KR102334046B1 - 전력 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력계통의 주파수에 따라, 전력계통으로부터 전력을 공급받아 저장하거나 저장된 전력을 전력계통에 공급하는 계통 연계형 전력 관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 시스템은 전력계통의 주파수를 조절하는 계통 연계형 전력 관리 시스템에 있어서, 상기 전력계통의 주파수에 따라 디바이스 제어 메시지 및 충방전 제어 메시지를 생성하는 전력 관리 장치, 상기 충방전 제어 메시지에 따라 상기 전력계통에서 공급되는 전력을 배터리에 저장하거나 상기 배터리에 저장된 전력을 상기 전력계통으로 방전시키는 전력 저장 장치 및 제1 통신 라인을 통해 상기 전력 관리 장치에서 생성된 디바이스 제어 메시지를 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치에 전달하거나, 상기 제1 통신 라인을 통해 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치의 상태 정보를 상기 전력 관리 장치에 전달하는 통신 제어 장치를 포함하고, 상기 전력 관리 장치는 제2 통신 라인을 통해 상기 충방전 제어 메시지를 상기 전력 저장 장치에 송신하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 관리 시스템{System for managing power}
본 발명은 전력 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력계통의 주파수에 따라, 전력계통으로부터 전력을 공급받아 저장하거나 저장된 전력을 전력계통에 공급하는 계통 연계형 전력 관리 시스템에 관한 것이다.
전력 관리 시스템은 전력계통의 주파수를 조절하는 시스템이다. 여기서 전력계통은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템을 의미한다. 보다 구체적으로, 전력계통은 전력을 사용하는 일반 가정으로부터 공장과 같은 산업시설을 포함하고, 전력을 생산하는 신재생 에너지 발전소 등을 포함한다.
전력계통의 주파수는 전력의 공급량보다 사용량이 많은 경우 감소하고, 전력의 공급량보다 사용량이 적은 경우 증가한다. 일반적으로, 전력계통의 주파수가 일정할 때, 전력의 품질이 좋으므로 전력 관리 시스템은 전력계통과 연계되어 전력계통의 주파수를 일정 범위 내로 유지한다.
보다 구체적으로, 전력 관리 시스템은 전력계통의 주파수가 일정 범위를 초과하면 배터리에 전력을 충전하도록 제어하고, 전력계통의 주파수가 일정 범위 미만이면 배터리에 저장된 전력을 방전하도록 제어한다.
도 1은 종래 전력 관리 시스템을 도시한 도면이다. 이하 도 1을 참조하여 종래 전력 관리 시스템의 동작 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 종래 전력 관리 시스템은 PMS(Power Management System, 11), 통신 중계 장치, ESS(Energy Storage System, 14), BMS(Battery Management System, 13) 및 기타 주변 장치(15)를 포함하여 구성된다.
일반적으로, 전력 관리 시스템의 PMS(11)는 제어실 내부에 위치하여 전력계통의 주파수를 분석하고, 전력계통의 주파수에 따라 제어 명령을 내린다. 현장에 위치한 ESS(14)는 PMS(11)의 제어 명령에 따라 실제 전력에 대한 제어를 수행한다.
다시 말해, 주파수를 분석하고 제어 명령을 내리는 디바이스(PMS)의 위치와, 실제 전력이 제어되는 디바이스(BMS, ESS, 주변 장치)의 위치가 물리적으로 분리되어 있으므로, 각 디바이스는 통신을 통해 전기적으로 연결된다.
이에 따라, PMS(11)에서 생성된 제어 명령은 통신 중계 장치(12)를 통해 ESS(14), BMS(13) 및 기타 주변 장치(15)로 전달되고, 각 장치는 제어 명령에 따라 동작한다. 예를 들어, 배터리 충방전을 위한 제어 명령은 PMS(11)에서 통신 중계 장치(12)를 통해 ESS(14)에 전달된다. 이 때, ESS(14)는 배터리 또는 BMS(13)를 제어하여 배터리에 전력을 충전하거나, 배터리에 저장된 전력을 방전시킨다.
전력계통에 사고가 발생한 경우, 전력계통의 주파수를 빠르게 제어할 필요가 있다. 그러나, 종래 전력 관리 시스템에 의하면 배터리 충방전을 위한 제어 명령은 통신 중계 장치(12)를 통해 PMS(11)에서 ESS(14)로 전달되므로 통신 지연이 발생하고, 이에 따라 배터리 충방전의 반응속도가 늦어지는 문제점이 있다.
본 발명은 디바이스 제어 메시지와 충방전 제어 메시지의 통신 라인을 다르게 구성함으로써, 배터리 충방전의 반응속도를 높일 수 있는 전력 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배터리 관리 장치 및 전력 저장 장치로부터 수신된 상태 정보에 따라 각 장치의 기동 및 통신을 제어함으로써, 어느 하나의 장치 이상으로 인한 전체 시스템의 오동작을 방지할 수 있는 전력 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배터리 관리 장치 및 전력 저장 장치의 상태 정보를 누적 저장함으로써, 시스템을 구성하는 각 장치의 상태 이력을 관리할 수 있고 시스템의 제어 경향을 파악할 수 있는 전력 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 현장에 위치한 각 장치가 전력 관리 장치의 통신 상태 정보에 기초하여 통신 제어 장치에 대한 통신을 차단함으로써, 통신 상태 불량에 따른 전체 시스템 오동작을 사전에 차단할 수 있는 전력 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 시스템은 전력계통의 주파수를 조절하는 계통 연계형 전력 관리 시스템에 있어서, 상기 전력계통의 주파수에 따라 디바이스 제어 메시지 및 충방전 제어 메시지를 생성하는 전력 관리 장치, 상기 충방전 제어 메시지에 따라 상기 전력계통에서 공급되는 전력을 배터리에 저장하거나 상기 배터리에 저장된 전력을 상기 전력계통으로 방전시키는 전력 저장 장치 및 제1 통신 라인을 통해 상기 전력 관리 장치에서 생성된 디바이스 제어 메시지를 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치에 전달하거나, 상기 제1 통신 라인을 통해 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치의 상태 정보를 상기 전력 관리 장치에 전달하는 통신 제어 장치를 포함하고, 상기 전력 관리 장치는 제2 통신 라인을 통해 상기 충방전 제어 메시지를 상기 전력 저장 장치에 송신하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 디바이스 제어 메시지와 충방전 제어 메시지의 통신 라인을 다르게 구성함으로써, 배터리 충방전의 반응속도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 배터리 관리 장치 및 전력 저장 장치로부터 수신된 상태 정보에 따라 각 장치의 기동 및 통신을 제어함으로써, 어느 하나의 장치 이상으로 인한 전체 시스템의 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 배터리 관리 장치 및 전력 저장 장치의 상태 정보를 누적 저장함으로써, 시스템을 구성하는 각 장치의 상태 이력을 관리할 수 있고 시스템의 제어 경향을 파악할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 현장에 위치한 각 장치가 전력 관리 장치의 통신 상태 정보에 기초하여 통신 제어 장치에 대한 통신을 차단함으로써, 통신 상태 불량에 따른 전체 시스템 오동작을 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 전력 관리 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 전력 관리 시스템에서 제어 메시지 및 상태 정보가 송수신되는 모습을 도시한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 시스템(100)을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 시스템(100)은 전력 관리 장치(110), 전력 저장 장치(120), 통신 제어 장치(130), 제1 스위칭 모듈(140) 및 제2 스위칭 모듈(150)을 포함하여 구성된다. 도 2에 도시된 전력 관리 시스템(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
본 발명의 전력 관리 시스템(100)은 전력계통의 주파수를 조절하는 계통 연계형(grid connected) 전력 관리 시스템이다. 여기서 전력계통은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템을 의미한다. 보다 구체적으로, 전력계통은 전력을 사용하는 일반 가정으로부터 공장과 같은 산업시설을 포함할 수 있고, 전력을 생산하는 신재생 에너지 발전소 등을 포함할 수 있다.
전력계통의 주파수는 전력의 공급량보다 사용량이 많은 경우 감소하고, 전력의 공급량보다 사용량이 적은 경우 증가한다. 일반적으로, 전력계통의 주파수가 일정할 때, 전력의 품질이 좋으므로 본 발명의 전력 관리 시스템(100)은 전력계통과 연계되어 전력계통의 주파수를 일정 범위 내로 유지하기 위한 시스템일 수 있다.
전력 관리 시스템(100)은 전력계통의 주파수가 일정 범위를 초과하면 전력을 충전하도록 제어하고, 전력계통의 주파수가 일정 범위 미만이면 전력을 방전하도록 제어함으로써, 전력 이용의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 전력 관리 시스템(100)에서 제어 메시지 및 상태 정보가 송수신되는 모습을 도시한 도면이다. 이하 도 3을 참조하여, 본 발명의 전력 관리 시스템(100) 및 이를 구성하는 각 구성요소를 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 시스템(100)은 제어실과 현장으로 분리될 수 있다. 제어실은 사용자가 후술하는 전력 관리 장치(110)를 통해 전력 관리 시스템(100) 전체를 제어하는 위치이다. 또한, 현장(field)은 사용자의 제어에 따라 실제로 전력의 이동이 발생하는 위치이다.
도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 제어실과 현장은 물리적으로 분리될 수 있고, 제어실에 위치한 사용자는 현장에 위치한 다수의 전력 디바이스를 함께 제어할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 장치(110)는 전력계통의 주파수에 따라 디바이스 제어 메시지 및 충방전 제어 메시지를 생성할 수 있다. 본 발명은 전력계통의 주파수를 측정하기 위하여 주파수 센서(111)를 더 포함할 수도 있다. 주파수 센서(111)는 전력계통의 전류 또는 전압을 이용하여 주파수를 측정할 수 있고, 측정된 주파수 데이터를 전력 관리 장치(110)로 송신할 수 있다.
본 발명의 전력 관리 장치(110)는 전력 관리 시스템(100)의 최상위 제어 장치로서, 전력계통과 연계되어 동작하는 EMS(Energy Management System) 또는 PMS(Power Management System)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(120)는 충방전 제어 메시지에 따라 전력계통에서 공급되는 전력을 배터리에 저장하거나 배터리에 저장된 전력을 전력계통으로 방전시킬 수 있다.
전력 관리 장치(110)에서 생성되는 충방전 제어 메시지는 충전 제어 메시지 및 방전 제어 메시지를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 전력 관리 장치(110)는 전력계통의 주파수가 기준 범위 이상이면 충전 제어 메시지를 생성하고, 전력계통의 주파수가 기준 범위 미만이면 방전 제어 메시지를 생성할 수 있다.
전력 저장 장치(120)는 충전 제어 메시지에 따라 전력계통에서 공급되는 전력을 배터리에 저장할 수 있다. 또한, 전력 저장 장치(120)는 방전 제어 메시지에 따라 배터리에 저장된 전력을 전력계통으로 방전시킬 수 있다.
다시 말해, 전력 관리 장치(110)에서 생성되는 충방전 제어 메시지는 전력 저장 장치(120)의 동작 상태를 제어함으로써, 배터리가 충전 또는 방전되도록 하는 메시지를 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리는 배터리 관리 장치에 의해 관리될 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 관리 장치는 배터리의 상태 정보를 관리하는 소프트웨어를 탑재할 수 있고, 예를 들어, BMS(Battery Management System, 310)일 수 있다.
본 발명의 배터리는 리튬 이온 방식 또는 리튬 폴리머 방식으로 생산되는 전지를 포함할 수 있고 납 축전지를 포함할 수도 있다. 이와 같은 배터리는 직류 전력을 저장할 수 있다.
본 발명의 전력 저장 장치(120)는 전력계통에서 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 상술한 바와 같이 배터리는 직류 전력을 저장하는데 반해, 전력계통에서 이용되는 전력을 교류 전력일 수 있다.
이에 따라, 전력 저장 장치(120)는 전력계통에서 공급되는 교류 전력을 배터리에 저장하기 위해 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 또한, 전력 저장 장치(120)는 배터리에 저장된 직류 전력을 전력계통으로 방전시키기 위하여 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수도 있다.
다시 말해, 본 발명의 전력 저장 장치(120)는 전력계통과 배터리간의 전력 공급을 관리하는 ESS(Energy Storage System)를 포함할 수 있고, 전력의 전기적 특성을 변환하는 PCS(Power Conversion System)를 포함할 수도 있다.
상술한 전력 저장 장치(120)는 전력 관리 장치(110) 및 배터리 관리 장치(310)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또한, 상술한 배터리 관리 장치(310)는 전력 관리 장치(110) 및 전력 저장 장치(120)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이와 같은 데이터 통신은 무선 또는 유선 통신을 통해 수행될 수 있다. 각 장치간에 송수신되는 데이터에 대해서는 후술하도록 한다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치(130)는 제1 통신 라인을 통해 전력 관리 장치(110)에서 생성된 디바이스 제어 메시지를 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)에 전달할 수 있다. 또한, 본 발명의 통신 제어 장치(130)는 제1 통신 라인을 통해 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 상태 정보를 전력 관리 장치(110)에 전달할 수 있다.
디바이스 제어 메시지는 전력 저장 장치(120)의 기동 여부를 제어하는 기동 제어 메시지를 포함할 수 있고, 전력 저장 장치(120) 또는 배터리 관리 장치(310)의 통신을 제어하는 통신 제어 메시지를 포함할 수 있다. 또한, 디바이스 제어 메시지는 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 상태 정보를 요청하는 상태 요청 메시지를 포함할 수 있다.
이와 같은 디바이스 제어 메시지는 제1 통신 라인을 통해 전력 관리 장치(110)와 전력 저장 장치(120) 또는 배터리 관리 장치(310) 사이에서 송수신될 수 있다. 제1 통신 라인은 배터리 관리 장치(310), 전력 저장 장치(120) 또는 기타 주변 장치(320)들을 통신 제어 장치(130)를 통해 전력 관리 장치(110)와 연결하는 통신 라인일 수 있다.
통신 제어 장치(130)는 상술한 디바이스 제어 메시지를 제1 통신 라인을 통해 배터리 관리 장치(310), 전력 저장 장치(120) 또는 주변 장치(320)에 전달할 수 있다. 이에 따라 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 통신 제어 장치(130)로부터 디바이스 제어 메시지를 수신할 수 있다.
디바이스 제어 메시지가 전력 저장 장치(120)의 기동 여부를 제어하는 기동 제어 메시지일 때, 전력 저장 장치(120)는 기동 제어 메시지에 따라 기동될 수 있다. 기동 제어 메시지에 따라 전력 저장 장치(120)가 기동되면 전력 저장 장치(120)는 배터리의 충방전을 제어할 수 있고, 기동 제어 메시지에 따라 전력 저장 장치(120)의 기동이 중지되면 전력 저장 장치(120)는 배터리 충방전을 제어하지 않을 수 있다.
디바이스 제어 메시지가 전력 저장 장치(120) 또는 배터리 관리 장치(310)의 통신을 제어하는 통신 제어 메시지일 때, 전력 저장 장치(120) 또는 배터리 관리 장치(310)는 통신 제어 메시지에 따라 데이터 통신을 수행할 수 있다.
통신 제어 메시지에 따라 전력 저장 장치(120)의 데이터 통신이 중단되면, 전력 저장 장치(120)는 배터리 관리 장치(310) 및 통신 제어 장치(13)와 데이터 통신을 수행하지 않을 수 있다. 또한, 통신 제어 메시지에 따라 배터리 관리 장치(310)의 데이터 통신이 중단되면, 배터리 관리 장치(310)는 전력 저장 장치(120) 및 통신 제어 장치(130)와 데이터 통신을 수행하지 않을 수 있다.
디바이스 제어 메시지가 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 상태 정보를 요청하는 상태 요청 메시지일 때, 전력 저장 장치(120) 또는 배터리 관리 장치(310)는 상태 요청 메시지에 따라 상태 정보를 생성할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 상태 정보는 상태 요청 메시지에 대한 응답 메시지일 수 있다.
이와 달리, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 상태 요청 메시지의 수신 여부와 관계 없이 일정 주기로 자신의 상태 정보를 생성할 수도 있다. 다시 말해, 본 발명의 상태 정보는 특정 메시지에 대한 응답 메시지가 아닌, 일정 주기로 생성되는 메시지일 수도 있다.
배터리 관리 장치(310) 및 전력 저장 장치(120)에서 생성되는 상태 정보는 장치 상태 정보 또는 통신 상태 정보를 포함할 수 있다. 장치 상태 정보는 각 장치의 동작 상태, 장치의 이상 유무에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 통신 상태 정보는 각 장치의 데이터 통신 상태, 통신 이상 유무에 대한 정보를 포함할 수 있다.
통신 제어 장치(130)는 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)에서 생성된 상태 정보를 제1 통신 라인을 통해 전력 관리 장치(110)에 전달할 수 있다. 이에 따라, 전력 관리 장치(110)는 통신 제어 장치(130)로부터 각 장치의 상태 정보를 수신할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명은 통신 제어 장치(130)와 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)를 연결하는 제1 스위칭 모듈(140)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 통신 제어 장치(130)는 제1 스위칭 모듈(140)을 통해 디바이스 제어 메시지를 전력 저장 장치(120) 또는 배터리 관리 장치(310)에 송신하거나, 제1 스위칭 모듈(140)을 통해 상태 정보를 수신할 수 있다.
제1 스위칭 모듈(140)은 통신 제어 장치(130)와 배터리 관리 장치(310), 전력 저장 장치(120) 및 기타 주변 장치(320)간의 데이터 통신을 중계하는 임의의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 모듈(140)은 허브(hub) 또는 스위칭 허브(switching hub)일 수 있고, 바람직하게는 수신된 메시지를 특정 장치로 전송하도록 제어할 수 있는 스위칭 허브일 수 있다.
보다 구체적으로, 전력 관리 장치(110)에서 생성된 디바이스 제어 메시지는 목적지가 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 기동 제어 메시지의 목적지는 전력 저장 장치(120)일 수 있고, 통신 제어 메시지의 목적지는 배터리 관리 시스템일 수 있다. 메시지의 목적지에 대한 정보는 각 메시지를 구성하는 프레임(frame)의 헤더에 포함될 수 있다.
이에 따라, 통신 제어 장치(130)로부터 기동 제어 메시지 및 통신 제어 메시지를 수신한 제1 스위칭 모듈(140)은, 각 메시지의 헤더를 참조하여 기동 제어 메시지를 전력 저장 장치(120)에 전달할 수 있고 통신 제어 메시지를 배터리 관리 시스템으로 전달할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 디바이스 제어 메시지가 상태 요청 메시지이면, 통신 제어 장치(130)는 제1 스위칭 모듈(140)을 통해 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 상태 정보를 수신할 수 있다. 다시 말해, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 상태 요청 메시지에 대한 응답 메시지인 상태 정보를 제1 스위칭 모듈(140)을 통해 통신 제어 장치(130)로 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치(130)는 수신된 상태 정보에 따라 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 기동을 중단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(310)의 상태 정보는 배터리의 이상 유무에 대한 정보 및 배터리의 충전량(State Of Charge; SOC)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
통신 제어 장치(130)는 배터리 관리 장치(310)의 상태 정보에 기초하여 배터리에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있고, 배터리의 충전량이 과도하게 낮다고 판단할 수도 있다. 이 때, 통신 제어 장치(130)는 배터리 관리 장치(310)의 기동을 중단시킬 수 있다.
다른 예에서, 전력 저장 장치(120)의 상태 정보는 전력 저장 장치(120)의 이상 유무에 대한 정보를 포함할 수 있다. 통신 제어 장치(130)는 전력 저장 장치(120)의 상태 정보에 기초하여 전력 저장 장치(120)의 동작에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 이 때, 통신 제어 장치(130)는 전력 저장 장치(120)의 기동을 중단시킬 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 기동은 상술한 전력 관리 장치(110)에서 생성된 기동 제어 메시지에 의해 제어될 수 있을 뿐만 아니라, 통신 제어 장치(130)에 의해 제어될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치(130)는 상태 정보에 따라 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)에 대한 통신을 차단할 수 있다. 예를 들어, 상태 정보는 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 데이터 통신 상태, 통신 이상 유무에 대한 정보를 포함할 수 있다.
통신 제어 장치(130)는 상태 정보에 기초하여 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 데이터 통신 상태가 불량하다고 판단할 수 있다. 이 때, 통신 제어 장치(130)는 데이터 통신 상태가 불량한 장치에 대한 통신을 차단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 배터리 관리 장치 및 전력 저장 장치로부터 수신된 상태 정보에 따라 각 장치의 기동 및 통신을 제어함으로써, 어느 하나의 장치 이상으로 인한 전체 시스템의 오동작을 방지할 수 있다.
한편, 전력 저장 장치(120)의 상태 정보는 후술하는 제2 통신 라인을 통해 전력 관리 장치(110)로 송신될 수도 있다. 다시 말해, 전력 관리 장치(120)는 제2 통신 라인을 통해 전력 저장 장치(110)의 상태 정보를 수신할 수 있다.
전력 관리 장치(110)는 최상위 제어 장치이므로, 상술한 통신 제어 장치(130)의 기능을 모두 포함할 수 있다. 이에 따라, 전력 관리 장치(110)는 전력 저장 장치(120)의 상태 정보에 기초하여 전력 저장 장치(120)의 기동 및 통신을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치(130)는 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)의 상태 정보를 누적 저장할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 자신의 상태 정보를 일정 주기로 전력 저장 장치(120)에 송신할 수 있다. 전력 저장 장치(120)는 일정 주기로 수신된 각 장치의 상태 정보를 시간에 따라 누적하여 저장할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는, 전력 관리3 장치(110)에서 생성된 상태 요청 메시지에 따라 자신의 상태 정보를 전력 저장 장치(120)에 송신할 수 있다. 이와 같이 상태 정보의 송신은 주기성을 갖지 않을 수 있다. 전력 저장 장치(120)는 일정 주기로 수신되는 상태 정보뿐만 아니라, 비주기적으로 수신되는 상태 정보 또한 시간에 따라 누적하여 저장할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 배터리 관리 장치 및 전력 저장 장치의 상태 정보를 누적 저장함으로써, 시스템을 구성하는 각 장치의 상태 이력을 관리할 수 있고 시스템의 제어 경향을 파악할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 의하면 배터리 관리 장치(310)의 상태 이력에 기초하여 배터리 충전량의 변화를 파악할 수 있다. 또한, 전력 저장 장치(120)의 상태 이력에 기초하여 배터리 충방전에 대한 제어 경향을 파악할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치(130)는 전력 관리 장치(110)의 통신 상태 정보를 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)에 송신할 수 있다.
전력 관리 장치(110)는 자신의 통신 상태를 나타내기 위한 상태 메시지를 통신 제어 장치(130)에 송신할 수 있다. 이와 달리, 전력 관리 장치(110)는 통신 제어 장치(130)에 송신되는 디바이스 제어 메시지에 자신의 통신 상태에 대한 정보를 포함시킬 수 있다.
통신 제어 장치(130)는 전력 관리 장치(110)로부터 수신된 메시지에 기초하여 전력 관리 장치(110)의 통신 상태 정보를 파악할 수 있다. 통신 제어 장치(130)는 이와 같이 파악된 전력 관리 장치(110)의 통신 상태 정보를 배터리 관리 장치(310), 전력 저장 장치(120) 또는 기타 주변 장치(320)에 송신할 수 있다.
이에 따라, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 전력 관리 장치(110)의 통신 상태 정보에 기초하여 통신 제어 장치(130)에 대한 통신을 차단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 전력 관리 장치(110)의 통신 상태 정보에 기초하여 통신 상태가 불량이라는 것을 파악할 수 있다.
이 때, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 통신 제어 장치(130)에 대한 통신을 차단할 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 장치(310) 또는 전력 저장 장치(120)는 전력 관리 장치(110)에서 생성된 디바이스 제어 메시지를 수신하지 않을 수 있고, 자신의 상태 정보를 송신하지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 현장에 위치한 각 장치가 전력 관리 장치의 통신 상태 정보에 기초하여 통신 제어 장치에 대한 통신을 차단함으로써, 통신 상태 불량에 따른 전체 시스템 오동작을 사전에 차단할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 최상위 제어 장치인 전력 관리 장치(110)의 통신 상태가 불량인 경우 전체 시스템의 오동작이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 배터리 관리 장치(310) 및 전력 저장 장치(120)는 통신 제어 장치(130)에 대한 통신을 차단함으로써, 전력 관리 장치(110)와 데이터 통신을 수행하지 않을 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 관리 장치(110)는 제2 통신 라인을 통해 충방전 제어 메시지를 전력 저장 장치(120)에 송신할 수 있다. 제2 통신 라인은 상술한 통신 제어 장치(130)를 거치지 않고, 전력 관리 장치(110)와 전력 저장 장치(120)를 직접 연결하는 통신 라인일 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 전력 관리 장치(110)와 전력 저장 장치(120)를 직접 연결하는 제2 스위칭 모듈(150)을 더 포함할 수 있다. 이 때, 제2 통신 라인은 전력 저장 장치(120)를 제2 스위칭 모듈(150)을 통해 전력 관리 장치(110)와 연결하는 통신 라인일 수 있다.
이에 따라, 전력 관리 장치(110)는 제2 스위칭 모듈(150)을 통해 충방전 제어 메시지를 전력 저장 장치(120)에 송신할 수 있다. 다시 말해, 전력 저장 장치(120)는 상술한 통신 제어 장치(130)를 거치지 않고, 전력 관리 장치(110)로부터 곧바로 충방전 제어 메시지를 수신할 수 있다.
본 발명의 충방전 제어 메시지는 충전 지령값 또는 방전 지령값을 포함할 수 있다. 충전 지령값은 전력 저장 장치(120)가 배터리에 충전(저장)해야 할 전력량을 포함할 수 있고, 방전 지령값은 전력 거장 장치가 배터리를 방전시켜야 할 전력량을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(120)는 충전 지령값에 대응하는 전력을 배터리에 저장하거나, 방전 지령값에 대응하는 전력을 배터리에서 방전시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 전력 저장 장치(120)는 충방전 제어 메시지에 기초하여 충전 지령값 또는 방전 지령값을 파악할 수 있다. 충방전 제어 메시지에 충전 지령값이 포함된 경우, 전력 저장 장치(120)는 전력계통에서 공급되는 전력 중 충전 지령값에 대응하는 전력을 배터리에 저장할 수 있다.
반면에, 충방전 제어 메시지에 방전 지령값이 포함된 경우, 전력 저장 장치(120)는 배터리에 저장된 전력 중 방전 지령값에 대응하는 전력을 전력계통으로 공급할 수 있다. 전력 저장 장치(120)가 배터리에 전력을 충전 또는 방전하기 위해 전력의 전기적 특성을(AC/DC)을 변경할 수 있음은 전술한 바와 같다.
상술한 바와 같은 본 발명은 디바이스 제어 메시지와 충방전 제어 메시지의 통신 라인을 다르게 구성함으로써, 배터리 충방전의 반응속도를 높일 수 있다. 보다 구체적으로, 충방전 제어 메시지는 디바이스 제어 메시지와 달리 통신 제어 장치(130)를 거치지 않고 전력 관리 장치(110)에서 전력 저장 장치(120)로 직접 송신되므로, 통신 지연이 발생하지 않는다. 이에 따라, 본 발명에 의하면 배터리가 빠르게 충전 또는 방전됨으로써 계통사고에 빠르게 대응할 수 있는 장점이 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (10)

  1. 전력계통의 주파수를 조절하는 계통 연계형 전력 관리 시스템에 있어서,
    상기 전력계통의 주파수에 따라 디바이스 제어 메시지 및 충방전 제어 메시지를 생성하는 전력 관리 장치;
    상기 전력 관리 장치에서 생성된 상기 디바이스 제어 메시지를 제1 통신 라인을 통해 배터리 관리 장치 또는 전력 저장 장치에 전달하거나, 상기 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치의 상태 정보를 상기 제1 통신 라인을 통해 상기 전력 관리 장치에 전달하는 통신 제어 장치;
    상기 제1 통신 라인을 통해 상기 디바이스 제어 메시지가 상기 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치로 전송되도록 스위칭하는 제1 스위칭 모듈; 및
    상기 충방전 제어 메시지에 따라 상기 전력계통에서 공급되는 전력을 배터리에 저장하거나 상기 배터리에 저장된 전력을 상기 전력계통으로 방전시키는 전력 저장 장치를 포함하고,
    상기 전력 관리 장치는,
    상기 생성된 디바이스 제어 메시지가 상기 제1 통신 라인을 통해 상기 통신 제어 장치로 전송되고, 상기 생성된 충방전 제어 메시지가 제2 통신 라인을 통해 상기 전력 저장 장치로 전송되도록 스위칭하는 제2 스위칭 모듈을 더 포함하는 전력 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 관리 장치는
    상기 제2 통신 라인을 통해 전송되는 상기 전력 저장 장치의 상태 정보를 상기 제2 스위칭 모듈을 통해 수신하는 전력 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통신 제어 장치는
    상기 상태 정보에 따라 상기 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치의 기동을 중단하는 전력 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신 제어 장치는
    상기 상태 정보에 따라 상기 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치에 대한 통신을 차단하는 전력 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신 제어 장치는
    상기 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치의 상태 정보를 누적 저장하는 전력 관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신 제어 장치는
    상기 전력 관리 장치의 통신 상태 정보를 상기 배터리 관리 장치 또는 상기 전력 저장 장치에 송신하는 전력 관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치 또는 전력 저장 장치는
    상기 전력 관리 장치의 통신 상태 정보에 기초하여 상기 통신 제어 장치에 대한 통신을 차단하는 전력 관리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 제어 메시지는
    충전 지령값 또는 방전 지령값을 포함하고,
    상기 전력 저장 장치는
    상기 충전 지령값에 대응하는 전력을 상기 배터리에 저장하거나, 상기 방전 지령값에 대응하는 전력을 상기 배터리에서 방전시키는 전력 관리 시스템.
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