KR20230103614A - 무정전 변압기 교체 장치 및 교체 공법 - Google Patents

Abstract

본 기술은 분산 전원의 무정전 변압기 교체장치 및 교체 공법이 개시된다. 본 기술의 구체적인 예에 따르면, 부하측의 소규모 태양광 발전 장치 등 분산 전원이 연결된 주상 변압기의 교체 시 생성된 분산 전력원 중 자가 소비하고 남은 잉여 전력의 상 별 편차(삼상의 경우) 또는 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력(단상의 경우)을 보조 부하로 바이패스하고 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 주상 변압기를 무정전으로 교체할 수 있다.

Description

무정전 변압기 교체 장치 및 교체 공법{UNINTERRUPTIBLE TRANSFOREMER REPLACEMENT APPARATUS USING MOBILE GENERATOR AND METHOD }

본 발명은 무정전 변압기 교체 장치 및 교체 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부하측에 소규모 태양광 발전 장치 등 분산 전력원이 연결된 주상 변압기의 교체 시 잉여 전력의 상 별 편차(삼상의 경우) 또는 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력(단상의 경우)을 보조 부하로 바이패스하고 보조 전원(이동형 비상 발전기)와 독립 계통을 구성하여 주상 변압기를 무정전으로 교체할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 배전선로용 주상 변압기는 주 전력원의 특고압(대지전압 13,200V, 상간전압 22,900V) 전선으로부터 각상 별로 전원이 연결된 상태에서 특고압의 전기를 변압하여 저압 배전선로나 인입선을 통하여 전력 사용자측(부하측)으로 공급된다.

이때, 주상 변압기를 이용한 저압 공급방식은 1상2선식 220V 공급방식과 3상4선식 380/220V 공급방식으로 나눌 수 있는데, 1상2선식 220V의 전압을 공급하기 위해서는 단상 변압기 1대, 3상4선식 380/220V의 전압을 공급하기 위해서는 단상 변압기 3대를 조합하여 변대를 구성한다.

이러한 주상 변압기를 노후 또는 과부하 등의 사유로 교체하고자 할 때 종래의 교체방법은 교체하고자 하는 변압기를 사선작업에 의해 부하 측으로 정전을 유발시키면서 작업하는 방법과, 부하 측의 정전을 회피하기 위해 이동식 차량의 보조 전력을 생성하는 이동형 발전기로 한전측 전력공급을 대체하여 계통을 분리시킨 다음 무정전상태로 대상 변압기를 교체하는 방법을 활용하고 있다.

그러나 태양광 발전 등을 이용한 소규모 분산 전원이 연결된 수용 부하를 갖는 변압기를 교체하는 경우에, 한전측 전력공급을 이동형 발전기로 전환하게 되면 잉여 전력을 한전측으로 보내는 것이 불가능하여, 부득이 분산형 전원의 가동 중단을 해야 하지만, 분산형 전원 수용가측의 반대로 적기에 변압기 교체공사가 이루어지지 못하는 문제가 있어 왔다.

이에 본 발명은 분산 전력원의 가동을 중지하지 않고 무정전으로 변압기 교체작업을 할 수 있도록 하고자 한다,

이를 위해 분산 전력원에서 발생한 잉여 전력 또는 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스시킨 다음 주상 변압기를 무정전으로 교체함에 따라, 주상 변압기의 교체에 따른 분산 전력원의 정전을 방지하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 양태에 의거 무정전 주상 변압기 교체장치는

특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압으로 변환하는 3상의 주상 변압기를 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 주상 변압기를교체하는 장치에 있어서, 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 분산 전력 장치; 및

상기 주상 변압기의 교체 시 상기 잉여 전력의 상 별 편차를 보조 부하로 바이패스하는 분산 전력원 제어기을 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

바람직하게 상기 분산 전력원 제어기는,

외부로부터 전달받은 주상 변압기의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과 생성된 분산 전력원을 자가 소비하는 부하 전력 간의 상 별 편차 및 전류방향을 도출하고 도출된 분산 전력원과 부하측 전력 간의 상 별 편차 및 전류방향에 따라 잉여 전력의 상 별 편차를 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어부; 및

상기 분산 전력원의 각 상에 연결되는 다수의 스위칭 소자로 구비되고, 상기 제어신호에 의거 상기 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 선택적으로 절체되어 잉여 전력의 상 별 편차를 보조 부하로 바이패스시키는 스위칭부를 포함하고,

상기 보조 부하는

상기 스위칭 소자를 통해 바이패스된 잉여 전력을 소비하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 제어부는,

도출된 전류 방향에 의거 분산 전력원이 주상 변압기로 전달되고, 분산 전력원과 주 전력원 간의 잉여 전력의 상 별 편차가 발생한 경우 상기 주상 변압기로 제공되는 잉여 전력을 상기 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 제어부는,

상기 다수의 스위치 소자 중 상기 분산 전력원의 단상과 연결된 스위칭 소자의 절체를 단속하기 위한 제어신호를 생성하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 제어부는,

상기 분산 전력원이 삼상인 경우 상기 다수의 스위치 소자의 절체를 단속하는 제어신호를 생성하도록 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 보조 부하는,

분산 전력원을 소비하는 소자로, 발열 저항을 이용한 전열기로 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의거한 무정전 변압기 교체 장치는

특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압인 주 전력원으로 변환하는 단상의 주상 변압기를 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 주상 변압기를 교체하는 장치에 있어서, 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 분산 전력 장치; 및

상기 주상 변압기의 교체 시 생성된 분산 전력원의 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스하는 분산 전력원 제어기를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

바람직하게 상기 분산 전력원 제어기는,

외부로부터 전달받은 주상 변압기의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과의 생성된 분산 전력원의 자체 부하 용량을 비교하고, 생성된 분산 전력원이 자체 부하 용량 보다 큰 경우 과잉 전력을 상기 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어부;

상기 분산 전력원의 각 상에 연결되는 다수의 스위칭 소자로 구비되고, 상기 제어신호에 의거 상기 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 선택적으로 스위칭되어 분산 전력원의 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스시키는 스위칭부를 포함하고,

상기 보조 부하는

상기 스위칭 소자를 통해 바이패스된 분산 전력원을 소비하도록 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의거한 무정전 변압기 교체 공법은

특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압의 주 전력원으로 변환하는 삼상의 주상 변압기를 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 교체하는 공법에 있어서, 분산 전력 장치에서, 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 단계;

분산 전력원 제어기에서, 외부로부터 전달받은 상기 주상 변압기의 교체 명령에 의거 잉여 전력의 상 별 편차 및 전류방향을 도출하고 도출된 잉여 전력의 상 별 편차 및 전류방향에 따라 잉여 전력을 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 단계;

상기 제어신호에 의거 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 분산 전력원의 상에 따라 선택적으로 온상태로 절체하여 상기 분산 전력원을 보조 부하로 바이패스시키는 단계; 및

상기 적어도 둘의 스위칭 소자를 통해 바이패스된 분산 전력원을 소비하는 단계를 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의거한 무정전 변압기 교체 공법은

특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압의 주 전력원으로 변환하는 단상의 주상 변압기를 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 교체하는 공법에 있어서, 분산 전력 장치에서 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 단계;

분산 전력원 제어기에서, 외부로부터 전달받은 상기 주상 변압기의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과 자체 부하 용량을 비교하고 비교 결과를 토대로 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 단계;

상기 제어신호에 의거 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 분산 전력원의 상에 따라 선택적으로 온상태로 절체하여 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스시키는 단계; 및

상기 적어도 둘의 스위칭 소자를 통해 바이패스된 과잉 전력을 소비하는 단계를 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

일 실시 예에 따르면, 부하측의 소규모 태양광 발전 장치 등 분산 전원이 연결된 주상 변압기의 교체 시 생성된 분산 전력원 중 자가 소비하고 남은 잉여 전력의 상 별 편차(삼상의 경우) 또는 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력(단상의 경우)을 보조 부하로 바이패스하고 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 주상 변압기를 무정전으로 교체할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예에 따른 무정전 전원시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 분산 전력원 제어기의 세부 구성도이다.
도 3은 도 1의 삼상의 주상 변압기의 무정전 교체 공법을 보인 도이다.
도 4는 도 1의 단상의 주상 변압기의 무정전 교체 공법을 보인 도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

따라서, 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

일 실시예가 적용되는 각각의 구성요소에 대해 임의 개를 임의의 적절한 구성으로 포함할 수도 있다. 일반적으로, 컴퓨팅 및 통신 시스템들은 광범위한 구성들로 나타나며, 도면은 본 개시의 범위를 어떤 특정 구성으로 한정하지 않는다. 도면은 본 특허 문서에서 개시된 다양한 특성들이 사용될 수 있는 하나의 동작 환경을 도시하고 있지만, 그러한 특성들은 어떤 다른 적절한 시스템에서 사용될 수도 있다.

일 실시 예는 삼상 또는 단상의 주상 변압기의 교체 시 잉여 전력 또는 과잉 전력을 보조 부하로 강제 바이패스한 다음 이동형 비상 발전기에 의거 생성된 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 주상 변압기를 무정전으로 교체함에 따라, 주상 변압기의 교체에 따른 분산 전력원의 정전을 방지한다.

도 1은 일 실시 예가 적용되는 무정전 전원시스템의 구성을 보인 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 분산 전력원 제어기의 세부 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 무정전 전원 시스템은 주 전력원을 전달받은 적어도 하나의 부하측 중 소규모 태양광 발전 장치 등 분산 전원이 연결된 주상 변압기의 교체 시 자가 소비하고 남은 잉여 전력의 상 별 편차(삼상의 경우) 또는 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력(단상의 경우)을 보조 부하로 바이패스하고 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 주상 변압기를 무정전으로 교체하는 구성으로, 주상 변압기(1), 분산 전력 장치(2), 무정전 교체 장치(3) 및 분산 전력원 제어기(4)를 포함할 수 있다.

여기서, 주상 변압기(1)는 특고압 전력을 적어도 하나의 부하측에서 요구하는 저압의 주전력원으로 변환하고 변환된 주 전력원을 분산 전력 장치(2)를 포함하는 적어도 하나의 부하측에 전달한다.

그리고, 분산 전원 장치(2)는 태양광 발전 장치등을 통해 소규모 분산 전력원을 생성하고, 생성된 소규모 분산 전력원의 자가 소비하고 남은 잉여 전력을 상기 주 전력원의 생산 주체에 판매한다.

이에 분산 전력 장치(2)는 주 전력원의 소비만을 수행하는 주체가 태양광 발전 등을 이용한 분산 전력원을 통해 자가 발전 및 소비 후 남은 잉여 전력을 판매하는 주체로 전환하는 프로슈머(prosumer)라 칭한다. 프로슈머(prosumer)는 소비(Consummer)와 생산자(Producer)의 합성어이다.

한편, 주상 변압기(1)의 노후 또는 과부하 등의 사유로 교체하고자 할 때 교체하고자 하는 주상 변압기(1)의 사전 작업에 의해 분산 전력 장치(2)의 정전이 유발된다.

이에 분산 전력원의 가동을 중지하지 않고 무정전으로 삼상의 주상 변압기 교체작업을 수행하는 과정을 설명한다.

즉, 분산 전력원 제어기(4)는 삼상의 주상 변압기(1) 교체 시 생성된 분산 전원 장치(2)의 분산 전력원 중 분산 전원 장치(2)에서자체 소비하고 남은 잉여 전력을 보조 부하로 바이패스한 다음 무정전 변압기 제어장치(3)의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 주상 변압기(1)을 무정전으로 교체한다.

분산 전력원 제어기(4)는 외부로부터 전달받은 주상 변압기(1)의 교체 명령에 의거 잉여 전력을 보조 부하로 바이패스시킨 다음 주상 변압기(1)를 교체하는 기능을 수행한다.

여기서, 분산 전력원 제어기(4)는 생성된 분산 전력원에서 자가 소비하고 남은 잉여 전력의 상 별 편차 및 전류방향을 도출하고 도출된 잉여 전력의 상 별 편차 및 전류방향에 의거 잉여 전력의 각 상 별 편차를 보조 부하로 바이패스시키는 기능을 수행하며, 이에 제어부(41), 스위칭부(42), 및 보조 부하(43)을 포함한다.

상기 제어부(41)는 외부로부터 전달받은 주상 변압기(1)의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과 자가 소비하는 부하 용량 간의 잉여 전력의 상 별 편차 및 전류 흐름 방향을 도출하고 도출된 잉여 전력의 각 상 별 편차 및 전류방향에 의거 잉여 전력의 상 별 편차를 보조 부하(43)로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성한다. 생성된 제어신호는 스위칭부(42)로 전달된다.

스위칭부(42)는 분산 전력원의 각 상과 보조 부하(43) 사이에 접속되는 다수의 스위칭 소자로 구비되고, 각 스위칭 소자는 제어신호에 의거 스위칭 동작한다. 이에 제어신호에 의거한 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 잉여 전력은 보조 부하(43)으로 전달된다.

일 례로 도출된 전류방향이 분산 전력원에서 주 전력원의 방향이고 잉여 전력의 각 상 별 편차가 발생하는 경우 제어부(41)은 분산 전력원이 주상 변압기(1)로 전달되는 것으로 판단하여 스위칭부(42)의 각 스위칭 소자를 온 상태로 절체한다. 이에 주상 변압기(1)로 전달되는 분산 전력원을 온 상태로 절체된 스위칭 소자를 경유하여 보조 부하(43)로 전달된다.

이때 분산 전력원이 단상(R상)인 경우 R상과 중성선(N)에 접속된 다수의 스위칭 소자 중 R 상에 중선선(N)에 연결된 스위칭 소자가 온 상태로 절체된다. 또한, 분산 전력원이 삼상(R, S, T상)인 경우 R, S, T상 및 중성선(N)에 접속된 스위칭 소자가 온 상태로 절체된다.

이에 스위칭부(42)는 제어신호에 의거 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 분산 전력원의 상에 따라 선택적으로 온 상태로 절체되어 분산 전력원을 보조 부하로 바이패스시킨다.

다른 례로, 스위칭부(42)는 작업자의 조작에 의거 수동으로 절체할 수 있다.

보조 부하(43)는 통상의 발열 저항으로 구비된 전열기 히터 등으로 구비되어 스위칭부(32)를 통과한 분산 전력원을 소비한다. 일 례로, 분산 전력원이 3KW ~ 30KW인 것을 고려하면 보조 부하(43)는 5KW의 발열 저항을 6개로 구현되고, 이에 총 30KW의 분산 전력원은 소비될 수 있다. 즉, 분산 전력원의 삼상인 경우 스위칭부(42)에 의거 6개 모두의 5KW의 발열 저항에 의거 분산 전력원은 소비될 수 있고, 단상인 경우 스위칭부(42)에 의거 6개 중 두개의 5KW의 발열 저항에 의거 분산 전력원은 소비될 수 있다.

이 후 무정전 변압기 교체 장치(3)는 주전력의 PQ 제어를 통해 생성된 위상 신호에 동기되어 절체되는 제1 스위치(31) 및 제2 스위치(32)에 의거 바이패스되는 이동형 비상 발전기(33)의 보조 전원(이동형 비상 발전기 33)과 독립 계통을 구성하여 보조 전원을 분산 전력장치(2)로 전달한 다음 계통을 분리한 후 주상 변압기(1)를 교체한다. 이에 주상 변압기(1)는 분산 전력장치(2)의 정전 없이 저가로 신속하게 교체할 수 있다.

즉, 삼상의 주상 변압기(1)의 주 전력원에 대해 유효 전력 P과 무효 전력 Q을 모두 0 또는 일정하게 제어하기 위한 위상 신호로 주 전력원을 제어하는 PQ 제어를 수행함에 따라 주 전력에 대한 위상 신호 및 보조 전력에 동기되어 제2 스위치(32)가 절체되며, 이에 주상 변압기(1)는 분산 전력장치(2)의 순간 정전 없이 무정전으로 교체될 수 있다.여기서, 주 전력원에 대해 유효 전력 P과 무효 전력 Q을 모두 0 또는 일정하게 제어하기 위한 위상 신호로 주 전력원을 제어하는 PQ 제어를 수행하여 주상 변압기를 무정전으로 교체하는 일련의 과정은 본 출원인에 의해 기 출원되었는 바 이에 본 명세서 상에서 구체적으로 명시하지 아니한다.

이에 무정전 변압기 교체 장치(3)는 분산 전력원을 보조 부하로 바이패스하여 분산 전력원에서 주 전력원으로 전달하는 잉여 전력을 제거하는 분산 전력원 제어기(4)에 대한 실시예로 본 실시 예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 주상 변압기(1)를 무정적으로 교체하는 무정전 변압기 교체 장치(3)에 대한 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

이에 일 실시예는, 분산 전력원이 주 전력원으로 공급되는 분산 전력원을 보조 부하로 바이패스한 다음 삼상의 주상 변압기를 무정전으로 교체함에 따라, 주상 변압기(1)는 분산 전력장치(2)의 순간 정전 없이 무정전으로 교체될 수 있다.

한편, 삼상의 주상 변압기(1)의 주 전력원의 용량이 380/220V이고 이에 따른 2차측 부하측 용량이 크기 때문에, 3KW ~ 20KW의 분산 전력원과 보조 전원이 연계된 독립 계통망의 전력이 2차측 분산 전력원의 자체 부하 용량 보다 클 가능성은 낮다.

그러나, 단상의 주상 변압기(1)은 삼상 주상 변압기 보다 작고 이에 2차측 분산 전원 장치(2)의 자체 부하 용량이 작기 때문에 생성된 분산 전력원이 자체 부하 용량 보다 높을 가능성이 존재한다. 이에 과잉 전력은 부하측으로 유기되어 부하측의 고장 및 파손을 유발할 수 있고, 분산 전력 장치(2)의 과잉 전력으로 인해 열화 및 화재 등 안전상의 문제가 야기될 수 있다.

이에 분산 전력원 제어기(4)는 외부로부터 공급되는 주상 변압기(1)의 교체 명령에 수신 시 분산 전력원과 자체 부하 용량을 비교하고 비교 결과를 토대로 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스하여 과잉 전력을 보조 부하(43)로 소비시키는 동작을 수행한다.

즉, 분산 전력원 제어기(4)의 제어부(41)는 외부로부터 전달받은 주상 변압기의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과 자체 부하 용량을 비교하고, 자체 부하 용량이 생성된 분산 전력원 보다 작은 경우 과잉 전력을 보조 부하(43)로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성한다.

그리고, 스위칭부(42)는 생성된 제어신호를 전달받아 해당 스위칭 소자가 온상태로 절체하고, 이에 분산 전력원의 과잉 전력은 보조 부하(43)에 공급되어 강제 소비된다.

이 후 무정전 변압기 교체 장치(3)는 주전력의 PQ 제어를 통해 생성된 위상 신호에 동기되어 절체되는 제1 스위치(31) 및 제2 스위치(32)에 의거 바이패스되는 이동형 비상 발전기(33)의 보조 전원을 분산 전력장치(2)로 전달한 다음 단상의 주상 변압기(1)를 교체한다. 이에 주상 변압기(1)는 분산 전력장치(2)의 정전 없이 저가로 신속하게 교체할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 3상의 주상 변압기의 무정전 교체 공정을 보인 도로서, 도 3을 참조하면, 무정전 변압기 교체 공법은 분산 전력원이 주 전력원으로 공급되는 잉여 전력을 보조 부하로 바이패스한 다음 주상 변압기를 무정전으로 교체한다.

즉, 단계(S1)(S2)에서, 일 실시예의 3상의 주상 변압기(1)은 주 전력원의 특고압 전력을 부하측에서 요구된 주전력으로 변환하고, 분산 전력 장치(2)는 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급한다.

그리고, 단계(S3)(S4)에서 일 실시예의 분산 전력원 제어기(4)는 외부로부터 공급되는 주 변압기의 교체 명령에 의거 분산 전력원 및 주 전력원의 전류 방향과 잉여 전력의 각 상의 편차를 도출한다.

단계(S5)(S6)에서, 일 실시예의 분산 전력원 제어기(4)는 도출된 전류 흐름을 토대로 분산 전력원이 주 전력원으로 공급되고 각 상의 편차가 발생하는 경우 제어신호를 생성한다. 그리고 제어부(41)는 생성된 제어신호를 스위칭부(42)로 전달한다.

이어 단계(S7)(S8)에서, 일 실시예의 분산 전력원 제어기(4)는 제어신호에 의거 온 상태로 절체하고, 이에 분산 전원 장치(2)의 분산 전력원은 보조 부하(43)으로 바이패스되며, 이에 보조 부하(43)는 분산 전력원을 소모한다.

이후 단계(S9)에서, 일 실시예의 무정전 변압기 교체장치(3)는 주상 변압기(1)의 주 전력에 대해 유효 전력 P과 무효 전력 Q을 모두 0 또는 일정하게 제어하기 위한 위상 신호로 주 전력을 제어하는 PQ 제어를 수행함에 따라 주 전력에 대한 위상 신호 및 보조 전력에 동기되어 제2 스위치(32)가 절체되며, 이에 주상 변압기(1)는 분산 전력장치(2)의 순간 정전 없이 무정전으로 교체될 수 있다.

이하 도 4는 단상의 주상 변압기(1)를 분산 전력원의 무정전으로 교체하는 공법을 보인 도이고, 도 4를 참조하면, 일 실시예에 의거한 무정전 변압기 교체 공법은 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스한 다음 단상의 주상 변압기(1)를 무정전으로 교체한다.

도 4를 참조하면, 단계(S11)(S12)에서, 일 실시예의 단상의 주상 변압기(1)은 특고압 전력을 부하측에서 요구된 저압인 주 전력원으로 변환하고, 분산 전력 장치(2)는 생성된 분산 전력원을 자가 소비한 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급한다.

단계(S13)(S14)에서 일 실시예의 분산 전력원 제어기(4)는 외부로부터 공급되는 주 변압기의 교체 명령에 의거 분산 전력원 및 자체 부하 용량을 비교하고 비교 결과 분산 전력원이 자체 부하 용량 보다 큰 지를 판단한다.

단계(S15)(S16)에서, 일 실시예의 분산 전력원 제어기(4)는 판단 결과 분산 전력원이 자체 부하 용량보다 큰 경우 과잉 전력을 소비하기 위한 제어신호를 생성한다. 그리고 제어부(41)는 생성된 제어신호를 스위칭부(42)로 전달한다.

이어 단계(S17)(S18)에서, 일 실시예의 분산 전력원 제어기(4)는 제어신호에 의거 온 상태로 절체하고, 이에 과잉 전력은 보조 부하(43)으로 바이패스되며, 이에 보조 부하(43)는 과이 전력을 소모한다. 여기서, 과잉 전력은 자체 부하 용량을 초과하는 분산 전력원의 전력 편차이다.

이후 단계(S19)에서, 일 실시예의 무정전 변압기 교체장치(3)는 단상의 주상 변압기(1)의 주 전력에 대해 유효 전력 P과 무효 전력 Q을 모두 0 또는 일정하게 제어하기 위한 위상 신호로 주 전력을 제어하는 PQ 제어를 수행함에 따라 주 전력에 대한 위상 신호 및 이동형 비상 발전기(33)의 보조 전력에 동기되어 제2 스위치(32)가 절체되며, 이에 단상의 주상 변압기(1)는 분산 전력장치(2)의 순간 정전 없이 무정전으로 교체될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

부하측의 소규모 태양광 발전 장치 등 분산 전원이 연결된 주상 변압기의 교체 시 생성된 분산 전력원 중 자가 소비하고 남은 잉여 전력의 상 별 편차(삼상의 경우) 또는 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력(단상의 경우)을 보조 부하로 바이패스하고 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 주상 변압기를 무정전으로 교체할 수 있는 무정전 변압기 교체 장치 및 교체 공법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 무정전 전원 시스템의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.

1 : 주상 변압기
2 : 분산 전력 장치
3 : 무정전 변압기 교체 장치
4 : 분산 전력 제어기
41 : 제어부
42 : 스위칭부
43 : 보조 부하

Claims (10)

1. 특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압으로 변환하는 3상의 주상 변압기를 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 주상 변압기를교체하는 장치에 있어서, 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 분산 전력 장치; 및
   상기 주상 변압기의 교체 시 상기 잉여 전력의 상 별 편차를 보조 부하로 바이패스하는 분산 전력원 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 무정전 변압 교체장치는,
   외부로부터 전달받은 주상 변압기의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과 생성된 분산 전력원을 자가 소비하는 부하 전력 간의 상 별 편차 및 전류방향을 도출하고 도출된 분산 전력원과 부하측 전력 간의 상 별 편차 및 전류방향에 따라 잉여 전력의 상 별 편차를 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어부; 및
   상기 분산 전력원의 각 상에 연결되는 다수의 스위칭 소자로 구비되고, 상기 제어신호에 의거 상기 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 선택적으로 절체되어 잉여 전력의 상 별 편차를 보조 부하로 바이패스시키는 스위칭부를 포함하고,
   상기 보조 부하는
   상기 스위칭 소자를 통해 바이패스된 잉여 전력을 소비하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
   도출된 전류 방향에 의거 분산 전력원이 주상 변압기로 전달되고, 분산 전력원과 주 전력원 간의 잉여 전력의 상 별 편차가 발생한 경우 상기 주상 변압기로 제공되는 잉여 전력을 상기 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 다수의 스위치 소자 중 상기 분산 전력원의 단상과 연결된 스위칭 소자의 절체를 단속하기 위한 제어신호를 생성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 분산 전력원이 삼상인 경우 상기 다수의 스위치 소자의 절체를 단속하는 제어신호를 생성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 보조 부하는,
   분산 전력원을 소비하는 소자로, 발열 저항을 이용한 전열기로 구비되는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
7. 특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압인 주 전력원으로 변환하는 단상의 주상 변압기를 이동형 비상 발전기의 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 주상 변압기를 교체하는 장치에 있어서, 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 분산 전력 장치; 및
   상기 주상 변압기의 교체 시 생성된 분산 전력원의 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스하는 분산 전력원 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 분산 전력원 제어기는,
   외부로부터 전달받은 주상 변압기의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과의 생성된 분산 전력원의 자체 부하 용량을 비교하고, 생성된 분산 전력원이 자체 부하 용량 보다 큰 경우 과잉 전력을 상기 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어부;
   상기 분산 전력원의 각 상에 연결되는 다수의 스위칭 소자로 구비되고, 상기 제어신호에 의거 상기 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 선택적으로 스위칭되어 분산 전력원의 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스시키는 스위칭부를 포함하고,
   상기 보조 부하는
   상기 스위칭 소자를 통해 바이패스된 분산 전력원을 소비하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 장치.
9. 특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압의 주 전력원으로 변환하는 삼상의 주상 변압기를 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 교체하는 공법에 있어서,
   분산 전력 장치에서, 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 단계;
   분산 전력원 제어기에서, 외부로부터 전달받은 상기 주상 변압기의 교체 명령에 의거 잉여 전력의 상 별 편차 및 전류방향을 도출하고 도출된 잉여 전력의 상 별 편차 및 전류방향에 따라 잉여 전력을 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 단계;
   상기 제어신호에 의거 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 분산 전력원의 상에 따라 선택적으로 온상태로 절체하여 상기 분산 전력원을 보조 부하로 바이패스시키는 단계; 및
   상기 적어도 둘의 스위칭 소자를 통해 바이패스된 분산 전력원을 소비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 공법.
10. 특고압의 전력을 부하측에서 요구된 저압의 주 전력원으로 변환하는 단상의 주상 변압기를 보조 전원과 독립 계통을 구성하여 무정전으로 교체하는 공법에 있어서, 분산 전력 장치에서 생성된 분산 전력원을 자가 소비 후 남은 잉여 전력을 주 전력원으로 공급하는 단계;
    분산 전력원 제어기에서, 외부로부터 전달받은 상기 주상 변압기의 교체 명령에 의거 생성된 분산 전력원과 자체 부하 용량을 비교하고 비교 결과를 토대로 자체 부하 용량을 초과하는 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스시키기 위한 제어신호를 생성하는 단계;
    상기 제어신호에 의거 다수의 스위칭 소자 중 적어도 둘을 분산 전력원의 상에 따라 선택적으로 온상태로 절체하여 과잉 전력을 보조 부하로 바이패스시키는 단계; 및
    상기 적어도 둘의 스위칭 소자를 통해 바이패스된 과잉 전력을 소비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 변압기 교체 공법.
    
    

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