KR20160129263A - 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력계측기에 전원 관리 시스템(Power Management System, PMS)의 기능을 추가시켜 인버터 제어 및 전력 관리가 가능한 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기는, 태양광이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지 시스템 및 이와 연계된 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System, BESS)의 효율적인 운영을 위해 설치되는 전력계측기에 있어서, 분전함에서 전압, 전류 또는 누설전류 중 적어도 1 이상을 측정하는 전력계측모듈; 상기 전력계측모듈에서 계측한 측정데이터를 기반으로 현재 사용전력 정보, 전력량 정보 또는 누설전류 정보를 계산하는 전력분석모듈; 상기 현재 사용전력 정보를 분석하여 상기 신재생 에너지 시스템 또는 상기 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 운영하기 위하여 각각의 시스템과 연계되는 전력변환장치의 제어정보를 생성하는 시스템운영분석모듈; 및 상기 전력변환장치와 통신하여 상기 제어정보를 전송하는 통신모듈;을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기{Power measuring instrument having function of power management system}
본 발명은 전력계측기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력계측기에 전원 관리 시스템(Power Management System, PMS)의 기능을 추가시켜 인버터 제어 및 전력 관리가 가능한 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기에 관한 것이다.
환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다.
특히, 자연적인 에너지원을 이용하는 신재생에너지 발전이 많이 등장하고 있다. 이러한 신재생 에너지에는 여러 종류가 있지만 태양광 발전이 많이 설치되고 있는 실정이다.
신재생에너지는 날씨나 바람 등의 기상 변화에 따라 발전량이 변하므로 이러한 변동을 줄이기 위하여 배터리를 이용하여 에너지를 저장하는 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System, BESS)이 나타나게 되었다.
전력 저장 시스템은 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템으로서, 오늘날의 환경 변화에 맞추어 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
이러한 신재생에너지와 BESS를 효율적으로 운영하기 위해서는 신재생에너지와 BESS를 제어하는 전원 관리 시스템(PMS)의 기능을 갖는 전력계측기의 도입이 시급하였다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 제10-1174891호(등록일자: 2012.08.10)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기위 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 신재생 에너지 시스템 및/또는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 통합관리하고 전력운용상태의 판별을 통한 운영 효율을 향상시킬 수 있는 전원 관리 시스템(PMS)의 기능을 갖는 전력계측기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 현재 사용하는 전력을 감시하고 전력관리를 통하여 과부하에 의한 전기화재 및 누설전류 감지를 통한 인체 감전사고를 미연에 방지할 수 있는 전원 관리 시스템(PMS)의 기능을 갖는 전력계측기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
더불어, 본 발명은 누설전류에 의한 화재 감지와 부하의 임피던스 계측을 통한 절연 저항값을 측정하여 전기 사고를 사전에 차단할 수 있는 시스템을 구성하여 사용자에게 서비스를 공급할 수 있는 전원 관리 시스템(PMS)의 기능을 갖는 전력계측기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기는, 태양광이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지 시스템 및 이와 연계된 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System, BESS)의 효율적인 운영을 위해 설치되는 전력계측기에 있어서, 분전함에서 전압, 전류, 누설전류 중 적어도 1 이상을 측정하는 전력계측모듈; 상기 전력계측모듈에서 계측한 측정데이터를 기반으로 현재 사용전력 정보, 전력량 정보 또는 누설전류 정보를 계산하는 전력분석모듈; 상기 현재 사용전력 정보를 분석하여 상기 신재생 에너지 시스템 또는 상기 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 운영하기 위하여 각각의 시스템과 연계되는 전력변환장치의 제어정보를 생성하는 시스템운영분석모듈; 및 상기 전력변환장치와 통신하여 상기 제어정보를 전송하는 통신모듈;을 포함하여 구성될 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 전력변환장치는, 상기 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)과 연계되는 BESS 인버터 또는 상기 신재생 에너지 시스템과 연계되는 신재생용 인버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기는 신재생 에너지 시스템 및/또는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 통합관리하고 전력운용상태의 판별을 통한 운영 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기는 현재 사용하는 전력을 감시하고 전력관리를 통하여 과부하에 의한 전기화재 및 누설전류 감지를 통한 인체 감전사고를 미연에 방지할 수 있다.
더불어, 본 발명의 실시예에 따른 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기는 누설전류에 의한 화재 감지와 부하의 임피던스 계측을 통한 절연 저항값을 측정하여 전기 사고를 사전에 차단할 수 있는 시스템을 구성하여 사용자에게 서비스를 공급할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, '포함(또는 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 더불어, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기를 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 의한 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기(100)는 태양광이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지 시스템(New & renewable Energy System, NES) 및/또는 이와 연계된 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System, BESS)의 효율적인 운영을 위해 설치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기(100)는 전력계측모듈(110), 전력분석모듈(120), 시스템운영분석모듈(130) 및 통신모듈(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
전력계측모듈(110)은 가정용 분전함 등에서 전압, 전류 또는 누설전류 중 적어도 1 이상을 측정할 수 있다.
전력분석모듈(120)은 전력계측모듈(110)에서 계측한 측정데이터를 기반으로 현재 사용전력 정보(I1), 전력량 정보(I2) 또는 누설전류 정보(I3) 등을 계산할 수 있다.
상기 측정데이터는 디지털 신호를 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 전력분석모듈(120)에서 사용되는 데이터는 RMS(Root Mean Square)의 값으로 제공될 수 있다. 따라서 계측된 데이터는 디지털 신호를 RMS 수식을 통해 전류, 전압 등을 계산할 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
<수학식 2>
Figure pat00002
따라서, 본 발명은 현재 사용하는 전력을 감시하고 전력관리를 통하여 과부하에 의한 전기화재 및 누설전류 감지를 통한 인체 감전사고를 미연에 방지할 수 있다.
더불어, 본 발명은 누설전류에 의한 화재 감지와 부하의 임피던스 계측을 통한 절연 저항값을 측정하여 전기 사고를 사전에 차단할 수 있는 시스템을 구성하여 사용자에게 서비스를 공급할 수 있는 장점이 있다.
시스템운영분석모듈(130)은 현재 사용전력 정보(I1)를 분석 또는 이용하여 신재생 에너지 시스템(NES) 및/또는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 최적으로 운영하기 위하여 각각의 시스템과 연계되는 전력변환장치(10)의 제어정보(I4)를 생성할 수 있다.
현재 사용전력 정보(I1)의 분석은 현재 사용전력을 토대로 15분 단위의 적산 전력량을 예측하여 사용전력량이 미리 설정된 일정값 이상이 되지 않도록 제어하기 위해 수행될 수 있다. 여기서 15분 단위의 전력 예측을 하는 이유는 현재 한국전력공사(KEPCO)에서 요금을 계산할 때 15분 단위의 전력값을 가지고 피크요금을 계산하기 때문이다. 또한, 15분 예측전력량이 아닌 현재 전력사용량이 일정 범위를 넘지 않도록 제어를 하기 위하여 정보를 분석한다.
제어정보(I4)는 전력변환장치(10)의 운영 시점 및/또는 운영 중지 시점을 포함할 수 있다.
이러한 시스템운영분석모듈(130)은 전력변환장치(10)와의 통신을 이용하여 신재생 에너지 시스템(NES) 및/또는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 최적의 운영을 위한 제어를 수행할 수 있다.
여기서 전력변환장치(10)는 BESS 인버터(12) 및/또는 신재생용 인버터(14)를 포함할 수 있다.
BESS 인버터(12)는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)과 연계될 수 있다. 또한, 도 2와 같이, 신재생용 인버터(14)는 신재생 에너지 시스템(NES)과 연계될 수 있다.
구체적으로, 시스템운영분석모듈(130)은 분석한 현재 사용전력 정보(I1)를 통해 BESS 인버터(12)와 통신으로 연결되어 부하 사용전력량이 피크가 높을 경우 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 방전시켜 부하 피크치를 낮추고, 부하 사용량이 작을 경우 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 충전이 이루어지도록 제어할 수 있다.
즉, 시스템운영분석모듈(130)은 통신모듈(140)을 통해 BESS 인버터(12)로 충전, 방전 및 정지 등의 제어정보(I4)를 보내어 BESS 인버터(12)의 최적 운영 및 사용전력의 피크치를 낮추고 부하율이 높게 유지되도록 제어를 수행할 수 있다.
통신모듈(140)은 전력변환장치(10)와 통신하여 제어정보(I4)를 전송할 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2와 같이, 통신모듈(140)은 BESS 인버터(12)의 인버터 통신부(12a) 및/또는 신재생용 인버터(14)의 인버터 통신부(14a)와 통신함으로써 제어정보(I4)를 전송할 수 있다.
BESS 인버터(12)의 인버터 제어부(12b) 및/또는 신재생용 인버터(14)의 인버터 제어부(14b)는 제어정보(I4)를 통해 전력변환장치(10)인 BESS 인버터(12) 및/또는 신재생용 인버터(14)를 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 전력분석모듈(120)의 정보를 바탕으로 시스템운영분석모듈(130)에서 분석하여 BESS 인버터(12) 및/또는 신재생용 인버터(140)를 제어함으로써 현재 사용하고 있는 전력 관리와 전력변환장치(10)를 보다 효율적으로 관리할 수 있게 된다.
따라서 본 발명은 신재생 에너지 시스템(NES) 및/또는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 통합관리하고 전력운용상태의 판별을 통한 운영 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 전력변환장치
12 : BESS 인버터
14 : 신재생용 인버터
100 : 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기
110 : 전력계측모듈
120 : 전력분석모듈
130 : 시스템운영분석모듈
140 : 통신모듈

Claims (2)

  1. 태양광이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지 시스템 및 이와 연계된 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System, BESS)의 효율적인 운영을 위해 설치되는 전력계측기에 있어서,
    분전함에서 전압, 전류 또는 누설전류 중 적어도 1 이상을 측정하는 전력계측모듈;
    상기 전력계측모듈에서 계측한 측정데이터를 기반으로 현재 사용전력 정보, 전력량 정보 또는 누설전류 정보를 계산하는 전력분석모듈;
    상기 현재 사용전력 정보를 분석하여 상기 신재생 에너지 시스템 또는 상기 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 운영하기 위하여 각각의 시스템과 연계되는 전력변환장치의 제어정보를 생성하는 시스템운영분석모듈; 및
    상기 전력변환장치와 통신하여 상기 제어정보를 전송하는 통신모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환장치는,
    상기 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)과 연계되는 BESS 인버터 또는
    상기 신재생 에너지 시스템과 연계되는 신재생용 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 관리 시스템의 기능을 갖는 전력계측기.
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Patent event date: 20150430

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