WO2023075102A1 - 직류 배전에 이용되는 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법 - Google Patents

직류 배전에 이용되는 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법 Download PDF

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WO2023075102A1
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power quality
control unit
power
voltage
quality monitoring
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차대석
오승열
최정식
고병선
김민아
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한국전자기술연구원
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    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO

Definitions

  • the present invention relates to a DC Direct Current Power Quality Monitoring Device (PQMD) used in DC power distribution, and more particularly, to a DC Power Quality Monitoring Device and its operating method for supporting maintenance and operating cost reduction.
  • PQMD DC Direct Current Power Quality Monitoring Device
  • a conventional AC (Alternating Current) distribution network includes a Power Quality Monitoring (PQM) system at all consumer entry points of the distribution system in order to manage the quality of electricity at the power company.
  • PQM Power Quality Monitoring
  • Such a conventional AC power distribution network requires expensive equipment equipped with high-performance calculation function and precision in order to acquire data suitable for related standards.
  • the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, for example, the present invention provides a DC power quality monitoring device used in DC distribution that can reduce maintenance and operating costs for a DC distribution network and an operating method thereof there is.
  • the present invention is a DC power quality monitoring device capable of measuring voltage and current of DC power distribution in real time (eg, sampling at 100 kps), analyzing power quality, detecting accidents, and recording waveforms based on the measured voltage and current, and a DC power quality monitoring device thereof. It is to provide a method of operation.
  • An apparatus for monitoring DC power quality receives input/output voltage and current values of an A/D converter connected to a power source, and determines DC power of the A/D converter based on the received voltage and current values.
  • a first controller that calculates power quality data for the power quality data;
  • a second controller that is functionally connected to the first controller and processes time synchronization for calculating the power quality data; It is characterized by including a first memory for storing quality data and a communication interface circuit for transmitting at least a part of the calculated power quality data to an external higher server.
  • the first control unit and the second control unit are integrated in one dual-core digital signal processor, and the dual-core digital signal processor further includes a shared memory for data sharing between the first control unit and the second control unit. It is characterized by including.
  • the first control unit may include a control law accelerator 1 (CLA1) for calculating the power quality and a control law accelerator 2 (CLA2) for updating variables.
  • CLA1 control law accelerator 1
  • CLA2 control law accelerator 2
  • the DC power quality monitoring device is characterized in that it further comprises a Global Positioning System (GPS) providing location information related to time synchronization of the second control unit and a Real Time Clock (RTC) providing a real-time clock.
  • GPS Global Positioning System
  • RTC Real Time Clock
  • the communication interface circuit may transmit at least a part of the power quality data to the upper server based on TCP/IP in response to control of the first controller.
  • the first control unit determines whether an accident has occurred in input/output voltage and current values of the A/D converter based on a pre-stored reference value or a reference value stored in the first memory.
  • the first control unit calculates the power quality data based on a first voltage value and a first current value corresponding to an input of the A / D converter and a second voltage value and a second current value corresponding to an output of the A / D converter. characterized by
  • the reference value may include a voltage rise and overvoltage detection set value, a voltage drop and low voltage detection set value, and an instantaneous power failure and power failure detection set value.
  • the DC power quality monitoring device receives input/output voltage and current values of an A/D converter connected to a power source, and receives the received voltage and current values.
  • a first controller that calculates power quality data for DC power of the A/D converter based on a value and a second controller that is functionally connected to the first controller and processes time synchronization for calculating the power quality data and the operation method includes driving the second control unit by the first control unit, initializing time synchronization by the second control unit and requesting sampling start of the A/D converter at a designated period, and the A/D converter.
  • the method may further include transmitting, by the first control unit, the accident-related values to an upper server.
  • the storing of the accident-related values may include storing at least one of an accident level, an accident channel, an accident detection time, and an accident type.
  • the present invention supports maintenance and operation cost reduction of distribution network through power quality measurement and accident type analysis of DC distribution.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a DC power distribution system environment including a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing one form of a plurality of control units according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of communication between a communication interface circuit and a higher level server according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of operation of a control unit of a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a wiring mode of a DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of quality data types by a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of operating a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of configuring and setting accident data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram related to Swell and Over Voltage settings related to DC power quality monitoring according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram related to voltage drop and low voltage setting related to DC power quality monitoring according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a diagram related to instantaneous power failure and power failure settings related to DC power quality monitoring according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an example of a screen including values representing voltage accuracy among data test data of a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 13A and 13B are examples of screens including values representing current accuracy among data test data of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of peak data values of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating an example of instantaneous power data values of a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram showing an example of accumulated power data values of a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a diagram illustrating an example of efficiency data values of a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of accident record data of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a DC distribution system environment including a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing one form of a plurality of control units according to an embodiment of the present invention.
  • . 3 is a diagram illustrating an example of communication between a communication interface circuit and a higher level server according to an embodiment of the present invention.
  • a DC power distribution system 10 may include a power source 11 and a DC power quality monitoring device 100 .
  • the power source 11 may include a component that provides power to a load.
  • the power source 11 may include a power plant for generating power, a storage for storing the generated power, and a power distribution station for supplying the stored electricity.
  • the power source 11 may include an energy storage system (ESS) that stores power and supplies it to a load (power consuming source 12).
  • ESS energy storage system
  • the DC power quality monitoring device 100 may monitor the quality of power supplied from the power source 11 and then converted to DC.
  • the DC power quality monitoring device 100 may perform analysis on the monitored result and store and manage the analysis result.
  • the DC power quality monitoring device 100 may transmit data related to a specific event (eg, an accident) to the upper server 200 .
  • the DC power quality monitoring apparatus 100 of the present invention can support quality measurement and management of real-time DC power by distinguishing between time management and calculation data management related to power quality calculation using two control units.
  • the DC power quality monitoring device 100 includes, for example, a first controller 150a, a second controller 150b, a first memory 130, a communication interface circuit 140, a location information collection device 160, an RTC ( 170) and a second memory 180, and additionally or optionally a first voltage detection unit 111a, a second voltage detection unit 111b, a first current detection unit 112a and a second current detection unit 112b, A/D converter 120 may be included.
  • the DC power quality monitoring device 100 of the present invention includes a first voltage detector 111a, a second voltage detector 111b, a first current detector 112a and a second current detector 112b, A/D It will be described as a configuration that does not include the converter 120.
  • the first voltage detector 111a is disposed between the power source 11 and the A/D converter 120 to measure the voltage of power transmitted from the power source 11 to the A/D converter 120, , the measured voltage information may be delivered to the first voltage channel of the DC power quality monitoring device 100 through the A/D converter 120.
  • the second voltage detector 111b is disposed between a power source (eg, the power consuming source 12) and the A/D converter 120, and the A/D converter 120 detects the power consuming source 12.
  • the voltage of the delivered power may be measured, and the measured voltage information may be transmitted to the second voltage channel of the DC power quality monitoring device 100 .
  • the first current detector 112a is disposed between the power source 11 and the A/D converter 120 to measure the current of power transmitted from the power source 11 to the A/D converter 120, , The measured current information may be transferred to the first current channel of the DC power quality monitoring device 100 through the A/D converter 120.
  • the second current detector 112b is disposed between the power consuming source 12 and the A/D converter 120, and measures the current of the power delivered from the A/D converter 120 to the power consuming source 12. It may be measured, and the measured current information may be transferred to the second current channel of the DC power quality monitoring device 100 .
  • the A/D converter 120 may convert AC power supplied from the power source 11 into DC power and then supply it to a load (eg, the power consuming source 12).
  • the A/D converter 120 may be a component of a power conversion system (PCS).
  • PCS power conversion system
  • the A/D converter 120 is, for example, connected in parallel with the DC power quality monitoring device 100 between the power source 11 and the power consumption source 12, or the DC power quality monitoring device 100 It may be disposed at an output terminal of the A/D converter 120.
  • the first control unit 150a is connected to the power-related information (or the first voltage detector 111a, the second voltage detector 111b, and the first current detector 112a) output from the output terminal of the A/D converter 120. 2 output information of the current detection unit 112b) may be collected, and based on the collected information, it may be determined whether or not an interrupt related to the occurrence of an accident occurs.
  • the first control unit 150a may store and manage reference information (or standard information) used for determining various situations regarding the output of the A/D converter 120 in the first memory 130 .
  • the first controller 150a supports TCP/IP-based communication with a control law accelerator (CLA1) capable of calculating power quality, a CLA2 for variable update, and a communication interface circuit 140.
  • CLA1 control law accelerator
  • a serial peripheral interface 2 (SPI2) and an external memory interface (EMIF) for reading and writing data of the first memory 130 may be included.
  • the first control unit 150a may be integrated with the second control unit 150b on one digital signal processing (DSP) board, and a common memory used together with the second control unit 150b. Data access can be performed through (150c).
  • the first controller 150a may include a flash memory, a RAM memory, and a CLA
  • the second controller 150b may also include a flash memory, a RAM memory, and a CLA.
  • the second control unit 150b may perform timing management necessary for a monitoring process related to DC power according to an embodiment of the present invention.
  • the second controller 150b may communicate with the location information collection device 160 (eg, a GPS-global positioning system), the RTC 170, and the second memory 180.
  • the second controller 150b includes a timer for timing management, an SPI1 for communication with the second memory 180, a serial communication interface (SCI) for communication with the location information collection device 160, and an RTC (170). ) and an inter-integrated circuit (I2C) for communication.
  • the second control unit 150b may be composed of a DSP (TMS320F28377D) prepared for a dual core.
  • a timer and time synchronization for 100 kHz sampling may be processed
  • the second controller 150b When the second controller 150b generates an ADC Start Of Conversion (SoC) signal, the A/D converter 120 converts the SoC and when an EoC (End Of Conversion) signal is generated, the first control unit 150a converts the detected voltage/current value into a digital value, performs data operation, and detects and stores power quality based on the calculated data.
  • SoC ADC Start Of Conversion
  • EoC End Of Conversion
  • the first memory 130 may store a power quality detection value calculated based on a voltage/current value detected in response to the control of the first controller 150a.
  • the first memory 130 stores reference values or reference values for determining whether the detected voltage/current value corresponds to a specific event or accident, and according to the request of the first controller 150a, Corresponding reference values may be provided.
  • the first memory 130 may be composed of SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory).
  • the communication interface circuit 140 may include a configuration supporting the communication function of the DC power quality monitoring device 100 of the present invention.
  • the DC power quality monitoring device 100 may communicate with the upper server 200 through the communication interface circuit 140 as shown in FIG. 3 .
  • the communication interface circuit 140 allocates a plurality of ports (eg, Port #1, #2, and #3) based on TCP/IP, and transmits and receives designated information with the upper server 200 through the corresponding ports.
  • the first port (Port #1) may be used to transmit real-time data and power quality data to the upper server 200.
  • the second port (Port #2) may transmit fault information and fault waveform data to the higher level server 200 or receive reference values that are standards for classifying fault waveforms from the higher level server.
  • the received reference values may be stored and managed in the first memory 130 or stored and managed in a memory included in the first controller 150a.
  • the third port (Port #3) may transmit and receive information about user settings to and from the upper server 200 .
  • the aforementioned communication interface circuit 140 may be operated by Man Machine Interface (MMI) software.
  • the second memory 180 may support display of information related to DC power quality monitoring by operating HMI (HUMAN Machine Interface) software.
  • the location information collection device 160 may provide location information for time synchronization of the DC power quality monitoring device 100 .
  • the location information collection device 160 may be configured as, for example, a Global Positioning System (GPS) module.
  • GPS Global Positioning System
  • the location information collection device 160 may provide information for time synchronization to the second controller 150b through communication with the second controller 150b.
  • the RTC 170 may provide a clock value for maintaining the current time.
  • the RTC 170 may be configured to operate even when the DC power quality monitoring device 100 is turned off.
  • the RTC 170 may communicate with the second controller 150b and provide real-time clock information to the second controller 150b according to a request of the second controller 150b.
  • the second memory 180 may store sensor gain information and provide corresponding sensor gain information according to a request of the second controller 150b.
  • the sensor gain may include, for example, a gain value of a sensor used in the current detector.
  • the second memory 180 may be composed of a ferroelectric random access memory (FRAM), and thus, the second memory 180 may retain data even when power supply is interrupted.
  • FRAM ferroelectric random access memory
  • the DC power quality monitoring device 100 of the present invention described above is a device capable of sampling at 0.5% accuracy and every 100 kHz, and has a structure capable of sending real-time voltage / current data, power quality data, and information to a higher server.
  • the DC power quality monitoring device 100 simultaneously stores two types of fault waveforms, a transient state waveform and a steady state waveform, using the first memory 130 (eg, 128Mbyte SDRAM), and data before the fault and data during the fault , data can be saved after an accident.
  • the DC power quality monitoring apparatus 100 may store fault waveform data of a total of 4 channels of voltage #1, voltage #2, current #1, and current #2.
  • the transient state waveform storage sampling of the DC power quality monitoring device 100 is 100 kHz, 100 msec before the accident, and data after the accident and after the accident can be stored for up to 1 second at 900 msec, and the accident storage memory allocation size can be allocated 400 kbyte. .
  • the continuous state waveform storage of the DC power quality monitoring device 100 stores data through 10 kHz sampling due to data capacity issues, and 1 second before the accident, and 3 minutes after the accident and after the accident. , the accident storage memory allocation size can be 7,240 kbytes.
  • the number of continuously stored transient state waveforms and steady state waveforms of the DC power quality monitoring apparatus 100 is 10 each, and up to a total of 76.4 Mbytes may be stored.
  • quality data, accident information data, and user settings are communicated with the upper server 200 through TCP/IP communication, and three data communications can be performed every 10 msec in the order of Port 1, Port 2, and Port 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of operation of a control unit of a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the second control unit 150b of the DC power quality monitoring apparatus 100 of the present invention starts ADC (Analog-Digital Conversion) sampling according to user settings or predefined settings, ADC
  • the SoC signal may be provided to the A/D converter 120.
  • the second control unit 150b may receive a current clock value from the RTC 170 to check a Real Time Clock (RTC) value and check GPS data from the location information collection device 160.
  • the second control unit 150b may transmit the start of a corresponding sampling process to the first control unit 150a together with the start of sampling for DC power quality monitoring.
  • ADC Analog-Digital Conversion
  • the first control unit 150a may analyze the received samples. In particular, upon receiving the ADC EoC signal together with the detected sample values (eg, voltage/current detection values) from the A/D converter 120, the first controller 150a may perform ADC sample analysis. Meanwhile, the second controller 150b may support a real-time monitoring function by displaying an external HMI while the first controller 150a performs ADC sample analysis. In this regard, the second controller 150b may receive a result of ADC sample analysis from the first controller 150a. The first control unit 150a may perform transformation on detected real data, check fault data, and save fault waveform data. . In parallel with this, the CLA of the first control unit 150a may perform power quality data conversion.
  • the first control unit 150a may select information to be transmitted to the upper server 200 and deliver the selected information through TCP/IP communication.
  • the CLA of the first control unit 150a may update user settings. While the first control unit 150a and the CLA of the first control unit 150a perform an operation after the ADC sample ends, the second control unit 150b maintains an external HMI display and maintains a real-time monitoring function.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a wiring mode of a DC power distribution system according to an embodiment of the present invention.
  • the DC power quality monitoring device 100 of the present invention is in the 1P2W wiring mode, and the power conversion device 300 (PCS) disposed between the power source 11 and the load can be connected in parallel to At this time, the power source 11 and the power conversion device 300 may be connected by two wires.
  • the DC power quality monitoring device 100 is an input wire and an output wire of the power conversion device 300. can be connected to
  • the power conversion device 300 may include the A/D converter 120 described above.
  • the DC power quality monitoring device 100 of the present invention is in the 1P3W wiring mode and may be connected between the power conversion device 300 and the load.
  • the power conversion device 300 may have a three-phase wiring.
  • the DC power quality monitoring device 100 has inputs and outputs respectively connected to the remaining two wires except for the ground line among the power conversion device 300.
  • the number of measurement channels of the DC power quality monitoring device 100 is a total of 4 channels, operating as 2 voltage channels and 2 current channels, and as described above, the wiring mode is 1P2W and 1P3W. can be configured as The corresponding mode may be changed according to user settings.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of quality data types by a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the power quality data measured by the DC power quality monitoring device 100 of the present invention is voltage real-time data (eg, voltage 1 real-time data collected by the first voltage detector 111a, Voltage 2 real-time data collected by the second voltage detector 111b) and current real-time data (eg, current 1 real-time data collected by the first current detector 112a, current 2 real-time data collected by the second current detector 112b) Data), +peak (max) and -peak (min) data of Voltage1, +peak (max) and -peak (min) data of Voltage2, +peak (max) and -peak (min) data of Current1 , +peak (max) and -peak (min) data of current 2, ripple frequency of voltage 1, ripple frequency of voltage 2, unbalanced voltage value of voltage 1 and voltage 2, unbalanced voltage ratio of voltage 1 and voltage 2, voltage 1 Maintenance rate, Voltage 2 Maintenance rate, Instantaneous power 1, Instantaneous power 2, Accumulated power 1(+), Accumulated power 1(
  • the unbalanced voltage value and voltage ratio are supported only in the 1p3w wiring mode, and efficiency #1 and efficiency #2 can be supported only in the 1p2w wiring mode.
  • the remaining power quality data items can be supported in both 1p2w and 1p3w wiring modes.
  • the first control unit 150a converts the measured data voltage and current into real-time values, and performs power quality calculation in the CLA of the first control unit 150a using the converted data.
  • the above-described power quality data can be output.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of operating a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the first control unit 150a of the DC power quality monitoring device 100 may start DC power quality monitoring according to a user input or a predefined setting, and initialize variables and registers in step 701.
  • the first controller 150a may control driving of the second controller 150b in step 703 .
  • the second controller 150b may initialize variables and registers in step 705 and drive a timer interrupt (100 kHz) in step 707 .
  • the second control unit 150b may transfer the SoC signal for starting sampling to the A/D converter 120 in step 709 .
  • the second controller 150b performs GPS time synchronization in step 711 and RTC write and read operations in step 713 before delivering the SoC signal to the A/D converter 120, while performing DC power quality monitoring. Time synchronization can be handled.
  • the first controller 150a may perform CLA 1/2 initialization in step 715 after driving the second controller 150b.
  • the first control unit 150a may receive the sampling end signal EoC from the A/D converter 120 in step 717 .
  • the first controller 150a checks whether an X-int (interrupt related to an accident) is detected in step 719, and if no X-int is detected, waits for a specified time in step 721 and branches to step 717 to operate as follows. can be re-run.
  • the waiting time is, for example, when the second control unit 150b requests the A/D converter 120 to start sampling at a period of 100 kHz, and the A/D converter 120 performs sampling (eg, voltage/current detection) according to the corresponding sampling start request. It can include a time that is the same as the time for performing value collection) or longer than that time by a certain length.
  • the first control unit 150a can detect and collect the X-int value in step 723, and perform ADC detection and derivation of a real value in step 725.
  • the first control unit 150a may check the fault level and perform a corresponding fault check in step 729. If the fault confirmation is greater than or equal to the specified value, in step 731, the first controller 150a may store the corresponding fault data, and in step 733, fault information (level, channel, detection time, fault type) may be stored.
  • step 735 the first control unit 150a may collect the power quality data described above with reference to FIG. 6 .
  • the first controller 150a may skip steps 731 and 733. After collecting the power quality data, the first control unit 150a may perform upper level communication in step 737 to transfer the monitoring result to the higher level server 200 and terminate the processing of X-int generation.
  • step 723 the first controller 150a branches to step 739 to drive CLA2, and in step 741, CLA2 of the first controller 150a performs variable update (accident level, ripple time, current time),
  • step 743 CLA2 operation may be terminated according to the control of the first control unit 150a.
  • step 725 the first controller 150a branches to step 745 to drive CLA1, and in step 747, CLA1 of the first controller 150a can derive power quality through a Real value.
  • step 743 thereafter, the first control unit 150a may end driving of CLA1.
  • the DC power quality monitoring device 100 described above defines fault data of the DC distribution network as swell / over voltage, sag / under voltage, instantaneous power failure / power failure, and overcurrent, and stores information and waveforms about the accident, It may be configured to transmit corresponding data to the upper server 200 .
  • the accident data must be able to store both pre-accident data and post-accident data, and can be stored for up to 3 minutes. support
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of configuring and setting accident data according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of accident data can be divided into an accident time determination setting range (horizontal axis) and an accident level determination setting range (vertical axis), as shown.
  • the accident time determination setting range can be defined as a value from 0.01 s (sec) to 60 s or more, and the accident level determination setting range can be from a minimum 10% reference value to 120% reference value or more.
  • the accident time determination setting range values and the accident level determination setting range values may be changed according to user settings.
  • the fault level determination setting range is 80% to 90% of the default value, it is defined as voltage sag, 110% to 120% is defined as voltage swell, and 120% or more is transient voltage or overvoltage (Over Voltage). Between 90% and 110% is defined as an operation regulation voltage range, and a voltage ripple regulation range may be defined within the operation regulation voltage range (eg, 97.5% to 102.5%). Less than 80% can be defined as Under Voltage.
  • the DC power quality monitoring device 100 may process accident determination and data storage with Swell when the voltage rise holding time state is 60 seconds or less at the time when the voltage returns to 750V in a normal state.
  • the DC power quality monitoring device 100 may determine an accident as Over Voltage and process data storage when the voltage rise holding time state exceeds 60 seconds at the time when the voltage returns to 750V in a normal state.
  • FIG. 9 is a diagram related to Swell and Over Voltage settings related to DC power quality monitoring according to an embodiment of the present invention.
  • a voltage value (Rated Voltage) is detected as shown, that is, when the voltage value (Rated Voltage) exceeds a preset Swell/Over Voltage detection level value, power quality is detected as Swell, , If the power increase is maintained for a certain period of time, the power quality may be detected as over voltage. A period during which power quality is detected as swell may be adjusted according to a power quality type setting.
  • FIG. 10 is a diagram related to voltage drop and low voltage setting related to DC power quality monitoring according to an embodiment of the present invention.
  • a voltage value (Rated Voltage) is detected as shown, that is, when the voltage value (Rated Voltage) falls below a preset Sag/Under Voltage detection level value, the power quality is reduced by a voltage drop. (Sag), and when the voltage drop is maintained for a certain period of time, power quality may be detected as Under Voltage. A period during which power quality is detected as a sag may be adjusted according to a power quality type setting.
  • 11 is a diagram related to instantaneous power failure and power failure settings related to DC power quality monitoring according to an embodiment of the present invention.
  • the voltage value (Rated Voltage) when the voltage value (Rated Voltage) is detected as shown, that is, the voltage value (Rated Voltage) continues to fall below the preset Sag/Under Voltage detection level value for instantaneous power failure detection.
  • the set interruption detection level power quality is detected as instantaneous power failure, and when instantaneous power failure is maintained for a certain period of time, power quality may be detected as power failure.
  • a period during which power quality is detected as an instantaneous power failure may be adjusted according to a power quality type setting.
  • the priority of interruption detection related to power failure may be set higher than Sag/Under Voltage Detection.
  • FIGS. 13A and 13B are data test data of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention. These are values representing current precision.
  • 14 is a diagram showing an example of peak data values of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is an example of instantaneous power data values of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • is a drawing showing 16 is a diagram showing an example of accumulated power data values of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is an example of efficiency data values of a DC power quality monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 18 is a diagram showing an example of accident record data of a DC power quality monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the values exemplified in FIGS. 12 to 18 described above represent an example of a screen provided by the DC power quality monitoring device of the present invention through the HMI, and will be power quality data calculated based on the detected voltage/current values.
  • the user can easily monitor the DC power distribution network through checking the above-mentioned values, and can easily monitor the occurrence of an accident, and easily understand the time and type of an accident.

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Abstract

본 발명은 전력원과 연결된 A/D 컨버터의 입출력 전압 및 전류 값을 수신하고, 수신된 상기 전압 및 전류 값을 기반으로 상기 A/D 컨버터의 직류 전력에 대한 전력 품질 데이터를 산출하는 제1 제어부, 상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고 상기 전력 품질 데이터 산출을 위한 시간 동기를 처리하는 제2 제어부, 상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고, 상기 산출된 전력 품질 데이터를 저장하는 제1 메모리, 상기 산출된 전력 품질 데이터의 적어도 일부를 외부 상위 서버에 전송하는 통신 인터페이스 회로를 포함하는 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법을 개시한다.

Description

직류 배전에 이용되는 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법
본 발명은 직류 배전에 이용되는 DC PQMD(Direct current power quality monitoring device)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유지 보수 및 운영비 절감을 지원하는 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.
종래 AC(Alternating Current) 배전망은 전력회사에서 전기품질을 관리하기 위해 배전 계통의 모든 수용가 인입점에 PQM(Power Quality Monitoring) 시스템을 포함하고 있다. 이러한 종래 AC 배전망은 관련 규격에 적합한 데이터를 취득하기 위해 고성능의 연산기능과 정밀도를 구비한 고가의 장비가 요구된다.
한편, 최근 들어 에너지 효율 향상 측면에서 기존 AC 배전망에서 DC 배전망으로의 전환이 진행되고 있으나, 이러한 전환에 맞추어 전력 품질 관리를 위한 모니터링 시스템이 적절히 구축되고 있지 않고 있다. 이에 따라 전력 품질 관리를 위한 DC용 PQM의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 예컨대, 본 발명은 직류 배전망에 대한 유지 보수 비용과 운영비를 절감할 수 있는 직류 배전에 이용되는 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 DC 배전의 전압과 전류를 실시간 계측(예: 100kps의 샘플링)하고, 계측된 전압 및 전류를 기반으로 전력 품질 분석 및 사고 검출, 파형 기록할 수 있는 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치는 전력원과 연결된 A/D 컨버터의 입출력 전압 및 전류 값을 수신하고, 수신된 상기 전압 및 전류 값을 기반으로 상기 A/D 컨버터의 직류 전력에 대한 전력 품질 데이터를 산출하는 제1 제어부, 상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고 상기 전력 품질 데이터 산출을 위한 시간 동기를 처리하는 제2 제어부, 상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고, 상기 산출된 전력 품질 데이터를 저장하는 제1 메모리, 상기 산출된 전력 품질 데이터의 적어도 일부를 외부 상위 서버에 전송하는 통신 인터페이스 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부는 하나의 듀얼 코어용 디지털 신호 처리기에 집적되고, 상기 듀얼 코어용 디지털 신호 처리기는 상기 제1 제어부와 상기 제2 제어부의 데이터 공유를 위한 공유 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1 제어부는 상기 전력 품질 연산을 위한 CLA1(control law accelerator 1) 및 변수 갱신을 위한 CLA2(control law accelerator 2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
추가로, 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치는 상기 제2 제어부의 시간 동기와 관련한 위치 정보를 제공하는 GPS(Global Positioning System) 및 실시간 클록을 제공하는 RTC(Real Time Clock)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신 인터페이스 회로는 상기 제1 제어부 제어에 대응하여, TCP/IP를 기반으로 상기 전력 품질 데이터의 적어도 일부를 상기 상위 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
한 예로, 상기 제1 제어부는 사전 저장된 기준 값 또는 상기 제1 메모리에 저장된 기준 값을 기반으로 상기 A/D 컨버터의 입출력 전압 및 전류 값들에 대한 사고 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 제어부는 상기 A/D 컨버터의 입력에 해당하는 제1 전압 값 및 제1 전류 값과 출력에 해당하는 제2 전압 값 및 제2 전류 값을 기반으로 상기 전력 품질 데이터를 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준 값은 전압 상승 및 과전압 검출 설정 값, 전압 강하 및 저전압 검출 설정 값, 순간 정전 및 정전 검출 설정 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 운용 방법과 관련하여, 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치는 전력원과 연결된 A/D 컨버터의 입출력 전압 및 전류 값을 수신하고, 수신된 상기 전압 및 전류 값을 기반으로 상기 A/D 컨버터의 직류 전력에 대한 전력 품질 데이터를 산출하는 제1 제어부와 상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고 상기 전력 품질 데이터 산출을 위한 시간 동기를 처리하는 제2 제어부를 포함하고, 상기 운용 방법은 상기 제1 제어부가 상기 제2 제어부를 구동하는 단계, 상기 제2 제어부가 시간 동기를 초기화하고 지정된 주기로 상기 A/D 컨버터의 샘플링 시작을 요청하는 단계, 상기 A/D 컨버터가 샘플링 종료에 따라 상기 제1 제어부가 상기 A/D 컨버터로부터 샘플링된 전압 및 전류 검출 값들을 수신하는 단계, 상기 제1 제어부가, 상기 수신된 검출 값들에서 사고 관련 값들을 검출하는 단계, 상기 제1 제어부가 상기 사고 관련 값들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은 상기 제1 제어부가 상기 사고 관련 값들을 상위 서버에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 사고 관련 값들을 저장하는 단계는 사고 레벨, 사고가 발생한 채널, 사고 검출 시간, 사고 유형 중 적어도 하나를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치 및 이의 운용 방법에 따르면, 본 발명은 DC 배전의 전력 품질 계측 및 사고 유형 분석을 통해 배전망의 유지 및 운영비 절감할 수 있도록 지원한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치를 포함하는 직류 배전 시스템 환경의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 제어부들의 한 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 인터페이스 회로와 상위 서버 간의 통신의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 제어부 운용의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 배전 시스템의 와이어링 모드의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치에 의한 품질 데이터 종류의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 운용 방법의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 사고 데이터 구성 및 설정의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링과 관련한 Swell 및 Over Voltage 설정에 관한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링과 관련한 전압 강하 및 저전압 설정에 관한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링과 관련한 순간정전 및 정전 설정에 관한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 데이터 시험 데이터 중 전압 정밀도를 나타낸 값들을 포함한 화면의 한 예이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 데이터 시험 데이터 중 전류 정밀도를 나타낸 값들을 포함한 화면의 한 예이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 피크 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 순시 전력 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 누적 전력 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 효율 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 사고 기록 데이터의 한 예를 나타낸 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치를 포함하는 직류 배전 시스템 환경의 한 예를 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 제어부들의 한 형태를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 인터페이스 회로와 상위 서버 간의 통신의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 직류 배전 시스템(10)은 전력원(11) 및 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)를 포함할 수 있다.
상기 전력원(11)은 로드에 전력을 제공하는 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 전력원(11)은 전력을 생성하는 발전소, 발전된 전력을 저장하는 저장소, 저장된 전기를 공급하는 배전소 등을 포함할 수 있다. 또는, 상기 전력원(11)은 전력을 저장하여 로드(전력 소비원(12))에 공급하는 ESS(Energy storage system)를 포함할 수 있다.
상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 상기 전력원(11)에서 공급된 후 직류로 변환된 전력에 대한 품질을 모니터링할 수 있다. 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 모니터링된 결과에 대한 분석을 수행하고, 분석 결과를 저장 관리할 수 있다. 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 특정 이벤트(예: 사고 발생) 관련 데이터를 상위 서버(200)에 전달할 수 있다. 특히, 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 2개의 제어부들을 이용하여 전력 품질을 연산에 관한 시점 관리와 연산 데이터 관리를 구분함으로써, 실시간 직류 전력에 대한 품질 측정 및 관리를 지원할 수 있다. 이러한 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 예컨대, 제1 제어부(150a), 제2 제어부(150b), 제1 메모리(130), 통신 인터페이스 회로(140), 위치 정보 수집 장치(160), RTC(170) 및 제2 메모리(180)를 포함하며, 추가로 또는 선택적으로 제1 전압 검출부(111a), 제2 전압 검출부(111b), 제1 전류 검출부(112a) 및 제2 전류 검출부(112b), A/D 컨버터(120)를 포함할 수 있다. 이하 설명에서 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 제1 전압 검출부(111a), 제2 전압 검출부(111b), 제1 전류 검출부(112a) 및 제2 전류 검출부(112b), A/D 컨버터(120)를 포함하지 않는 구성으로서 설명하기로 한다.
상기 제1 전압 검출부(111a)는 전력원(11) 및 A/D 컨버터(120) 사이에 배치되어, 상기 전력원(11)에서 A/D 컨버터(120)에 전달되는 전력의 전압을 측정하고, 측정된 전압 정보를 A/D 컨버터(120)를 통해 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 제1 전압 채널에 전달할 수 있다.
상기 제2 전압 검출부(111b)는 전력원(예: 전력 소비원(12)) 및 A/D 컨버터(120) 사이에 배치되어, 상기 A/D 컨버터(120)에서 전력 소비원(12)에 전달되는 전력의 전압을 측정하고, 측정된 전압 정보를 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 제2 전압 채널에 전달할 수 있다.
상기 제1 전류 검출부(112a)는 전력원(11) 및 A/D 컨버터(120) 사이에 배치되어, 상기 전력원(11)에서 A/D 컨버터(120)에 전달되는 전력의 전류를 측정하고, 측정된 전류 정보를 A/D 컨버터(120)를 통해 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 제1 전류 채널에 전달할 수 있다.
상기 제2 전류 검출부(112b)는 전력 소비원(12) 및 A/D 컨버터(120) 사이에 배치되어, 상기 A/D 컨버터(120)에서 전력 소비원(12)에 전달되는 전력의 전류를 측정하고, 측정된 전류 정보를 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 제2 전류 채널에 전달할 수 있다.
상기 A/D 컨버터(120)는 상기 전력원(11)에서 공급되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환한 후, 부하(예: 전력 소비원(12))에 공급할 수 있다. 상기 A/D 컨버터(120)는 PCS(Power conversion system)의 일 구성일 수 있다. 상기 A/D 컨버터(120)는 예컨대, 전력원(11)과 전력 소비원(12) 사이에서 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)와 병렬로 연결되거나, 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)가 상기 A/D 컨버터(120)의 출력단에 배치될 수 있다.
상기 제1 제어부(150a)는 A/D 컨버터(120)의 출력단으로부터 출력되는 전력 관련 정보(또는 제1 전압 검출부(111a)와 제2 전압 검출부(111b), 제1 전류 검출부(112a)와 제2 전류 검출부(112b)의 출력 정보)를 수집하고, 수집된 정보를 기반으로 사고 발생과 관련한 인터럽트 발생 여부에 대한 판단을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 제어부(150a)는 A/D 컨버터(120)의 출력에 대한 다양한 상황 판단에 이용되는 참조 정보(또는 기준 정보)를 제1 메모리(130)에 저장 관리할 수 있다. 상기 제1 제어부(150a)는 전력 품질에 관한 연산을 수행할 수 있는 CLA1(control law accelerator), 변수 갱신(variable update)을 위한 CLA2, 통신 인터페이스 회로(140)와의 TCP/IP 기반 통신을 지원하는 SPI2 (serial peripheral interface 2), 제1 메모리(130)의 데이터 읽기 및 쓰기를 위한 EMIF(external memory interface)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 제어부(150a)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나의 DSP(digital signal processing) 보드에 제2 제어부(150b)와 함께 집적될 수 있으며, 제2 제어부(150b)와 함께 사용하는 공통 메모리(150c)를 통한 데이터 액세스를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 제어부(150a)는 플래쉬 메모리와 RAM 메모리 및 CLA를 포함할 수 있으며, 이와 유사하게 제2 제어부(150b) 역시 플랙쉬 메모리와 RAM 메모리 및 CLA를 포함할 수 있다.
상기 제2 제어부(150b)는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력에 관한 모니터링 과정에 필요한 타이밍 관리를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제2 제어부(150b)는 위치 정보 수집 장치(160)(예: GPS-global positioning system), RTC(170) 및 제2 메모리(180)와 통신을 수행할 수 있다. 상기 제2 제어부(150b)는 타이밍 관리를 위한 타이머(Timer), 제2 메모리(180)와의 통신을 위한 SPI1, 위치 정보 수집 장치(160)와의 통신을 위한 SCI(serial communication interface), RTC(170)와의 통신을 위한 I2C(inter-integrated circuit)를 포함할 수 있다. 상기 제2 제어부(150b)는 제1 제어부(150a) 설명에서와 같이 듀얼 코어용으로 마련된 DSP(TMS320F28377D로 구성될 수 있다. 제2 제어부(150b)는 제1 제어부(150a)가 전력 품질에 관한 연산을 수행하는 동안, 100kHz 샘플링을 위한 타이머 및 시간 동기를 처리할 수 있다. 상기 제2 제어부(150b)에서 ADC SoC(Start Of Conversion) 신호를 발생하면, A/D 컨버터(120)에서 SoC를 수행하고 EoC(End Of Conversion) 신호를 발생하면, 제1 제어부(150a)는 검출된 전압/전류의 값을 Digital 값으로 환산하여 데이터 연산을 수행하며, 연산된 데이터 기반으로 전력 품질 검출 및 저장을 수행할 수 있다.
상기 제1 메모리(130)는 상기 제1 제어부(150a) 제어에 대응하여 검출된 전압/전류 값을 기반으로 계산된 전력 품질 검출 값을 저장할 수 있다. 또한, 상기 제1 메모리(130)는 검출된 전압/전류 값이 특정 이벤트 또는 사고 발생에 대응하는 값인지를 결정하기 위한 기준 값들 또는 참조 값들을 저장하고, 제1 제어부(150a) 요청에 따라, 해당 기준 값들을 제공할 수 있다. 이러한 제1 메모리(130)는 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory, 에스디 램)으로 구성될 수 있다.
상기 통신 인터페이스 회로(140)는 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 통신 기능을 지원하는 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 직류 배전 시스템(10)에서 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 통신 인터페이스 회로(140)를 통해 상위 서버(200)와 통신할 수 있다. 상기 통신 인터페이스 회로(140)는 TCP/IP 기반으로 복수의 포트들(예: Port #1, #2, #3)을 할당하고, 해당 포트들을 통하여 상위 서버(200)와 지정된 정보 송수신을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 포트(Port #1)는 실시간 데이터 및 전력 품질 데이터를 상위 서버(200)로 전송하는데 이용될 수 있다. 제2 포트(Port #2)는 사고 정보 및 사고 파형 데이터를 상위 서버(200)에 전달하거나, 상위 서버로부터 사고 파형으로 분류할 수 있는 기준이 되는 기준 값들을 수신할 수 있다. 수신된 기준 값들은 제1 메모리(130)에 저장 관리되거나, 제1 제어부(150a) 내에 포함된 메모리에 저장 관리될 수 있다. 제3 포트(Port #3)는 사용자 설정에 관한 정보를 상위 서버(200)와 송수신할 수 있다. 상술한 통신 인터페이스 회로(140)는 MMI(Man Machine Interface) 소프트웨어에 의해 운용될 수 있다. 추가로, 제2 메모리(180)는 HMI(HUMAN Machine Interface) 소프트웨어를 운용하여 직류 전력 품질 모니터링과 관련한 정보 표시를 지원할 수 있다.
상기 위치 정보 수집 장치(160)는 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 시간 동기를 위한 위치 정보를 제공할 수 있다. 이러한 위치 정보 수집 장치(160)는 예컨대, GPS(Global Positioning System) 모듈로 구성될 수 있다. 상기 위치 정보 수집 장치(160)는 제2 제어부(150b)와의 통신을 통하여 제2 제어부(150b)에 시간 동기를 위한 정보를 제공할 수 있다.
상기 RTC(170)(Real Time Clock, RTC)는 현재의 시간을 유지시키기 위한 클록 값을 제공할 수 있다. RTC(170)는 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)가 턴-오프된 상황에서도 동작할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 RTC(170)는 제2 제어부(150b)와의 통신을 수행하고, 제2 제어부(150b) 요청에 따라 실시간 클록 정보를 제2 제어부(150b)에 제공할 수 있다.
상기 제2 메모리(180)는 센서 게인 정보를 저장하고, 제2 제어부(150b) 요청에 따라 해당 센서 게인 정보를 제공할 수 있다. 상기 센서 게인은 예컨대, 상기 전류 검출부에 이용되는 센서의 게인 값을 포함할 수 있다. 상기 제2 메모리(180)는 강유전체 메모리(Ferroelectric Random Access Memory, F램)로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 제2 메모리(180)는 전원 공급이 중단되어도, 데이터를 보존할 수 있다.
상술한 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 0.5%급 정밀도와 100kHz 마다 샘플링이 가능한 장치로서, 실시간 전압/전류 데이터와 전력 품질 데이터, 상위 서버로 정보를 보낼 수 있는 구조로 되어 있다. 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 제1 메모리(130)(예: 128Mbyte SDRAM)를 이용하여 과도 상태 파형과 지속 상태 파형 2종류의 사고 파형을 동시 저장하며, 사고 전 데이터와 사고 유지 중 데이터, 사고 후 데이터를 저장할 수 있다. 여기서 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 전압#1, 전압#2, 전류#1, 전류#2의 총 4채널의 사고 파형 데이터를 저장할 수 있다. 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 과도 상태 파형 저장 샘플링은 100kHz이며, 사고 전 100msec, 사고 및 사고 후 데이터는 900msec로 최대 1초로 저장할 수 있으며, 사고 저장 메모리 할당 크기는 400kbyte가 할당될 수 있다. 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 지속 상태 파형 저장은 데이터 용량 문제로 10kHz 샘플링을 통해 데이터를 저장하며, 사고 전 1초, 사고 및 사고 후 데이터는 3분으로 최대 3분 1초로 저장할 수 있으며, 사고 저장 메모리 할당 크기는 7,240kbyte가 될 수 있다. 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 과도 상태 파형 및 지속 상태 파형 연속 저장 개수는 각 각 10개로 총 76.4Mbyte까지 저장될 수 있다. 품질 데이터 및 사고 정보 데이터, 사용자 설정은 앞서 설명한 바와 같이 TCP/IP 통신으로 상위 서버(200)와 통신하며, Port 1에서 Port2, Port3 순으로 10msec 마다 3개의 데이터 통신을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 제어부 운용의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 제2 제어부(150b)는 사용자 설정에 따라 또는, 사전 정의된 설정에 따라 ADC(Analog-Digital Conversion) 샘플링을 시작하면서, ADC SoC 신호를 A/D 컨버터(120)에 제공할 수 있다. 이 과정에서 상기 제2 제어부(150b)는 RTC(Real Time Clock) 값을 확인하기 위하여 RTC(170)로부터 현재 클록 값을 수신하고, 위치 정보 수집 장치(160)로부터 GPS 데이터를 확인할 수 있다. 상기 제2 제어부(150b)는 직류 전력 품질 모니터링을 위한 샘플링 시작과 함께, 해당 샘플링 과정 시작을 제1 제어부(150a)에 전달할 수 있다.
상기 제1 제어부(150a)는 A/D 컨버터(120)로부터 전압/전류 검출 값들을 수신하면, 수신된 샘플들에 대한 분석을 수행할 수 있다. 특히, A/D 컨버터(120)로부터 검출된 샘플들 값(예: 전압/전류 검출 값들)과 함께 ADC EoC 신호를 수신하면, 제1 제어부(150a)는 ADC 샘플 분석을 수행할 수 있다. 한편, 제2 제어부(150b)는 제1 제어부(150a)가 ADC 샘플 분석을 수행하는 동안 외부 HMI 표시를 수행하여 실시간 모니터링 기능을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 제어부(150b)는 제1 제어부(150a)로부터 ADC 샘플 분석에 대한 결과를 수신할 수 있다. 상기 제1 제어부(150a)는 검출된 실제 데이터(Real Data)에 대한 변환(Transform)을 수행하고, 사고 발생 여부 확인(Fault Data Check), 사고 파형 데이터 저장(Fault Data Save)을 수행할 수 있다. 이와 병행하여 제1 제어부(150a)의 CLA는 전력 품질 데이터 변환을 수행할 수 있다.
ADC 샘플 분석이 종료되면, 제1 제어부(150a)는 상위 서버(200)에 전달할 정보를 선별하고, 선별된 정보를 TCP/IP Communication을 통해 전달할 수 있다. 또한, 제1 제어부(150a)의 CLA는 사용자 설정을 갱신(Update)할 수 있다. 상기 제1 제어부(150a) 및 제1 제어부(150a)의 CLA가 ADC 샘플 종료 이후 동작을 수행하는 동안 제2 제어부(150b)는 외부 HMI 표시를 유지하여, 실시간 모니터링 기능을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 배전 시스템의 와이어링 모드의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 5의 501 상태를 참조하면, 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 1P2W 와이어링 모드로서, 전력원(11)과 부하(Load) 사이에 배치된 전력 변환 장치(300)(PCS)에 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 전력원(11)과 전력 변환 장치(300)는 2 배선(wire)으로 연결될 수 있으며, 이 경우, 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 전력 변환 장치(300)의 입력 배선 및 출력 배선에 연결될 수 있다. 상기 전력 변환 장치(300)는 앞서 설명한 A/D 컨버터(120)를 포함할 수 있다.
또한, 도 5의 503 상태를 참조하면, 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 1P3W 와이어링 모드로서, 전력 변환 장치(300)와 부하 사이에 연결될 수 있다. 여기서, 상기 전력 변환 장치(300)는 3상 배선을 가질 수 있으며, 이 경우, 상기 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 전력 변환 장치(300) 중 접지선을 제외한 나머지 두 개의 배선에 입출력이 각각 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 계측 채널 수는 총 4개의 채널로서, 전압 2 채널 및 전류 2채널로 운용되고, 상술한 바와 같이, 와이어링 모드는 1P2W와 1P3W 방식으로 구성 가능하다. 해당 모드는 사용자 설정에 따라 변경될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치에 의한 품질 데이터 종류의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)가 측정하는 전력 품질 데이터는 전압 실시간 데이터(예: 제1 전압 검출부(111a)가 수집한 전압1 실시간 데이터, 제2 전압 검출부(111b)가 수집한 전압2 실시간 데이터)와 전류 실시간 데이터(예: 제1 전류 검출부(112a)가 수집한 전류1 실시간 데이터, 제2 전류 검출부(112b)가 수집한 전류2 실시간 데이터), 전압1의 +피크(최대) 및 -피크(최소) 데이터, 전압2의 +피크(최대) 및 -피크(최소) 데이터, 전류1의 +피크(최대) 및 -피크(최소) 데이터, 전류2의 +피크(최대) 및 -피크(최소) 데이터, 전압 1의 리플 주파수, 전압2의 리플 주파수, 전압1과 전압2의 불평형 전압 값, 전압1과 전압2의 불평형 전압 율, 전압1 유지율, 전압2 유지율, 순시 전력1, 순시 전력2, 누적 전력량1(+), 누적 전력량1(-), 누적 전력량2(+), 누적 전력량2(-), 효율 #1, 효율 #2, Swell/Over Voltage, Sag/ Under Voltage, 순간 정전/정전, 과전류 항목을 포함할 수 있다. 상술한 항목에서, 불평형 전압 값 및 전압 율은 1p3w 와이어링 모드에서만 지원되며, 효율 #1 및 효율 #2는 1p2w 와이어링 모드에서만 지원될 수 있다. 나머지 전력 품질 데이터 항목들을 1p2w, 1p3w 와이어링 모드 모두에서 지원될 수 있다.
상술한 전력 품질 데이터와 관련하여, 제1 제어부(150a)에서는 계측된 데이터인 전압과 전류를 실시간 값으로 환산하며, 환산된 데이터를 이용하여 제1 제어부(150a)의 CLA에서 전력 품질 연산을 수행하여, 상술한 전력 품질 데이터들을 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 운용 방법의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)의 제1 제어부(150a)는 사용자 입력 또는 사전 정의된 설정에 따라 직류 전력 품질 모니터링을 시작할 수 있으며, 701 단계에서 변수 및 Register 초기화를 수행할 수 있다. 제1 제어부(150a)는 703 단계에서 제2 제어부(150b) 구동을 제어할 수 있다. 제2 제어부(150b)는 705 단계에서 변수 및 Register 초기화를 수행하고, 707 단계에서 Timer Interrupt(100kHz)를 구동할 수 있다. 제2 제어부(150b)는 709 단계에서 A/D 컨버터(120)에 샘플링 시작을 위한 SoC 신호를 전달할 수 있다. 한편, 제2 제어부(150b)는 A/D 컨버터(120)에 SoC 신호 전달 이전에 711 단계에서 GPS 시간 동기화를 수행하고, 713 단계에서 RTC 쓰기 및 읽기 동작을 수행하면서, 직류 전력 품질 모니터링을 위한 시간 동기를 처리할 수 있다.
상기 제1 제어부(150a)는 제2 제어부(150b) 구동 이후, 715 단계에서 CLA 1/2 초기화를 수행할 수 있다. 제1 제어부(150a)는 717 단계에서 A/D 컨버터(120)로부터 샘플링 종료 신호(EoC)를 수신할 수 있다. 제1 제어부(150a)는 719 단계에서 X-int(사고 발생과 관련한 인터럽트) 검출이 되는지 확인하고, X-int 검출이 없는 경우 721 단계에서 지정된 시간 동안 대기한 이후, 717 단계로 분기하여 이하 동작을 재수행할 수 있다. 상기 대기 시간은 예컨대, 제2 제어부(150b)가 100kHz 주기로 A/D 컨버터(120)의 샘플링 시작을 요청하고, A/D 컨버터(120)해당 샘플링 시작 요청에 따라 샘플링(예: 전압/전류 검출 값 수집)을 수행하는 시간과 동일하거나 해당 시간보다 일정 길이만큼 긴 시간을 포함할 수 있다.
719 단계에서 X-int가 검출되면, 제1 제어부(150a)는 723 단계에서 X-int 값을 검출 수집하고, 725 단계에서 ADC 검출과 실제(Real) 값 도출을 수행할 수 있다. 727 단계에서 제1 제어부(150a)는 Fault Level을 확인하고, 729 단계에서 해당 Fault Check를 수행할 수 있다. Fault 확인이 지정된 값 이상인 경우 731 단계에서, 제1 제어부(150a)는 해당 사고 데이터를 저장하고, 733 단계에서 Fault 정보(레벨, 채널, 검출 시간, 사고 유형)를 저장할 수 있다. 다음으로, 735 단계에서 제1 제어부(150a)는 앞서 도 6에서 설명한 전력 품질 데이터를 수집할 수 있다. Fault 확인 과정에서 별도 사고 데이터가 아닌 경우, 제1 제어부(150a)는 731 단계 및 733 단계를 스킵할 수 있다. 전력 품질 데이터 수집 이후, 제1 제어부(150a)는 737 단계에서 상위 통신을 수행하여 모니터링 결과를 상위 서버(200)에 전달하고, X-int 발생에 대한 처리를 종료할 수 있다.
한편, 723 단계에서 제1 제어부(150a)는 739 단계로 분기하여 CLA2를 구동하고, 741 단계에서 제1 제어부(150a)의 CLA2가 변수 업데이트(사고 레벨, 리플 시간, 현재 시간)를 수행하며, 743 단계에서 제1 제어부(150a) 제어에 따라 CLA2 운용이 종료될 수 있다. 또한, 725 단계에서 제1 제어부(150a)는 745 단계로 분기하여 CLA1을 구동하고, 747 단계에서 제1 제어부(150a)의 CLA1이 Real 값을 통한 전력 품질을 도출할 수 있다. 이후 743 단계에서, 제1 제어부(150a)는 CLA1의 구동을 종료할 수 있다.
상술한 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 직류 배전망의 사고 데이터에 대하여, Swell / Over Voltage, Sag / Under Voltage, 순간 정전/정전, 과전류로 정의하고, 사고에 대한 정보 및 파형을 저장하고, 상위 서버(200)에 해당 데이터를 전송할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 사고 데이터는 사고 전 데이터와 사고 후 데이터를 모두 저장할 수 있어야 하며, 최대 3분까지 저장 가능하며, 사고 판별은 사용자가 임의로 설정 가능하며, 사고 레벨 및 시간을 통해 사고 유형을 검출할 수 있도록 지원한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 사고 데이터 구성 및 설정의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 사고 데이터 구성은 도시된 바와 같이, 사고 시간 판별 설정 범위(가로축)와 사고 레벨 판별 설정 범위(세로축)로 구분될 수 있다. 사고 시간 판별 설정 범위는 0.01s(sec)부터 60s 이상이 값으로 정의될 수 있으며, 사고 레벨 판별 설정 범위는 최소 10% 기준 값부터 120% 기준 값 이상이 될 수 있다. 여기서, 상기 사고 시간 판별 설정 범위 값들과 사고 레벨 판별 설정 범위 값들은 사용자 설정에 따라 변경될 수 있다.
한 예로서, 0.01s ~ 0.5s 사이는 순간 정전으로 설정되고, 0.5s 초과 시간은 정전으로 정의될 수 있다. 사고 레벨 판별 설정 범위가 기본 값의 80%~90%인 경우 전압 강하(Voltage Sag)로 정의되고, 110%~120%는 전압 상승(Voltage Swell)로 정의되고, 120% 이상은 과도 전압 또는 과전압(Over Voltage)으로 정의될 수 있다. 90%~110% 사이는 동작 규정 전압 범위로 정의되고, 상기 동작 규정 전압 범위 내(예: 97.5%~102.5%)에 전압리플규정범위가 정의될 수 있다. 80% 미만은 저전압(Under Voltage)으로 정의될 수 있다.
한 예로서, 사고 정보 데이터 판별을 고려하면, 정격 전압 750V(100%) 기준, Swell / Over Voltage 범위는 120%, 사고 유지 시간 60초 설정 시, 정격 전압 750V 유지 중 배전망에 910V 상승할 경우, 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 Swell / Over Voltage 설정된 범위 이상 확인하였으므로, Swell / Over Voltage로 검출할 수 있다. 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 전압이 정상 상태로 750V로 복귀 시점에 전압 상승 유지 시간 상태가 60초 이하 일 경우 Swell로 사고 판별 및 데이터 저장을 처리할 수 있다. 직류 전력 품질 모니터링 장치(100)는 전압이 정상 상태로 750V로 복귀한 시점에 전압 상승 유지 시간 상태가 60초 초과 일 경우 Over Voltage로 사고 판별 및 데이터 저장 처리할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링과 관련한 Swell 및 Over Voltage 설정에 관한 도면이다.
도 9를 참조하면, 전압 값(Rated Voltage)이 도시된 바와 같이 검출될 경우, 즉, 전압 값(Rated Voltage)이 사전 설정된 Swell/Over Voltage 검출 레벨 값을 넘는 경우, 전력 품질은 Swell로 검출되며, 일정 시간 동안 전력 상승이 유지되는 경우, 전력 품질은 과전압(Over Voltage)으로 검출될 수 있다. 전력 품질이 Swell로 검출되는 기간은 전력 품질 타입 설정에 따라 조절될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링과 관련한 전압 강하 및 저전압 설정에 관한 도면이다.
도 10을 참조하면, 전압 값(Rated Voltage)이 도시된 바와 같이 검출될 경우, 즉, 전압 값(Rated Voltage)이 사전 설정된 Sag/Under Voltage) 검출 레벨 값 이하로 떨어지는 경우, 전력 품질은 전압 강하(Sag)로 검출되며, 일정 시간 동안 전압 강하가 유지되는 경우, 전력 품질은 저전압(Under Voltage)으로 검출될 수 있다. 전력 품질이 Sag로 검출되는 기간은 전력 품질 타입 설정에 따라 조절될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링과 관련한 순간정전 및 정전 설정에 관한 도면이다.
도 11을 참조하면, 전압 값(Rated Voltage)이 도시된 바와 같이 검출될 경우, 즉, 전압 값(Rated Voltage)이 사전 설정된 Sag/Under Voltage) 검출 레벨 값 이하로 계속 떨어지다가 순간 정전 검출을 위해 설정한 Interruption 검출 레벨 이하로 떨어지는 경우, 전력 품질은 순간 정전으로 검출되며, 일정 시간 동안 순간 정전이 유지되는 경우, 전력 품질은 정전으로 검출될 수 있다. 전력 품질이 순간 정전으로 검출되는 기간은 전력 품질 타입 설정에 따라 조절될 수 있다. 여기서 정전과 관련한 Interruption Detection의 우선 순위는 Sag/Under Voltage Detection보다 높게 설정될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 데이터 시험 데이터 중 전압 정밀도를 나타낸 값들이고, 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 데이터 시험 데이터 중 전류 정밀도를 나타낸 값들이다. 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 피크 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이며, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 순시 전력 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 누적 전력 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이며, 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 효율 데이터 값의 한 예를 나타낸 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 전력 품질 모니터링 장치의 사고 기록 데이터의 한 예를 나타낸 도면이다.
상술한 도 12 내지 도 18에 예시한 값들은 본 발명의 직류 전력 품질 모니터링 장치가 HMI를 통해 제공되는 화면의 한 예를 나타낸 것으로, 검출된 전압/전류 값들을 기반으로 연산된 전력 품질 데이터가 될 수 있다. 사용자는 상술한 값들의 확인을 통하여 직류 전력 배전망의 모니터링을 손쉽게 할 수 있으며, 사고 발생에 관한 모니터링, 사고 발생 시점과 사고 형태 등을 쉽게 파악할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
[부호의 설명]
10: 직류 배전 시스템
11: 전력원
100: 직류 전력 품질 모니터링 장치
111a, 111b, 112a, 112b: 검출부
120: A/D 컨버터
130: 제1 메모리
140: 통신 인터페이스 회로
150a, 150b: 제어부
160: 위치 정보 수집 장치
170: RTC
180: 제2 메모리

Claims (11)

  1. 전력원과 연결된 A/D 컨버터의 입출력 전압 및 전류 값을 수신하고, 수신된 상기 전압 및 전류 값을 기반으로 상기 A/D 컨버터의 직류 전력에 대한 전력 품질 데이터를 산출하는 제1 제어부;
    상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고 상기 전력 품질 데이터 산출을 위한 시간 동기를 처리하는 제2 제어부;
    상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고, 상기 산출된 전력 품질 데이터를 저장하는 제1 메모리;
    상기 산출된 전력 품질 데이터의 적어도 일부를 외부 상위 서버에 전송하는 통신 인터페이스 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부는
    상기 전력 품질 연산을 위한 CLA1(control law accelerator 1);
    변수 갱신을 위한 CLA2(control law accelerator 2);를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부의 시간 동기와 관련한 위치 정보를 제공하는 GPS(Global Positioning System); 및
    실시간 클록을 제공하는 RTC(Real Time Clock);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스 회로는
    상기 제1 제어부 제어에 대응하여, TCP/IP를 기반으로 상기 전력 품질 데이터의 적어도 일부를 상기 상위 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부는
    사전 저장된 기준 값 또는 상기 제1 메모리에 저장된 기준 값을 기반으로 상기 A/D 컨버터의 입출력 전압 및 전류 값들에 대한 사고 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 제어부는
    상기 A/D 컨버터의 입력에 해당하는 제1 전압 값 및 제1 전류 값과 출력에 해당하는 제2 전압 값 및 제2 전류 값을 기반으로 상기 전력 품질 데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기준 값은
    전압 상승 및 과전압 검출 설정 값;
    전압 강하 및 저전압 검출 설정 값;
    순간 정전 및 정전 검출 설정 값;을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부는 하나의 듀얼 코어용 디지털 신호 처리기에 집적되고, 상기 듀얼 코어용 디지털 신호 처리기는 상기 제1 제어부와 상기 제2 제어부의 데이터 공유를 위한 공유 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치.
  9. 전력원과 연결된 A/D 컨버터의 입출력 전압 및 전류 값을 수신하고, 수신된 상기 전압 및 전류 값을 기반으로 상기 A/D 컨버터의 직류 전력에 대한 전력 품질 데이터를 산출하는 제1 제어부와 상기 제1 제어부와 기능적으로 연결되고 상기 전력 품질 데이터 산출을 위한 시간 동기를 처리하는 제2 제어부를 포함하는 직류 전력 품질 모니터링 장치의 운용 방법에 있어서,
    상기 제1 제어부가 상기 제2 제어부를 구동하는 단계;
    상기 제2 제어부가 시간 동기를 초기화하고 지정된 주기로 상기 A/D 컨버터의 샘플링 시작을 요청하는 단계;
    상기 A/D 컨버터가 샘플링 종료에 따라 상기 제1 제어부가 상기 A/D 컨버터로부터 샘플링된 전압 및 전류 검출 값들을 수신하는 단계;
    상기 제1 제어부가, 상기 수신된 검출 값들에서 사고 관련 값들을 검출하는 단계;
    상기 제1 제어부가 상기 사고 관련 값들을 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치의 운용 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 제어부가 상기 사고 관련 값들을 상위 서버에 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치의 운용 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 사고 관련 값들을 저장하는 단계는
    사고 레벨, 사고가 발생한 채널, 사고 검출 시간, 사고 유형 중 적어도 하나를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 품질 모니터링 장치의 운용 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150058652A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-26 Electronic Systems Protection, Inc. Network Appliance with Power Conditioning
JP2016164506A (ja) * 2015-03-06 2016-09-08 株式会社東芝 半導体装置
KR102300326B1 (ko) * 2019-11-22 2021-09-10 한국전자기술연구원 직류배전망에서 전력품질 계측을 위한 장치 및 이를 위한 방법
KR20210125313A (ko) * 2020-04-08 2021-10-18 주식회사프로컴시스템 전력품질 감시 기능을 가진 고장기록장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130275066A1 (en) * 2007-04-03 2013-10-17 Electro Industries/Gaugetech Digital power metering system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150058652A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-26 Electronic Systems Protection, Inc. Network Appliance with Power Conditioning
JP2016164506A (ja) * 2015-03-06 2016-09-08 株式会社東芝 半導体装置
KR102300326B1 (ko) * 2019-11-22 2021-09-10 한국전자기술연구원 직류배전망에서 전력품질 계측을 위한 장치 및 이를 위한 방법
KR20210125313A (ko) * 2020-04-08 2021-10-18 주식회사프로컴시스템 전력품질 감시 기능을 가진 고장기록장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHOI, JUNG-SIK, SEUNG-YEOL OH, DAE-SEAK CHA, BYOUNG-SUN KO: "A Study on the Design and Optimization of DC PQM for Power Quality Measurement in DC Distribution System -Journal of the Korea Convergence Society Korea Science", PROCEEDINGS OF 2021 THE KOREAN INSTITUTE OF ILLUMINATING AND ELECTRICAL INSTALLATION ENGINEERS SPRING CONFERENCE, 12 May 2021 (2021-05-12), pages 94, XP093061955, [retrieved on 20230707] *
DAE-SEAK CHA,, SEUNGYEOL OH, JEONGSIK CHOI, BYUNGSEON KOH : " DC PQM for Power Quality Measurement of Low Voltage DC Distribution Network", PROCEEDINGS OF 2021 KIEE ELECTRICAL EQUIPMENT DIVISION JOINT WORKSHOP AND SPRING CONFERENCE, 11 May 2022 (2022-05-11), pages 253 - 254, XP093061948, [retrieved on 20230707] *

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