KR101253757B1 - 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템이 개시된다. 이 시스템은 상시전원라인과, 우선순위로 분류된 다수개의 부하그룹과, 상시전원에 대한 현재 소비전력량을 계량하도록 배치되는 계량장치와, 부하그룹들에 대한 전원 공급이 가능하도록 배치된 발전기와, 시스템제어부를 포함하고, 시스템제어부는 상시전원에 대한 계약전력값과, 계약전력값 보다 낮은 제1설정값, 및 제1설정값 보다 낮은 제2설정값을 저장하고, 계량장치가 계측한 현재 소비전력량이 제1설정값 이상이면 발전기를 온(ON)하여 다수개의 부하그룹 중 하나 이상에 전원을 공급되도록 제어하고, 계량장치가 계측한 현재 소비전력량이 제2설정값에 이하이면 발전기가 오프(OFF)되도록 제어한다. 이와 같은 최대수요전력의 관리는 전력 예비율의 확보는 물론 시스템의 안정적인 운용이 가능하다.
Description
본 발명은 전력공급 제어 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보조전원을 이용하여 최대수요전력 관리와 비상 전력 관리를 안정적으로 수행할 수 있는 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 전자식 전력량계가 대부분의 수용가에 설치되어 최대수요전력을 계량하여 전력요금에 반영하고 있는 추세이다. 공급사와 수용가가 최대수요전력에 대한 계약을 맺고, 최대수요전력이 계약전력을 초과할 때 초과사용부가금을 부가하는 방식이다.
이는 하절기의 특정 시간대에 전력 사용량이 급증하여 문제를 일으키기 때문에, 순간 최대수요전력을 관리하고자 하는 것이다. 계약전력은 일정시간 동안 사용할 수 있는 최대전력이며, 그 일정시간 동안 수용가가 사용한 최대수요전력이 최대전력을 초과하면 가산금을 추징하게 된다.
따라서 수용가의 입장에서는 계약전력 내에서 순간 최대수요전력을 적절하게 관리하여야 할 필요가 있고, 이를 피크 제어(peak control)라고 한다.
그러나 기존의 피크 제어는 단순히 피크 제어만을 수행하기 때문에 안정적이지 못하였다. 이를테면 기존의 일반적인 피크 제어는 어느 목표값을 정하고 순간 최대수요전력이 그 목표값에 도달하면 특정 부하요소들을 차단하였다가 그 목표값 이하가 되면 다시 연결하는 방식이기 때문이다. 일단 높은 순간 최대수요전력이 기록되는 시간대는 한동안 계속적으로 비슷한 사용량이 반복적으로 기록되기 때문에 이러한 단순히 차단과 연결을 수행하는 방식은 안정적이지 못하다고 할 수 있다.
그런가하면 일반적인 수용가에 비상용으로 구비되는 발전기는 대부분 정전과 같은 비상상황에서만 이용되고 있다.
따라서 발전기를 보조전원으로 적절히 활용하여 비상상황 뿐만 아니라 최대수요전력 관리상황에서도 효율적인 전력 공급 제어가 이루어질 필요가 있다.
한국등록특허 10-1157651은 피크시 발전기로 전원절체를 수행하는 관리장치와 방법에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 이 특허기술은 단순히 순간 최대수요전력이 피크에 도달하였을 때 부하들을 발전기로 절체하고, 그 이하로 내려가면 다시 상시전원으로 연결하는 단순한 방식이다. 이는 위에서도 설명한 바와 같이 최대수요전력이 피크에 도달하는 시간대에서는 일정시간 동안 반복적으로 피크가 발생되기 때문에 불필요한 차단과 연결이 자주 반복되어 안정적이지 못하다.
본 발명은 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 공급사와 맺은 계약전력량이 부여된 수용가에 적용되는 전력공급 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 발전기를 비상상황의 비상전원으로 이용함과 동시에 최대수요전력 관리상황에서 보조전원으로 이용하는 전력공급 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 최대수요전력 관리상황에서 발전기의 용량을 고려하여 온/오프 동작을 제어하는 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템을 제공하며, 이 시스템은: 상시전원라인; 우선순위로 분류된 다수개의 부하그룹; 상시전원에 대한 현재 소비전력량을 계량하도록 배치되는 계량장치; 상기 부하그룹들에 대한 전원 공급이 가능하도록 배치된 발전기; 및 시스템제어부;를 포함하고, 상기 시스템제어부는 상시전원에 대한 계약전력량과, 상기 계약전력량 보다 낮은 제1설정값, 및 상기 제1설정값 보다 낮은 제2설정값을 저장하고, 상기 계량장치가 계측한 현재 소비전력량이 제1설정값 이상이면 상기 발전기를 온(ON)하여 상기 다수개의 부하그룹 중 하나 이상에 전원을 공급되도록 제어하고, 상기 계량장치가 계측한 현재 소비전력량이 제2설정값에 이하이면 상기 발전기가 오프(OFF)되도록 제어한다.
상기 제1설정값과 상기 제2설정값의 차이는 상기 발전기의 용량 이상일 수 있다.
상기 다수개의 부하그룹은, 제1부하그룹과 제2부하그룹을 포함하고, 상기 제1부하그룹은 비상상황에서 우선하여 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 상기 상시전원라인에서 상기 발전기로 절체되고, 상기 제2부하그룹은 상기 상시전원에 대한 현재 소비전력이 상기 제1설정값 이상일 때 우선하여 상기 상시전원라인에서 상기 발전기로 절체된다.
상기 제1부하그룹과 상기 제2부하그룹은 각각 제1비상전원라인과 제2비상전원라인을 통해 상기 발전기와 연결되고, 상기 제1 및 제2비상전원라인과 상기 발전기 사이에 배치되고 상기 시스템제어부의 제어신호에 따라 상기 제1비상전원라인과 제2비상전원라인을 상호 절체하는 자동절체차단기를 포함한다.
상기 시스템제어부의 제어신호에 따라, 상기 제1부하그룹에 연결된 상기 상시전원라인과 상기 제1비상전원라인을 상호 절체하는 제1절환스위치를 포함하고, 상기 시스템제어부는 상기 상시전원라인의 정전을 포함하는 정해진 비상 상황에서, 상기 발전기를 온시키고, 상기 자동절체차단기와 상기 제1절환스위치를 제어하여 상기 제1부하그룹이 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 제어한다.
상기 제2부하그룹을 상기 상시전원라인과 상기 제2비상전원라인 간에 절체가능하게 설치되는 제2절환스위치를 포함하고, 상기 시스템제어부는 상기 계량장치가 계측한 현재 소비전력이 상기 제1설정값 이상일 경우에 상기 자동절체차단기와 상기 제2절환스위치를 제어하여 상기 제2부하그룹이 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체한다.
상기 현재 소비전력량은 순간 최대수요전력으로서 소정시간 간격마다의 소비전력량의 평균치로 도출된다.
바람직하게는 상시 시스템제어부는 동절기 온도설정값과 하절기 온도설정값을 저장하고, 현재의 기온정보를 입력받아서 입력받은 온도가 상기 동절기 온도설정값 보다 낮거나 하절기 온도설정값 보다 높을 때, 상기 제2부하그룹이 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체한다.
본 발명은 또한 공급사와 맺은 계약전력량이 부여된 수용가를 위한 보조전원을 이용한 전력공급 제어 방법을 제공하며, 이 방법은: 상기 계약전력량 보다 낮은 제1설정값, 및 상기 제1설정값 보다 낮은 제2설정값을 포함하는 상시전원에 대한 설정값들을 설정하는 단계; 상기 수용가의 전체 부하들의 상시전원에 대한 현재 소비전력량을 계측하는 단계; 및 상기 현재 소비전력량과 상기 설정값들을 비교한 결과에 따라 상기 보조전원으로서의 발전기를 온(ON)/오프(OFF)시키는 단계;를 포함하고, 상기 현재 소비전력량이 상기 제1설정값에 이상인 경우에 상기 발전기를 온시키고, 상기 현재 소비전력량이 상기 제2설정값에 이하인 경우에 상기 발전기를 오프시킨다.
상기 제1설정값과 상기 제2설정값의 차이는 상기 발전기의 용량 이상인 것일 수 있다.
상기 수용가의 전체 부하는 제1부하그룹과 제2부하그룹을 포함하고, 상기 제1부하그룹은 상기 상시전원의 정전을 포함하는 비상상황에서 우선하여 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 상기 상시전원라인에서 상기 발전기로 절체되고, 상기 제2부하그룹은 상기 현재 소비전력이 상기 제1설정값 이상일 때 우선하여 상기 상시전원라인에서 상기 발전기로 절체된다.
상기 현재 소비전력량은 순간 최대수요전력으로서 소정시간 간격마다의 소비전력량의 평균치로 도출된다.
본 발명에 따르면, 보조전원인 발전기를 이용하여 비상상황 뿐만 아니라 최대수요전력 관리를 효율적으로 수행할 수 있다. 기존의 전력 공급 제어 시스템에서는 발전기를 주로 비상상황에서 비상전원으로만 이용하고 있고 최대수요전력 관리를 별도로 하고 있지만, 본 발명은 기설치된 발전기를 비상상황 관리나 최대수요전력 관리에 모두 이용하기 때문에 경제적으로 최대수요전력 관리를 수행할 수 있다. 더구나, 본 발명의 시스템 및 방법에서는 발전기의 용량을 고려하여 온/오프를 결정하기 때문에 안정적인 전력 예비율을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템에 채용된 시스템제어부를 도시한 블록도이다.
도 3 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템의 최대수요전력 관리상황에서 발전기 온/오프 제어를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 정상상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 5는 비상상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 6은 최대수요전력 관리상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 최대수요전력 관리상황에서 비상상황으로 전환될 경우의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6의 최대수요전력 관리상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 제어를 보여주는 플로우챠트이다.
도 9은 도 1의 시스템의 전력 공급 제어에 대한 전체 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 2는 도 1의 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템에 채용된 시스템제어부를 도시한 블록도이다.
도 3 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템의 최대수요전력 관리상황에서 발전기 온/오프 제어를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 정상상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 5는 비상상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 6은 최대수요전력 관리상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 최대수요전력 관리상황에서 비상상황으로 전환될 경우의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6의 최대수요전력 관리상황에서 도 1의 시스템의 전력 공급 제어를 보여주는 플로우챠트이다.
도 9은 도 1의 시스템의 전력 공급 제어에 대한 전체 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
먼저 간략히 설명하면, 본 발명의 시스템은 한전과 같은 전력 공급사와 계약전력을 맺은 수용가에 적용될 수 있는 전력 공급 제어 시스템과 방법에 관한 것이다. 여기에서 말하는 계약전력은 수용가의 순간 최대수요전력(순간 최대소비전력)의 한계치를 말하는 것이다. 또한 여기서의 순간 최대수요전력은 소정시간 간격마다 평균치를 도출하여 적용한다. 이러한 소정시간 간격은 실제 15분이 적용되고 있다. 이러한 계약전력량이 부여되면 공급사는 수용가에 계약전력을 공급할 변전시설을 갖추고 대신 수용가는 상술한 바와 같은 소정시간 간격마다 평균치로 얻어진 순간 소비전력(순간 최대수요전력)이 오버될 경우에 가산금을 지불하는 제도이다. 따라서, 수용가에서는 최대수요전력의 관리가 필요하다. 본 발명은 비상전원으로 이용되는 발전기를 정전과 같은 비상상황에 이용함과 동시에 상술한 최대수요전력의 관리에 보조전원으로서 이용한다. 나아가 본 발명의 시스템 및 방법에서는 전체 부하요소들을 우선순위에 따라 분류하고 비상상황이나 최대수요전력 관리상황에 따라 발전기로 절체되는 부하그룹을 선택한다. 또한 발전기의 온(ON)/오프(OFF) 조건에 대하여 발전기의 용량에 더해 여유분을 고려하여 설정하기 때문에 보다 더 안정적이고 효율적인 전력 공급 제어가 이루어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 2는 도 1의 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템에 채용된 시스템제어부를 도시한 블록도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템은, 상시전원라인(A)과, 우선순위로 분류된 다수개의 부하그룹(20a, 20b, 20c)과, 상시전원의 현재 소비전력량을 계측하도록 배치되는 계량장치(30)와, 발전기(40)와, 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 시스템제어부(50)를 포함한다.
이러한 시스템은 발전기(40)를 비상상황에서의 비상전원으로 이용함과 동시에 최대수요전력 관리의 보조전원으로서 이용하게 된다.
본 발명의 시스템이 적용되는 대상은 한전과 같은 공급사로부터 공급되는 전력을 상시전원으로 이용하면서 발전기(40)와 같은 보조전원을 이용하는 수용가이다. 특히, 본 발명은 공급사와 맺은 순간 계약전력량 또는 최대수요전력량이 부여되어 있는 수용가에서 발전기와 같은 보조전원을 구비하는 수용가에 적용된다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템은 상시전원라인(A)으로부터 공급받는 상시전원 이외에 보조전원으로서 발전기(40)를 포함한다. 상술한 바와 같이 본 발명은 발전기(40)를 정전과 같은 비상상황에서 비상설비에 전력을 공급하기 위한 비상전원으로 이용할 뿐만 아니라, 최대수요전력 관리를 위한 보조전원으로서 이용한다.
본 발명의 시스템은 전체 부하요소들을 우선순위에 따라 다수개의 그룹(20a, 20b, 20c)으로 분류하고, 비상상황이나 최대수요전력의 관리상황에 적합한 부하그룹을 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체한다.
본 발명의 시스템은 이를테면 한전으로부터 공급되는 상시전원이 정전되더라도 엘리베이터와 같이 정상적으로 운용되어야 할 비상설비들이 있고, 이들이 속하는 제1부하그룹(20a)을 포함한다.
또한 현재 소비전력이 최대수요전력량에 육박하거나 오버할 염려가 있을 때, 최대수요전력 관리를 위해 상시전원을 우선하여 차단(peak cutting)할 제2부하그룹(20c)을 포함한다. 아래에서 자세하게 설명되는 바와 같이 최대수요전력 관리상황에서 제2부하그룹(20c)은 상시전원이 먼저 차단되어 발전기(40)로부터 전력을 공급 받도록 절체된다.
그 외 본 발명의 시스템은 제3부하그룹(20b)을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템에서 제3부하그룹(20b)은 비상상황에서는 상시전원이 차단되지만, 최대수요전력 관리상황에서는 상시전원으로부터 계속하여 전력을 공급 받는다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템에서는 제1부하그룹(20a)과 제2부하그룹(20c)에 발전기(40)로부터의 전력을 각각 공급하기 위한 제1비상전원라인(Q1)과 제2비상전원라인(Q2)이 구비된다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예는 상황과 조건에 따른 절체 동작을 수행하기 위한 스위치들로서, 자동절체차단기(ATCB), 제1절환스위치(ATS1), 및 제2절환스위치(ATS2)를 포함한다. 자동절체차단기(ATCB)는 2대의 차단기(ATS with ACBs)로 대체될 수도 있다.
자동절체차단기(ATCB)는 발전기(40)를 제1비상전원라인(Q1)과 제2비상전원라인(Q2) 간에 선택적으로 연결함으로써 제1부하그룹(20a) 또는 제2부하그룹(20b)을 발전기로 선택적으로 절체한다. 자동절체차단기(ATCB)는 또한 발전기(40)로부터의 전원을 차단하도록 배치된다.
또한 본 발명의 시스템은 제1부하그룹(20a)이 상시전원라인(A)과 제1비상전원라인(Q1) 중 어느 하나로 선택적으로 연결되도록 하여 제1부하그룹(20a)이 상시전원라인(A)과 발전기(40)로 선택적으로 절체되도록 하는 제1절환스위치(ATS1)를 포함한다.
또한 본 발명의 시스템은 제2부하그룹(20c)이 상시전원라인(A)과 제2비상전원라인(Q2) 중 어느 하나로 연결되도록 절체하는 제2절환스위치(ATS2)가 구비된다.
시스템제어부(50)는 입력/저장된 설정값들과 계량장치(30)가 계측한 상시전원에 대한 현재 소비전력량(최대수요전력)을 비교하여 해당 제어신호를 발생시킨다. 이러한 시스템제어부(50)의 제어신호는 발전기(40)의 온(ON)/오프(OFF) 동작 및 상술한 스위치들의 절환/차단 동작을 제어하기 위한 것을 포함한다.
시스템제어부(50)에 입력/저장되는 최대수요전력 관리를 위한 설정값들은 다음과 같다. 상시전원에 대한 계약전력, 계약전력 보다 낮은 제1설정값과, 제1설정값 보다 낮은 제2설정값을 포함한다.
상술한 바와 같이 계약전력(P)은 공급사와 수용가가 미리 계약한 순간 최대수요전력(최대소비전력의 한계치)에 관한 것이며, 여기서 순간 최대소비전력은 소정시간 간격마다 평균치로 도출된다. 실제는 15분 평균값 중 가장 높은 값을 적용하고 있다.
제1설정값은 최대소비전력을 관리하기 위한 목표값으로서, 예를 들어, 계약전력량의 90%일 수 있다. 상시전원의 현재 소비전력량(순간 최대수요전력량)이 제1설정값 이상일 경우에 시스템제어부(50)는 발전기(40)를 온(ON)시킨다.
제2설정값은 제1설정값 보다 낮은 값으로서, 발전기(40)의 용량에 따라 결정된다. 이를테면, 발전용량을 계약전력의 20%로 설치한 경우에는, 여유율 5%를 고려한 계약전력량의 65%로 설정한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 발전기(40)를 현재 소비전력량이 제2설정값 이하일 때 오프(OFF)시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템에서는, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 일단 계량장치(30)가 계측한 현재 소비전력량이 목표치인 제1설정값에 도달하면 발전기(40)를 온시키고, 제2설정값 이하에서 오프시킨다. 이와 같이 본 발명에서는 관리 목표치인 제1설정값에서 온/오프가 모두 이루어지는 것이 아니다. 이는 일단 제1설정값에 도달하게 되면 실질적으로 상당시간 동안 높은 소비전력량을 유지하게 되기 때문이다. 따라서 제1설정값 이하에서도 발전기(40)를 가동하고, 피크커팅(peak cutting) 제어를 수행하여 제2부하그룹(20c)이 발전기(40)로부터 전력을 공급 받게 된다.
따라서 최대수요전력 관리 측면에서 안정적인 예비율을 확보할 수 있다. 이를테면 현재 소비전력이 목표치인 제1설정값에 도달하면 발전기(40)를 온시킴과 동시에 제2부하그룹(20c)을 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체한다. 또한 발전기(40)의 용량을 고려한 제2설정값 이하에서 발전기(40)를 오프시키면서 제2부하그룹(20c)을 상시전원라인(A)으로 절체한다. 일단 현재 소비전력량이 제1설정값에 도달되는 상황에서는 일반적으로 전력소비가 많은 시점으로서 그 후 일정시간 동안 비슷한 전력 수요가 유지될 뿐만 아니라 그 시점에서는 최악의 경우에 상시전원의 공급이 불안정할 수 있기 때문이다. 이러한 시간대에 발전기(40)를 단순히 비상전원으로만 이용하지 않고, 최대수요전력 관리상황에서 보조전원으로 이용하고, 나아가 발전기 용량을 고려하여 제2부하그룹(20c)을 발전기(40)로부터 전력을 공급받도록 피크커팅 절체를 수행함으로써 안정적인 관리가 수행될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템에서 이루어지는 각 상황에 따른 전력공급 제어 동작을 설명한다.
도 4는 정상상황에서 본 발명에 따른 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
정상상황이라면, 예를 들어 공급처인 한전으로부터의 상시전원이 정상적으로 공급되고 있고, 수용가의 전체 부하그룹의 현재 소비전력량이 상술한 목표치인 제1설정값에 도달하지 않은 상태이다.
이 경우 시스템제어부(50)는 계량장치(30)로부터 계측되어 입력된 현재 소비전력량과 제1설정값을 비교하여 정상상황이라고 판단하고, 모든 부하그룹(20a, 20b, 20c)들 상시전원라인(A)으로부터 전력을 공급받도록 제어한다.
이때는 시스템제어부(50)의 제어신호에 따라 제1절환스위치(ATS1)는 제1부하그룹(20a)을 상시전원라인(A)으로 연결하고, 제2절환스위치(ATS2)는 제2부하그룹(20c)을 상시전원라인(A)으로 연결한다.
도 5는 비상상황에서 본 발명에 따른 시스템의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다.
정전과 같은 비상상황이 발생하면, 시스템제어부(50)는 발전기(40)를 온시킴과 동시에 자동절체차단기(ATCB) 절환하여 발전기(40)를 제1비상전원라인(Q1)으로 연결함으로써 비상설비들인 제1부하그룹(20a)이 발전기(40)로부터 전력을 공급받도록 절체한다.
도 6 내지 8은 최대수요전력 관리상황에서 본 발명에 따른 시스템의 전력공급 제어를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 6은 최대수요전력 관리상황에서의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다. 도 7은 도 6의 최대수요전력 관리상황에서 비상상황으로 전환될 경우의 전력 공급 플로우를 보여주는 도면이다. 도 8은 최대수요전력 관리상황에서의 전력 공급 제어를 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 6의 경우가 한전으로부터의 전력공급은 정상적으로 이루어지고 있으나 현재 소비전력이 목표치인 제1설정값에 도달한 경우이다. 도 8의 단계 S110에서와 같이, 일단 계량장치(30)로부터 입력된 현재 소비전력량이 제1설정값에 도달하면, 시스템제어부(50)는 발전기(40)를 온시킨다(단계 S120). 그와 동시에 시스템제어부(50)는 발전기(40)에 제2비상전원라인(Q2)이 연결되도록 자동절체차단기(ATCB)를 절환하고 또한 제2절환스위치(ATS2)를 절환하여 제2부하그룹(20c)이 발전기(40)로부터 전력 공급을 받도록 절체한다(단계 S130).
계속하여, 계량장치(30)로부터 계측되어 입력된 현재 소비전력이 제2설정값 이하가 될 경우(단계 S140)에, 시스템제어부(50)는 발전기(40)를 오프시킨다(단계 S150). 그와 동시에 시스템제어부(50)는 피크커팅 되었던 제2부하그룹(20c)이 상시전원라인(A)으로부터 전력을 공급받도록 제2절환스위치(ATS2)를 절환한다(단계 160).
도 7은 상술한 바와 같이 최대수요전력 관리상황에서 정전과 같은 비상상황이 발생한 경우이다. 이는 피크커팅 운전 시 충분히 자주 발생될 수 있는 경우라고 예상할 수 있다. 이렇게 정전이 발생하거나 상시전원의 공급이 불안정할 경우, 시스템제어부(50)는 즉시 비상상황의 전력 공급 제어 모드로 전환한다. 즉, 제어신호를 통해 자동절체차단기(ATCB)와 제1절환스위치(ATS1)를 절환하여 제1부하그룹(20a)이 발전기(40)로부터 전력을 공급받도록 절체한다.
이상과 같이 본 발명의 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템은 발전기(40)를 비상상황 뿐만 아니라 최대수요전력 관리상황에서도 적절하게 활용한다. 나아가 최대수요전력 관리상황에서 발전기(40)의 온/오프 시점을 발전기(40)의 용량을 고려한 여유분을 감안하여 설정한다. 예를 들어, 최대계약전력량, 최대수요전력량의 한계치가 10,000KW이고 발전기 용량이 그의 20%인 200KW인 경우에는 발전기(40)를 온(ON)시키는 시점인 제1설정값을 계약전력량의 90%로 설정하고, 발전기(40)를 오프(OFF)시키는 제2설정값을 제1설정값에서 발전기 용량을 뺀 계약전력량의 70%로 설정할 수 있다. 바람직하게는 제2설정값은 여유분을 고려하여 계약전력량의 65%로 설정할 수 있다.
상술한 본 발명의 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템의 전력 공급 제어는 시스템제어부(50)에서 전반적으로 제어된다. 이러한 시스템제어부(50)는 구체적으로 도 2에 도시한 바와 같이 메인연산처리부(510), 저장부(520), 외부I/O부(530), 통신부(540), 및 디스플레이부(550)를 포함할 수 있다. 또한 통신부(540)를 통해 원격제어PC(600)와 연결될 수 있다.
이러한 시스템제어부(50)는 외부I/O부(530)를 통하여 다른 구성요소들로부터 전력 공급 제어에 필요한 데이터를 입력받는다. 예를 들어, 도시한 바와 같이, 시스템제어부(50)는 외부I/O부(530)를 통해 각종 설정값과 계량장치(30)가 계측한 최대수요전력과, 여러 가지 부속장치들로부터의 동작 정보 등과 같은 필요한 정보를 입력받는다. 예를 들어 필요한 정보는 발전기 계량장치(31)의 계측값, 기상청정보, 각 구성요소의 동작정보를 포함할 수 있다.
이렇게 입력된 데이터들은 저장부(520)에 저장된다.
메인연산처리부(510)는 입력/저장된 설정값과, 계측값, 및 구성요소의 동작정보들을 비교/판단하여 정해진 제어신호를 발생한다. 예를 들어, 제어신호는 자동절체차단기(ATCB)에 대한 제어신호, 피크제어용 절환스위치 제어신호, 및 비상상황 절환스위치 제어신호가 있을 수 있다. 또한 각종 경보를 경보부(531)를 통해 출력한다.
또한 시스템제어부(50)는 디스플레이부(550)를 통해 시스템의 각종 데이터를 시각적으로 디스플레이할 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템에서의 전체 전력 공급 제어 흐름에 대한 플로우챠트이다. 여기에서는 상시전원을 한전으로 보조전원을 발전기로 상정하여 본 발명의 시스템에서 이루어지는 전체 전력 공급 제어를 보여준다.
본 발명의 시스템은 또한 기상청 사이트 또는 기온정보를 얻을 수 있는 위치에 연결되어 온도에 따른 피크제어를 수행할 수 있다. 이를테면, 시스템제어부(50)는 동절기 온도설정값과 하절기 온도설정값을 저장하고 있으면서, 동절기에는 설정값 온도값 보다 낮을 경우에 제2부하그룹을 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체하고, 하절기에는 하절기 온도설정값 보다 온도가 높을 경우에 제2부하그룹을 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체한다. 이는 현재 기온에 따라 미리 예측하여 피크제어를 수행함으로써 훨씬 안정적인 전력 공급 제어가 이루어질 수 있도록 한다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
20a: 제1부하그룹 20b: 제3부하그룹
20c: 제2부하그룹 30: 계량장치
31: 발전기 계량장치 40: 발전기
50: 시스템제어부 510: 메인연산처리부
520: 저장부 530: 외부I/O부
531: 경보부 540: 통신부
550: 디스플레이부 600: 원격제어PC
A: 상시전원라인 ATCB: 자동절체차단기
ATS1: 제1절환스위치 ATS2: 제2절환스위치
20c: 제2부하그룹 30: 계량장치
31: 발전기 계량장치 40: 발전기
50: 시스템제어부 510: 메인연산처리부
520: 저장부 530: 외부I/O부
531: 경보부 540: 통신부
550: 디스플레이부 600: 원격제어PC
A: 상시전원라인 ATCB: 자동절체차단기
ATS1: 제1절환스위치 ATS2: 제2절환스위치
Claims (12)
- 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템으로서:
상시전원라인;
우선순위로 분류된 다수개의 부하그룹;
상시전원에 대한 현재 소비전력량을 계량하도록 배치되는 계량장치;
상기 부하그룹들에 대한 전원 공급이 가능하도록 배치된 발전기; 및
시스템제어부;를 포함하고,
상기 시스템제어부는 상시전원에 대한 계약전력량과, 상기 계약전력량 보다 낮은 제1설정값, 및 상기 제1설정값 보다 낮은 제2설정값을 저장하고,
상기 계량장치가 계측한 현재 소비전력량이 제1설정값에 도달하면 상기 발전기를 온(ON)하여 상기 다수개의 부하그룹 중 하나 이상에 전원을 공급되도록 제어하며, 상기 계량장치가 계측한 현재 소비전력량이 제2설정값에 이하이면 상기 발전기가 오프(OFF)되도록 제어하되,
상기 현재 소비전력량은 순간 최대수요전력으로서 소정시간 간격마다의 소비전력량의 평균치로 도출되며,
상기 제1설정값과 상기 제2설정값의 차이는 상기 발전기의 용량 이상인 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 다수개의 부하그룹은, 제1부하그룹과 제2부하그룹을 포함하고,
상기 제1부하그룹은 비상상황에서 우선하여 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 상기 상시전원라인에서 상기 발전기로 절체되고,
상기 제2부하그룹은 상기 상시전원에 대한 현재 소비전력이 상기 제1설정값 이상일 때 우선하여 상기 상시전원라인에서 상기 발전기로 절체되는 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템.
- 청구항 3에 있어서,
상기 제1부하그룹과 상기 제2부하그룹은 각각 제1비상전원라인과 제2비상전원라인을 통해 상기 발전기와 연결되고,
상기 제1 및 제2비상전원라인과 상기 발전기 사이에 배치되고 상기 시스템제어부의 제어신호에 따라 상기 제1비상전원라인과 제2비상전원라인을 상호 절체하는 자동절체차단기를 포함하는 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 시스템제어부의 제어신호에 따라, 상기 제1부하그룹에 연결된 상기 상시전원라인과 상기 제1비상전원라인을 상호 절체하는 제1절환스위치를 포함하고,
상기 시스템제어부는 상기 상시전원라인의 정전을 포함하는 정해진 비상 상황에서, 상기 발전기를 온시키고, 상기 자동절체차단기와 상기 제1절환스위치를 제어하여 상기 제1부하그룹이 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 제어하는 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제2부하그룹을 상기 상시전원라인과 상기 제2비상전원라인 간에 절체가능하게 설치되는 제2절환스위치를 포함하고,
상기 시스템제어부는 상기 계량장치가 계측한 현재 소비전력이 상기 제1설정값 이상일 경우에 상기 자동절체차단기와 상기 제2절환스위치를 제어하여 상기 제2부하그룹이 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체하는 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템.
- 삭제
- 청구항 3에 있어서,
상기 시스템제어부는 동절기 온도설정값과 하절기 온도설정값을 저장하고,
현재의 기온정보를 입력받아서 입력받은 온도가 상기 동절기 온도설정값 보다 낮거나 하절기 온도설정값 보다 높을 때,
상기 제2부하그룹이 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 절체하는 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 시스템.
- 공급사와 맺은 계약전력량이 부여된 수용가를 위한 보조전원을 이용한 전력공급 제어 방법으로서:
상기 계약전력량 보다 낮은 제1설정값, 및 상기 제1설정값 보다 낮은 제2설정값을 포함하는 상시전원에 대한 설정값들을 설정하는 단계;
상기 수용가의 전체 부하들의 상시전원에 대한 현재 소비전력량을 계측하는 단계; 및
상기 현재 소비전력량과 상기 설정값들을 비교한 결과에 따라 상기 보조전원으로서의 발전기를 온(ON)/오프(OFF)시키는 단계;를 포함하고,
상기 현재 소비전력량이 상기 제1설정값에 도달하는 경우에, 상기 발전기를 온시키며, 상기 현재 소비전력량이 상기 제2설정값에 이하인 경우에, 상기 발전기를 오프시키되, 상기 현재 소비전력량은 순간 최대수요전력으로서 소정시간 간격마다의 소비전력량의 평균치로 도출되며,
상기 제1설정값과 상기 제2설정값의 차이는 상기 발전기의 용량 이상인 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 제어 방법. - 삭제
- 청구항 9에 있어서,
상기 수용가의 전체 부하는 제1부하그룹과 제2부하그룹을 포함하고,
상기 제1부하그룹은 상기 상시전원의 정전을 포함하는 비상상황에서 우선하여 상기 발전기로부터 전력을 공급받도록 상기 상시전원에서 상기 발전기로 절체되고,
상기 제2부하그룹은 상기 현재 소비전력이 상기 제1설정값 이상일 때 우선하여 상기 상시전원에서 상기 발전기로 절체되는 것인,
보조전원을 이용한 전력공급 제어 방법.
- 삭제
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KR1020120112852A KR101253757B1 (ko) | 2012-10-11 | 2012-10-11 | 보조전원을 이용한 전력공급 제어 시스템 및 방법 |
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KR100699352B1 (ko) | 2006-08-30 | 2007-03-26 | 주식회사 대흥기전 | 전력피크제어를 수행하는 발전시스템 및 그 제어 방법 |
KR100790829B1 (ko) | 2005-07-12 | 2008-01-02 | 엘지전자 주식회사 | 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법 |
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