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KR102186503B1 - The distributed energy resouce system connected to the power distribution network - Google Patents

The distributed energy resouce system connected to the power distribution network Download PDF

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KR102186503B1
KR102186503B1 KR1020200064453A KR20200064453A KR102186503B1 KR 102186503 B1 KR102186503 B1 KR 102186503B1 KR 1020200064453 A KR1020200064453 A KR 1020200064453A KR 20200064453 A KR20200064453 A KR 20200064453A KR 102186503 B1 KR102186503 B1 KR 102186503B1
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distribution system
power
harmonic
distributed power
unit
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이준숙
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(주)엔탑엔지니어링
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Abstract

본 발명은 배전계통에 연계된 분산전원 시스템에 관한 것으로, 전력을 생성하는 분산전원; 상기 분산전원 또는 배전계통으로부터 전력을 제공받는 부하; 및 상기 분산전원 시스템을 배전계통에 연계하거나 차단하는 계통연계 장치;를 포함하고, 상기 분산전원은 신재생에너지를 이용하여 직류 전력을 생성하는 발전부; 상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력변환장치; 상기 전력변환장치의 적어도 하나의 고조파 성분의 위상을 변이시켜 출력하는 고조파 위상 변이부; 제어부의 제어에 따라 상기 고조파 위상 변이부를 통해 입력되는 교류 전력을 상기 부하 및 상기 계통연계 장치로 전달하거나 차단하는 스위치; 상기 전력변환장치의 고조파를 검출하는 제1 검출부; 상기 배전계통의 고조파를 검출하는 제2 검출부; 상기 스위치의 출력단에서 전압, 전류 및 주파수를 검출하는 제3 검출부; 및 상기 배전계통의 고조파 성분을 최소화하는 상기 전력변환장치의 고조파 성분의 위상을 결정하고 이에 기초하여 상기 고조파 위상 변이부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 상기 배전계통과 분리된 것으로 판단되면 상기 스위치를 차단하고, 상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 적어도 두 개의의 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링고, 상기 임피던스 변화량이 모두 각각의 기준 시간동안 기준값을 초과하는 경우 상기 배전계통과 분리된 것으로 판단한다. 본 발명에 따르면 분산전원이 연계된 배전계통의 고조파를 안정적으로 관리하고, 분산전원이 배전계통과 분리되는 것을 감지하여 사고 위험을 줄일 수 있다. The present invention relates to a distributed power supply system linked to a distribution system, comprising: a distributed power supply generating power; A load receiving power from the distributed power supply or distribution system; And a grid-connecting device for linking or blocking the distributed power system to a distribution system, wherein the distributed power supply includes a power generation unit for generating DC power using new renewable energy; A power conversion device for converting the DC power into AC power; A harmonic phase shifting unit for outputting a phase shift of at least one harmonic component of the power conversion device; A switch for transferring or blocking AC power input through the harmonic phase shifting unit to the load and the grid connection device under control of a control unit; A first detection unit for detecting harmonics of the power conversion device; A second detection unit for detecting harmonics of the distribution system; A third detection unit detecting voltage, current, and frequency at the output terminal of the switch; And a control unit determining a phase of a harmonic component of the power conversion device that minimizes the harmonic component of the distribution system, and controlling the harmonic phase shifting unit based thereon, wherein the control unit is based on information provided from the third detection unit. Accordingly, when it is determined that it is separated from the distribution system, the switch is cut off, and the control unit monitors the impedance change amount for at least two harmonic components according to the information provided from the third detection unit, and the impedance change amount is If the reference value is exceeded during the reference time, it is determined to be separated from the distribution system. According to the present invention, it is possible to stably manage harmonics of a distribution system to which distributed power is connected, and to detect that the distributed power is separated from the distribution system, thereby reducing the risk of an accident.

Description

배전계통에 연계된 분산전원 시스템{The distributed energy resouce system connected to the power distribution network}The distributed energy resouce system connected to the power distribution network}

본 발명은 배전계통에 연계된 분산전원 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신재생에너지를 이용하는 발전설비 등의 분산전원이 연계된 배전계통에서의 고조파 수준을 안전화하고, 배전계통과의 연계가 차단된 분산전원 운전으로 인한 사고 위험을 방지하는 배전계통에 연계된 분산전원 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a distributed power system linked to a distribution system, and more specifically, to safeguard the harmonic level in a distribution system to which distributed power sources such as power generation facilities using renewable energy are connected, and the connection with the distribution system is blocked. It relates to a distributed power system linked to a distribution system that prevents the risk of accidents due to the operation of the distributed power supply.

분산전원은 일반적으로 차단기의 구조를 갖는 계통연계 장치를 통해 배전계통과 연계되어 상시에는 함께 연결되고 배전계통에 문제가 발행하면 배전계통과 분리되는 구조를 갖는다. 연계하여 운전되는 중 배전계통 측에서 지락이나 단락과 같은 사고가 발생하면 계통연계 장치가 개방되어 배전계통과 분산전원이 분리되고 이에 따라 배전계통에서 발생한 과전류가 흐르지 않아 분산전원을 보호할 수 있다Distributed power sources are generally connected to the distribution system through a grid connection device having a structure of a circuit breaker, and are connected together at all times. If an accident such as a ground fault or short circuit occurs on the distribution system side while operating in connection, the system connection device is opened to separate the distribution system from the distributed power supply, and accordingly, overcurrent generated in the distribution system does not flow, thereby protecting the distributed power supply.

배전계통과 연계하여 동작하는 경우, 최근 반도체 응용기기 등 비선형 부하의 급증과 전기품질에 민감한 기기보급 확대에 따라 고조파로 인한 정전이 증가하는 반면 고조파로 인한 고장은 원인규명이 어려워 체계적인 정전통계 관리가 어려워졌다. 고조파 전류가 계통에 흐르면 계통의 전압 파형이 왜곡될 수 있고, 이는 선로 정전 등을 유발한다. 따라서 배전계통의 공급신뢰도를 제고하고 고품질의 전력서비스를 제공하기 위해 배전계통의 고조파에 대한 관리가 요구된다. In the case of operation in connection with the distribution system, power outages due to harmonics increase due to the recent rapid increase in nonlinear loads such as semiconductor application devices and the expansion of the supply of devices sensitive to electrical quality, whereas failures due to harmonics are difficult to determine the cause and systematic blackout statistics management. It became difficult. When harmonic current flows through the system, the voltage waveform of the system may be distorted, which causes a line power failure. Therefore, management of the harmonics of the distribution system is required to improve the supply reliability of the distribution system and provide high-quality power service.

한편, 정전 등으로 배전계통과 분리되는 경우 분산전원만이 부하에 연결되어 전력을 공급하게 된다. 이 경우 분산전원이 생성하는 전력과 부하에 따라 주파수와 전압 변동이 발생하여 안정적인 전력 공급이 어려울 수 있다. 또한, 계통유지 요원의 감전사나 이후 배전계통과 다시 연계되는 경우에는 양측 전압의 위상차에 의해 단락, 인접 설비의 손상 등이 발생할 수 있다. 따라서 배전계통과 분리되는 분산전원의 운전으로 인한 사고 위험성을 방지할 필요가 있다.On the other hand, when it is separated from the distribution system due to a power outage, etc., only the distributed power supply is connected to the load to supply power. In this case, it may be difficult to supply stable power because frequency and voltage fluctuate according to the power and load generated by the distributed power supply. In addition, if the system maintenance personnel are electrocuted or reconnected to the distribution system in the future, short circuits and damage to adjacent facilities may occur due to the phase difference between the voltages on both sides. Therefore, it is necessary to prevent the risk of an accident due to the operation of the distributed power source separated from the distribution system.

배전계통에 연계된 분산전원 시스템을 제안한다.We propose a distributed power system connected to the distribution system.

배전계통과 연계되는 분산전원 시스템에 있어서, 전력을 생성하는 분산전원; 및 상기 분산전원 시스템을 배전계통에 연계하거나 차단하는 계통연계 장치;를 포함하고, 상기 분산전원은 신재생에너지를 이용하여 직류 전력을 생성하는 발전부; 상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력변환장치; 상기 전력변환장치의 적어도 하나의 고조파 성분의 위상을 변이시켜 출력하는 고조파 위상 변이부; 제어부의 제어에 따라 상기 고조파 위상 변이부를 통해 입력되는 교류 전력을 상기 계통연계 장치로 전달하거나 차단하는 스위치; 상기 전력변환장치의 고조파를 검출하는 제1 검출부; 상기 배전계통의 고조파를 검출하는 제2 검출부; 상기 스위치의 출력단에서 전압, 전류 및 주파수를 검출하는 제3 검출부; 및 상기 배전계통의 고조파 성분을 최소화하는 상기 전력변환장치의 고조파 성분의 위상을 결정하고 이에 기초하여 상기 고조파 위상 변이부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 상기 배전계통과 분리된 것으로 판단되면 상기 스위치를 차단하고, 상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 적어도 두 개의의 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링고, 상기 임피던스 변화량이 모두 각각의 기준 시간동안 기준값을 초과하는 경우 상기 배전계통과 분리된 것으로 판단한다.A distributed power supply system connected to a distribution system, comprising: a distributed power supply generating power; And a grid-connecting device for linking or blocking the distributed power system to a distribution system, wherein the distributed power supply includes a power generation unit that generates DC power using new renewable energy; A power conversion device for converting the DC power into AC power; A harmonic phase shifting unit for outputting a phase shift of at least one harmonic component of the power conversion device; A switch for transferring or blocking AC power input through the harmonic phase shifting unit to the grid-connected device under control of a control unit; A first detection unit detecting harmonics of the power conversion device; A second detection unit for detecting harmonics of the distribution system; A third detection unit detecting voltage, current, and frequency at the output terminal of the switch; And a control unit determining a phase of a harmonic component of the power conversion device that minimizes the harmonic component of the distribution system, and controlling the harmonic phase shifting unit based thereon, wherein the control unit is based on information provided from the third detection unit. Accordingly, when it is determined that it is separated from the distribution system, the switch is cut off, and the control unit monitors the impedance change amount for at least two harmonic components according to the information provided from the third detection unit, and the impedance change amount is If the reference value is exceeded during the reference time, it is determined to be separated from the distribution system.

상기 고조파 위상 변이부는 제3 고조파 성분의 위상을 변이시키고, 상기 제어부는 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링한다.The harmonic phase shifting unit shifts the phase of the third harmonic component, and the control unit monitors an impedance change amount for the fifth and seventh harmonic components.

상기 제어부는 상기 배전계통의 고조파 왜형률이 기준시간 이상 기준치를 초과하는 경우 상기 스위치를 개방한다.The control unit opens the switch when the harmonic distortion rate of the distribution system exceeds a reference value by more than a reference time.

상기 제어부는 상기 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량이 각각의 기준 시간 동안 각각의 기준치를 초과하는 경우, 상기 스위치를 개방한다.The control unit opens the switch when the impedance change amounts for the fifth harmonic component and the seventh harmonic component exceed respective reference values for each reference time.

본 발명에 따르면 분산전원이 연계된 배전계통의 고조파 수준을 안정적으로 관리할 수 있다.According to the present invention, it is possible to stably manage the harmonic level of a distribution system to which distributed power is connected.

또한, 분산전원에 의해 고조파 수준이 기준치를 초과하는 경우, 분산전원을 배전계통으로부터 차단함으로써 배전계통의 고조파 수준을 안정적으로 관리할 수 있다.In addition, when the level of harmonics exceeds the reference value due to the distributed power source, the level of harmonics of the distribution system can be stably managed by blocking the distributed power source from the distribution system.

또한, 배전계통의 사고 발생으로 분산전원과의 연계가 차단되는 경우, 이를 간이한 방법으로 감지할 수 있다.In addition, when the connection with the distributed power source is blocked due to an accident in the distribution system, it can be detected by a simple method.

또한, 연계가 차단된 분산전원의 운전을 방지하여 사고 위험을 제거할 수 있다.In addition, it is possible to eliminate the risk of accidents by preventing the operation of the distributed power source whose connection is blocked.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전계통에 연계된 분산전원 시스템을 나타낸다.1 shows a distributed power system connected to a distribution system according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제안하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to suggest the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same elements, and “and/or” includes each and all combinations of one or more of the mentioned elements. Although "first", "second", and the like are used to describe various elements, it goes without saying that these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present invention. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The embodiments introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전계통에 연계된 분산전원 시스템을 나타낸다.1 shows a distributed power system connected to a distribution system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원 시스템은 분산전원(110), 계통연계 장치(120) 및 배전계통(130)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a distributed power supply system according to an embodiment of the present invention includes a distributed power supply 110, a grid connection device 120, and a distribution system 130.

분산전원(110)은 계통연계 장치(120)를 통하여 배전계통(130)과 연결된다. 계통연계 장치(120)는 분산전원(110)을 배전계통(130)에 연결하거나 차단한다. 분산전원(110)이 부하(미도시)에서 요구하는 전력 이상을 생성하는 경우, 부하에 제공되고 남은 잉여 전력이 계통연계 장치(120)를 통하여 배전계통(130)에 제공된다. 그러나 분산전원(110)이 부하에서 요구하는 전력을 생성하지 못하는 경우, 부하는 배전계통(130)으로부터 전력을 제공받게 된다. 한편, 계통연계 장치(120)는 배전계통(130)에 정전 등의 사고가 발생한 경우 분산전원(110)을 배전계통(130)과 분리하여 사고 확산을 방지하게 된다. The distributed power supply 110 is connected to the distribution system 130 through the grid connection device 120. The grid connection device 120 connects or blocks the distributed power supply 110 to the distribution system 130. When the distributed power supply 110 generates more than the power required by the load (not shown), excess power provided to the load and remaining power is provided to the distribution system 130 through the grid connection device 120. However, when the distributed power supply 110 fails to generate the power required by the load, the load receives power from the distribution system 130. On the other hand, when an accident such as a power failure occurs in the distribution system 130, the system connection device 120 separates the distributed power supply 110 from the distribution system 130 to prevent the spread of the accident.

일반적으로 분산전원이 배전계통에 전력을 공급하는 경우 분산전원의 비선형특성으로 인하여 배전계통으로 고조파가 유입되어 전력 품질을 악화시킨다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원(110)은 배전계통(130)에 연계되어 운전하더라도 배전계통(130)의 고조파 수준을 안정화시킬 수 있다. In general, when the distributed power supply supplies power to the distribution system, harmonics are introduced into the distribution system due to the nonlinear characteristics of the distributed power supply, deteriorating the power quality. However, even if the distributed power supply 110 according to an embodiment of the present invention is operated in connection with the distribution system 130, it is possible to stabilize the harmonic level of the distribution system 130.

이를 위해 분산전원(110)은 발전부(1102), 전력변환장치(1104), 고조파 위상 변이부(1106), 스위치(1108), 제1 검출부(1110), 제2 검출부(1112), 제3 검출부(1114) 및 제어부(1116)를 포함한다. To this end, the distributed power supply 110 includes a power generation unit 1102, a power conversion device 1104, a harmonic phase shift unit 1106, a switch 1108, a first detection unit 1110, a second detection unit 1112, and a third It includes a detection unit 1114 and a control unit 1116.

상기 발전부(1102)는 직류 전력을 생성한다. 상기 발전부(1102)는 신재생에너지를 이용할 수 있다. 이 경우, 발전부(1102)는 태양광 패널 또는 풍력 터빈을 포함할 수 있다. 발전부(1102)는 일사량, 온도, 풍속 등의 외부환경에 따라 전력-전압 곡선, 전류-전압 곡선이 비선형적으로 변화될 수 있다. 이를 위해 발전부(1102)는 인버터에 일정한 직류 전력을 공급하는 직류-직류 컨버터를 더 포함할 수 있다.The power generation unit 1102 generates DC power. The power generation unit 1102 may use new and renewable energy. In this case, the power generation unit 1102 may include a solar panel or a wind turbine. The power generation unit 1102 may non-linearly change a power-voltage curve and a current-voltage curve according to external environments such as solar radiation, temperature, and wind speed. To this end, the power generation unit 1102 may further include a DC-DC converter that supplies constant DC power to the inverter.

상기 전력변환장치(1104)는 발전부(1102)에서 생성한 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 상기 전력변환장치(1104)는 상기 배선계통(130)에 연계되어야 하므로, 배선계통(130)의 위상에 동기된 교류 전력을 생성한다. 상기 전력변환장치(1104)는 인버터를 포함할 수 있다. 인버터는 비선형 특성을 가지는 반도체 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 이 경우, 전력변환장치(1104)는 비선형특성으로 인하여 고조파가 발생한다. 상기 반도체 스위칭 소자로서 IGBT(Insulated Gated Bipolar Transistor)가 사용될 수 있다. 상기 반도체 스위칭 소자는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식으로 스위칭될 수 있다. 상기 전력변환장치(1104)의 출력단에는 PWM 스위칭에 의해 발생하는 고조파 성분을 포함한다. 그 결과, 상기 전력변환장치(1140)에서 출력되는 파형은 찌그러진 정현파 형상을 가지게 된다. 이 찌그러진 정현파는 기본 주파수의 정현파인 기본파와 기본 주파수의 정수배의 주파수의 정현파인 고조파를 포함한다. 기본 주파수에 대한 고조파 주파수의 비율이 고조파의 차수가 된다. 즉, 제n 고조파(n은 2이상의 자연수)라는 것은 기본파의 n배 주파수를 가지는 정현파를 의미한다. The power conversion device 1104 converts DC power generated by the power generation unit 1102 into AC power. Since the power conversion device 1104 needs to be connected to the wiring system 130, it generates AC power synchronized with the phase of the wiring system 130. The power conversion device 1104 may include an inverter. The inverter may be composed of a semiconductor switching device having nonlinear characteristics. In this case, the power conversion device 1104 generates harmonics due to nonlinear characteristics. As the semiconductor switching device, an Insulated Gated Bipolar Transistor (IGBT) may be used. The semiconductor switching device may be switched by a PWM (Pulse Width Modulation) control method. The output stage of the power conversion device 1104 contains a harmonic component generated by PWM switching. As a result, the waveform output from the power conversion device 1140 has a distorted sinusoidal shape. This distorted sine wave includes a fundamental wave, which is a sine wave of the fundamental frequency, and a harmonic wave, which is a sine wave of an integer multiple of the fundamental frequency. The ratio of the harmonic frequency to the fundamental frequency is the order of the harmonic. That is, the nth harmonic (n is a natural number greater than or equal to 2) means a sine wave having a frequency n times the fundamental wave.

상기 고조파 위상 변이부(1106)는 제어부(1116)의 제어에 따라 상기 전력변환장치(1104)로부터 입력되는 교류 전류에 포함된 적어도 하나의 고조파 성분의 위상을 변이시켜 출력한다. 상기 고조파 위상 변이부(1106)는 제어부(1116)로부터 위상 변이 대상 및 위상 변이 정도에 관한 정보를 수신하여 해당하는 고조파 성분에 대하여 위상 변이를 수행한다. 상기 고조파 위상 변이부(1106)는 특정 주파수 성분의 위상을 선택적으로 변이시킬 수 있다. 이를 위해 상기 고조파 위상 변이부(1106)는 적어도 하나의 위상 시프팅 유닛(미도시)을 구비할 수 있다. 각 위상 시프팅 유닛은 해당하는 차수의 고조파 성분의 위상을 지시받은 양 만큼 변이시킬 수 있다. The harmonic phase shifting unit 1106 shifts and outputs the phase of at least one harmonic component included in the AC current input from the power conversion device 1104 under the control of the control unit 1116. The harmonic phase shifting unit 1106 receives information on a phase shift object and a phase shift degree from the control unit 1116 and performs a phase shift on a corresponding harmonic component. The harmonic phase shifting unit 1106 may selectively shift a phase of a specific frequency component. To this end, the harmonic phase shifting unit 1106 may include at least one phase shifting unit (not shown). Each phase shifting unit may shift the phase of the harmonic component of the corresponding order by the indicated amount.

상기 고조파 위상 변이부(1106)는 전력변환장치(1104)로부터 입력되는 전류 파형에서 특정 고조파 성분을 제거한 파형을 출력하는 필터(미도시), 특정 고조파 성분만을 골라내어 위상을 변이시켜 출력하는 위상 쉬프팅 유닛(미도시) 및 상기 필터(미도시)의 출력과 상기 쉬프팅 유닛(미도시)의 출력을 합성하여 출력하는 합성부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 필터(미도시)가 위상 변이가 필요없는 성분을 출력하고, 상기 쉬프팅 유닛(미도시)이 위상 변이가 필요한 고조파 성분에 대하여 위상을 변이하여 출력한다. 합성부(미도시)는 위상 변이 없이 출력한 성분과 위상을 변이시켜 출력한 성분을 합성하여 출력하게 된다.The harmonic phase shifting unit 1106 is a filter (not shown) that outputs a waveform by removing a specific harmonic component from the current waveform input from the power converter 1104, and a phase shifting that selects only a specific harmonic component and shifts the phase to output it. A unit (not shown) and a synthesizer (not shown) for synthesizing and outputting the output of the filter (not shown) and the output of the shifting unit (not shown) may be included. The filter (not shown) outputs a component that does not need a phase shift, and the shifting unit (not shown) shifts the phase of a harmonic component that needs a phase shift and outputs it. The synthesizer (not shown) synthesizes and outputs the output component without phase shift and the output component by shifting the phase.

상기 스위치(1108)는 배전계통(130) 또는 상기 분산전원(110)의 고장 발생시 개방된다. 구체적으로 스위치(1108)는 제어부(1116)의 제어에 따라 온-오프 되어 교류 전력을 계통연계 장치(120)과 연결된 전력선에 제공하거나 차단한다. 예를 들어 배전계통(130)에 문제가 생겨 계통연계 장치(120)가 동작하여 배전계통(130)과 분리되는 경우, 스위치(1108)는 제어부(1116)의 지시에 따라 오프되어 계통연계 장치(120)와 연결된 전력선에 전력이 제공되지 않도록 한다. 따라서, 계통유지 요원이 작업 중에 감전되는 것을 방지할 수 있다.The switch 1108 is opened when a failure of the distribution system 130 or the distributed power supply 110 occurs. Specifically, the switch 1108 is turned on and off under the control of the controller 1116 to provide or cut off AC power to the power line connected to the grid connection device 120. For example, when a problem occurs in the distribution system 130 and the system connection device 120 operates and is separated from the distribution system 130, the switch 1108 is turned off according to the instruction of the control unit 1116, and the system connection device ( Do not provide power to the power line connected to 120). Therefore, it is possible to prevent the system maintenance personnel from electric shock during work.

상기 제1 검출부(1110)는 상기 전력변환장치(1104)의 고조파를 검출한다. 구체적으로 상기 제1 검출부(1110)는 제어부(1116)로부터 지시받은 차수의 고조파 성분을 검출하여 제어부(1116)에 제공할 수 있다. 예를 들어 상기 제1 검출부(1110)는 제어부(1116)로부터 지시받은 3차 고조파 전류의 크기와 위상을 검출할 수 있다.The first detection unit 1110 detects harmonics of the power conversion device 1104. Specifically, the first detection unit 1110 may detect a harmonic component of the order indicated by the control unit 1116 and provide it to the control unit 1116. For example, the first detection unit 1110 may detect the magnitude and phase of the third harmonic current commanded from the control unit 1116.

상기 제2 검출부(1112)는 배전계통(130)의 고조파를 검출한다. 구체적으로 상기 제2 검출부(1112)는 제어부(1116)로부터 지시받은 차수의 고조파 성분을 검출하여 제어부(1116)에 제공할 수 있다. 예를 들어 상기 제2 검출부(1112)는 제어부(1116)로부터 지시받은 3차 고조파 전류의 크기와 위상을 검출할 수 있다.The second detection unit 1112 detects harmonics of the distribution system 130. Specifically, the second detection unit 1112 may detect a harmonic component of the order indicated by the control unit 1116 and provide it to the control unit 1116. For example, the second detection unit 1112 may detect the magnitude and phase of the third harmonic current commanded from the control unit 1116.

상기 제어부(1116)는 상기 제1 검출부(1110) 및 상기 제2 검출부(1112)에서 검출한 고조파 성분을 획득하고, 이들이 합성된 결과로서 배전계통(130)의 고조파 성분이 최소화될 수 있는 상기 전력변환장치(1104)의 고조파의 위상 변이량을 결정한다. 상기 전력변환장치(1104)의 고조파 성분은 배전계통(130)으로 유입됨에 따라 배전계통(130)의 고조파 성분에 영향을 주게 된다. 따라서, 상기 전력변환장치(1104)는 배전계통(130)으로의 고조파 성분의 유입을 단순히 차단할 것이 아니라, 이를 적극적으로 이용하여 위상 변위된 상기 전력변환장치(1104)의 고조파 성분의 유입이 배전계통(130)의 고조파 성분을 저감할 수 있도록 제어한다.The control unit 1116 acquires the harmonic components detected by the first detection unit 1110 and the second detection unit 1112, and as a result of combining them, the power that can minimize the harmonic component of the distribution system 130 The amount of phase shift of the harmonics of the converter 1104 is determined. As the harmonic component of the power conversion device 1104 flows into the distribution system 130, it affects the harmonic component of the distribution system 130. Therefore, the power conversion device 1104 does not simply block the inflow of the harmonic component into the distribution system 130, but the inflow of the harmonic component of the power converter 1104 phase-shifted by actively using this Control so as to reduce the harmonic component of (130).

예를 들어, 상기 제어부(1116)는 상기 전력변환장치(1104)의 3차 고조파 성분이 상기 배전계통(130)에 유입될 경우 상기 배전계통(130)의 대응하는 3차 고조파 성분을 최소화하는 위상을 결정하고, 상기 고조파 위상 변이부(1106)로 하여금 해당 위상으로 변이하여 출력할 것을 지시하게 된다.For example, when the third harmonic component of the power conversion device 1104 flows into the distribution system 130, the control unit 1116 minimizes the corresponding third harmonic component of the distribution system 130 Is determined, and the harmonic phase shifting unit 1106 is instructed to shift to the corresponding phase and output.

상기 제어부(1116)는 배전계통(130)의 고조파 왜형률(THD)을 확인하고, 상기 고조파 왜형률이 제1 기준시간 동안 제1 기준치를 초과하는 경우, 상기 스위치(1108)를 개방하여 상기 분산전원(110)을 배전계통(130)에서 차단할 수 있다. 고조파 왜형률은 기본 성분의 실효값에 대한 특정 차수까지의 모든 고조파 성분의 실효값 총합의 비율을 가리킨다. 배전계통(130)의 고조파 왜형률은 전력공급자에 의해 관리될 수 있다. 분산전원(110)을 사용하는 수용가는 이 수치보다 낮은 수치를 요구받을 수 있으며, 이 경우 전력공급자가 요구하는 수치를 제1 기준치로 설정할 수 있다. 제어부(1116)의 제어에 따라 고조파 위상 변이부(1106)가 고조파 위상 변이 작업을 수행하더라도 기준시간 이상 고조파 왜형률이 기준치를 초과하게 되면, 선택에 따라 분산전원(110)의 연결을 차단하여 배전계통(130)의 고조파 안전성을 확보하게 된다.The control unit 1116 checks the harmonic distortion factor (THD) of the distribution system 130, and when the harmonic distortion factor exceeds the first reference value during the first reference time, the switch 1108 is opened to disperse the dispersion. The power supply 110 may be cut off from the distribution system 130. The harmonic distortion factor refers to the ratio of the sum of the effective values of all harmonic components up to a specific order to the effective value of the basic component. The harmonic distortion factor of the distribution system 130 may be managed by the power supplier. The customer using the distributed power supply 110 may be required to be a value lower than this value, and in this case, the value requested by the power supplier may be set as the first reference value. Even if the harmonic phase shifting unit 1106 performs the harmonic phase shifting operation under the control of the controller 1116, if the harmonic distortion factor exceeds the reference value for more than a reference time, the distribution of the distributed power supply 110 is cut off according to the selection. Harmonic safety of the system 130 is secured.

종래는 배전계통(130)의 고조파 수준 관리를 위해 분산전원(110)의 인버터 출력단에 수동 또는 능동 필터를 배치함으로써 인버터로부터 발생하는 고조파를 단순히 제거하여 배전계통(130)에 제공하였다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따르면 인버터에서 발생된 고조파를 단순히 제거하는 대신 이를 적극적으로 이용하여 배전계통(130)의 고조파를 최소화하게 된다. 따라서 종래의 필터를 적용하는 방법에 비하여 배전계통(130)의 고조파 안정화라는 전력관리의 궁극적인 목적에 더욱 부합하게 된다. 또한, 분산전원(110)으로부터 배전계통(130)으로 유입되는 고조파 성분 중 일부를 선택하고 그 위상만을 변이시키는 간단한 방법을 적용함으로써 구현이 용이하고 보다 저렴한 비용으로 구현할 수 있다.Conventionally, by disposing a passive or active filter at the output terminal of the inverter of the distributed power supply 110 to manage the harmonic level of the distribution system 130, the harmonics generated from the inverter are simply removed and provided to the distribution system 130. However, according to an embodiment of the present invention, instead of simply removing the harmonics generated from the inverter, the harmonics of the distribution system 130 are minimized by actively using them. Therefore, compared to the method of applying a conventional filter, it is more suitable for the ultimate purpose of power management of stabilizing the harmonics of the distribution system 130. In addition, by applying a simple method of selecting some of the harmonic components flowing into the distribution system 130 from the distributed power supply 110 and shifting only the phase, it can be implemented easily and at a lower cost.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원(110)은 배전계통(130)과 분리되는 경우, 이를 감지하여 분산전원(110) 단독 운전으로 인한 사고 위험을 제거할 수 있다. 배전계통(130)측에서 정전 등의 사고가 발생하여 계통연계 장치(120)가 동작하여 배전계통(130)과 분리되는 경우, 분산전원(110)은 자체적으로 배전계통(130)과의 분리 여부를 확인할 수 있는 수단을 구비한다. 이를 위해 분산전원(110)은 제3 검출부(1114)를 포함한다. Meanwhile, when the distributed power supply 110 according to an embodiment of the present invention is separated from the distribution system 130, it is possible to detect this and eliminate the risk of an accident caused by the independent operation of the distributed power supply 110. When an accident such as a power outage occurs on the distribution system 130 side and the system connection device 120 operates and is separated from the distribution system 130, whether the distributed power supply 110 is separated from the distribution system 130 by itself It is provided with a means to confirm. To this end, the distributed power supply 110 includes a third detection unit 1114.

제3 검출부(1114)는 스위치(1108) 출력단에서 전압, 전류 및 주파수를 검출하여 제어부(1116)에 제공한다.The third detection unit 1114 detects voltage, current, and frequency at the output terminal of the switch 1108 and provides the detection to the control unit 1116.

제어부(1116)는 제3 검출부(1114)로부터 제공받은 정보를 통해 배전계통(130)과의 분리 여부를 확인한다. 제어부(1116)는 제3 검출부(1114)로부터 제공받은 전압, 전류 및 주파수를 모니터링하고, 이들의 급격한 변화를 검출할 수 있다. 분산전원(110)은 스위치(1108)와 계통연계 장치(120) 사이에 위치하는 부하를 구동할 수 있다. 이 경우, 전력계통(130)과 분리될 때, 발전 출력과 부하의 평형 상태가 무너지면 전압이나 주파수에 변동이 나타나게 된다. 따라서, 전압이나 주파수 변화량이 제2 기준 시간 동안 제2 기준치를 초과하는 경우 전력계통(130)과 분리된 것으로 판단할 수 있다. The control unit 1116 checks whether to separate from the distribution system 130 through the information provided from the third detection unit 1114. The controller 1116 may monitor the voltage, current, and frequency provided from the third detection unit 1114 and detect sudden changes thereof. The distributed power supply 110 may drive a load located between the switch 1108 and the grid connection device 120. In this case, when the power system 130 is separated from the power system 130, when the equilibrium state between the power generation output and the load collapses, a change in voltage or frequency occurs. Accordingly, when the voltage or frequency change amount exceeds the second reference value during the second reference time, it may be determined to be separated from the power system 130.

배전계통(130)이 분리되면 계통 회로 정수, 고조파의 분포 상태, 고조파가 흐르는 방법 등이 바뀌게 된다. 전력계통(130)과 분리될 때, 발전 출력과 부하의 평형 상태가 무너지면 전압이나 주파수에 변동이 나타나지만, 발전 출력과 부하의 평형 상태를 이루고 있다면 전압이나 주파수 변동이 적어 검출하기 어렵다. 그러나 발전 출력과 부하가 평형 상태를 이루고 있을지라도 고조파는 변하기에 검출 가능하다. 따라서 제어부(1116)는 스위치(1108) 출력단에서의 적어도 두 개의 고조파 성분에 대한 임피던스 값을 모니터링할 수 있다. 배전계통(130)과 연결이 해제될 때 고조파 성분에 대한 임피던스 값은 크게 증가하게 된다. 노이즈에 따른 오동작 방지를 위해 제어부(1116)는 검출된 전압 및 전류 값에 기초하여 적어도 두 개의 고조파 성분에 대한 임피던스 변화를 모니터링하고, 각 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량이 각각 정해진 기준 시간 동안 기준치를 초과하는 경우 전력계통(130)에서 분리된 것으로 판단한다. 적어도 두 개의 고조파 성분은 어느 정도 크기를 가지되, 순간적인 분리로 인하여 변동이 나타나기 쉬운 비교적 높은 주파수의 고조파 성분을 선택하는 것이 적절하다. 예를 들어 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링하여 전력계통과의 분리 여부를 확인할 수 있다. When the distribution system 130 is separated, the system circuit constant, the distribution state of harmonics, the way the harmonics flow, and the like are changed. When the power system 130 is separated from the power system 130, when the balance between the power generation output and the load collapses, the voltage or frequency fluctuates, but if the power generation output and the load are in a balanced state, the voltage or frequency fluctuation is small and thus it is difficult to detect. However, even if the power generation output and the load are in equilibrium, the harmonics are variable and therefore detectable. Accordingly, the controller 1116 may monitor impedance values for at least two harmonic components at the output terminal of the switch 1108. When the connection with the distribution system 130 is disconnected, the impedance value for the harmonic component is greatly increased. In order to prevent malfunction due to noise, the controller 1116 monitors the impedance change for at least two harmonic components based on the detected voltage and current values, and the amount of impedance change for each harmonic component exceeds the reference value for a predetermined reference time, respectively. If so, it is determined that it is separated from the power system 130. At least two harmonic components have a size to some extent, but it is appropriate to select a harmonic component of a relatively high frequency that is liable to fluctuate due to instantaneous separation. For example, it is possible to check whether the separation from the power system is performed by monitoring the amount of change in impedance for the fifth harmonic component and the seventh harmonic component.

결국 본 발명의 일실시예에 따른 분산전원(110)은 발전 출력과 부하가 불평형 상태에 있을 때 뿐 아니라 평형 상태를 이룰지라도 전력계통(130)과의 분리 여부를 확인할 수 있다. 또한 전력계통(130)에 별도의 신호를 주입하지 않으므로 전력계통(130)에 미치는 영향이 없어 전력 품질을 유지할 수 있다.As a result, the distributed power supply 110 according to an embodiment of the present invention can check whether the power system 130 is separated from the power system 130 not only when the power generation output and the load are in an unbalanced state, but also when a balanced state is achieved. In addition, since a separate signal is not injected into the power system 130, there is no effect on the power system 130, and power quality can be maintained.

제어부(1116)는 전력계통(130)과의 분리가 감지된 경우 스위치(1108)를 개방하여 계통연계 장치(120)와 연결된 전력선에 전력이 제공되는 것을 차단할 수 있다.When disconnection from the power system 130 is sensed, the control unit 1116 may open the switch 1108 to block power supply to the power line connected to the system linkage device 120.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스트, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or a combination thereof. Software modules include Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), Flash Memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects, and should be understood as non-limiting.

110: 분산전원 120: 계통연계 장치
130: 배전계통 1102: 발전부
1104: 전력변환장치 1106: 고조파 위상 변이부
1108: 스위치 1110: 제1 검출부
1112: 제2 검출부 1114: 제3 검출부
1116: 제어부
110: distributed power supply 120: grid-connected device
130: distribution system 1102: power generation department
1104: power converter 1106: harmonic phase shift unit
1108: switch 1110: first detection unit
1112: second detection unit 1114: third detection unit
1116: control unit

Claims (4)

배전계통과 연계되는 분산전원 시스템에 있어서,
전력을 생성하는 분산전원; 및 상기 분산전원을 배전계통에 연계하거나 차단하는 계통연계 장치;를 포함하고,
상기 분산전원은
신재생에너지를 이용하여 직류 전력을 생성하는 발전부;
상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력변환장치;
상기 전력변환장치의 적어도 하나의 고조파 성분의 위상을 변이시켜 출력하는 고조파 위상 변이부;
제어부의 제어에 따라 상기 고조파 위상 변이부를 통해 입력되는 교류 전력을 상기 계통연계 장치로 전달하거나 차단하는 스위치;
상기 전력변환장치의 고조파를 검출하는 제1 검출부;
상기 배전계통의 고조파를 검출하는 제2 검출부;
상기 스위치의 출력단에서 전압, 전류 및 주파수를 검출하는 제3 검출부; 및
상기 배전계통의 고조파 성분을 최소화하는 상기 전력변환장치의 고조파 성분의 위상을 결정하고 이에 기초하여 상기 고조파 위상 변이부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 상기 분산전원이 상기 배전계통과 분리된 것으로 판단되면 상기 스위치를 차단하고,
상기 제어부는 상기 제3 검출부로부터 제공받은 정보에 따라 적어도 두 개의의 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링하고, 상기 임피던스 변화량이 모두 각각의 기준 시간동안 기준값을 초과하는 경우 상기 배전계통과 분리된 것으로 판단하고,
상기 제어부는 상기 배전계통의 고조파 왜형률이 기준시간 이상 기준치를 초과하는 경우, 상기 스위치를 개방하는 분산전원 시스템.
In the distributed power system connected to the distribution system,
Distributed power generating power; And a grid-connecting device for linking or blocking the distributed power supply to a distribution system, and
The distributed power supply is
A power generation unit that generates DC power using renewable energy;
A power conversion device for converting the DC power into AC power;
A harmonic phase shifting unit for outputting a phase shift of at least one harmonic component of the power conversion device;
A switch for transferring or blocking AC power input through the harmonic phase shifting unit to the grid-connected device under control of a control unit;
A first detection unit for detecting harmonics of the power conversion device;
A second detection unit for detecting harmonics of the distribution system;
A third detection unit detecting voltage, current, and frequency at the output terminal of the switch; And
Including; a control unit for determining the phase of the harmonic component of the power conversion device that minimizes the harmonic component of the distribution system and controlling the harmonic phase shifting unit based thereon,
When it is determined that the distributed power supply is separated from the distribution system according to the information provided from the third detection unit, the control unit cuts off the switch,
The control unit monitors the impedance change amount for at least two harmonic components according to the information provided from the third detection unit, and determines that the impedance change amount is separated from the distribution system when both of the impedance changes exceed a reference value for each reference time. and,
The control unit opens the switch when the harmonic distortion rate of the distribution system exceeds a reference value for a reference time or more.
제 1 항에 있어서,
상기 고조파 위상 변이부는 제3 고조파 성분의 위상을 변이시키고,
상기 제어부는 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량을 모니터링하는 분산전원 시스템.
The method of claim 1,
The harmonic phase shifting unit shifts the phase of the third harmonic component,
The control unit is a distributed power supply system that monitors the amount of change in impedance for the fifth harmonic component and the seventh harmonic component.
삭제delete 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 제5 고조파 성분 및 제7 고조파 성분에 대한 임피던스 변화량이 각각의 기준 시간 동안 각각의 기준치를 초과하는 경우, 상기 스위치를 개방하는 분산전원 시스템.
The method of claim 2, wherein the control unit
Distributed power supply system for opening the switch when the impedance change amount for the fifth harmonic component and the seventh harmonic component exceeds each reference value for each reference time.
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