 수 있다. 일례에서, 다수의 센서(450)가 사용되고, 제어기는 더 정확한 판독치를 제공하기 위해 측정치들을 비교한다. 일례에서, 다수의 센서(450)가 사용되고, 상이한 센서들은 상이한 회로들을 측정한다. 센서들의 다른 구성들이 사용될 수 있다. 일반적으로, 전류 센서들(450)은 하나의 회로의 전류 시그니처를 다른 회로의 전류 시그니처에 대하여 식별하기에 충분한 측정치들을 제공하기 위해 연결에 근접하게 배치된다.
센서들(450)은 동일한 위상에서 다른 회로들에 의해 인출되는 전류에 의해 영향을 받을 수 있다. 예시된 바와 같이, 회로(400)는 쌍들을 이룬 센서들(450)을 포함하며, 각각의 고전압 도체의 각각의 아암 상에 한 쌍이 있다. 일례에서, 하나의 센서(450)는 우측으로 연장되는 회로를 측정하고, 다른 센서는 동일 콘택으로부터 좌측으로 연장되는 회로의 전류를 측정한다. 예를 들어, 회로(400)에서 식별된 2개의 센서(450)는 동일한 콘택(422)으로부터 상이한 회로들(470)을 측정한다. 하나의 센서는 좌측의 회로(470)에 대한 전류를 측정하고, 다른 것은 우측의 회로(470)에 대한 전류를 측정한다. 다른 회로로부터의 전류는 각각의 센서에 영향을 미칠 수 있고, 그들의 판독치들은 인접 회로로부터의 간섭을 필터링하기 위해 필요에 따라 교정되고 조정될 수 있다.
또한, 하나의 위상의 하나의 아암 상의 센서들(450)은 다른 회로에 의해 인출되는 전류에 의해 영향을 받을 수 있다. 화살표들은 다른 회로들로부터 수신될 수 있는 간섭 EM 방사선을 나타낸다. 간섭(462)은 콘택(422)에 연결되는 회로 또는 회로들로부터의 잠재적인 간섭을 나타낸다. 간섭(464)은 호스트(432)의 다른 아암의 콘택에 연결되는 회로 또는 회로들로부터의 잠재적인 간섭을 나타낸다. 간섭은 핫(434)의 아암에 대한 콘택(424)에 연결되는 전기 회로들에 대한 전류를 측정하는 그 센서들에 영향을 미친다.
일례에서, 기술자는 센서들이 상이한 간섭 신호들에 어떻게 응답하는지를 결정하기 위해 각각의 회로를 차례로 로딩함으로써 각각의 센서(450)를 교정한다. 일례에서, 센서들(450)은 그들이 모니터링하는 회로 또는 회로들을 표시하는 식별자들 또는 다른 위치 표시들을 포함한다. 시스템은 상이한 회로 간섭을 고려하기 위해 특정 측정치들 또는 판독치들을 조정하기 위해 식별자에 기초하여 센서들에 대한 오프셋들을 설정할 수 있다. 이에 따라, 각각의 센서(450)는 시스템이 전류가 인클로저를 통해 다양한 회로들로 어떻게 흐르고 있는지를 결정하도록 전류의 정확한 판독치를 제공할 수 있다. 이러한 정보에 기초하여, 미터들 및 iGOS는 로컬 전력 변환기들을 동작시키는 방법을 결정하기 위한 계산들을 행할 수 있다.
도 5는 지능형 그리드 운영 시스템을 위한 인클로저를 위한 차단기 회로의 예의 회로 표현이다. 회로(500)는 도 1의 회로(200)에 따른 차단기 회로의 예를 제공한다. 회로(500)는 시스템(100)의 인클로저(130) 내에 구현될 수 있는 차단기 회로의 예를 제공한다. 회로(500)는 다수의 위상들을 수용하기 위해 고전압 라인이 2개의 고전압 라인들로 분리되는 회로(300)에 따른 회로의 예를 예시한다.
차단기들은 전력과 뉴트럴 사이에 걸쳐 있는 것으로 도시된다. 회로 차단기들은 회로에 대한 차단기 보호를 제공하고, 고전압 라인을 고전압을 위한 차단기 상의 커넥터까지 연장시킨다. 일례에서, 회로 차단기는 또한 특정 회로에 대한 뉴트럴 연결을 허용하기 위해 뉴트럴에 연결하기 위한 콘택을 갖는다. 이에 따라, 고전압(보호되는 라인) 및 뉴트럴 둘 모두는 전기 회로에 대한 동일한 차단기에 연결될 수 있다.
회로(500)는 위상 1에 대한 핫인 플레이트(510), 및 위상 2에 대한 핫인 플레이트(520)를 예시한다. 일례에서, 모든 고전압 플레이트들은 단일 위상에 연결된다. 뉴트럴(542)은 하나의 측에 예시되고, 뉴트럴(544)은 다른 측에 예시된다. 뉴트럴(544)은 차단기들에 의해 가려지는 것으로 이해될 것이다.
회로(500)는 콘택(512)에 근접한 센서들(552 및 554)을 예시한다. 차단기(532)는 콘택(512)에 연결되고, 플레이트(510)와 뉴트럴(544) 사이에 걸쳐 있다. 다른 차단기가 플랫(510)과 뉴트럴(542) 사이에 걸쳐 있도록 콘택(512)에 연결하도록 설치될 수 있다. 센서들(552 및 554)은 콘택(512)에 연결된 차단기(532) 및 다른 차단기의 회로들의 전류들을 측정한다. 일례에서, 센서(554)는 (뉴트럴(542)을 향해 연장되도록) 콘택(512)에 연결할 누락 차단기에 대한 회로를 모니터링하고, 센서(552)는 차단기(532)에 대한 회로를 모니터링한다. 일례에서, 둘 모두의 센서들은 둘 모두의 회로들을 측정하고, 제어기는 센서 데이터의 합들 및 차이들로부터 전류 벡터들을 계산한다.
회로(500)는 또한 회로 차단기들 아래의 센서들(556 및 558)을 예시한다. 센서들(556 및 558)은 차단기(534)가 연결되는 콘택(522)을 포함하는 플레이트(520)의 아암 상에 또는 그 부근에 장착된다. 센서들(552 및 554)에 대한 설명들은 다른 측에 대한 센서들(556 및 558)에 유사하게 적용될 수 있다. 전류 센서들에 전기적 영향을 미치는 동일한 콘택에 연결된 차단기들로부터의 회로들에 더하여, 일례에서, 상이한 콘택들의 인접 회로들이 또한 전류 센서들에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 센서(556) 또는 센서(558) 중 하나 또는 둘 모두는, 그것이 상이한 고전압 위상에 연결될 수 있을 때에도, 차단기(532)를 통해 인출되는 전류에 의해 영향을 받을 수 있다. 교정은 그 간섭뿐만 아니라 동일 콘택 간섭을 고려할 수 있다.
일례에서, 전류 센서들은 센서 I/C들을 나타낸다. 일례에서, 전류 센서 I/C들은 수동 센서들이다. 4 상한 미터들은 능동 센서들로 간주될 수 있는데, 왜냐하면 그들이 그들의 모니터링으로부터 데이터를 생성하기 때문이다. 전류 센서들은 특정 회로들 상에서 인출되는 특정 전류들에 관련된 데이터를 제공할 수 있다. 미터들은 시스템에 대한 전체 전류 및 전압 판독치들을 제공할 수 있다. 함께 센서들은 회로들을 통한 전류를 모니터링하기 위해 제어기에 데이터를 제공한다.
도 6은 내부 전류 센서들을 갖는 시스템의 예의 블록도이다. 시스템(600)은 전력 시스템의 예를 제공한다. 시스템(600)은 시스템(100)에 따른 시스템의 일례일 수 있다.
그리드(610)는 분산된 발전기들을 포함할 수 있는, 하나 이상의 그리드 관리 발전기들로부터 소비자 구내에 전력을 제공하는 유틸리티 그리드를 나타낸다. 연결(612)은 그리드(610)의 초고전압 전송 라인을 소비자 고전압(예를 들어, 120V, 220V)으로 스텝 다운하는 변전소 또는 전력 변압기 또는 다른 인프라스트럭처를 나타낸다.
그리드 미터(620)는 전술된 바와 같이 그리드 미터를 나타낸다. 유틸리티는 그리드(610)로부터 PCC(622)를 통해 소비자 구내로 전달되는 전력을 모니터링하기 위해 그리드 미터(620)에 의해 이루어진 측정들에 기초하여 소비자에게 과금한다.
인클로저(630)는 소비자 구내에서의 전기 인클로저를 나타낸다. 회로(632)는 유틸리티 연결을 수신하기 위한 연결 회로를 나타낸다. 일례에서, 회로는 간단한 전송 라인 연결일 수 있다. 대안적으로, 격리 하드웨어 또는 다른 회로가 포함될 수 있다.
인클로저(630)의 플레이트(640)는 차단기들(660)에 의해 표현되는 다수의 회로 차단기들에 그리드 전력을 제공하기 위한 전기 도체를 나타낸다. 차단기들(660)은 인클로저(630)에 포함될 수 있는 임의의 수의 회로 차단기들을 나타낸다. 일례에서, 인클로저(630)는 차단기들(660)에 의해 제공되는 전기 회로들에 대한 전류들을 측정하기 위한 센서들(642 및 644)을 포함한다. 센서들은 본 명세서에서의 임의의 예에 따를 수 있다.
일례에서, 인클로저(630)는 그리드(610)에 대한 연결을 모니터링하기 위한 센서(634)를 포함한다. 센서(634)는 그리드 대면(grid facing)으로 지칭될 수 있는데, 왜냐하면 그것이 그리드 연결을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은 전류 파형들을 측정하기 때문이다. 일례에서, 인클로저(630)는 소비자 구내의 전기 컴포넌트들에 대한 연결을 모니터링하기 위한 센서(636)를 포함한다. 이에 따라, 센서(636)는 소비자 대면인 것으로 말할 수 있는데, 왜냐하면 그것이 소비자 구내에서 로컬 시스템을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은 전류 파형들을 측정하기 때문이다. 일례에서, 다수의 소비자 대면 센서들(636)이 있다. 센서(634) 및 센서(636)는 그들이 소비자 구내에서 전력 사용을 모니터링한다는 점에서 미터들로 지칭될 수 있다. 그러나, 그들은 그리드 미터(620)와는 별개인 것으로 이해된다. 추가적으로, 그리드 미터(620)는 일반적으로 전력 사용을 결정하는 데 사용되는 측정들을 추적하는 반면, 센서들(634 및 636)은 전류 파형 데이터를 생성하는 데 사용될 수 있다. 전류 파형 데이터는 시스템(600)이 로컬 전류 파형과 그리드 파형의 비교에 기초하여 상이한 전류 존들에서 동작할 수 있게 할 수 있다.
시스템(600)은 소비자 구내에서의 로컬 로드들을 나타내는, 로드들(662)을 포함한다. 로드들은 동작하기 위해 전기를 소비하는 임의의 디바이스들(예를 들어, 발광체, 가열, 공조, 냉장, 전자기기, 또는 다른 것들)이다. 소스(680)는 솔라 또는 풍력 발전기들과 같은, 그것이 동작할 때 에너지를 생성하는 디바이스인, 임의의 에너지 생성 디바이스를 나타낸다. 저장소(690)는 배터리와 같은, 시간-지연 방식으로 사용 가능하도록 에너지를 저장하는 디바이스를 나타낸다.
일례에서, 시스템(600)은 설명된 임의의 예에 따른 전력 변환기들을 나타내는, 전력 변환기(670)들을 포함한다. 일례에서, 각각의 저장 디바이스(690)는 적어도 하나의 연관된 전력 변환기(670)를 갖는다. 일례에서, 각각의 소스(680)는 적어도 하나의 연관된 전력 변환기(670)를 갖는다. 일례에서, 전력 변환기들(670)은 차단기(660)의 하나 이상의 회로들에 분배되도록 에너지를 인클로저(630)에 역으로 제공한다.
일례에서, 시스템(600)은 소비자 구내에서의 전력 사용을 관리하기 위한 게이트웨이(650)를 포함한다. 일례에서, 게이트웨이(650)의 일부 또는 전부는 인클로저(630)에 통합된다. 일례에서, 게이트웨이(650)는 인클로저(630)의 컴포넌트들에 통신 가능하게 결합된 별개의 전기 박스를 갖는다. 게이트웨이(650)는 제어기(652)에 의해 표현되는, 적어도 하나의 프로세서 디바이스를 포함한다. 일례에서, 제어기(652)는 내장 컴퓨터를 나타낸다. 제어기(652)는 전류 파형들을 생성하기 위한 계산들을 수행하고, PCC(622)에서 그리드 미터(620)가 어떤 전력 소비를 보는지를 제어하기 위해 소비자 구내에서 미터 뒤의 동작을 제어하는 방법을 결정하기 위한 계산들을 수행한다. 제어기(652)는 iGOS를 실행하기 위한 하드웨어를 나타낸다.
파선들은 시스템(600)에서의 통신을 예시한다. 일례에서, 게이트웨이(650) 또는 제어기(652)는 그리드 조건들을 제공하는 센서(634)로부터의 센서 데이터, 및 로컬 조건들을 제공하는 센서(636)로부터의 센서 데이터를 수신한다. 일례에서, 게이트웨이(650) 또는 제어기(652)는 소비자 구내 내의 다양한 특정 전기 회로들에 대한 전류 정보를 표시하는 센서들(642 및 644)로부터의 정보를 수신한다. 일례에서, 게이트웨이(650) 또는 제어기(652)는 선택된 전력 변환기의 동작을 변경하기 위해 하나 이상의 커맨드를 하나 이상의 전력 변환기(670)에 제공한다. 선택된 전력 변환기들의 동작에 있어서의 변경은 그리드 측으로부터 보이는 바와 같은 전력의 소비를 변경할 수 있다. 동작에 있어서의 변경은 리액티브 전력 수요를 충족시키기 위해 전기 회로들에 주입할, 또는 리액티브 전력을 그리드(610)에 주입할 리액티브 에너지를 생성할 수 있다.
일례에서, 제어기(652)는 로컬 시스템에 대한 전류 파형의 동작 사분면을 계산한다. 제어기(652)는 그리드에 대한 전류 파형의 동작 사분면에 기초하여 로컬 전류 파형에 대한 원하는 동작 사분면을 계산할 수 있다. 로컬 시스템에 대한 전류 파형이 원하는 동작이 아닌 경우, 제어기는 동작을 조정하기 위해 하나 이상의 커맨드를 전력 변환기들(670)로 전송할 수 있다. 전력 변환기들(670)은 로컬 전류 파형을 원하는 동작 사분면으로 시프트하기 위해 리얼 및 리액티브 전력의 혼합을 조정할 수 있다. 일례에서, 전력 변환기들은 단순히 더 많은 리얼 전력을 리액티브 전력으로 변환한다. 일례에서, 전력 변환기들은 소스(680)로부터의 더 많은 생성된 에너지를 시스템 내에 역으로 주입할 리액티브 에너지로 변환한다. 일례에서, 전력 변환기들은 저장소(690)로부터의 저장된 에너지를 시스템에 역으로 주입할 리얼 및 리액티브 에너지의 혼합으로 변환한다. 이러한 액션들 중 임의의 것 또는 이러한 액션들의 조합은 로컬 전류 파형의 동작을 원하는 사분면으로 변경할 수 있다.
일례에서, 하나 이상의 로드(662)(예를 들어, 에어컨)는 특정 로드의 전력 소비를 관리하기 위한 전력 변환기(670)를 가질 수 있다. 예를 들어, 소정 로드들(662)은 높은 리액티브 전력 수요를 갖는다. 일례에서, 전력 변환기(670)는 그리드(610)로부터 리얼 전력을 인출하고 리얼 전력을 로컬에서 리액티브 전력으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 전통적으로 행해지는 바와 같이 소비자 구내의 리액티브 로딩을 변경하기보다는, 전력 변환기(670)는 그의 출력으로부터 전기적으로 격리된, 그리드로부터 리얼 전력만을 인출할 수 있다. 이에 따라, 그리드 미터(620)는 소비자 구내에 의한 리얼 전력 인출만을 볼 것이다. 그러나, 그의 입력과 출력 사이의 전력 변환기(670)의 전기적 격리는 특정 로드(662)의 요구를 충족시키는 로컬 리액티브 전력 출력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 리액티브 로드는 리얼 전력만을 인출하는 것처럼 그리드에게 보일 수 있다. 이에 따라, 연결 라인들이 로드(662)로부터 차단기들(660)로 가지만, 일례에서, 적어도 하나의 로드(662)가 전력 변환기(670)를 통해 차단기(660)에 결합될 수 있다.
도 7a는 다수의 미터들을 갖는 인클로저의 예의 블록도이다. 시스템(710)은 시스템(600)에 따른 시스템을 나타낸다. 시스템(710)은 미터(730) 및 미터(740)를 갖는 인클로저(720)를 포함한다. 시스템(710)은 또한 게이트웨이(750)를 포함한다.
인클로저(720)는 전술된 것에 따른, 소비자 구내를 위한 전기 분배 하드웨어를 포함할 수 있다. 미터(730) 및 미터(740)는 설명에 있어서의 간략함을 위해 미터들로서 라벨링되지만, 그들이 소비자에게 과금할 전력 사용을 모니터링하지 않는다는 전통적인 의미에서 미터들로 간주되지 않을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일례에서, 미터(730) 및 미터(740)는 유틸리티 전력 미터와 동일한 의미에서 전력 소비를 측정하지 않는다. 일례에서, 미터(730) 및 미터(740)는, 각각, 그리드의 그리고 로컬 시스템의 조건들을 표현하는 전류 벡터들을 계산하기 위해 데이터를 감지한다.
일례에서, 미터(730)는 그리드에 대한 소비자 구내의 연결점인, PCC(734)를 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은 그리드(732)의 전류의 데이터 판독치들을 생성한다. 데이터 판독치들에 기초하여, 제어기는 PCC(734)에서 보이는 바와 같은 전류에 대한 전류 벡터를 계산할 수 있다. 전류 벡터는 크기 및 방향을 가지며, 이는 일례에서 4-상한 단위원 상에 매핑된다. 단위원 상에의 전류 벡터의 매핑은 리얼(x-축) 및 리액티브(y-축) 전력의 조합을 식별할 수 있다. 일례에서, 제어기는 그리드 전류 벡터를 원에 대한 단위로서 설정할 수 있다.
일례에서, 미터(740)는 연결점(744)을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은, 로컬 시스템, 로컬(742)의 전류에 대한 데이터 판독치들을 생성한다. 연결점(744)은 소비자 구내 내의 노드를 나타낸다. 제어기는 그리드 벡터와 비교하기 위해 로컬 시스템에 대한 전류 벡터를 계산할 수 있다. 일례에서, 제어기는 벡터를 단위원 상에 매핑한다. 크기는 그리드가 보는 것을 변경하도록 로컬 동작을 조정하기 위해 로컬 시스템이 이용 가능한 자원들의 양을 나타낼 수 있다.
일례에서, 미터들(730 및 740)은 그들의 데이터를 iGOS(752)를 구현하는 게이트웨이(750)에 제공한다. 일례에서, 게이트웨이(750)는 계산들을 수행하기 위한 제어기를 나타내는, 제어(754)를 포함한다. 제어(754)는 또한 소비자 구내의 하나 이상의 전력 변환기(예시되지 않음)에 전송할 제어 신호들을 나타낼 수 있다.
도 7b는 4-상한 미터의 예를 나타낸다. 도면(760)은 입력 및 출력을 갖는 내부 미터(762)를 나타낸다. 이전 시스템들 중 임의의 것에서의 내부 미터들은 4-상한 미터들일 수 있다. 4-상한 미터는 모니터링된 지점에 대한 측정 데이터를 수신한다. 모니터링된 지점은 솔라 시스템 또는 다른 전력 생성일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 모니터링된 지점은 배터리 또는 다른 저장소에 결합될 수 있다. 모니터링된 지점은 전력 변환기를 포함할 수 있다. 미터는 출력 데이터를 게이트웨이(750)에 제공할 수 있다. 게이트웨이(750)는 에너지 생성을 관리하고 iGOS(752)와 같은 지능을 구현하기 위한 컴퓨터 제어(754)를 포함하는 제어기 또는 "스마트 박스"를 나타낸다.
미터(762)는 미터(730) 또는 미터(740), 또는 미터(730) 및 미터(740) 둘 모두의 예를 나타낸다. 미터(762)는, 이전 단락에서 설명된 바와 같이, 모니터링된 노드에 대한 센서 또는 데이터 측정을 입력(770)으로서 수신한다. 노드(772)는, 미터(762)가 구현되는 곳에 따라, 그리드 대면이든지 또는 소비자 대면이든지 간에, 모니터링된 노드를 나타낸다. 미터(762)는 생성된 측정치들을 나타내는, 출력(780)을 생성한다. 일례에서, 미터(762)는 전류 벡터 정보를 생성한다. 미터(762)는 출력 데이터를 게이트웨이(750)에 제공할 수 있다. 일례에서, 미터(762)는 회로 차단기 인클로저 박스 내의 제어기에 출력을 제공한다.
인클로저의 일례에서, 미터(762)에 따라 구현되는 2개의 미터가 있다: 로컬 전력 생성을 위한 하나 및 PCC를 위한 하나. 일례에서, 시스템은 배터리 서브시스템을 위한 추가적인 미터를 포함한다. 일례에서, 각각의 미터는 모니터링된 노드에 대한 전류의 4-상한 모니터링을 제공하여, 각각의 모니터링된 노드에서 전력이 어떻게 보이는지를 제어하기 위해 시스템의 동작을 제어하도록 iGOS에 제공할 전류 벡터 정보를 생성한다. 그리드 미터 뒤에서 측정함으로써, 시스템은 미터 뒤의 동작 사분면을 변경하여 그리드가 PCC(734)의 그리드 측으로부터 볼 때 소비자 구내에서 상이한 동작을 보게 할 수 있다.
일례에서, 4-상한 미터는, 미터 컴포넌트에서 전통적인 바와 같이, 직렬 포트 대신에 주변 인터페이스 버스(예를 들어, SPI 버스)를 이용할 수 있다. SPI는 미터가 바이트 단위 대신에 메시지 단위로 정보를 통신할 수 있게 한다. 메시지는 미터가 바이트보다 더 많거나 더 적은 정보를 제공할 수 있게 한다. 일례에서, 미터(762)는 정보를 축적하고, 한 번에 1 바이트 초과의 정보를 제공한다. 미터(762)는 여전히 바이트 단위로 메시지들을 서비스할 수 있지만, 더 많은 정보의 전송을 허용한다. 추가 정보는 무엇이 발생하고 있는지에 관한 더 많은 데이터를 시스템에 허용할 수 있는 반면, 직렬 포트에서의 바이트 단위 통신은 특정 전류 정보를 추적하는 데 필요한 계산들을 행하기에 충분히 시기 적절한 방식으로 충분한 정보를 제공하지 않을 수 있다. 이에 따라, 미터(762)는 전통적인 미터들에 비해 증가된 정보를 시스템에 제공할 수 있다.
일례에서, 미터(762)는 메모리에 직접 데이터를 제공하기 위해 DMA(직접 메모리 액세스) 서비스 기능을 갖도록 셋업된 타이머를 포함한다. 타이머 및 DMA를 갖는 그러한 셋업은 처리 스택의 소정 부분들의 바이패스를 허용할 수 있다. 메시지 단위 통신을 허용하도록 위에서 언급된 바와 같이 구성될 때, 미터(762)는 측정 코드를 구현하는 프로세서에 의해, 미터에서의 분석을 위해 메모리 내로 직접 정보를 측정할 수 있다. 그러한 셋업은 미터 데이터에 대한 계산을 하는 데 더 많은 시간을 제공하기 위해 처리 윈도우 내에서 더 많은 미터링 데이터의 전송을 가능하게 한다. 그렇기 때문에, 시스템은 변환기들의 동작 및 그리드 미터 뒤의 리액티브 전력의 생성에 관한 결정을 행하기 위해 시스템 내의 더 세밀한 미터 제어를 이용할 수 있다.
일례에서, SPI 인터페이스는 동기 인터페이스이다. 일례에서, DMA는 순환 버퍼로서 구현된다. 코드 제어 미터(762)는 DMA 버퍼로부터 데이터를 언제 판독할지를 알기 위해 셋업 타이머들을 덮어쓸 수 있다. 코드는 미터 데이터의 시작 및 끝을 외부적으로 추적할 수 있다. 외부적으로 시작 및 끝을 추적하는 것은 미터 처리 알고리즘 상의 추가된 추상화 계층을 통해 달성될 수 있다. 그렇기 때문에, 코드는 미터 데이터를 바이트들로 조직화할 수 있으며, 여기서 데이터의 바이트는 예를 들어 판독치를 나타낼 수 있다. 그러한 접근법은 전통적인 접근법들보다 훨씬 더 빠르게 전력 데이터를 수집한다. 증가된 속도는 외부 제어기를 사용해야 함이 없이 즉시 미터에서 전력 정보를 축적하고 평균화하는 것을 가능하게 할 수 있다.
일례에서, 미터(762)는 iGOS 제어기로 - 회로 박스에 로컬에 있든지 간에 -, 또는 외부 게이트웨이로, 또는 둘 모두로 전송하기 위한 데이터를 저장한다. 일례에서, 미터(762)는 미터 안에 바로 구축된 로깅(logging)을 갖는다. 로깅은 데이터의 저장을 위한 임계치들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 소정 데이터가 소정 임계치들을 초과하면, 예를 들어, 데이터가 그것 주위의 다른 데이터와 비교하여 스파이크처럼 보일 때, 그것은 이상(anomaly)으로서 플래그(flag)되고 덤프될 수 있다. 일례에서, iGOS 시스템은 미터(762)를 폴링할 수 있다. 일례에서, 미터(762)는 데이터를 iGOS에 푸시한다. 일례에서, 미터(762)는 iGOS 시스템으로의 데이터 전송의 스케줄을 따른다.
도 8은 전력 변환기들의 하나 이상의 스트링들을 모니터링하기 위한 4-상한 미터를 갖는 시스템의 예의 블록도이다. 시스템(800)은 도 1의 시스템(100) 또는 도 6의 시스템(600)에 따른 시스템의 예를 제공한다. 시스템(800)은 구체적으로 전력 변환기들의 다수의 스트링에 결합된 미터(810)를 예시한다.
미터(810)는 설명된 임의의 예에 따른 내부 미터 또는 내부 센서를 나타낸다. 일례에서, 미터(810)는 4-상한 미터이다. 일례에서, 미터(810)는 전류 센서들을 갖는 회로 차단기들을 갖는 인클로저 내의 미터이다. 일례에서, 미터(810)는 전력 변환기들에 통신할 수 있는, iGOS 제어(820)에 센서 데이터를 제공한다. 파선들은 iGOS 제어(820)로부터 전력 변환기들로의 통신을 나타낸다. 미터(810)로부터 iGOS 제어(820)로의 라인은 미터에 의해 제공될 수 있는 전류 벡터 정보를 나타낸다.
노드(830)는 미터(810)에 대한 전력 변환기들의 연결점을 나타낸다. 전력 변환기들은 에너지 생성을 제어하기 위한 전력 변환기들을 나타내며, 리액티브 전력 주입을 제공할 수 있다. 시스템(800)은 전력 변환기들(842)을 갖는 스트링(840) 및 전력 변환기들(852)을 갖는 스트링(850)을 예시한다. 전력 변환기들(842) 및 전력 변환기들(852)은 서로 동일하거나, 적어도 비슷할 수 있다.
일례에서, 전력 변환기들은 시스템 내의 스트링들에 있다. 스트링들은 iGOS 제어와의 통신을 위해 스트링에 있을 수 있다. 일례에서, 변환기들은 그들 사이에서 통신하여 그들의 이웃들을 검출하고 위치 검출을 수행한다. 일례에서, 각각의 변환기는 고유 MAC 주소와 같은 고유 식별자를 가지며, 그에 따라 고유하게 식별될 수 있다. 전력 변환기들(842)은 전력 변환기와의 통신을 용이하게 하고 그것이 연결된 자원들을 이해하기 위해 스트링(840) 내에서 연결될 수 있다. 유사하게, 전력 변환기들(852)은 별개의 스트링(850) 내에서 연결될 수 있다. 전력 변환기로의 통신은 그의 스트링에 기초한 그의 위치 및 스트링 내의 그의 위치의 결정을 포함할 수 있다.
일례에서, 전력 변환기들(842 및 852)은 그들이 어떤 스트링에 속하는지, 그리고 그들이 스트링에서 어떤 스트링 위치를 갖는지를 안다. 전력 변환기들(842 및 852)은 그들이 어느 위상 또는 피드에 연결되는지를 알 수 있다. 일례에서, 시스템(800)은 피드에 의해 익스포트를 제어할 수 있다. 로드 및 리액티브 전력 요구는 상이한 피드들에 대해 상이할 수 있다. 어떤 변환기들이 어떤 피드들 상에 그리고 어떤 스트링 상에 있는지를 아는 것에 의해, 제어기는 상이한 변환기들에게 상이한 동작들을 수행하도록 지시할 수 있다.
도 9는 전류 센서들을 갖는 인클로저로 전류를 제어하기 위한 프로세스의 예의 흐름도이다. 프로세스(900)는 전류 센서들을 갖는 인클로저에서의 전류 동작들에 대한 응답을 제어하는 프로세스를 나타낸다. 프로세스(900)는 본 명세서에 설명된 바와 같은 제어기 또는 게이트웨이 디바이스에 의해 실행될 수 있다.
인클로저의 도체와 인라인인 전류 센서는 전류 감지 데이터를 생성한다. 902에서, 제어기는 인라인 센서로부터 전류 감지 데이터를 수신한다. 센서는, 그것이 전기 회로의 일부가 아니더라도, 그것이 전류의 경로를 따르기 때문에 인라인으로 지칭될 수 있다. 일례에서, 센서는 I/C 아래 또는 위를 통과하는 전류에 기초하여 출력 전압을 생성하는 센서 I/C를 나타낸다.
일례에서, 전류 판독치들은 인접 회로들에 의해 영향을 받을 수 있다. 인접 회로들은 인접 전기 회로들의 경로를 따른 전류를 모니터링하기 위한 추가 센서들에 의해 모니터링될 수 있다. 일례에서, 904 예(YES) 분기에서, 인접 센서들이 존재하는 경우, 906에서 제어기는 인접 센서로부터 전류 감지 데이터를 수신하거나 달리 데이터에 액세스할 수 있다. 제어기는 인접 센서 데이터를 이용하여 교정 데이터에 기초하여 관심 대상의 회로의 센서에 대한 판독치들을 조정할 수 있다. 이에 따라, 판독치들은 전기 회로의 실제 전류 사용을 반영할 수 있다.
904 아니오(NO) 분기에서, 판독치들에 영향을 미치는 인접 회로들이 없거나 인접 센서들이 없다면, 또는 906에서 인접 센서들을 고려한 후에, 908에서 제어기는 센서 입력에 기초하여 전류 파형들을 계산할 수 있다. 일례에서, 제어기는 전류 파형들의 전류 벡터 표현들에 기초하여 벡터 계산들을 수행한다.
일례에서, 910에서 제어기는 로컬 시스템의 동작 사분면을 계산한다. 일례에서, 전류 센서가 동작 사분면을 표시하기 위한 데이터를 생성할 수 있기 때문에 제어기는 동작 사분면을 계산할 필요가 없다. 제어기는 전류 벡터 판독치들이 원하는 사분면에 있는지를 결정할 수 있다. 912 예 분기에서 로컬 시스템에 대한 전류 벡터가 원하는 사분면에 있다면, 914에서 시스템은 단순히 동작을 계속할 수 있다.
일례에서, 912 아니오 분기에서 로컬 시스템에 대한 전류 벡터가 원하는 사분면에 있지 않다면, 916에서 제어기는 원하는 동작 사분면을 달성하기 위한 전류 벡터를 계산한다. 일례에서, 계산은 본 명세서에 설명된 바와 같은 벡터 계산이다. 제어기는 로컬 시스템 벡터를 원하는 사분면으로 시프트하기 위해 리얼 전력 또는 리액티브 전력 또는 리얼 및 리액티브 전력의 조합에 필요할 조정을 결정할 수 있다. 사분면보다 더 특정적으로, 일례에서, 계산들에 기초하여, 제어기는 그리드와의 원하는 연결을 달성하기 위해 로컬 시스템 벡터를 원하는 위치에 놓을 단위원 상의 정확한 벡터 각도를 결정할 수 있다. 원하는 연결은 로컬 시스템을 그리드의 동작 파라미터들에 따르게 하기 위해 그리드에 의해 요망되는 리액티브 전력 오프셋을 제시할 것이다.
일례에서, 제어기는 918에서 하나 이상의 전력 변환기의 전류 상태를 식별하고, 타깃 로컬 시스템 벡터를 충족시키도록 전력 변환기(들)의 동작을 조정할 수 있다. 일례에서, 920에서, 제어기는 선택된 전력 변환기(들)에 커맨드들을 전송하여 그들의 동작을 변경하여 단위원 상의 원하는 사분면 또는 특정 위치로의 로컬 시스템 전류 벡터에 있어서의 시프트를 야기한다.
도 10은 2개의 내부 미터들을 갖는 시스템으로 전류를 제어하기 위한 프로세스의 예의 흐름도이다. 프로세스(1000)는 전류 센서들을 갖는 인클로저에서의 전류 동작들에 대한 응답을 제어하는 프로세스를 나타낸다. 프로세스(1000)는 본 명세서에 설명된 바와 같은 인클로저 및 iGOS 시스템에 의해 실행될 수 있다.
소비자 구내에 대한 전력 분배 하드웨어를 포함하는 인클로저는, 1002에서, 그리드측 조건들을 모니터링하는 제1 내부 미터 또는 내부 센서를 포함한다. 1004에서 시스템은 모니터링에 기초하여 그리드 조건들을 결정할 수 있다. 일례에서, 센서 또는 미터 자체는 PCC에서 보이는 바와 같은 복소 전류 벡터를 나타내는 그리드 벡터를 생성함으로써 그리드의 조건들의 표현을 생성한다. 일례에서, 센서 또는 미터는 데이터를 제어기에 전송하며, 제어기는 데이터로부터 그리드 조건들을 결정할 수 있다.
인클로저는, 1006에서, 소비자측 조건들을 모니터링하는 제2 내부 미터 또는 내부 센서를 포함한다. 그리드측 정보에서와 같이, 1008에서 시스템은 모니터링에 기초하여 소비자측 조건들을 결정할 수 있다. 일례에서, 센서 또는 미터 자체는 로컬 시스템을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은 복소 전류 벡터를 나타내는 로컬 벡터를 생성함으로써 로컬 시스템의 조건들의 표현을 생성한다. 일례에서, 센서 또는 미터는 데이터를 제어기에 전송하며, 제어기는 데이터로부터 로컬 조건들을 결정할 수 있다.
일례에서, 1008에서 제어기는 로컬 시스템의 동작 사분면을 계산한다. 일례에서, 전류 센서가 동작 사분면을 표시하기 위한 데이터를 생성할 수 있기 때문에 제어기는 동작 사분면을 계산할 필요가 없다. 일례에서, 1010에서 제어기는 PCC에서 그리드에 제시하기 위해 단위원 상의 원하는 동작 사분면 또는 특정 각도를 계산한다. 그리드에 상이한 동작 상태들을 제시하는 것은 PCC에서 그리드가 리액티브 전력의 소정 파라미터들 내에서의 소비와 같은, 그것이 보기를 원하는 것을 보도록 미터 뒤의 동작들을 조정하는 것을 지칭한다. 동작은 예를 들어 그리드 관리가 축소를 요청한 리액티브 로드들이 여전히 동작될 수 있지만, 리액티브 전력이 그리드로부터 인출되지 않을 것이기 때문에 그리드의 관점에서 사라질 방식으로 시스템 자체 내에서 조정될 수 있다.
제어기는 전류 벡터 판독치들이 원하는 사분면에 있는지를 결정할 수 있다. 1012 예 분기에서 로컬 시스템에 대한 전류 벡터가 원하는 사분면에 있는 경우, 시스템은 정상적으로 동작을 계속하여 1002에서 시작하여 그리드 및 위치 조건들을 모니터링할 수 있다.
일례에서, 1012 아니오 분기에서 로컬 시스템에 대한 전류 벡터가 원하는 사분면에 있지 않다면, 1014에서 제어기는 원하는 동작 사분면을 달성하기 위해 전류 벡터를 계산한다. 일례에서, 계산은 본 명세서에 설명된 바와 같은 벡터 계산이다. 제어기는 로컬 시스템 벡터를 원하는 사분면으로 시프트하기 위해 리얼 전력 또는 리액티브 전력 또는 리얼 및 리액티브 전력의 조합에 필요할 조정을 결정할 수 있다. 사분면보다 더 특정적으로, 일례에서, 계산들에 기초하여, 제어기는 그리드와의 원하는 연결을 달성하기 위해 로컬 시스템 벡터를 원하는 위치에 놓을 단위원 상의 정확한 벡터 각도를 결정할 수 있다. 원하는 연결은 로컬 시스템을 그리드의 동작 파라미터들에 따르게 하기 위해 그리드에 의해 요망되는 리액티브 전력 오프셋을 제시할 것이다.
일례에서, 제어기는 1016에서 하나 이상의 전력 변환기의 전류 상태를 식별하고, 타깃 로컬 시스템 벡터를 충족시키도록 전력 변환기(들)의 동작을 조정할 수 있다. 일례에서, 1018에서, 제어기는 선택된 전력 변환기(들)에 커맨드들을 전송하여 그들의 동작을 변경하여 단위원 상의 원하는 사분면 또는 특정 위치로의 로컬 시스템 전류 벡터에 있어서의 시프트를 야기한다. 이어서 시스템은 1002에서 시작하여 계속해서 동작을 모니터링할 수 있다.
도 11은 보드에 대한 회로 차단기의 연결점에 근접하게 배치된 센서들의 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면들(1110, 1120 및 1130)은 이전에 설명된 예들과 같은, 보드에 대한 회로 차단기의 연결점에 근접하게 배치된 센서들의 전압 판독치들을 예시한다.
도면(1110)은 무로드 조건(no load condition)이 있을 때의 최소 전압 판독치를 예시한다. 무로드 조건은 센서가 전력을 인출하고 있지 않는 회로를 모니터링하는 때의 조건을 지칭한다. 잡음 플로어는 로드 없이 대략 2 ㎷인 것으로 도시된다. 도면(1120)은 모니터링된 회로에 의해 0.9 암페어가 인출될 때 대략 +/- 5 ㎷로 스윙하는 신호를 갖는 전압 파형을 예시한다. 도면(1130)은 회로가 11.8 암페어를 인출할 때 대략 +/- 90 ㎷로 스윙하는 신호를 갖는 전압 파형을 예시한다.
그러한 측정치들은 시스템을 교정하는 데 사용될 수 있다. 교정 후에, 예시된 것들과 같은 측정치들은 시스템의 거동을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예시된 바와 같이, 전체 파형이 결정될 수 있으며, 이는 시스템이 전류의 위상뿐만 아니라 진폭을 결정할 수 있게 한다. 그러한 정보로부터 시스템 제어기는 사분면들을 결정하기 위해 벡터 계산들에서 사용할 전류 벡터들을 계산할 수 있다.
도 12는 모니터링된 채널들이 로딩되지 않은, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1200)은 채널 1 및 2가 로딩되지 않은 예를 예시하며, 이는 최소 판독치들을 유발한다. 로딩 없이도, 채널 1이 10.77 ㎷ 잡음 플로어를 갖고 채널 2가 4.473 ㎷ 잡음 플로어를 갖기 때문에, 상이한 센서들의 잡음 플로어들은 상이할 수 있다는 것이 관찰될 것이다. 그러한 차이들은 전류 파형들의 향후의 계산들을 위해 고려될 수 있다.
도 13은 모니터링된 채널들이 둘 모두가 로딩된, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1300)은 채널 1 및 채널 2가 로딩된 예를 예시한다. 일례에서, 도면(1300)은 모니터링된 센서에 따라 상이한 판독치들을 야기하는, 둘 모두의 채널 상의 동등한 로딩을 예시한다. 예를 들어, 채널 2의 센서는 채널 1에 대한 센서가 채널 2에 의해 영향을 받는 것보다 더 많이 채널 1에 의해 영향을 받을 수 있다. 이에 따라, 채널 2는 100.1 ㎷의 판독치를 나타내는 반면 채널 1은 75.13 ㎷의 판독치를 나타낸다.
도 14는 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되고 채널 2가 로딩되지 않은, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1400)은 채널 1이 로딩되고 채널 2가 로딩되지 않은 예를 예시한다. 채널 1은 77.12 ㎷의 파형을 나타내며, 이는 도면(1300)의 파형과 비슷하다. 채널 2는 4.900 ㎷의 파형을 나타내며, 이는 도면(1200)과 비슷하다.
도 15는 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되지 않고 채널 2가 로딩된, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1500)은 채널 2가 로딩되고 채널 1이 로딩되지 않은 예를 예시한다. 채널 2는 101.6 ㎷의 파형을 나타내며, 이는 도면(1300)의 파형과 비슷하다. 채널 1은 11.14 ㎷의 파형을 나타내며, 이는 도면(1200)과 비슷하다.
도 16은 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되고 채널 2가 로딩되지 않고 채널 2에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1600)은 채널 1이 로딩되고 채널 2가 로딩되지 않은 예를 예시한다. 채널 1에 대한 센서(보드 1)에는 전력이 공급되고 채널 2에 대한 센서(보드 2)에는 전력이 공급되지 않는다. 그러한 예에서, 채널 2에 대한 판독치는 없고, 채널 1에 대한 판독치는 이전 판독치들과 비슷한 74.67 ㎷이다.
도 17은 모니터링된 채널들 둘 모두가 로딩되고 채널 2에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1700)은 채널 1 및 채널 2 둘 모두가 로딩된 예를 예시한다. 다시 채널 1에 대한 센서(보드 1)에는 전력이 공급되고 채널 2에 대한 센서(보드 2)에는 전력이 공급되지 않는다. 그러한 예에서, 채널 2에 대한 판독치는 없고, 채널 1에 대한 판독치는 이전 판독들과 비슷한 74.89 ㎷이다. 판독치들은, 비슷하기는 하지만, 전류 벡터 정보를 계산하는 데 고려될 수 있는 차이들을 나타낼 수 있다. 각각의 시스템은 판독치들이 얼마나 많이 조정되어야 하는지를 결정하기 위한 상이한 잡음 허용오차를 가질 수 있다.
도 18은 모니터링된 채널들에 대해, 채널 1이 로딩되지 않고 채널 2가 로딩되고 채널 1에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1800)은 채널 1이 로딩되지 않고 채널 2가 로딩된 예를 예시한다. 채널 1에 대한 센서(보드 1)에는 전력이 공급되지 않고 채널 2에 대한 센서(보드 2)에는 전력이 공급된다. 그러한 예에서, 채널 1에 대한 판독치는 없고, 채널 2에 대한 판독치는 92.04 ㎷이다. 채널 2에 대한 판독치가 이전 판독치들보다 낮다는 것이 관찰될 것이며, 이는 상이한 로딩 조건들로 인한 잡음 차이들을 나타낼 수 있다.
도 19는 모니터링된 채널들 둘 모두가 로딩되고 채널 1에 전력이 공급되지 않는, 다수의 센서들을 갖는 시스템에 대한 전압 판독치들의 예의 표현이다. 도면(1900)은 채널 1 및 채널 2 둘 모두가 로딩된 예를 예시한다. 다시, 채널 1에 대한 센서(보드 1)에는 전력이 공급되지 않고 채널 2에 대한 센서(보드 2)에는 전력이 공급된다. 그러한 예에서, 채널 1에 대한 판독치는 없고, 채널 2에 대한 판독치는 90.78 ㎷이며, 이는 또한 이전의 판독치들보다 낮다. 센서 판독치들을 해석하는 방법을 결정하기 위해 교정을 수행하기 위해서 다수의 그러한 판독들이 이루어질 수 있다.
도 20은 전류 벡터가 1차 전류 성분과 고조파 전류 성분들의 복합물인 시스템에서의 전류의 성분들의 예의 그래픽 표현이다. 도면들(2010, 2020, 2030 및 2040)은 시스템(100) 또는 시스템(600)에 따라 계산되고 사용될 수 있는 바와 같은 복소 전류 벡터의 성분 부분들을 예시한다. 예시된 바와 같이, 도면(2010)은 1차 전류 벡터(2012)를 나타낸다. 1차 전류는 x 및 y 성분들을 포함하고, 고조파에 대한 기준 프레임을 정의한다.
도면(2020)은 x 및 y 성분들 및 각도 오프셋(2024)을 포함하는, 제1 고조파 벡터(2022)를 나타낸다. 도면(2030)은 x 및 y 성분들 및 각도 오프셋(2034)을 포함하는, 제3 고조파 벡터(2032)를 나타낸다. 도면(2040)은 x 및 y 성분들 및 각도 오프셋(2044)을 포함하는, 제5 고조파 벡터(2042)를 나타낸다. 1차 전류(2012) 및 다양한 고조파(2022, 2032, 2042) 각각은 각각에 대해 전통적으로 예상되는 것인, 2차원 "전력 삼각형" 표현들로서 도시되어 있다. 그러나, 고조파는 종종 1차 전류 성분 벡터에 대해 각도 오프셋에 있고, 이에 따라 결과적인 복합 전류 벡터는 1차 전류 벡터(2012)와 동일한 평면에 있지 않을 수 있다.
오히려, 복합 전류 벡터의 전력 삼각형을 3차원 박스 내의 삼각형으로 간주한다. 도면(2050)은 이러한 개념의 간단한 예시를 제공한다. 1차 전류 벡터(2012)는 도면(2050)의 3차원 박스의 면 상에 있는 것이 관찰될 것이다. 고조파는 소정 방식으로 복합 전류에 대한 삼각형을 박스 "안으로" 푸시한다. 복합 전류 벡터(2052)는 크기가 더 클 뿐만 아니라, 1차 전류 벡터(2012)에 대해 각도가 오프셋된다. 오프셋(2054)은 각도 오프셋을 나타낸다. 1차 전류 벡터(2012) 및 복합 전류 벡터(2052)가 박스의 "형상"을 정의한다는 것이 이해될 것이다. 고조파 기여의 양에 따라, 박스 형상은 상이할 것이다. 복합 전류 벡터(2052)는 미터링 디바이스에 의해 저장된 시그니처일 수 있다. 1차 전류(2012)의 기준 평면은 그리드 전력의 평면(PCC를 통해 그리드에서 보이는 바와 같은 전력 조건을 지칭함)으로 정의될 수 있다.
생성된 잡음 및 고조파에 관하여, 일반적으로 스위칭 전력 공급 및 자기 공명에 대한 규정들이 존재한다는 것이 이해될 것이다. 각각의 디바이스는 준수에 대해 테스트된다(예를 들어, UL 인증). 각각의 디바이스 또는 로드가 설계되고 테스트된 바와 같이 개별적으로 작동할 때, 각각의 하나는 규정들에 따라 요구되는 바와 같이 준수할 것이다. 그러나, 함께 결합된 다수의 로드들 및/또는 디바이스들이 있을 때, 그들은 예상치 못한 공명을 생성하는 경향이 있다. 본 발명자들은 제1 고조파로부터 제40 고조파까지 에너지 삼각형에 대한 기여들을 측정하였다. 이에 따라, 전형적으로 전력 라인들 상에서 발생하는 상당한 양의 고조파 잡음이 존재한다. 고조파 억제는 전통적으로 특정 잡음 성분들을 목표로 하는 필터들을 포함한다. 그러나, 잡음 성분들은 상이한 디바이스들이 온라인 및 오프라인이 될 때 계속해서 변할 수 있고, 네트워크의 전기적 공명 구조는 계속해서 변한다. 일례에서, 미터는 각각의 로드 또는 로드들의 그룹의 특성들을 검출한다. 특성들은 고조파의 시그니처로 지칭될 수 있다.
일례에서, 전력 미터 또는 에너지 미터는, 에너지 기여들을 측정함으로써, 고조파 전류 벡터들의 각도 오프셋들과 같은 시프트들을 검출할 수 있다. 전력 변환기는 로드 및/또는 PCC를 그리드에 매칭시키는 데 필요한 리액티브 전력을 제공함으로써 실제 복합 전류를 보상할 수 있다. 이에 따라, 로드에서의 전류는, 단순히 역률에서가 아니라, 복소 벡터에서, 복합 전류를 그리드와 정렬시키기 위해 변환기에 의해 조정될 수 있다. 그러한 동작은 자연적으로 그리드 상의 로딩에 의해 야기되는 고조파 왜곡을 제거하거나 적어도 감소시킬 것이다.
일례에서, 로딩에 관하여 설명되는 것은 또한 에너지 생성과 관련하여 수행될 수 있다. 일례에서, 미터는 PCC에서 에너지 시그니처를 결정하고 (1 이외의 어떤 역률이 요구된다면) 그리드를 원하는 오프셋으로 오프셋하고/하거나 1의 역률이 요구되는 경우에 그리드에 매칭하기 위해 어떤 전류가 필요할지를 계산할 수 있다. 변환기는 리액티브 전력 요구들을 매칭시키기 위해 전력 출력을 조정할 뿐만 아니라, PCC로부터의 다운스트림과 그리드의 인터페이스에 더 효율적으로 매칭시키기 위해 복소 전류 벡터 시프트도 조정하도록 동작을 조정할 수 있다.
도면(2050)에 표현된 에너지 삼각형은 로드 또는 소비자에 의해 인출되는 전력의 전류 성분을 볼 때 보이는 효과의 수학적 표현으로서 표현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 효과는 낭비되는 에너지이며, 이는 일반적으로 그 자신을 열로서 나타낸다. 문제는 전통적으로 시스템들이 잘 매칭되지 않고, 상당한 잡음 성분들이 있다는 것이다. 일례에서, 제어 노드는 임피던스를 매칭시킬 뿐만 아니라, 잡음 또는 고조파 정정을 매칭시켜 그리드에 대한 특정 에너지 시그니처 연결을 제공한다. 이에 따라, 제어 노드는, 그리드 상에 전력을 출력하든지 또는 그리드로부터 전력을 수신하든지 간에, 전력 인터페이스에 대해 그리드 네트워크에 대한 "더 깨끗한" 연결을 제공할 수 있다.
도 21은 전류의 고조파 성분들이 1차 전류 성분에 대해 각도 오프셋들을 갖는 시스템에서의 전류의 성분들의 예의 그래픽 표현이다.
도면(2110)은 전류의 복소 벡터 표현을 제공한다. 벡터는 크기 및 방향을 갖는다. 전통적으로 행해지는 바와 같이 단순히 전력을 측정하는 대신에, 일례에서, 미터(예컨대, 미터(762)에 따른 미터)는 복소 전력 벡터의 표현을 포함하는 에너지 시그니처로서 전력을 모니터링할 수 있다. 일례에서, 각각의 시그니처는 시그니처를 정의하기 위한 특성들을 식별한다. 각각의 시그니처는 1차 전류에 대한 벡터 및 하나 이상의 고조파에 대한 벡터를 제공하는 복소 벡터 표현을 포함한다.
벡터(2120)는 1차 전류를 위한 벡터이다. 전형적인 표현에서, x-좌표는 페이지를 가로질러 좌측으로부터 우측으로 연장되는 벡터 성분이다. y-성분은 페이지의 하부로부터 상부로 간다. 간략함을 위해 여기에 표현되지 않지만, 벡터가 음의 y-성분을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. x-y 좌표들은 벡터의 끝을 정의한다. 이제 1차 전류 벡터(2120)의 x 및 y 좌표들이 평면을 정의한다고 가정한다. 본 발명자들에 의해 행해진 연구 및 작업에 따라, 고조파를 상상하는 가장 정확한 방법은 고조파를 3차원 벡터로서 표현하는 것이다. 이에 따라, 벡터(2120)의 x-y 좌표들이 기준 평면을 정의하면, 고조파 중 하나 이상은 1차 전류 벡터의 평면에 대해 각도 오프셋을 가질 수 있다.
예를 들어, 도면(2110)의 예를 고려한다. 제1 고조파는 x 성분 및 y 성분을 포함하는 벡터(2130)를 갖는 것으로서 예시되며, 여기서 성분들의 크기들은 1차 전류 성분들에 대해 임의의 크기일 수 있다. x 및 y 좌표들에 더하여, 제1 고조파 벡터(2130)는 1차 전류 벡터(2120)의 기준 평면에 대한 전류 벡터의 각도 오프셋(2152)을 정의하는, z 좌표 성분을 포함한다. 1차 전류 및 고조파의 시작점들이 동일하다는 것이 이해될 것이다. 이에 따라, 고조파 벡터들 또는 복소 벡터들의 제3 차원은 반드시 절대 z 좌표 성분일 필요는 없으며, 1차 전류에 대한 각도 오프셋이다.
예시된 바와 같이, 제3 고조파 벡터(2140)가 또한 x 성분 및 y 성분, 및 제1 고조파 벡터(2130)의 각도 오프셋(2152)과는 상이할 수 있는(그보다 크거나 작을 수 있는) 각도 오프셋(2154)을 갖는다. 각도 오프셋들의 각도 시프트는 전류에 대한 자기 효과를 나타낸다. 본 발명자들은 제40 고조파까지 전력 소비에 대한 현저한 영향들을 측정하였다. 이에 따라, 고조파 오프셋들의 기여는 과소평가되지 않아야 한다. 고조파는 전류를 이동시키려고 할 때 자속의 상이한 공명 효과들로 인해 각도 오프셋에 대해 시프트된다. 1차 전류 벡터(2120)는 소비자가 볼 것으로 예상하는 전류이다. 그러나, 고조파 성분들은 상당한(주목할 만한) 전력 소비를 추가할 수 있다. 고조파의 오프셋들은 간단한 예상된 2차원 전류 벡터를 3차원 전류 벡터(복소 전류 벡터)로 시프트시킬 수 있다. 시프트되거나 오프셋된 고조파 성분들에 의해 표현되는 자기 성분들을 극복하기 위해 추가적인 전력이 요구될 것이기 때문에, 전통적인 전력 삼각형은 소비자에 의한 전력 사용에 완전히 대처하지는 못한다.
일례에서, 제어기 또는 게이트웨이 시스템은 도면(2110)에 따라 벡터 형태의 전류들의 표현들에 기초하여 전류 계산들을 행한다. 일례에서, 미터(762)에 따른 미터는 모니터링된 노드에 대한 전류의 벡터 표현을 생성하고 데이터를 제어기에 제공한다. 제어기는 상이한 로드들 또는 상이한 전기 회로들에 대한 시그니처들을 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 그리드 전류 벡터와 로컬 전류 벡터의 비교를 식별할 수 있다. 제어기는 그리드 벡터가 4 상한 단위원 상에 위치되는 곳에 기초하여 로컬 전류 벡터를 원하는 상태로 시프트시키기 위해 출력의 동작을 조정하라는 요청을 전력 변환기에 전송할 수 있다.
도 22는 로컬 시스템 전류 벡터에 대해 매핑된 그리드 전류 벡터의 예의 그래픽 표현이다. 원(2200)은 전류 벡터의 표현을 제공한다. 일례에서, 원(2200)은 그리드 벡터(2210)를 원(2200) 상에 매핑하기 위해 제어기에 의해 생성된 도식적 정보를 예시한다.
일례에서, 그리드 벡터는 PCC에서 그리드 전류를 측정함으로써 획득된다. 일례에서, 그리드 벡터는 기준 벡터이고, 이에 따라 원(2200)은 벡터(2210)의 크기로 정규화될 수 있다. 원(2200)은 소비자 구내의 피크 전력 또는 소비자 구내의 피크 출력 능력과 같은 상이한 단위로 정규화될 수 있으며, 여기서, 예를 들어, 벡터(2210)는 PCC에서 보이는 바와 같은 소비자 구내의 소비를 나타낼 수 있다.
원(2200)은 논의의 목적을 위한 2개의 상이한 로컬 벡터, 즉 벡터(2220) 및 벡터(2230)를 포함한다. 일례에서, 소비자 구내는 단지 하나의 로컬 벡터만을 가질 것이다. 일례에서, 소비자 구내는 소비자 구내에 공급되는 상이한 위상들 또는 상이한 피드들에 기초한 다수의 벡터들을 포함한다.
벡터(2220)는 측정 시에 소비자 시스템의 전류 생성이 어디에 있는지를 나타낼 수 있다. 일례에서, iGOS는 벡터(2210)에 대응하기 위해 벡터(2220)를 파선으로 시프트하기를 원한다. 그러한 경우는 벡터(2210)가 소비를 나타내고 벡터(2220)가 생성을 나타내는 경우에 그러할 수 있다. 다른 표현에서, 시스템은, 예를 들어 표현이 최대 효율을 위해 정렬되어야 하는 벡터들을 예시하는 경우, 벡터(2210)와 정렬하기 위해 벡터(2220)를 사분면 4(Q4)로부터 사분면 2(Q2)로 시프트하기를 원할 수 있다. 일례에서, 소비자 구내는 시스템이 사분면 2 내의 벡터(2210)와 인라인과 같이 상이한 사분면으로 시프트하기를 원할 수 있는, 사분면 1 내의 전류 벡터(2230)를 가질 수 있다.
그리드 벡터 및 로컬 벡터 또는 로컬 벡터들로 상이한 표현들이 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 벡터들의 정렬 또는 오프셋은 상이한 동작에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 아마도 시스템은 시스템이 리액티브 전력 지원을 제공하는 것을 보장하기 위해 그리드 벡터와 위상이 어긋나게 로컬 벡터를 의도적으로 이동시키기를 원한다. 표현 또는 원하는 사분면(원하는 사분면 내의 원(2200) 상의 특정 각도에 훨씬 더 특정적일 수 있음)이 무엇이든지 간에, 벡터들의 크기 및 각도를 이해하는 것은 시스템이 전력 변환기들이 리얼 전력을 리액티브 전력으로 변환해야 하는지를 결정할 수 있게 할 수 있거나, 시스템에 대한 리얼 및 리액티브 전력의 혼합을 조정할 수 있게 할 수 있거나, 달리 동작을 시프트하는 방법을 가능하게 할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일례에서, 원(2200)에 나타낸 바와 같이, 제어기는 벡터 계산들을 수행함으로써 전력 변환기들의 동작들을 결정하기 위해 계산들을 할 수 있다. 이에 따라, 시스템은 측정된 전류 파형들을 벡터 형태로 표현하고, 벡터 계산들을 수행하여 원하는 결과를 달성하기 위해 시스템의 동작을 어떻게 조정할지를 결정할 수 있다. 시스템은 필요한 리얼 및 리액티브 전력의 혼합을 결정하기 위해, 또는 전력 변환기가 시스템의 동작을 시프트하기 위해 출력해야 하는 리얼 및 리액티브 전력의 혼합을 결정하기 위해 벡터 계산들을 계산할 수 있다.
도 23은 PCC에서 전력을 모니터링하는 미터링 디바이스의 예의 블록도이다. 미터링 디바이스(2300)는 본 명세서의 임의의 예에 따른 내부 미터 또는 내부 센서일 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는, 예를 들어 시스템(100) 또는 시스템(600)에 따른, 인클로저 내의 센서이다.
미터링 디바이스(2300)는, 게이트웨이 디바이스 또는 다른 iGOS 시스템과 같은, 관리 시스템에 상호연결하기 위한 하드웨어 컴포넌트들을 포함한다. 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 미터링 디바이스가 전기 회로들의 에너지 사용 또는 생성 또는 에너지 사용 및 에너지 생성 둘 모두를 측정하거나 모니터링할 수 있게 하는 하드웨어를 나타내는, 노드 인터페이스(2320)를 포함한다. 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 전압 감지 하드웨어(2324) 및 전류 감지 하드웨어(2322)를 포함한다. 전류 감지 하드웨어(2322)는 모니터링된 노드에서 인출된 전류 또는 노드에 공급된 에너지를 측정할 수 있고, 측정된 전력의 고조파 성분들을 측정할 수 있는 하드웨어를 포함할 수 있다. 전류 감지(2322)는 모니터링되는 노드에서의 전류 파형의 크기, 위상 오프셋(예를 들어, 역률), 주파수, 또는 다른 전기적 특성들을 포함할 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 에너지 시그니처를 생성하고 그러한 에너지 시그니처 계산을 저장된 에너지 시그니처(2332)와 비교할 수 있다. 미터링 디바이스(2300)는 또한 시그니처(2332)로서 계산된 새로운 에너지 시그니처를 저장할 수 있다. 전압 감지 하드웨어(2324)는 모니터링되는 노드에서의 전압 파형의 위상, 주파수, 크기, 또는 다른 전기적 특성을 포함하는 전압을 측정할 수 있다.
프로세서(2310)는 미터링 디바이스(2300)를 위한 제어 논리 또는 제어기를 나타낸다. 프로세서(2310)는 에너지 모니터링을 수행하도록 구성되거나 프로그래밍될 수 있다. 프로세서(2310)는 에너지 시그니처들을 계산하거나, 복소 전류 벡터들을 생성하거나, 전류 및 전압 판독치들을 에너지 시그니처들 또는 다른 전류 벡터들과 비교하기 위한 계산들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 프로세서(2310)는 모니터링된 노드가 단위원 상의 원하는 전류 벡터 위치에 있게 하기 위해 고조파, 그리드 조건, 또는 다른 조건을 보상하기 위해서 전류가 어떻게 조정될 수 있는지를 결정한다.
미터링 디바이스(2300)는 미터링 디바이스(2300)가 다른 미터링 디바이스에 연결될 수 있게 하거나, 미터링 디바이스(2300)가 구현된 소비자 구내의 관리 시스템에 연결될 수 있게 하는 외부 I/O(2340)를 포함한다. 일례에서, 외부 I/O(2340)는 미터링 디바이스(2300)가 게이트웨이 디바이스로 데이터를 전송할 수 있게 한다.
일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 저장소(2330)로서 나타낸, 메모리 또는 하드 드라이브 또는 솔리드 스테이트 저장소와 같은, 저장 자원들을 포함한다. 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 미터링 디바이스에 의한 로컬 사용을 위해 또는 외부 제어기로 전송할 데이터로서 시그니처들 또는 벡터들을 저장한다. 시그니처들 또는 벡터들은 모니터링된 노드에 대한 파형 데이터를 간단히 표현할 수 있는 시그니처들(2332)로서 미터링 디바이스(2300)에서 표현된다. 파형 데이터는 모니터링된 노드에서 전류 파형의 조건을 나타내는 복소 전류 벡터를 나타내거나 그를 계산하는 데 사용될 수 있는 데이터를 포함할 수 있다.
일례에서, 프로세서(2310)는 준수 정보(2334)의 하나 이상의 아이템에 액세스한다. 일례에서, 준수 정보(2334)는 저장소(2330)에 저장된다. 일례에서, 준수 정보(2334)는 외부 I/O(2340)를 통해 수신된다. 일례에서, 프로세서(2310)는 준수 정보(2334)에 기초하여 주어진 전력 수요 시나리오 또는 전력 생성 시나리오에 대해 요망되는 전류 파형 위상 및 형상을 계산한다. 이에 따라, 준수 정보(2334)는 미터링 디바이스(2300)가 어떻게 동작하는지에 영향을 미칠 수 있다. 일례에서, 외부 I/O(2340)는 미터링 디바이스(2300)가 연관된 변환기 또는 변환기들에 결합될 수 있게 한다. 프로세서(2310)에 의해 이루어진 계산들에 기초하여, 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 원하는 전류를 달성하기 위해 어떻게 동작할지를 전력 변환기에 시그널링할 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 간단히 전력 변환기에 원하는 전류를 표시하고, 이어서 전류 변환기는 전류를 생성하는 방법을 별도로 계산할 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(2300)는 전력 변환기 디바이스에 대한 입력으로서 특정 파라미터들을 계산하여, 그것이 원하는 전류 벡터를 위해 그것의 동작을 조정하게 한다.
도 24는 리액티브 전력 주입이 가능한 전력 변환기의 예의 블록도이다. 시스템(2400)은 입력을 출력에 결합하는 전력 변환기(2420)를 예시한다. 전력 변환기(2420)는 본 명세서에서의 임의의 설명에 따른 전력 변환기일 수 있다.
근본적으로, 전력 변환기(2420)는 출력과 입력 사이의 전기적 격리를 갖는다. 전기적 격리는 전력 변환기(2420)가 입력에서 소스와 임피던스 매칭을 수행하면서 또한 출력에서 로드와 임피던스 매칭을 수행할 수 있게 한다. 입력 및 출력 둘 모두에서의 임피던스 매칭은 전력 변환기가 소스가 제공할 수 있는 어떠한 입력과도 간단히 매칭할 수 있게 하고, 출력을 로드의 임의의 전압으로 부유시킬 수 있게 하기 위해 입력을 격리시키는 내부 노드를 통해 달성될 수 있다.
시스템(2400)은 임의의 DC(직류) 전력 소스를 나타내는 에너지 소스(2410)를 포함한다. 에너지 소스(2410)는 솔라 셀들/어레이, 풍력 발전기, 또는 다른 시변 또는 환경 친화적 전력 소스와 같은, 에너지 생성의 임의의 예일 수 있다. 에너지 소스(2410)는 소스를 출력으로부터 전기적으로 격리시키는 하드웨어(2430)에 결합된다.
하드웨어(2430)는 DC 입력을 격리된 DC 소스로 변환하는 DC/DC 변환기(2432)를 포함한다. 하드웨어(2430)는 격리된 DC 전력을 교류(AC)로 변환하여 출력으로서 제공하는 DC/AC 인버터(2424)를 포함한다. DC/AC 인버터(2424)는 후술되는 바와 같이 임의의 원하는 위상을 갖는 출력을 생성할 수 있다.
소스를 출력으로부터 전기적으로 격리시키는 DC-DC(또는 DC/DC) 변환기(2422). DC/DC 변환기(2422)는 전기 연결과 매칭하기 위해 어느 한 쪽에서 부유될 수 있는 내부 노드를 예시하는 파선을 갖는다. 예를 들어, DC/DC 변환기(2422)는 별개의 출력 변압기에 결합된 입력 변압기를 가질 수 있으며, 변압기들의 유도된 라인들은 내부 노드 상에서 서로 결합된다. 이어서 내부 노드는 변압기들 사이에 전류를 통과시키기 위해 필요한 어떤 전압으로든 간단히 부유될 수 있다. 입력 변압기는 입력을 격리시키고 출력 변압기는 출력을 격리시킨다.
입력 및 출력은 입력 DC 전압의 고주파 스위칭에 의해 자속으로 충전되는, 플로팅 노드에 의해 서로 내부적으로 격리된다. 이에 따라, 내부 노드는 간단히 부유되고 소스에 의해 제공되는 임의의 에너지를 수신할 수 있고, 출력이 동작하는 어떤 전압이든 그 전압에서 출력에 모든 이용 가능한 에너지를 전달할 수 있다. 출력은 간단히 로드 전압으로 부유되고 전류를 전달할 것이다.
하드웨어(2430)는 DC/DC 변환기(2432)의 입력 인터페이스의 동작을 변경하여 입력의 전압 또는 전류를 특정 값으로 고정함이 없이 소스(2410)로부터의 에너지 전송을 최대화함으로써 임피던스 매칭할 수 있다. 오히려, 입력은 소스(2410)에 의해 생성되는 어떤 전압으로든 전력이 부유될 수 있게 할 수 있고, 전류는 생성되는 어떤 총 전력이든 그에 기초하여 매칭할 것이다. 유사하게, 출력 상에서, 하드웨어(2430)는 로드가 동작하는 어떤 전압이든 그 전압에서 필요한 어떤 전력이든 그 전력을 로드가 인출할 수 있게 하기 위해 로드에 대한 DC/AC 인버터(2434)의 출력 인터페이스의 동작을 변경함으로써 임피던스 매칭한다. 이에 따라, 하드웨어(2430)의 출력은 로드(예를 들어, 로드(2402))의 전압과 매칭하도록 부유되고, 이용 가능한 총 전력과 매칭하도록 전류를 생성할 수 있다.
하드웨어(2430)는 DC/AC 인버터(2434)에 대한 출력 전류 파형을 생성할 수 있으며, 여기서 크기는 얼마나 많은 에너지가 이용 가능한지, 그리고 로드가 어떤 것인지에 의해 결정된다. 이에 따라, 출력은 로드와 매칭하도록 부유되고, 특정 전류 또는 특정 전압에 고정되지 않는다. DC/DC 변환기(2432)와 DC/AC 인버터(2434) 사이의 내부 노드는 에너지 저장소로서 작용할 수 있으며, 여기서 입력 임피던스 매칭은 내부 노드의 효율적인 충전을 가능하게 하고, 출력 임피던스 매칭은 로드가 내부 노드로부터 에너지를 인출할 수 있게 한다.
제어기(2440)는 전력 변환기(2420)의 제어 하드웨어 또는 CPU(중앙 처리 유닛) 또는 프로세서를 나타낸다. 파라미터들(param)(2442)은 입력 동작을 제어할 수 있고 파라미터들(param)(2444)은 출력 동작을 제어할 수 있다. 입력 및 출력 동작들은 둘 모두가 내부 노드의 에너지에 대한 액세스를 제어하기 위해 구성된 듀티 사이클을 갖는 스위칭 디바이스에 의해 제어될 수 있다. 일례에서, 제어기(2440)는 파라미터들(2442 및 2444)을 설정하기 위해 에너지 소스(2410)로부터 입력 특성 정보를 수신한다.
일례에서, 전력 변환기(2420)는, 전형적으로 행해지는 바와 같이, 단순히 그리드 전압에 기초하여 전류를 생성하려고 시도하는 대신에 이상적인 출력 전류를 제공할 수 있는, 출력 전류를 생성하기 위한 테이블 기반 메커니즘을 제공하는 테이블들(2450)을 포함한다. 테이블들(2450)의 이상적인 파형은 출력 하드웨어가 고조파 왜곡 없이 이상적 형상의 파형을 생성할 수 있게 하며, 그것은 그리드 전압에 대한 임의의 원하는 위상 오프셋에서 생성될 수 있다. 이에 따라, 이상적인 파형은 전력 변환기(2420)가 입력으로부터 전기적으로 격리된 전력을, 그리고 연결된 시스템에 대해 임의의 위상각에서 출력할 수 있게 한다. 그렇기 때문에, 전력 변환기(2420)는, 단순히 역률을 변경하기 위한 리액티브 로딩을 제공하는 대신에, 리액티브 전력을 실제로 생성할 수 있다. 그렇기 때문에, 전력 변환기(2420)는 그리드 전압에 대해 임의의 원하는 위상에서 출력 전류를 생성할 수 있는, 가상 스피닝 발전기로서 동작한다.
테이블들(2450)은, 리얼 및 리액티브 전력의 원하는 혼합을 달성하기 위해, 시스템으로부터 측정된 입력 조건들에 기초하여 획득되는 엔트리들을 포함할 수 있다. 출력으로부터의 피드백은 전압 제로 크로싱, 전압 진폭, 및 전류 파형 정보를 포함할 수 있다. 그러한 정보와 함께, 제어기(2440)는 테이블들(2450)을 이용하여 DC/DC 변환기(2432) 또는 DC/AC 인버터(2434)의 동작 또는 둘 모두의 동작을 조정할 수 있다. 테이블들은 시스템이 생성하려고 시도하는 이상적인 출력 신호들을 제공하는 세트포인트들을 포함할 수 있다. 출력 성능을 입력 전력의 이상적인 표현에 매칭시킴으로써, 전통적으로 행해지는 바와 같이 단순히 출력을 필터링하고 조정하려고 시도하는 것보다 더 양호한 시스템 성능이 가능하다.
제어기(2440)는 DC/AC 인버터(2434) 밖으로 이동하는 AC 전류, 및 로드(2402)와 같은 로드 또는 전력 그리드(구체적으로 도시되지 않음)의 타깃 전압을 모니터링할 수 있다. 제어기(2440)는 하드웨어(2430)의 인터페이스들의 적어도 하나의 전기적 파라미터를 제어하여 그의 동작을 제어한다. 파라미터들(2442 및 2444)은 변환기(2420) 내의 하드웨어(2430)의 동작을 제어하기 위한 제어기(2440)로부터의 제어를 나타낸다. 일례에서, 파라미터들(2442)은 입력 임피던스 매칭을 변경하는 - 이는 결국 내부 노드의 충전을 제어함 -, DC/DC 변환기(2432)에 대한 전력 추출의 스위칭 신호의 듀티 사이클을 포함할 수 있다. 일례에서, 파라미터(2444)는 출력 임피던스 매칭을 변경하는 - 이는 결국 내부 노드로부터의 에너지의 유출을 제어함 -, DC/AC 인버터(2434)의 동작을 변경하기 위한 듀티 사이클 또는 다른 제어 신호를 나타낼 수 있다. 각각의 파라미터의 수정은 모니터링된 전류 및 전압의 품질에 의존할 수 있다. 제어기(2440)는 또한, 적합하게 조절된 전력이 로드(2402)에 의한 사용에 이용 가능할 때, 로드를 전력 변환기(2420)에 의해 생성되는 전력에 결합시키도록 스위칭 디바이스(S2426)를 제어한다.
전력 변환기(2420)는 하드웨어(2430)를 로드(2402)에 선택적으로 연결하기 위한 스위칭 디바이스(S2426)(예를 들어, 릴레이)를 포함한다. 전력 변환기(2420)가 그리드 결합될 때, 출력은 또한 S2426을 통해 그리드에 연결할 수 있다. 정상 동작 하에서, DC 전력은 소스(2410)로부터 인출되고, 전력 변환기(2420)에 의해 추출, 반전 및 동적으로 처리되어, 고조파 왜곡 및 가변성이 비교적 없는 최대 AC 전류를, 그리고 그리드로부터의 또는 로드(2402)로부터의 AC 전압 신호에 관하여 원하는 위상에서 동적으로 생성한다.
일례에서, 전력 변환기(2420)는 그리드의 AC 전압 신호에 관하여 소정 정도까지 의도적으로 위상이 어긋난 AC 전류를 생성할 수 있다. 이에 따라, 단일 전력 변환기(2420)는 로드(2402)를 충족시키거나 전력 그리드 상의 조건들을 보상하기 위해 임의의 원하는 위상 오프셋에서 전력을 전달하기 위한 리액티브 전력을 생성할 수 있다. 일례에서, 다수의 전력 변환기(2420)는 동일한 인터페이스에서 병렬로 동작할 수 있다. 동일한 인터페이스에 결합될 때, 그들은 각각의 출력에 대해 지정된 위상에서 전력을 출력하여 각각의 하나로부터 또는 그룹으로부터 임의의 비율의 리얼 및 리액티브 전력을 생성하도록 여전히 독립적으로 동작할 수 있다.
일례에서, 시스템(2400)은 특정 에너지 소스(2410) 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전력 변환기(2420)는 그리드로부터 전력을 수신하고 로드(2402)에 의해 요구되는 리얼 및 리액티브 전력의 어떤 혼합이든 그 혼합을 제공하는 로드(2402)에 대한 출력을 생성하도록 결합될 수 있다. 그러한 예에서, 전력 변환기는 DC/AC 인버터(2434)에 대한 소스로서 그리드에 연결하고 DC/DC 변환기(2432)를 통해 로드로 출력함으로써 반대로 동작될 수 있다.
본 명세서의 설명에 관하여 일반적으로, 일례에서 장치는 회로 차단기가, 연결될 때 전기 회로에, 전력을 제공하기 위한 전기 공급부에 대한 콘택; 및 전기 회로의 리얼 및 리액티브 전력 인출을 나타내는 데이터를 포함하여, 연결될 때 전기 회로에 대한 전류 감지 데이터를 생성하기 위해 콘택에 근접하게 장착된 집적 회로(I/C) 센서를 포함한다.
일례에서, 회로 차단기는 제1 회로 차단기를 포함하고, 전기 회로는 제1 전기 회로를 포함하고, 센서는 제1 센서를 포함하고, 전류 감지 데이터는 제1 전류 감지 데이터를 포함하고, 장치는 제2 회로 차단기가, 연결될 때 제2 전기 회로에, 전력을 제공하기 위해 콘택에 결합하는 제2 회로 차단기; 및 제2 전기 회로의 리얼 및 리액티브 전력 인출을 나타내는 데이터를 포함하여, 연결될 때 제2 전기 회로에 대한 제2 전류 감지 데이터를 생성하기 위해 콘택에 근접하게 장착된 제2 I/C 센서를 추가로 포함한다. 일례에서, 장치는 제1 전류 감지 데이터 및 제2 전류 감지 데이터를 수신하고, 각각, 제1 및 제2 전기 회로들에 대한 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는 제어기를 추가로 포함한다. 일례에서, 제어기는 제1 전류 감지 데이터와 제2 전류 감지 데이터 사이의 차이로서 제2 전기 회로에 대한 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산한다. 일례에서, 제어기는 제2 전류 감지 데이터로 계산된 바와 같은 제2 전기 회로로부터의 간섭에 대해 정규화하도록 계산들을 조정하는 것을 포함하여, 제1 전류 감지 데이터에 기초하여 제1 전기 회로에 대한 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산한다. 일례에서, 제어기는 제1 및 제2 전기 회로들에 대한 조합된 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산한다. 일례에서, 제어기는 장치에 결합된 전력 변환기에 커맨드를 전송하여, 전력 변환기로 하여금 제1 전기 회로에 제공하는 리얼 및 리액티브 전력의 비율을 조정하게 한다. 일례에서, 콘택은 제1 콘택을 포함하고, 전기 공급부는 제1 전기 공급부를 포함하고, 회로 차단기는 제1 회로 차단기를 포함하고, 전기 회로는 제1 전기 회로를 포함하고, 센서는 제1 센서를 포함하고, 전류 감지 데이터는 제1 전류 감지 데이터를 포함하고, 장치는 제2 회로 차단기가, 연결될 때 제2 전기 회로에, 전력을 제공하기 위한, 제1 전기 공급부에 대해 위상이 다른 제2 전기 공급부에 대한 제2 콘택; 및 제2 회로 차단기가, 연결될 때 제2 전기 회로에, 전력을 제공하기 위해 콘택에 결합하는 제2 회로 차단기; 및 제2 전기 회로의 리얼 및 리액티브 전력 인출을 나타내는 데이터를 포함하여, 연결될 때 제2 전기 회로에 대한 제2 전류 감지 데이터를 생성하기 위해 콘택에 근접하게 장착된 제2 I/C 센서를 추가로 포함한다. 일례에서, 장치는 제1 전류 감지 데이터 및 제2 전류 감지 데이터를 수신하고, 각각, 제1 및 제2 전기 회로들에 대한 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는 제어기를 추가로 포함한다. 일례에서, 제어기는 제2 전류 감지 데이터로 계산된 바와 같은 제2 전기 회로로부터의 간섭에 대해 정규화하도록 계산들을 조정하는 것을 포함하여, 제1 전류 감지 데이터에 기초하여 제1 전기 회로에 대한 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산한다.
본 명세서의 설명에 관하여 일반적으로, 일례에서 장치는 전력 그리드에 연결하기 위한 공통 결합점(PCC)에 대한 연결의 제1 전류 파형을 모니터링하는 제1 센서; PCC에 결합하기 위한 로컬 시스템에 대한 연결의 제2 전류 파형을 모니터링하는 제2 센서 - 로컬 시스템은 로컬 로드(load) 및 로컬 전력 변환기를 포함함 -; 및 제2 전류 파형의 동작 사분면을 계산하고, 제1 전류 파형의 동작 사분면에 기초하여 제2 전류 파형의 원하는 동작 사분면을 계산하고, 로컬 전력 변환기로 하여금 제2 전류 파형의 동작을 원하는 동작 사분면으로 조정하게 하는 커맨드를 전송하는 제어기를 포함한다.
일례에서, 제1 센서는 제1 내부 전력 미터를 포함하고 제2 센서는 제2 내부 전력 미터를 포함한다. 일례에서, 로컬 시스템에 대한 연결은 회로 차단기들을 포함한다. 일례에서, 제어기는 로컬 전력 변환기로 하여금 제2 전류 파형의 동작을 원하는 사분면으로 변경하기 위해 로컬 전력 변환기에 의해 생성되는 리얼 대 리액티브 전력의 비율을 조정하게 하는 커맨드를 전송한다. 일례에서, 제어기는 로컬 전력 변환기로 하여금 제2 전류 파형의 동작을 원하는 사분면으로 변경하기 위해 로컬 에너지 저장 디바이스에 저장된 에너지로부터 생성되는 리얼 대 리액티브 전력의 비율을 조정하게 하는 커맨드를 전송한다.
본 명세서에 예시된 바와 같은 흐름도는 다양한 프로세스 액션들의 시퀀스들의 예들을 제공한다. 흐름도들은 소프트웨어 또는 펌웨어 루틴에 의해 실행될 동작들뿐만 아니라 물리적 동작들을 나타낼 수 있다. 흐름도는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있는, 유한 상태 머신(FSM)의 상태들의 구현의 예를 예시할 수 있다. 특정 시퀀스 또는 순서로 도시되지만, 달리 명시되지 않는 한, 액션들의 순서는 수정될 수 있다. 이에 따라, 예시되는 도면들은 단지 예들로서만 이해되어야 하며, 프로세스는 상이한 순서로 수행될 수 있고 몇몇 액션들은 병렬로 수행될 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 액션이 생략될 수 있고; 이에 따라, 모든 구현들이 모든 액션들을 수행하지는 않을 것이다.
다양한 동작들 또는 기능들이 본 명세서에 설명되는 범위에서, 그들은 소프트웨어 코드, 명령어들, 구성 및/또는 데이터로서 설명되거나 정의될 수 있다. 콘텐츠는 직접 실행 가능물(executable)("객체" 또는 "실행 가능물" 형태), 소스 코드, 또는 차이 코드("델타" 또는 "패치" 코드)일 수 있다. 본 명세서에 설명된 것의 소프트웨어 콘텐츠는 콘텐츠가 저장된 제조 물품을 통해, 또는 통신 인터페이스를 통해 데이터를 전송하기 위해 통신 인터페이스를 동작시키는 방법을 통해 제공될 수 있다. 머신 판독 가능 저장 매체는 머신으로 하여금 설명되는 기능들 또는 동작들을 수행하게 할 수 있으며, 기록 가능한/기록 가능하지 않은 매체(예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스들 등)와 같은, 머신(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스, 전자 시스템 등)에 의해 액세스 가능한 형태로 정보를 저장하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 통신 인터페이스는 메모리 버스 인터페이스, 프로세서 버스 인터페이스, 인터넷 연결, 디스크 제어기 등과 같은, 다른 디바이스에 통신하는 하드와이어드(hardwired), 무선, 광학 등의 매체 중 임의의 것에 인터페이스하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 통신 인터페이스는 소프트웨어 콘텐츠를 설명하는 데이터 신호를 제공하는 통신 인터페이스를 마련하기 위해 구성 파라미터들을 제공하는 것 그리고/또는 신호들을 전송하는 것에 의해 구성될 수 있다. 통신 인터페이스는 통신 인터페이스에 전송되는 하나 이상의 커맨드 또는 신호를 통해 액세스될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 컴포넌트들은 설명되는 동작들 또는 기능들을 수행하기 위한 수단일 수 있다. 본 명세서에 설명된 각각의 컴포넌트는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합을 포함한다. 컴포넌트들은 소프트웨어 모듈들, 하드웨어 모듈들, 특수-목적 하드웨어(예를 들어, 주문형 하드웨어, ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processor) 등), 내장형 제어기들, 하드와이어드 회로 등으로서 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 것 외에, 개시된 것 및 본 발명의 구현들에 대해 그의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 명세서에서의 예시들 및 예들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 후속하는 청구항들만을 참조하여 판단되어야 한다.

Claims (15)

  1. 장치로서,
    회로 차단기가, 연결될 때 전기 회로에, 전력을 제공하기 위한 전기 공급부에 대한 콘택; 및
    상기 전기 회로의 리얼(real) 및 리액티브(reactive) 전력 인출을 나타내는 데이터를 포함하여, 연결될 때 상기 전기 회로에 대한 전류 감지 데이터를 생성하기 위해 상기 콘택에 근접하게 장착된 집적 회로(I/C) 센서를 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회로 차단기는 제1 회로 차단기를 포함하고, 상기 전기 회로는 제1 전기 회로를 포함하고, 상기 센서는 제1 센서를 포함하고, 상기 전류 감지 데이터는 제1 전류 감지 데이터를 포함하고, 상기 장치는,
    제2 회로 차단기가, 연결될 때 제2 전기 회로에, 전력을 제공하기 위해 상기 콘택에 결합하는 제2 회로 차단기; 및
    상기 제2 전기 회로의 리얼 및 리액티브 전력 인출을 나타내는 데이터를 포함하여, 연결될 때 상기 제2 전기 회로에 대한 제2 전류 감지 데이터를 생성하기 위해 상기 콘택에 근접하게 장착된 제2 I/C 센서를 추가로 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전류 감지 데이터 및 상기 제2 전류 감지 데이터를 수신하고, 각각, 상기 제1 및 제2 전기 회로들에 대한 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는 제어기를 추가로 포함하는, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제1 전류 감지 데이터와 상기 제2 전류 감지 데이터 사이의 차이로서 상기 제2 전기 회로에 대한 상기 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는, 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제2 전류 감지 데이터로 계산된 바와 같은 상기 제2 전기 회로로부터의 간섭에 대해 정규화하도록 계산들을 조정하는 것을 포함하여, 상기 제1 전류 감지 데이터에 기초하여 상기 제1 전기 회로에 대한 상기 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는, 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제1 및 제2 전기 회로들에 대한 조합된 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는, 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 장치에 결합된 전력 변환기에 커맨드를 전송하여, 상기 전력 변환기로 하여금 상기 제1 전기 회로에 제공하는 리얼 및 리액티브 전력의 비율을 조정하게 하는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 콘택은 제1 콘택을 포함하고, 상기 전기 공급부는 제1 전기 공급부를 포함하고, 상기 회로 차단기는 제1 회로 차단기를 포함하고, 상기 전기 회로는 제1 전기 회로를 포함하고, 상기 센서는 제1 센서를 포함하고, 상기 전류 감지 데이터는 제1 전류 감지 데이터를 포함하고, 상기 장치는,
    제2 회로 차단기가, 연결될 때 제2 전기 회로에, 전력을 제공하기 위한, 상기 제1 전기 공급부에 대해 위상이 다른 제2 전기 공급부에 대한 제2 콘택;
    제2 회로 차단기가, 연결될 때 제2 전기 회로에, 전력을 제공하기 위해 상기 콘택에 결합하는 제2 회로 차단기; 및
    상기 제2 전기 회로의 리얼 및 리액티브 전력 인출을 나타내는 데이터를 포함하여, 연결될 때 상기 제2 전기 회로에 대한 제2 전류 감지 데이터를 생성하기 위해 상기 콘택에 근접하게 장착된 제2 I/C 센서를 추가로 포함하는, 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전류 감지 데이터 및 상기 제2 전류 감지 데이터를 수신하고, 각각, 상기 제1 및 제2 전기 회로들에 대한 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는 제어기를 추가로 포함하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제2 전류 감지 데이터로 계산된 바와 같은 상기 제2 전기 회로로부터의 간섭에 대해 정규화하도록 계산들을 조정하는 것을 포함하여, 상기 제1 전류 감지 데이터에 기초하여 상기 제1 전기 회로에 대한 상기 리얼 및 리액티브 전력 전류 인출을 계산하는, 장치.
  11. 장치로서,
    전력 그리드에 연결하기 위한 공통 결합점(PCC)에 대한 연결의 제1 전류 파형을 모니터링하는 제1 센서;
    상기 PCC에 결합하기 위한 로컬 시스템에 대한 연결의 제2 전류 파형을 모니터링하는 제2 센서 - 상기 로컬 시스템은 로컬 로드(load) 및 로컬 전력 변환기를 포함함 -; 및
    상기 제2 전류 파형의 동작 사분면을 계산하고, 상기 제1 전류 파형의 동작 사분면에 기초하여 상기 제2 전류 파형의 원하는 동작 사분면을 계산하고, 상기 로컬 전력 변환기로 하여금 상기 제2 전류 파형의 동작을 상기 원하는 동작 사분면으로 조정하게 하는 커맨드를 전송하는 제어기를 포함하는, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 센서는 제1 내부 전력 미터를 포함하고 상기 제2 센서는 제2 내부 전력 미터를 포함하는, 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 로컬 시스템에 대한 상기 연결은 회로 차단기들을 포함하는, 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 로컬 전력 변환기로 하여금 상기 제2 전류 파형의 상기 동작을 상기 원하는 사분면으로 변경하기 위해 상기 로컬 전력 변환기에 의해 생성되는 리얼 대 리액티브 전력의 비율을 조정하게 하는 상기 커맨드를 전송하는, 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 로컬 전력 변환기로 하여금 상기 제2 전류 파형의 상기 동작을 상기 원하는 사분면으로 변경하기 위해 로컬 에너지 저장 디바이스에 저장된 에너지로부터 생성되는 리얼 대 리액티브 전력의 비율을 조정하게 하는 상기 커맨드를 전송하는, 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11177661B2 (en) * 2019-09-19 2021-11-16 MicroNOC, Inc. Systems and methods for managing electricity supply from demand
US11695274B1 (en) 2022-03-21 2023-07-04 Nuvve Corporation Aggregation platform for intelligent local energy management system
US11747781B1 (en) * 2022-03-21 2023-09-05 Nuvve Corporation Intelligent local energy management system at local mixed power generating sites for providing grid services

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SI1614203T1 (sl) * 2003-04-17 2010-10-29 Enel Distribuzione Spa Električni odklopnik
JP5332994B2 (ja) * 2009-07-15 2013-11-06 富士電機機器制御株式会社 電力・電力量計
NZ704116A (en) * 2010-07-02 2016-04-29 Belkin International Inc Magnetic field sensing device and method of providing a magnetic field sensing device
JP5537302B2 (ja) * 2010-07-09 2014-07-02 株式会社東芝 電力貯蔵装置の制御装置
US8570715B2 (en) * 2011-06-21 2013-10-29 Darcy Cook Load center with branch-level current sensors integrated into power buses on a unit with on-board circuit breaker mounts
JP5602176B2 (ja) * 2012-03-27 2014-10-08 株式会社日立製作所 分散型電源制御装置及び分散型電源制御方法
US8610438B1 (en) * 2012-08-09 2013-12-17 Precision Air & Energy Services, LLC Branch circuit monitor
US10879695B2 (en) * 2014-07-04 2020-12-29 Apparent Labs, LLC Grid network gateway aggregation
US10001513B2 (en) * 2015-05-13 2018-06-19 Veris Industries, Llc Electrical monitoring system
CN107154623A (zh) * 2016-03-04 2017-09-12 国家电网公司 一种智能港口岸电电能质量治理装置
CN106093570B (zh) * 2016-06-08 2018-10-09 南瑞（武汉）电气设备与工程能效测评中心 一种判断系统侧为主要谐波源的谐波溯源方法
US20200020050A1 (en) * 2017-01-18 2020-01-16 Coulomb Inc. Elimination of the protected loads panel through hardware-enabled dynamic load management
US11215650B2 (en) * 2017-02-28 2022-01-04 Veris Industries, Llc Phase aligned branch energy meter

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