KR101470864B1 - 신재생발전 설비 및 양방향 미터기를 위한 ｐｃｓ용 통합 게이트웨이 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 신재생 발전 설비 및 양방향 미터기를 위한 PCS용 통합 게이트웨이로서, 외부 계통 전력이 신재생발전 설비의 운용을 위한 PCS로 직렬 연결되어 상기 외부 계통 전력이 상기 PCS를 통해 수용가로 공급되는 전력 시스템에 구비되어 전력 정보 데이터를 전송하는 게이트웨이에 있어서, 상기 외부 계통 전력과 연결되는 외부 계통 전력 입력단; 상기 외부 계통 전력 또는 상기 PCS 전력을 상기 수용가 분전반으로 출력하는 전력 공급 출력단; 상기 외부 계통 전력 입력단과 상기 PCS 또는 상기 전력 공급 출력단 간을 선택적으로 연결시켜, 상기 외부 계통 전력을 상기 PCS을 통해 상기 수용가 분전반으로 유입시키거나 상기 외부 계통 전력을 바이패스 경로를 통해 상기 수용가 분전반으로 유입시키도록 전력 공급 경로를 설정하는 바이패스 경로 설정부; 및 상기 전력 공급 출력단에 배치되어 상기 수용가에 설치된 양방향 미터기 및 상기 PCS로부터 전력 정보 데이터를 전송 받아 이를 전력 관리 센터로 전송하는 통신부을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이이며, 이와 같은 본 발명에 의하면 PCS용 통합 게이트웨이를 통해 수용가에 배치된 신재생발전 설비의 PCS로부터의 전력 및 외부 계통 전력을 수용가에 공급함에 있어서 PCS의 이상발생 또는 외부 계통 전력의 정전 사태에도 수용가에 안정적인 전력을 공급할 수 있다.

Description

신재생발전 설비 및 양방향 미터기를 위한 ＰＣＳ용 통합 게이트웨이 {Integration gateway for Power Conditioning System of renewable energy generator and bidirectional meter}

본 발명은 신재생 발전 설비 및 양방향 미터기를 위한 PCS용 통합 게이트웨이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수용가에 설치된 양방향 미터기의 데이터 전송을 위한 게이트웨이에 24시간 항시 전원이 공급되며, 신재생발전 설비의 운용을 위한 PCS가 외부 계통 전력과 직렬로 연결되어 수용가에 전력을 공급하는 전력 시스템에서 PCS에 문제가 발생하는 경우에 바이패스 경로를 통해 외부 계통 전력을 수용가로 공급하기 위한 PCS용 통합 게이트웨이에 대한 것이다.

최근 저탄소 녹색 성장 정책기조에 부응하여 신재생 에너지원의 필요성 증가로 인해 신재생에너지원 발전 설비의 개발이 활발히 진행됨에 따라 일반 주택, 대규모 아파트 단지, 빌딩, 산업시설 등의 수용가에서도 자체적으로 신재생에너지원을 이용한 발전 설비를 구축하여 자체적으로 전력을 공급하는 비율이 높아지고 있다.

이와 같은 신재생에너지의 발전설비는 풍력, 조력, 태양광 등의 신재생 발전장치, 생산된 전력을 저장하기 위한 에너지 저장장치 ESS(Energy Storage System) 및 이들을 제어하기 위한 PCS(Power Conditioning System)를 포함하여 구성될 수 있으며, 최근의 스마트그리드 관련 기술의 성장과 더불어 신재생에너지원을 통해 생산된 전력을 수용가에서 소비하는 동시에 여분의 생산 전력을 외부 그리드를 통해 송전할 수도 있게 되었다.

현재 구축된 수용가의 신재생에너지 발전설비의 경우에 PCS가 외부 계통 전력과 직렬 연결되어 PCS를 통해 수용가에 전력이 공급되는 구조가 제시된 바 있는데, 도 1은 이와 같은 외부 계통 전력이 PCS와 직렬 연결되어 가정에 전력을 공급하는 전력 공급 시스템의 개략적인 구성도를 도시한다.

상기 도 1에서는 가정의 전력 공급 시스템을 통해 설명하지만, 이는 설명적 편의를 위한 하나의 실시예에 대한 것으로서 상기 도 1에서의 가정은 대규모 아파트 단지, 빌딩, 산업시설 등의 다양한 수용가로 대체될 수 있다.

신재생발전 설비(40)는 PCS(50), 태양광 발전장치(41) 및 에너지 저장장치(43) 등으로 구성되며, 외부 계통 전력(30)은 PCS(50)와 직렬 연결되고 PCS(50)를 통해 수용가 분전반(60)에서 각 부하(70)로 전력이 공급되게 된다.

이와 같은 구성은 외부 계통 전력(30)으로부터의 공급 전력과 신재생발전 설비(40)의 생산 전력을 효과적으로 활용하기 위해 PCS(50)가 수용가로 공급되는 전력을 선택적으로 제어하기 위한 것이다.

그러나 상기 도 1에 도시된 외부 계통 전력(30)이 PCS(50)와 직렬 연결되어 수용가에 전력을 공급하는 전력 공급 시스템에서는 PCS(50)에 문제가 발생하는 경우에 태양광 발전장치(41)와 에너지 저장장치(43)의 전력뿐만 아니라 외부 계통 전력(30) 마저 수용가에 공급되지 않게 되므로 수용가에 전력 공급이 완전히 차단되는 문제가 발생된다.

또한 스마트그리드 환경하에서는 송전 및 수전 등의 전력량을 계측 할 수 있는 양방향 미터기(20)가 필수적으로 설치되고, 양방향 미터기(20)를 통한 전력 데이터와 PCS 운영 상태 등의 정보가 실시간으로 전력 관리 센터로 전송되기 위해 이들 데이터를 전송하기 위한 게이트웨이(10)가 설치된다.

그러나 수용가에서 사용자는 전력 절감을 위한 대기전력 차단을 위해 콘센트에 연결된 플러그를 습관적으로 제거하곤 하는데, 이와 같은 습관으로 인해 게이트웨이(10)의 플러그를 콘센트에서 분리시켜 전력 관리를 위해 필수적인 양방향 미터기(20)의 전력 정보 데이터가 전력 관리 센터(90)로 전송되지 못하고 또한 신재생 발전 설비(40)의 PCS(50) 운영 정보가 전력 관리 센터(90)로 전송되지 못하는 문제가 자주 발생되며, 이로 인해 에너지 사용 효율을 높이기 위한 스마트 그리드 시스템이 유명무실해지는 결과를 초래하고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 수용가에 배치된 신재생발전 설비의 PCS로부터의 전력 및 외부 계통 전력을 수용가에 공급함에 있어서 PCS의 이상발생 또는 외부 계통 전력의 정전 사태에도 수용가에 안정적인 전력을 공급할 수 있는 통합 게이트웨이를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

특히, 현재 수용가의 신재생발전 설비의 PCS가 외부 계통 전력과 직렬 연결되어 신재생발전 전력 및 외부 계통 전력이 수용가로 공급됨에 있어서 PCS에 문제가 발생되는 경우에 수용가로의 전력 공급이 차단되는 문제점을 해결하고자 한다.

또한 수용가에서 사용자가 전력 절감을 위한 대기전력 차단을 위해 콘센트에 연결된 플러그를 제거하는 습관으로 인하여 전력 사용량을 계측하는 양방향 미터기의 전력 정보 데이터 및 PCS의 전력 정보 데이터의 전송을 위한 게이트웨이의 전원이 차단되어 전력 관리 센터로 해당 전력 정보가 전송되지 못하는 문제점을 제거하고자 한다.

상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 외부 계통 전력이 신재생발전 설비의 운용을 위한 PCS(Power Conditioning System)로 직렬 연결되어 상기 외부 계통 전력이 상기 PCS를 통해 수용가로 공급되는 전력 시스템에 구비되어 전력 정보 데이터를 전송하는 게이트웨이에 있어서, 상기 외부 계통 전력과 연결되는 외부 계통 전력 입력단; 상기 외부 계통 전력 또는 상기 PCS 전력을 상기 수용가 분전반으로 출력하는 전력 공급 출력단; 상기 외부 계통 전력 입력단과 상기 PCS 또는 상기 전력 공급 출력단 간을 선택적으로 연결시켜, 상기 외부 계통 전력을 상기 PCS을 통해 상기 수용가 분전반으로 유입시키거나 상기 외부 계통 전력을 바이패스 경로를 통해 상기 수용가 분전반으로 유입시키도록 전력 공급 경로를 설정하는 바이패스 경로 설정부; 및 상기 전력 공급 출력단에 배치되어 상기 수용가에 설치된 양방향 미터기 및 상기 PCS로부터 전력 정보 데이터를 전송 받아 이를 전력 관리 센터로 전송하는 통신부을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이이다.

바람직하게는 상기 바이패스 경로 설정부는, 상기 외부 계통 전력 입력단과 상기 PCS의 입력단 간을 선택적으로 연결시켜 상기 외부 계통 전력을 상기 PCS로 직렬 연결시키는 계통 보호 차단 모듈; 상기 계통 보호 차단 모듈과 연동하여 상기 계통 보호 차단 모듈의 동작에 따라 선택적으로 상기 외부 계통 전력 입력단과 상기 전력 공급 출력단을 연결시켜 상기 외부 계통 전력을 상기 수용가 분전반으로 직접 유입시키는 경로 전환 모듈; 및 상기 계통 보호 차단 모듈과 연동하여 상기 계통 보호 차단 모듈의 동작에 따라 선택적으로 상기 PCS의 출력단과 상기 전력 공급 출력단 간을 연결시켜 상기 PCS로부터의 전력을 상기 수용가 분전반으로 유입시키는 부하 보호 차단 모듈을 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 통신부는, 상기 전력 공급 출력단을 통해 상기 수용가 분전반으로 출력되는 전력으로부터 항시 전원을 공급받도록 구성될 수 있다.

또한 상기 바이패스 경로 설정부는, 상기 PCS의 작동 상태를 모니터링하여 고장 여부를 판단하고 그에 따라 상기 계통 보호 차단 모듈, 상기 경로 전환 모듈 및 상기 부하 보호 차단 모듈의 동작을 제어하는 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 제어 모듈은, 상기 PCS의 정상 작동시, 상기 계통 보호 차단 모듈과 상기 부하 보호 차단 모듈이 온(ON)되고 상기 경로 전환 모듈이 오프(OFF)되어, 상기 외부 계통 전력을 상기 PCS를 경유하여 상기 수용가 분전반으로 유입시키며, 상기 PCS의 문제 발생시, 상기 계통 보호 차단 모듈과 상기 부하 보호 차단 모듈이 오프(OFF)되고 상기 경로 전환 모듈이 온(ON)되어, 상기 외부 계통 전력을 상기 수용가 분전반으로 직접 유입시킬 수 있다.

나아가서 상기 통신부는, 상기 양방향 미터기 및 상기 PCS와 전력 공급 경로를 통한 PLC(Power Line Communication) 방식으로 통신하며, 상기 양방향 미터기 및 상기 PCS로부터 전송된 전력 정보 데이터를 유선 또는 무선 통신으로 전력 관리 센터로 전송할 수 있다.

바람직하게는 상기 외부 계통 전력 입력단은, 외부 전력선을 통해 유입되는 서지(surge)를 차단하기 위한 서지 보호기를 포함할 수 있다.

한걸음 더 나아가서 상기 PCS용 통합 게이트 웨이는 상기 PCS 내부에 구비되어 PCS 통합형으로 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, PCS용 통합 게이트웨이를 통해 수용가에 배치된 신재생발전 설비의 PCS로부터의 전력 및 외부 계통 전력을 수용가에 공급함에 있어서 PCS의 이상발생 또는 외부 계통 전력의 정전 사태에도 수용가에 안정적인 전력을 공급할 수 있다.

특히, 수용가의 신재생발전 설비의 PCS가 외부 계통 전력과 직렬 연결되어 외부 계통 전력이 PCS를 통해 수용가로 공급되는 전력 공급 시스템에서 PCS에 문제가 발생되는 경우에도 PCS용 통합 게이트웨이를 통한 바이패스 경로를 이용하여 수용가로 외부 계통 전력을 공급함으로써 수용가에 전력 공급이 차단되지 않고 항시 안정적인 전력 공급을 제공할 수 있다.

또한 수용가에서 사용자가 전력 절감을 위해 콘센트에 연결된 플러그를 제거하는 습관으로 인하여 전력 사용량을 계측하는 양방향 미터기 및 PCS의 전력 정보 전송을 위한 게이트웨이의 전원이 차단되는 문제점을 해결하여, 항시 전원이 공급되는 게이트웨이를 제공함으로써 스마트 그리드의 전력 운영 효율성을 더욱 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 외부 계통 전력이 PCS와 직렬 연결되어 수용가에 전력을 공급하는 전력 공급 시스템의 개략적인 구성도를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 신재생발전 설비 및 양방향 미터기를 위한 PCS용 통합 게이트웨이가 구비된 전력 공급 시스템의 개략적인 구성도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이의 개략적인 구성도를 도시하며,
도 4는 PCS의 정상 작동시 본 발명에 따른 수용가의 전력 공급 구성도를 도시하며,
도 5는 PCS의 문제 발생시 본 발명에 따른 수용가의 전력 공급 구성도를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이를 통한 전력 정보 데이터 전송의 개략적인 구성도를 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은, 외부 계통 전력이 신재생발전 설비의 PCS와 직렬 연결되어 수용가의 전력이 PCS를 경유하여 공급되는 전력 공급 시스템에서 수용가로의 안정적인 전력을 공급하기 위한 전력 공급 바이패스 경로를 설정하는 동시에 수용가에 설치된 양방향 미터기의 데이터 전송을 위한 게이트웨이에 24시간 항시 전원이 공급되는 PCS용 통합 게이트웨이다.

도 2는 본 발명에 따른 신재생발전 설비 및 양방향 미터기를 위한 PCS용 통합 게이트웨이가 구비된 전력 공급 시스템의 개략적인 구성도를 도시한다.

먼저 상기 도 2의 실시예에서는 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이가 적용된 가정의 전력 공급 시스템을 설명하지만, 이는 하나의 실시예에 대한 것으로서 상기 도 2에서의 가정은 대규모 아파트 단지, 빌딩, 산업시설 등의 다양한 수용가로 대체될 수 있고 이와 같은 다양한 수용가의 전력 공급 시스템에 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이가 적용될 수 있다.

상기 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)가 적용된 가정용 전력 공급 시스템을 살펴보면, 외부 계통 전력(30)이 PCS(50)로 직렬 연결되어 PCS(50)를 통해 가정용 분전반(60)에 전력이 공급되는데, 여기서 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)는 외부 계통 전력(30)과 PCS(50)의 사이에 배치되되, PCS(50)의 입력단과 출력단에 연결되며 이에 대한 자세한 구성적 설명은 이후의 실시예를 통해 보다 자세히 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)는 외부 계통 전력(30)과 PCS(50) 사이에 배치되어 PCS(50) 정상 운영시에는 외부 계통 전력(30)으로부터 PCS(50)를 통한 가정용 분전반(60)까지의 직렬 전력 경로를 설정하지만, PCS(50)에 문제가 발생되는 경우에는 바이패스 경로를 형성하여 외부 계통 전력(30)으로부터 가정용 분전반(60)까지를 바로 연결하는 전력 공급 경로를 설정하게 된다.

나아가서 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)는 양방향 미터기(20) 및 PCS(50)와 형성된 전력 공급 경로를 이용한 PLC 통신 방식으로 양방향 미터기(20)의 전력 정보 데이터 및 PCS(50)의 전력 정보 데이터를 송수신하게 되며, 전력 관리 센터(90)와 전력 정보 데이터의 송수신은 PLC, 공중 전화망, 유선 인터넷 망 등 다양한 유선 통신망이나 이동통신망, 무선 인터넷망 등 다양한 무선 통신망을 상황에 따라 선택적으로 이용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)는 형성된 전력 공급 경로를 이용하여 전원을 공급받으므로 24시간 항시 안정적인 전원을 공급받을 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 신재생발전 설비 및 양방향 미터기를 위한 PCS용 통합 게이트웨이에 대한 구체적인 실시예를 통해 그 구성 및 작동 관계를 자세히 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이의 개략적인 구성도를 도시한다.

본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)는 개략적으로 외부 계통 전력 입력단(110), 전력 공급 출력단(170), 통신부(150) 및 바이패스 경로 설정부(130)를 포함하여 구성된다.

외부 계통 전력 입력단(110)은 외부 계통 전력(30)을 공급받으며, 전력 공급 출력단(170)은 외부 계통 전력(30) 또는 PCS(50)의 전력을 수용가 분전반(60)으로 제공한다.

통신부(150)는 전력 공급 출력단(170)에 인접하여 배치되거나 전력 공급 출력단(170)에 포함되도록 배치되어, 양방향 미터기(20) 및 PCS(50)와 전력 정보 데이터를 송수신하며, 다양한 유무선 통신 방식을 이용하여 전력 관리 센터(90)와 전력 정보 데이터를 송수신한다.

바이패스 경로 설정부(130)는 외부 계통 전력(30)과 PCS(50) 간을 직렬 연결하는 동시에 PCS(50)를 통해 전력을 수용가 분전반(60)으로 공급하는 전력 공급 경로를 형성하거나 또는 외부 계통 전력(30)을 바로 수용가 분전반(60)으로 연결하여 바이패스 전력 공급 경로를 형성시킨다.

이를 위해 바이패스 경로 설정부(130)는, 계통 보호 차단 모듈(131), 부하 보호 차단 모듈(133) 및 경로 전환 모듈(135)를 포함하여 구성될 수 있는데, 보호 차단 모듈(133)이 외부 계통 전력 입력단(110)을 통해 외부 계통 전력(30)과 PCS(50) 입력단을 연결시키는 동시에 계통 보호 차단 모듈(131)이 전력 공급 출력단(170)을 통해 PCS(50) 출력단과 수용가 분전반(60)을 연결시킴으로써 실질적으로 외부 계통 전력(30)과 PCS(50) 간의 직렬 연결을 구성하여 외부 계통 전력(30)이 PCS(50)를 통해 수용가 분전반(60)으로 공급되는 전력 공급 경로를 형성하게 된다.

또한 바이패스 경로 설정부(130)는, 경로 전환 모듈(135)이 외부 계통 전력 입력단(110)을 통해 인입되는 외부 계통 전력(30)을 전력 공급 출력단(170)을 통해 바로 수용가 분전반(60)으로 연결시켜 바이패스 전력 공급 경로를 형성하게 된다.

나아가서 바이패스 경로 설정부(130)는 PCS(50)의 작동 상태를 모니터링하고, 그 결과에 따라 전력 공급 경로를 형성시키기 위해 계통 보호 차단 모듈(131), 부하 보호 차단 모듈(133) 및 경로 전환 모듈(135)을 동작시키는 제어 모듈(미도시)를 더 포함할 수 있다.

한걸음 더 나아가서 외부 계통 전력 입력단(110)은 외부 전력선을 통해 유입되는 서지(surge)를 차단하기 위한 서지 보호기(115)를 포함할 수 있는데, 서지 보호기(115)는 PCS용 통합 게이트웨이(100)와 PCS(50)를 효과적으로 보호할 수 있는 장치이며, 상기 도 3에 도시된 실시예에서는 외부 계통 전력 입력단(110)이 서지 보호기(115)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 외부 계통 전력(30)이 인입되는 전력 공급 경로의 시작 부분 상의 다양한 위치에 선택적으로 배치될 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)에서 전력 공급 경로를 형성시키는 제1 특징적 구성인 바이패스 경로 설정부(130)의 동작에 관하여 실시예를 통해 살펴보기로 한다.

도 4는 PCS의 정상 작동시 본 발명에 따른 수용가의 전력 공급 구성도를 도시한다.

상기 제어 모듈이 PCS(50)의 작동 상태를 모니터링하여 PCS(50)가 정상 작동되고 있다고 판단되면, 계통 보호 차단 모듈(131) 및 부하 보호 차단 모듈(133)의 동작을 온(ON)시키고, 경로 전환 모듈(155)의 동작은 오프(OFF)시킨다.

그러면 상기 도 4에 도시된 바와 같이 PCS용 통합 게이트웨이(100)의 바이패스 경로 설정부(130)를 통해 화살표시의 경로에 따라 전력 공급 경로가 형성되는데, 외부 계통 전력 입력단(110)으로 인입된 외부 계통 전력(30)은 계통 보호 차단 모듈(131)을 통해 PCS(50)의 입력단으로 인입되고, PCS(50)를 통해 출력되는 전력은 PCS(50)의 출력단과 연결된 부하 보호 차단 모듈(133)로 인입되고 전력 공급 출력단(170)을 통해 수용가 분전반(60)으로 인입된다.

이와 같은 전력 공급 경로에 따른 외부 계통 전력(30)은 순차적으로 계통 보호 차단 모듈(131), PCS(50) 및 부하 보호 차단 모듈(133)을 통해 수용가 분전반(60)으로 제공되므로, 실질적으로 외부 계통 전력(30)이 PCS(50)를 통해 수용가 분전반(60)으로 연결되는 직렬 연결 경로가 형성되어 PCS(50)의 정상 작동시에 PCS(50)를 통한 전력 제어가 가능한 전력 공급 경로가 형성되는 것이다.

다음으로 도 5는 PCS의 문제 발생시 본 발명에 따른 수용가의 전력 공급 구성도를 도시한다.

상기 제어 모듈이 PCS(50)의 작동 상태를 모니터링하여 PCS(50)의 작동 상태에 문제가 발생되었다고 판단하면, 계통 보호 차단 모듈(131) 및 부하 보호 차단 모듈(133)의 동작을 오프(OFF)시키고, 경로 전환 모듈(155)의 동작은 온(ON)시킨다.

그러면 상기 도 5에 도시된 바와 같이 PCS용 통합 게이트웨이(100)의 바이패스 경로 설정부(130)를 통해 화살표시의 경로에 따라 전력 공급 경로가 형성되는데, 외부 계통 전력 입력단(110)으로 인입된 외부 계통 전력(30)은 경로 전환 모듈(135)로 인입된 후 전력 공급 출력단(170)을 통해 바로 수용가 분전반(60)으로 제공되게 된다.

이와 같은 전력 공급 경로에 따른 외부 계통 전력(30)은 경로 전환 모듈(135)을 통해 바로 수용가 분전반(60)으로 제공되므로, 실질적으로 외부 계통 전력(30)이 PCS(50)를 거치지 않는 바이패스 경로를 통해 수용가로 제공되는 전력 공급 경로가 형성되는 것이다.

상기에서 살펴본 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이의 제1 특징적 구성을 통해 수용가에 배치된 신재생발전 설비의 PCS로부터의 전력 및 외부 계통 전력을 수용가에 공급함에 있어서 PCS의 이상발생 또는 외부 계통 전력의 정전 사태에도 수용가에 안정적인 전력을 공급할 수 있는데, 특히, 수용가의 신재생발전 설비의 PCS가 외부 계통 전력과 직렬 연결되어 외부 계통 전력이 PCS를 통해 수용가로 공급되는 전력 공급 시스템에서 PCS에 문제가 발생되는 경우에도 바이패스 경로를 이용하여 수용가로 외부 계통 전력을 공급함으로써 수용가에 전력 공급이 차단되지 않고 항시 안정적인 전력 공급을 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이는 전력 정보 데이터를 전송하는 방식에 있어서 제2 특징적 구성을 갖는데, 도 6은 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이를 통한 전력 정보 데이터 전송의 개략적인 구성도를 도시한다.

우선 본 발명에 따른 PCS용 통합 게이트웨이(100)의 통신부(150)는 기본적으로 상기 도 4 및 도 5의 실시예에 도시된 전력 공급 라인을 통해 전원을 공급받으므로 콘센트에 플러그를 연결하여 전력을 공급받는 방식과는 다르게 24시간 항시 안정적인 전원 공급이 보장되게 된다.

또한 통신부(150)는 양방향 미터기(20) 및 PCS(50)와는 PLC 통신 방식을 이용하고, 전력 관리 센터(90)와는 상황에 따라 다양한 유무선 통신 방식을 선택하여 이용할 수 있는데, 가령 상기 도 4의 실시예에 도시된 바와 같이 PCS(50)를 통한 전력 공급 라인이 형성되는 경우에는 양방향 미터기(20) 및 PCS(50)는 상기 도 6에 도시된 B 통신 경로를 통한 PLC 통신이 가능하고 상기 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이 바이패스 전력 공급 라인이 형성되는 경우에는 양방향 미터기(20)는 A 통신 경로를 통한 PLC 통신을 하고 PCS(50)는 C 통신 경로를 통한 PLC 통신을 하게 된다.

나아가서 통신부(150)와 전력 관리 센터(90) 간은 PLC, 공중 전화망, 유선 인터넷 망 등 다양한 유선 통신망이나 이동통신망, 무선 인터넷망 등 다양한 무선 통신망 중 상황에 따라 적합하게 선택된 통신망(80)을 이용하여 전력 정보 데이터의 전송이 가능하다.

이와 같이 PCS용 통합 게이트웨이(100)가 양방향 미터기(20) 및 PCS(50) 간에 PLC 통신 방식을 이용하면 전력 정보 데이터 전송을 위한 RS485나 RS232와 같은 별도의 통신라인이 불필요하게 되어 더욱 간단하게 통신망을 구성할 수 있으며, 수용가에서 사용자가 전력 절감을 위해 콘센트에 연결된 플러그를 제거하는 습관으로 인하여 전력 사용량을 계측하는 양방향 미터기(20) 및 PCS(50)의 전력 정보 전송을 위한 게이트웨이의 전원이 차단되는 문제점을 해결하여, 항시 전원이 공급되는 PCS용 통합 게이트웨이(100)를 제공함으로써 스마트 그리드의 전력 운영 효율성을 더욱 증대시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 게이트웨이, 20 : 양방향 미터기,
30 : 외부 계통 전력, 40 : 신재생발전 설비,
41 : 태양광 발전장치, 43 : 에너지 저장장치,
50 : PCS, 60 : 수용가 분전반,
70 : 수용가 부하, 90 : 전력 관리 센터,
100 : PCS용 통합 게이트웨이,
110 : 외부 계통 전력 입력단, 115 : 서지 보호기,
130 : 바이패스 경로 설정부, 131 : 계통 보호 차단 모듈,
133 : 부하 보호 차단 모듈, 135 : 경로 전환 모듈,
150 : 통신부, 170 : 전력 공급 출력단.

Claims (8)

1. 외부 계통 전력이 신재생발전 설비의 운용을 위한 PCS(Power Conditioning System)로 직렬 연결되어 상기 외부 계통 전력이 상기 PCS를 통해 수용가로 공급되는 전력 시스템에 구비되어 전력 정보 데이터를 전송하는 게이트웨이에 있어서,
   상기 외부 계통 전력과 연결되는 외부 계통 전력 입력단;
   상기 외부 계통 전력 또는 상기 PCS 전력을 상기 수용가 분전반으로 출력하는 전력 공급 출력단;
   상기 외부 계통 전력 입력단과 상기 PCS 또는 상기 전력 공급 출력단 간을 선택적으로 연결시켜, 상기 외부 계통 전력을 상기 PCS을 통해 상기 수용가 분전반으로 유입시키거나 상기 외부 계통 전력을 바이패스 경로를 통해 상기 수용가 분전반으로 유입시키도록 전력 공급 경로를 설정하는 바이패스 경로 설정부; 및
   상기 전력 공급 출력단에 배치되어 상기 수용가에 설치된 양방향 미터기 및 상기 PCS로부터 전력 정보 데이터를 전송 받아 이를 전력 관리 센터로 전송하는 통신부을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바이패스 경로 설정부는,
   상기 외부 계통 전력 입력단과 상기 PCS의 입력단 간을 선택적으로 연결시켜 상기 외부 계통 전력을 상기 PCS로 직렬 연결시키는 계통 보호 차단 모듈;
   상기 계통 보호 차단 모듈과 연동하여 상기 계통 보호 차단 모듈의 동작에 따라 선택적으로 상기 외부 계통 전력 입력단과 상기 전력 공급 출력단을 연결시켜 상기 외부 계통 전력을 상기 수용가 분전반으로 직접 유입시키는 경로 전환 모듈; 및
   상기 계통 보호 차단 모듈과 연동하여 상기 계통 보호 차단 모듈의 동작에 따라 선택적으로 상기 PCS의 출력단과 상기 전력 공급 출력단 간을 연결시켜 상기 PCS로부터의 전력을 상기 수용가 분전반으로 유입시키는 부하 보호 차단 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신부는,
   상기 전력 공급 출력단을 통해 상기 수용가 분전반으로 출력되는 전력으로부터 항시 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 바이패스 경로 설정부는,
   상기 PCS의 작동 상태를 모니터링하여 고장 여부를 판단하고 그에 따라 상기 계통 보호 차단 모듈, 상기 경로 전환 모듈 및 상기 부하 보호 차단 모듈의 동작을 제어하는 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어 모듈은,
   상기 PCS의 정상 작동시, 상기 계통 보호 차단 모듈과 상기 부하 보호 차단 모듈이 온(ON)되고 상기 경로 전환 모듈이 오프(OFF)되어, 상기 외부 계통 전력을 상기 PCS를 경유하여 상기 수용가 분전반으로 유입시키며,
   상기 PCS의 문제 발생시, 상기 계통 보호 차단 모듈과 상기 부하 보호 차단 모듈이 오프(OFF)되고 상기 경로 전환 모듈이 온(ON)되어, 상기 외부 계통 전력을 상기 수용가 분전반으로 직접 유입시키는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 통신부는,
   상기 양방향 미터기 및 상기 PCS와 전력 공급 경로를 통한 PLC(Power Line Communication) 방식으로 통신하며,
   상기 양방향 미터기 및 상기 PCS로부터 전송된 전력 정보 데이터를 유선 또는 무선 통신으로 전력 관리 센터로 전송하는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 외부 계통 전력 입력단은,
   외부 전력선을 통해 유입되는 서지(surge)를 차단하기 위한 서지 보호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 PCS용 통합 게이트 웨이는 상기 PCS 내부에 구비된 것을 특징으로 하는 PCS용 통합 게이트웨이.

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