KR102729960B1

KR102729960B1 - 충방전이 가능한 역전송 부하와 협조해 계통 전압을 제어하는 전압 제어 장치

Info

Publication number: KR102729960B1
Application number: KR1020230119440A
Authority: KR
Inventors: 김복년; 임다니엘지섭
Original assignee: 주식회사 크로커스
Priority date: 2023-09-08
Filing date: 2023-09-08
Publication date: 2024-11-14
Anticipated expiration: 2043-09-08

Abstract

본 발명의 전압 제어 장치는 부하의 전압을 조정가능한 전압 조정 모듈, 전압 조정 모듈을 목표 전압으로 제어하거나, 상기 전압 조정 모듈에 상기 목표 전압을 하달하는 협조 제어부를 포함할 수 있고, 협조 제어부는 보존 전압 강하(CVR, conservation voltage reduction)에 의한 전압 강하를 반영하여 목표 전압을 산출할 수 있으며, 부하는 전력 계통으로부터 전력을 충전하고, 전력 계통이나 주변 부하로 전력을 공급하는 역전송 부하일 수 있고, 협조 제어부는 상기 목표 전압 산출을 위해 상기 전압 조정 모듈 및 역전송 부하를 개별로 제어할 수 있다.

Description

충방전이 가능한 역전송 부하와 협조해 계통 전압을 제어하는 전압 제어 장치{A voltage control device that controls the grid voltage in cooperation with a reverse transmission load capable of charging and discharging}

본 발명은 그리드 또는 주변 부하로 충전 또는 방전이 가능한 역전송 부하와 협조해 전력 계통의 전압을 제어할 수 있는 전압 제어 장치에 대한 것이다.

기존에는 전력 피크 제한 등의 이유로 그리드(또는 전력 계통)에 전력을 공급하거나 제어하는 경우, 전력 발전소 등의 그리드의 상위 레벨에서 수용가 등의 그리드의 하위 레벨로 일방적인 조치를 취하는 경우가 대다수였다. 그러나, 소비형 부하로 구성되든 전력 계통의 구성에서 벗어나 전력 계통 또는 주변의 부하로 전력을 역전송 가능한 ESS 또는 전기차 충전기 등의 역전송 부하를 이용하면, 일방적인 하방 조치로 인한 설비나 전력의 낭비를 감소시킬 수 있다.

전기차 충전기에 의한 V2G 또는 ESS에 의한 역전송 등을 활용하여 최대 수요가 공급 용량을 초과하는 경우를 대비한다면, 단순히 피크 시간대의 최대 수요를 기준으로만 발전소 등의 설비 용량을 늘려서 생기는 낭비가 줄 수 있다.

또한, 효율적이고 안정적인 전력공급을 위한 에너지 소비 감소 및 피크 부하 절감을 포함하는 에너지 저감 기술의 하나로 보존 전압 강하(CVR, Conservation Voltage Reduction)가 이용될 수 있다. 보존 전압 강하는 피더 전압을 감소하여 소비 전력을 감소하는 것일 수 있고, 배전망에 안정적이고 효율적으로 전력을 공급하기 위한 전압을 낮춰 부하의 크기를 감소시켜 전력 소비량을 낮춰 수급 불균형 등 비상시에 사용되거나, 부하 관리자 등에게 요금 절감 효과를 줄 수 있다.

본 발명의 협조 제어부, 전압 조정부, 로컬 제어부 중 적어도 하나는 전력 계통 또는 주변 부하로 전력을 오히려 공급가능한 역전송 부하와 협조하여, 역전송 부하에 의한 역전송, 계통 전압에 대한 보존 전압 강하 효과, 또는 선로 손실로 인한 전압 상승 효과를 상호 연계할 수 있다.

본 발명은 상류 전압 조정 모듈이나 하류 전압 조정 모듈을 포함하는 복수의 전압 조정 모듈 뿐 아니라, 전기차 충전기 또는 ESS를 포함하는 역전성 부하도 함께 협조하여 계통 전압을 제어함으로써, 전력 피크 회피 및 보존 전압 강하 효과를 동시에 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 전압 제어 장치는 단순히 전력 계통에 공급되는 전력의 종류를 에코 타입으로 변환하는 것에 머무르는 것이 아니라, 복잡해지는 전력 계통의 국소적이거나 예기치 못한 전력 수요 피크 발생 등의 문제를 해결하는데 자유롭게 이용될 수 있어 전력 계통의 신뢰성, 유연성을 개선할 수 있다.

또한, 역전송 부하를 이용해 전력 수요의 편차를 줄이는 경우, 전압 변동이 감소하여, 상하위 전압 조정 모듈로 연결되는 전체 전력 연결 토폴로지의 보존 전압 강하를 위한 최적 전압 범위 유지가 용이해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 역전송 부하와 연결된 전력 연결 토폴로지에 대한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 상류 전압 조정 모듈과 하류 전압 조정 모듈을 포함하는 복수의 전압 조정 모듈, 역전송 부하, 및 서버 간의 관계에 대한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 전압 조정 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 정/역방향 전력 전송시 전압조정 대상에 대한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제1 전압 및 제2 전압에 대한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제1 전압 산출 단계에 대한 것이다.
도 7은 본 발명의 손실 함수 단계에 대한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 요금 절감액 산출 단계 및 요금 절감 리포트 제공 단계에 대한 것이다.
도 9는 본 발명의 역전송, CVR, 또는 선로 손실을 연계한 전압 강하에 대한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 기준 변동 및 전력 변동에 대한 설명도이다.

도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 전압 제어 장치에 대해 설명한다.

도 9 및 도 10에 따라, 본 발명의 역전송 부하(50) 및 전압 조정 모듈(100)의 협조에 의한 계통 전압의 CVR 효과 제어에 대해 먼저 설명한 후, 나머지를 후술한다.

본 발명의 서버(200)는 역전송 부하(50) 각 개별과, 통신선(91)을 통해 이더넷 통신 등을 하며 데이터 송수신이 가능할 수 있다. 본 발명의 역전송 부하(50)는 전력 계통(10)으로부터 전력을 공급받아 충전(소비)할 수 있고, 동시에 전력 계통(10) 또는 주변 소비성 부하로 전력을 방전(공급)할 수 있는 것으로, 전기차 충전기 또는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)을 포함할 수 있다. 전력 계통(10)은 배전 계통 또는 그리드와 혼용될 수 있다.

통신선(90,91)을 통한 데이터 송수신 여부는 서버(200) 또는 협조 제어부(210)에 의한 제어 지령의 하달로 각각의 전력/전압이 통제가능함을 의미할 수 있다. 전압 조정 모듈(100)에 연결되는 부하는 전력을 소비만하는 소비성 부하, 또는 충전이나 방전이 가능한 역전송 부하(50)를 포함할 수 있다.

편의상 도 1 및 도 2에는 전압 조정 모듈(100)에 연결된 부하 그룹에 역전송 부하(50)만 표시했으나, 소비성 부하와 역전송 부하(50)가 혼합된 경우나 역전송 부하(50)만 있는 경우를 모두 포함할 수 있다. 전자의 일 실시 예는 집합 건물에 설치된 전기차 충전기 또는 ESS일 수 있고, 후자의 일 실시 예는 전기차 충전 스테이션일 수 있다. 부하(50)는 도 2와 같이 다단 계층으로 분기가능하다는 점에서 노드(node)와도 혼용될 수 있다.

기존에 부하의 상류에 위치한 전압 조정 모듈(100)을 부하의 상황에 따라 수동적으로 제어하는 것에 비해, 본 발명의 서버(200) 또는 협조 제어부(210)는 개별 역전송 부하(50)도 계통 전압 제어를 위한 하나의 요소로 활용하여, 전력 피크의 감소나 회피, 또는 보존 전압 강하 등의 기존에 개별로 취급된 것들을 동시에 상호 연계할 수 있다. 즉, 기존에는 통신선(90)을 통해 전압 조정 모듈(100)과 서버(200) 간에 송수신에 따라 전압 조정 모듈(100)에서 수집되는 정보에 따라 전압 조정부(130)에 제어 지령을 하달하였다면, 본 발명에서는 이런 통신선(90)을 통한 전압 조정 모듈(100)과의 송수신외에, 추가 통신선(91)에 의한 역전송 부하(50)와의 데이터 송수신이 더해질 수 있다.

전력 역전송 가능한 부하 중 태양광, 풍력 등의 신재생에너지 설비는 전력을 발전하여 그리드에 공급하는 기능을 하므로 발전량을 줄이는 출력 조절만 가능하지만, 본 발명의 전기차 충전기 또는 ESS 등의 역전송 부하(50)는 수요가 낮은 시간대에 전력을 충전할 수 있다.

따라서, 본 발명의 전압 제어 장치는 단순히 전력 계통(10)에 공급되는 전력의 종류를 에코 타입으로 변환하는 것에 머무르는 것이 아니라, 복잡해지는 전력 계통(10)의 국소적이거나 예기치 못한 전력 수요 피크 발생 등의 문제를 해결하는데 자유롭게 이용될 수 있어 전력 계통(10)의 신뢰성, 유연성을 개선할 수 있다.

특히 상/하류의 전압 조정 모듈 등 전력 계통의 분기가 복잡해지는 경우, 특정 상류 전압 조정 모듈(110)을 한번에 조절하여 하류 전압 조정 모듈(120)의 보존 전압 강하(CVR) 효과를 가져오고자 하는 경우, 복수의 하류 전압 조정 모듈(120) 중 일부만 수요 전력 증대로 전압 강하가 생겨 전압 강하로 인한 CVR 효과를 얻기 어려운 경우가 생길 수 있다.

이런 경우, 일부 하류 전압 조정 모듈(120)(또는 그에 연결된 부하)로 인해, 해당 상류 전압 조정 모듈(110)을 통해 전압 제어를 할 수 없어, 나머지 하류 전압 조정 모듈(120)을 개별로 CVR 효과를 주거나 선로 손실을 고려해야되는 경우가 발생할 수 있다. 이는 서버(200) 또는 협조 제어부(210)의 전압 제어/전력 제어 연산 부담을 가중시키므로, 상류 전압 조정 모듈(110)에서 한번의 전압 제어로 복수의 하류 전압 조정 모듈(120)을 제어하는 것이 더 효율적이다.

도 9에 따르면, 소정의 하류 전력 모듈(120)에 연결된 부하 그룹(노드 또는 부하와 혼용)의 전력 수요가 증가하면 전압 강하가 발생할 수 있다(①). 이러한 수요 증대(①)에 의해 노드의 전압이 저전압 구간(LVI)에 속하게 되면, 이미 해당 노드는 전압 강하하기 어려운 전압에 해당할 수 있다.

여기서, 저전압 구간(LVI)은 CVR 구간(CVRI)을 포함할 수 있다. CVR 구간(CVRI)은 해당 노드(부하 그룹)에 최적의 CVR(또는 더해 선로 손실까지 고려된)을 위한 설정되거나 계산된 전압 구간일 수 있다. 저전압 구간(LVI)은 급격한 수요 증대 등 여러 요인으로 해당 전압 조정 모듈(100) 또는 노드가 CVR을 위한 전압 강하를 하기에는 이미 너무 전압이 낮은 구간을 의미할 수 있다.

이때, 해당 노드는 고전압 구간(HVI)으로 들어간 후(②), CVR 효과를 위한 전압 강하(③)될 수 있다. 고전압 구간(HVI)은 해당 노드 또는 전압 조정 모듈(100)에 전압 강하(②)를 하여 CVR 구간(CVRI)에 속할 수 있도록 하는 구간일 수 있다.

예를 들어, 상류 전압 조정 모듈(110)에 복수의 하류 전압 조정 모듈(120)이 분기된 경우, 상류 전압 조정 모듈(110)에 대한 CVR(또는 선로 손실에 의한 전압 조정 포함)을 위한 전압 강하(③)가 복수의 하류 전압 조정 모듈(120)에 일률적으로 행해질 수 있다.

또한, 전기차 충전기 또는 ESS 등의 역전송 부하를 이용해 역전송시, 전압 조정 모듈을 이용해 전압을 상승시켜 선로에 의한 전력 손실을 절감할 수 있다. 따라서, CVR을 위한 전압 강하(③)에는 후술하는 선로 손실 방지를 위한 전압 상승도 함께 반영된 것일 수 있다.

각 하류 전압 조정 모듈(120)별로 저전압 구간(LVI), 고전압 구간(HVI), 또는 CVR 구간(CVRI)이 설정될 수 있다.

협조 제어부(210) 또는 서버(200)는 각 하류 전압 조정 모듈(120) 또는 노드의 전압이 해당 하류 전압 조정 모듈(120)또는 노드의 각 고전압 구간(HVI)에 속하도록 조정할 수 있다. 이때, 상류 전압 조정 모듈(110)에 전압 강하((③))를 지시하면, 모든 분기된 하류 전압 조정 모듈(120)이 원하는 CVR 구간(CVRI)에 속할 수 있다.

이와 같이, 역전송 부하(50)(노드)의 상황에 따라, 해당 역전송 부하(50)(노드)에 대한 저전압 구간(LVI), 고전압 구간(HVI), 또는 CVR 구간(CVRI)은 다르게 설정될 수 있다.

정리하면, 전압 조정 모듈(100) 또는 역전송 부하(50)의 전력 수요가 증가하면, 전압 조정 모듈(100) 또는 역전송 부하(50)의 전압은 저전압 구간(LVI)에 속할 수 있다. 이때, 협조 제어부(210)는 전압 조정 모듈(100) 또는 역전송 부하(50)의 전압을 저전압 구간(LVI)에서 상승시켜 고전압 구간(HVI)에 속하도록 조정한 이후, 보존전압강하(CVR) 효과를 위한 전압 강하를 수행할 수 있다. 여기서, 저전압 구간(LVI)은 전압 조정 모듈(100) 또는 역전송 부하(50)에 전압 강하를 하여 CVR 효과를 주지 못하는 구간일 수 있고, 고전압 구간(HVI)은 전압 조정 모듈(100) 또는 역전송 부하(50)에 전압 강하를 하여 CVR 효과를 가져오는 구간일 수 있다.

도 10을 참조하면, 도 10의 (a) 및 (b)는 수요 증대(①)와 역전송(②)의 연계로 전압 변동(△V)이 기준 변동(△R) 이내가 되도록 조정된 실시 예를 나타낸다.

협조 제어부(210) 또는 서버(200)는 해당 전압 조정 모듈(100) 또는 노드의 과거 전력 데이터를 이용해 기준 변동(△R)을 설정할 수 있다.

역전송 부하(50)(노드)의 상황에 따라 역전송 부하(50)(노드)의 전압 변동(△V)을 기설정된 기준 변동(△R) 이내로 조정하는 것은, 해당 전압 조정 모듈(100) 또는 노드를 고전압 구간(HVI)에 속하도록 조정하는 것에 대응할 수 있다.

고전압 구간(HVI)은 해당 전압 조정 모듈(100) 또는 노드의 과거 전력 패턴에 상관없이 CVR을 위한 전압 강하를 수행하기 어려운 구간(LVI)에 들어가면, 전압 강하가 가능한 구간(HVI)으로 상승시킨다는 목적으로 설정되는 것일 수 있고, 기준 변동(△R)은 해당 전압 조정 모듈(100) 또는 노드의 전압 변동(△V)이 지속적으로 관리하기 위해 설정되는 것일 수 있다.

해당 전압 조정 모듈(100) 또는 노드에서 고전압 구간(HVI)은 기준 변동(△R)과 동일하게 설정되는 것이 바람직할 수 있다.

협조 제어부(210), 전압 조정부(130), 또는 로컬 제어부(150) 중 적어도 하나는 전력 수요에 따른 전압 강하와 역전송 부하에 의한 역전송 등에 따른 전압 상승을 상호 조화하여, 전압 변동(△V)이 기준 변동(△R) 이내로 들어가도록 제어할 수 있다. 각 하류 전압 조정 모듈(또는 하위 계층의 전압 조정 모듈)(120)의 전압 변동(△V)이 기준 변동(△R) 이내로 들어가도록 제어되는 경우, 상류 전압 조정 모듈(상위 계층의 전압 조정 모듈)(110)에서 일괄적으로 보존 전압 강하(CVR)를 수행하여, 각 하류 전압 조정 모듈(120)이 목표하는 CVR 구간(CVRI)에 들어가도록 할 수 있다. 이와 같이, 역전송 부하(50)를 이용해 전력 수요의 편차를 줄이는 경우, 전압 변동(△V)이 감소하여, 상하위 전압 조정 모듈(110,120)로 연결되는 전체 전력 연결 토폴로지의 보존 전압 강하(CVR)를 위한 최적 전압 범위 유지가 용이해질 수 있다.

본 발명은 상류 전압 조정 모듈(110) 또는 하류 전압 조정 모듈(120)을 포함하는 복수의 전압 조정 모듈 뿐 아니라, 전기차 충전기 또는 ESS를 포함하는 역전성 부하(50)도 함께 협조하여 계통 전압을 제어함으로써, 전력 피크 회피 및 보존 전압 강하 효과를 동시에 도모할 수 있다.

고전압 구간(HVI) 또는 기준 변동(△R)에 속하도록 조정하는 것이 목적이므로, 설명한 전압 감소(①)와 전압 상승(②)은 일 실시 예로, 어떤 이유로 고전압 구간(HVI) 또는 기준 변동(△R)에 속하게된다면 결과에 도달하면 충분할 수 있다. 예를 들어, 소정의 하류 조정 모듈(120)은 이미 그 자체로 고전압 구간(HVI) 또는 기준 변동(△R)에 속하는 전력 패턴을 가지는 경우, 별도의 제어 지령없이 바로 CVR을 수행할 수 있다. 또한, 전압을 상승(②)시키는 방법에는 역전송 부하(50)에 의한 전력 역전송이나 주변 소비성 부하로의 전력 분배가 아닌, 수요 분산에 의한 경우도 포함될 수 있다.

전기차 충전기를 포함하는 역전송 부하(50)는 정전력 부하로 보존 전압 강하(CVR) 효과를 직접적으로 얻기 힘들 수 있다. 다만, 동일 전력 계통 또는 부하 단위에 존재하는 다른 부하들의 보존 전압 강하 효과로 인한 전력 절감 등의 수요 분산이 가능한 경우, 소비성 부하 또는 역전송 부하(50)를 위한 여유 전력을 확보할 수 있다.

예를 들어, 역전송 부하(50)는 특정 시간대에 수요가 집중되는 전력 패턴을 가질 수 있다. 퇴근 후 충전 수요가 집중될 수 있기에 고수요 시간대에 공급 용량 확보 및 수요를 분산시킬 수 있는 방법이 필요하다. 아파트 단지 등의 집합 건물의 전기차 충전기 또는 ESS 등을 고려하면, 수요가 집중되는 특정 시간대에, 전기차 충전기 또는 ESS에 충전된 전력을 집합 건물의 다른 부하나 전력 계통으로 역전송하여 전력 피크를 감소시킬 수 있고, 전기차 충전기, ESS 등의 역전송 부하(50)를 제외한 소비형 부하의 수요전력 패턴에 기초해 수요를 분산할 수 있다.

따라서, 협조 제어부(210) 또는 서버(200)는, 역전송 부하(50)에서 전력 계통(10) 또는 주변 소비성 부하로 전력을 공급하거나, 노드(부하 그룹)의 전력 패턴을 분석해 특정 시간대에 노드의 전력 수요가 증가하는 경우 역전송 부하(50)를 제외한 나머지 소비형 부하로 수요 전력을 분산시키거나, 또는 이들을 혼합 연계하는 등의 방식으로, 개별 전압 조정 모듈(100)의 전압을 고전압 구간(HVI) 또는 기준 변동(△R)에 속하도록 조정할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 전압 제어 장치 및 전압 제어 방법에 대해 전체적으로 설명한다.

후술되는 CVR 효과를 위한 전압 강하, 또는 선로 손실 보상을 위한 전압 상승은 도 10 및 도 11의 CVR 구간(CVRI)으로의 전압 강하(③)에 대응할 수 있다.

예를 들어, 협조 제어부(210)는 CVR 효과를 위한 전압 강하를 시행하기 이전에 전압 조정 모듈(100) 또는 역전송 부하(50)의 전압이 고전압 구간에 속하도록 조정할 수 있다. 제1 전압 산출부(250)는 보존 전압 강하(CVR)에 의한 전력 절감량을 고려한 제1 전압을 산출할 수 있고, 전력 손실 예측부(260)는 전력 계통(10)의 선로에 의한 전력 손실량을 예측 또는 산출할 수 있으며, 제2 전압 산출부(270)는 제1 전압 산출부(250)에 의한 제1 전압에, 전력 손실 예측부(260)에 의한 전력 손실량을 고려해 수정된 제2 전압을 산출할 수 있다. 이때, CVR 효과를 위한 전압 강하(③)는 제2 전압 산출에 대응할 수 있다.

도 1은 전력계통 또는 배전계통(10)에서 변압기(30)와 부하(50) 사이에 마련되는 본 발명의 전압 조정 모듈(100)의 기본 단위 구조를 설명한 것이고, 도 2는 다단 계층으로 분기되는 전력계통에서의 복수의 전압 조정 모듈(100)의 일 실시 예를 설명한 것일 수 있다.

본 발명의 전압 제어 장치는, 전력계통(10)에 설치되어 부하(50)에 공급되거나 부하(50)로부터 역전송되는 전압을 조정가능한 전압 조정 모듈(100), 또는 전압 조정 모듈(100)과 원격으로 전력 데이터를 송수신하는 서버(200)를 포함할 수 있다.

전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터는, 전압 조정 모듈(100)에 입력 또는 출력되는 전력과 관련된 데이터, 또는 해당 전압 조정 모듈(100)의 하류에 위치한 부하(50)과 관련된 전력 데이터를 포함할 수 있다.

전압 조정 모듈(100)은 전압 조정부(130), 로컬 제어부(150), 및 계측점(101,102) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전압 조정부(130)는 서버(200) 또는 협조 제어부(210)로부터 최적의 목표 전압을 하달받을 수 있다. 전압 조정부(130)에 하달되는 목표 전압은 그 하류의 부하(50) 배치 또는 부하(50) 분기 구조에 따라 각 전압 조정부(130)별로 다르게 설정될 수 있다.

본 명세서에서 '최적'은 부하(50)의 운영자 또는 관리자의 입장에서 전력 또는 전기를 최대로 절감하여 전기 요금을 가장 절감할 수 있는 것을 의미할 수 있다.

전압 조정 모듈(100)의 계측점(101 또는 102)은 외부에서 전압 조정 모듈(100)로 입력되는 전력 데이터, 또는 전압 조정 모듈(100)에서 외부로 출력되는 전력 데이터를 측정 또는 계측할 수 있다.

전압 조정 모듈(100)의 계측점(101 또는 102)은 전압 조정 모듈(100)의 전압 조정 대상이 되는 지점으로써, 예측 또는 산출된 목표 전압이 구현되는 곳일 수 있다.

전압 조정 모듈(100)의 계측점(101 또는 102)은 그 개념상, 전압 조정부(130)에 포함되거나, 전압 조정부(130)와는 별도로 설치될 수 있다.

전압 조정 모듈(100)의 계측점이 전압 조정부(130)에 설치되는 구조에서는 전압 조정부(130)의 입력단 또는 출력단에 설치될 수 있다. 전압 조정 모듈(100)의 계측점이 전압 조정부(130)와 별도로 설치되는 경우, 전압 조정 모듈(100)의 계측점에는 전력 데이터를 수집할 수 있는 센서 등이 설치될 수 있다.

이하 변압기(30)의 계측점(31,32) 또는 전압 조정 모듈(100)의 계측점(101,102)에 대한 전압 조정 대상의 의미는, 계측점이 전압 조정부(130)에 포함되어 단부에 포함된다면 직접적인 전압 조정 대상이된다는 것, 또는 계측점이 전압 조정부(130)와 별도로 이격되어 설치되는 경우 협조 제어부(210) 또는 서버(200)로부터 명령받은 목표 전압으로 전압 조정부(130)가 제어되어 해당 계측점에 그 제어로 인한 효과가 나타난다는 의미일 수 있다. 별다른 언급이 없다면 후자의 의미로 계측점을 설명하나, 계측점과 전압 조정부(130) 간의 명확한 구분이 필요치 않는 경우 전자의 의미로도 확장될 수 있다.

전압 조정 모듈(100)의 계측점은 제1 계측점(101) 또는 제2 계측점(102)을 포함할 수 있다. 전력계통 또는 배전계통(10)을 기준으로, 제1 계측점(101)은 전압 조정 모듈(100)의 상류에 위치할 수 있고, 제2 계측점(102)은 전압 조정 모듈(100)의 하류에 위치할 수 있다.

로컬 제어부(150)는, 통신 연결 상태 확인 단계(S120)에서 전압 조정 모듈(100) 및 서버(200) 간의 통신이 두절된 경우, 로컬 자동 운전 모드(S140)로 전환될 수 있다. 로컬 자동 운전 모드(S140)에서, 로컬 제어부(150)는 통신 두절동안 해당 로컬 제어부(150)가 설치된 전압 조정 모듈(100)를 국소적으로 운영할 수 있다.

로컬 제어부(150)는, 서버(200)와의 통신 두절로 로컬 자동 운전 모드(S140)로 전환되면, 해당 전압 조정 모듈(100)에 흐르는 전력의 전송 방향을 판단하여, 전압을 조정할 계측점 위치를 결정할 수 있다.

일 실시 예로, 로컬 제어부(150)는, 해당 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터로부터 역률이 양수이면 전력 방향을 정방향(제1 계측점(101)에서 제2 계측점(102)으로)이라 판단할 수 있고, 역률이 음수이면 전력 방향을 역방향(제2 계측점(102)에서 제1 계측점(101)으로)이라 판단할 수 있다.

로컬 제어부(150)는, 전압 조정의 대상이 되는 계측점이 판단되면, 기설정된 기준 전압 또는 기준값으로 그 계측점을 전압 조정하거나, 기조정되거나 조정 계획된 계측점에 대한 전압 조정을 중지 또는 중단할 수 있다.

로컬 제어부(150)의 기설정된 기준 전압으로의, 제어 또는 전압 조정 중지는 부하(50)의 종류에 따라 달라질 수 있다.

전압 조정 대상인 전압 조정 모듈(100)의 하류에 배치된 부하(50)가 전력을 소비만하는 타입인 경우, 로컬 제어부(150)는, 역률이 양수인 경우 등의 이유로 정방향 전송이라 판정되면 제2 계측점(102)을 기설정된 기준 전압으로 전압 조정할 수 있고, 역률이 음수인 경우 등의 이유로 역방향 전송이라 판정되면 제2 계측점(102)에 대한 전압 조정을 중지할 수 있다.

기설정된 기준 전압에는 보존 전압 강하(CVR)에 의한 전력 강하, 또는 선로 저항에 의한 전력 손실량이 반영될 수 있다.

전압 조정 대상인 전압 조정 모듈(100)의 하류에 배치된 부하(50)가 전력을 생산 또는 충전 등의 이유로 역전송만하는 타입인 경우, 로컬 제어부(150)는, 역률이 양수인 경우 등의 이유로 정방향 전송이라 판정되면 제2 계측점(102)에 대한 전압 조정을 중지할 수 있고, 역률이 음수인 경우 등의 이유로 역방향 전송이라 판정되면 제1 계측점(101)을 기설정된 기준 전압으로 전압 조정할 수 있다. 이 경우 제1 계측점(101)은 선로 저항에 의한 전력 손실량을 반영하여 전압 상승될 수 있다.

전압 조정 대상인 전압 조정 모듈(100)의 하류에 배치된 부하(50)가 전력을 소비하는 동시에 생산 또는 충전 등의 이유로 역전송이 가능한 타입인 경우, 로컬 제어부(150)는, 서버(200)와의 통신 두절동안, 정방향 전력 전송으로 판단되면 제1 계측점(101)에 대한 전압 조정을 중지하고 제2 계측점(102)을 기설정된 기준 전압으로 전압 조정하며, 역방향 전력 전송으로 판단되면 제1 계측점(101)을 기설정된 기준 전압으로 전압 조정하고 제2 계측점(102)에 대한 전압 조정을 중지할 수 있다.

상류 또는 하류는 전력의 흐름을 기준으로 한 것이 아니라, 한전 등의 전력 공급자로부터 말단의 부하(50)에 이르는 전력계통(10)의 분기 구조적 의미일 수 있다. 이는 본 발명의 부하(50)는 분산 전원과 같이 전력 소비뿐 아니라 역으로 전력계통(10)으로 전력을 공급가능한 것을 포함하기 때문이다.

따라서, 제1 계측점(101)은 상류 계측점, 상류에 위치한 계측점, 전압 조정 모듈(100)의 상류 계측점 등과 혼용될 수 있고, 제2 계측점(102)은 하류 계측점, 하류에 위치한 계측점, 전압 조정 모듈(100)의 하류 계측점 등과 혼용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 전력계통(10)의 상류에서 하류로 정방향 전력이 전송되는 경우, 제2 계측점(102)이 전압 조정 모듈(100)에 의한 전압 조정 대상일 수 있다. 반대로, 전력계통(10)의 하류에서 상류로 역방향 전력이 전송되는 경우, 제1 계측점(101)이 전압 조정 모듈(100)에 의한 전압 조정 대상일 수 있다.

따라서, 부하의 종류에 따라 필수적으로 요구되는 계측점은 달라질 수 있다.

전력을 소비만하는 부하만 하류에 배치되는 전압 조정 모듈(100)의 경우, 전압 조정 대상이되는 제2 계측점(102)만으로 충분할 수 있다.

역으로 역전송 부하(50)의 경우 제1 계측점(101) 또는 제2 계측점(102)을 포함할 수 있다.

상기 계측점에 대한 설명은 계측점 이외에 전압 조정부(130)에도 입력되는 전력 데이터 또는 출력되는 전력 데이터에 대한 정보가 수집될 수 있고, 그 수집된 정보는 서버(200)로 전송될 수 있다는 것을 전제로할 수 있다. 만일 전압 조정부(130)에 입력 또는 출력되는 전력 데이터에 대한 수집 또는 데이터 전송 기능이 없다면, 제1 계측점(101) 및 제2 계측점(102)은 모두 필수적인 구성일 수 있다. 전압 조정부(130)에 입력되는 전압에 대비해 출력되는 전압이 목표 전압이 되도록 조정하는 것이므로 비교 대상이 필요하기 때문이다.

변압기(30)의 상류에는 변압기(30)의 제1 계측점(31) 또는 하류에는 변압기(30)의 제2 계측점(32)이 구비될 수 있다.

본 발명에서의 변압기(30)는, 한전에서 공급하는 고전압의 전기가 여러 단계의 변전 시설을 거쳐 가정집 또는 공장 등의 부하(50)로 공급되는 경우에서의 변전 시설을 의미할 수 있다. 즉, 도면에서 도시된 변압기(30)는 본 발명의 전압 제어 장치에 의해 제어되는 대상이 아닌 공공시설로서의 변전 시설을 의미할 수 있다.

전압 조정 모듈(100)의 계측점(101,102)의 의미와 표현은 변압기(30)의 계측점(31,32)에도 동일하게 적용될 수 있다. 그러나, 변압기(30)의 계측점(31,32)은 본 발명의 목표 전압에 의한 전압 조정 대상이되지 않는 점에서 전압 조정 모듈(100)의 계측점(101,102)과 구별될 수 있다.

변압기(30)의 계측점(31,32)는 협조 제어부(210)에 의한 목표 전압으로의 전압 조정 대상은 아니나, 변압기(30)의 계측점(31,32)에서의 전력 데이터는 수집되어 서버(200) 또는 협조 제어부(210)로 전송될 수 있다.

변압기(30)의 계측점(31,32)는 변압기(30) 하류에 위치한 전압 조정 모듈(100)의 상호 비교 또는 분석하기 이전에 전력 데이터 간을 상호 데이터 동기화(S210) 하는 기준점이 될 수 있다.

특히, 변압기(30)의 제1 계측점(31)은 데이터 동기화 단계(S210)의 기준점으로 이용될 수 있다. 일반적인 수변전 설비에서 변압기 1차측에는 공용사용가능한 계기변 변압기(PT)가 마련되므로, 변압기의 PT 에 선을 연결하거나 센서를 부착하면, 간단히 변압기(30)의 상류 계측점인 제1 계측점(31)을 형성할 수 있다.

따라서, 도 4의 전압 조정 대상이 되는 계측점은 전압 조정 모듈(100)의 계측점(101,102)으로 변압기의 계측점(31,32)은 제외될 수 있다.

본 발명의 전압 제어 장치 및 전압 제어 방법은, 요금을 최대한 절감할 수 있는 목표 전압 산출을 위해, 보존 전압 강하(CVR, conservation voltage reduction)에 의한 전력 절감량(S250), 또는 선로 저항에 따른 선로 손실(S270)을 고려할 수 있다(S290).

목표 전압 산출시 고려되는 선로 손실은 전압 조정 모듈(100) 및 부하(50) 간의 전력 손실 구간(I)에 대한 것일 수 있다.

제어 대상인 전압 조정 모듈(100)의 하류에 연결된 부하(50)가 전력을 소비하는 경우, 전력 손실 구간(I)은 전압 조정 모듈(100)로부터 그 하류에 연결된 부하(50)까지일 수 있다. 이때, 목표 전압으로 조정되는 전압 조정 대상은 전압 조정 모듈(100)의 하류 계측점인 제2 계측점(102)일 수 있고, 전력 손실 구간(I)은 더 구체적으로는 제2 계측점(102)으로부터 부하(50)까지의 선로 구간일 수 있다.

전력손실 예측부(260)의 선로 전력 손실은 배전계통 또는 전력계통의 선로의 적어도 일부에 대응하는 전력 손실 구간에 대한 것일 수 있다.

이 경우, 제2 계측점(102)은 CVR에 의한 전력 절감(제1 전압) 또는 선로 손실에 의한 전력 손실량이 적용될 수 있다.

CVR에 의한 전력 절감은 하류의 부하(50)의 전력 허용 범위(또는 허용 범위)내에서, 허용 범위의 하한값인 V하한에 근접하는 전압(제1 전압)으로 전압 강하를 하는 것일 수 있다.

도 5를 참조하면, 선로 저항에 의한 전력 손실량은 전압의 제곱에 비례하는 등으로 전압이 커짐에 따라 전력 손실량이 더 증가할 수 있으므로, CVR에 의한 전압 강하 정도가 클수록 오히려 전력 손실량이 증가하여, 전체적으로는 오히려 전력 절감 효과 또는 요금 절감 효과가 감소할 수 있다.

따라서, 선로 저항에 의한 전력 손실량을 고려하면, CVR에 의한 전력 절감을 고려한 전압 강하(제1 전압)에 선로 저항에 의한 전력 손실량 고려에 의한 전압 상승 효과를 더하여 수정된 전압(제2 전압)을 산출하는 것과 동일할 수 있다.

부하(50)가 전력을 소비하는 경우, 제2 계측점(102)은 전압 조정 대상으로서, CVR에 의한 전력 절감을 고려한 전압 강하 또는 선로 저항에 의한 전력 손실량 고려에 의한 전압 상승이 적용될 수 있다.

분산 전원의 기능을 하는 부하(50)에 연결된 전압 조정 모듈(100)의 상류로 공급된 전력은 다시 전력 공급을 필요로 하는 부하(50)가 연결된 다른 전압 조정 모듈(100)로 공급될 수 있다.

따라서, 제어 대상인 전압 조정 모듈(100)의 하류에 연결된 부하(50)가 전력을 역으로 전력계통(10)으로 공급하는 경우, 전력 손실 구간(I)은 제1 전압 조정 모듈로부터 다른 제2 전압 조정 모듈을 거쳐 부하(50)까지의 구간을 의미할 수 있다. 더 구체적으로는, 전력 손실 구간(I)은 제1 전압 조정 모듈의 제1 계측점(101)으로부터 다른 제2 전압 조정 모듈의 하류에 위치한 부하(50)까지의 구간일 수 있다.

부하(50)가 전력을 전력계통(10)으로 역전송하는 경우, 제1 계측점(102)은 선로 저항에 따른 전력 손실량을 감소시키기 위한 전압 상승이 적용될 수 있다. 이 경우의 제1 계측점(102)은 CVR에 의한 전력 절감을 고려한 전압 강하는 고려되지 않을 수 있다.

부하(50)가 전력 소비와 전력 공급을 동시에 수행하는 경우, 전력 손실 구간(I)은, 정방향 전력이 전송되는 경우 전압 조정 모듈(100)로부터 그 하류의 부하(50)까지의 구간일 수 있고, 역방향 전력이 전송되는 경우 해당 전압 조정 모듈(100)로부터 다른 전압 조정 모듈(100)의 하류에 위치한 부하(50)까지의 구간일 수 있다.

이 경우, 전압 조정 모듈(100)은 제1 계측점(101) 및 제2 계측점(102)을 모두 전압 조정 대상으로서, 제2 계측점(102)은 CVR에 의한 전력 절감을 고려한 전압 강하 또는 선로 저항에 의한 전력 손실량 고려에 의한 전압 상승이 적용될 수 있고, 제1 계측점(101)은 선로 저항에 따른 전력 손실량을 감소시키기 위한 전압 상승이 적용되며, CVR에 의한 전력 절감을 고려한 전압 강하는 고려되지 않을 수 있다.

도 2를 참조하면, 전력계통이 복잡하게 분기되는 경우, 전압 조정 모듈(100)은 다단계로 분화될 수 있다. 전압 조정 모듈(100)은 상류 전압 조정 모듈(110) 또는 하류 전압 조정 모듈(120)을 포함할 수 있다. 상류 또는 하류는 상기 계측점에 대한 설명과 동일하게, 전력계통의 분기 구조에 대한 것이 공통적으로 적용될 수 있다.

도면상 상류 전압 조정 모듈(110)의 전압 조정 대상은 상류 전압 조정 모듈(110)의 제2 계측점(112)이나, 도 2는 다단 구조의 간단한 일 실시 예를 나타낸 것이므로, 복잡하게 전력계통이 분기되면, 상류 전압 조정 모듈(110)의 제1 계측점(111)도 역전송에 의한 전압 조정 대상이 될 수 있다.

상류 전압 조정 모듈(110)의 전압 제어는 그것의 하류에 위치한 하류 전압 조정 모듈(120)의 전압 제어를 고려해 판단될 수 있다. 제1 하류 전압 조정 모듈은 전압 상승이 예측되나 다른 제2 하류 전압 조정 모듈은 전압 하강이 예측되는 경우, 상류 전압 조정 모듈(110)의 전압 제어는 상기 2개의 하류 전압 조정 모듈의 전압 하강 및 전압 상승의 정도에 따라 달라질 수 있다.

서버(200)는 상류 전압 조정 모듈(110) 또는 하류 전압 조정 모듈(120)로부터 전력 데이터를 전송받고, 산출 또는 예측된 목표 전압을 전송해줄 수 있다. 상류 전압 조정 모듈(110)의 전압 제어시, 그 하류에 위치한 하류 전압 조정 모듈(120)의 정보가 필요한 경우뿐 아니라, 하류 전압 조정 모듈(120) 중 하나가 역전송가능한 부하(50)와 연결되는 경우, 해당 하류 전압 조정 모듈(120)의 상승 제어할 전압의 정도를 결정하는데, 다른 하류 전압 조정 모듈의 전력 데이터가 이용될 수 있다.

전압 조정 모듈(100)이 상/하류 다단 계층으로 구성되는 경우, 전력 손실 구간(I)도 다단으로 분별될 수 있다. 이 경우, 전력 손실 구간(I)은 제1 전력 손실 구간(I1) 또는 제2 전력 손실 구간(I2)을 포함할 수 있다.

제1 전력 손실 구간(I1)은 상류 전압 조정 모듈(110)로부터 하류 전압 조정 모듈(120)까지의 구간일 수 있다.

제2 전력 손실 구간(I2)은, 전력 소비하는 부하(50)의 경우 하류 전압 조정 모듈(120)로부터 그 하류에 연결된 부하(50)까지의 구간일 수 있고, 전력을 역전송하는 부하(50)의 경우 제1 하류 전압 조정 모듈(120)로부터 다른 제2 하류 전압 조정 모듈(120)을 거쳐 그 제2 하류 전압 조정 모듈(120)에 연결된 부하(50)까지의 구간일 수 있다.

제1 하류 전압 조정 모듈(120)에 전력 소비와 전력 역전송이 둘다 가능한 부하(50)가 연결된 경우, 제2 전력 손실 구간(I2)은, 제1 하류 전압 조정 모듈(120)에 정방향 전력이 전송되는 경우 제1 하류 전압 조정 모듈(120)로부터 그 하류에 연결된 부하(50)까지의 구간일 수 있고, 제1 하류 전압 조정 모듈에 역방향 전력이 전송되는 경우 제1 하류 전압 조정 모듈로부터 제2 하류 전압 조정 모듈을 거쳐 상기 제2 하류 전압 조정 모듈에 연결된 부하까지의 구간일 수 있다.

상류 전압 조정 모듈(110)의 제2 계측점(112)에는 하류 전압 조정 모듈(120) 및 그에 연결된 부하(50)들을 고려해, CVR을 고려한 전압 강하, 또는 제1 전력 손실 구간(I1)과 제2 전력 손실 구간(I2)을 고려한 선로 전력 손실량을 고려한 전압 상승이 모두 적용될 수 있다.

전력계통의 분기 구조, 전압 조정 모듈(100) 간의 거리, 또는 전압 조정 모듈(100)과 부하(50) 간의 거리 등에 따라 CVR을 고려한 전압 강하, 및 선로 손실에 따른 전압 상승은 전압 조정 모듈 계층별로 집중되는 정도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상류 전압 조정 모듈(110)에는 선로 손실에 따른 전압 상승을 더 집중시키고, 하류 전압 조정 모듈(120)에는 CVR을 고려한 전압 강하를 더 집중시킬 수 있다.

본 발명의 전압 제어 장치는 협조 제어부(210), 데이터 수집부(220), 데이터 동기화부(230), 결측치 보상부(240), 제1 전압 산출부(250), 전력손실 예측부(260), 및 제2 전압 산출부(270) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

데이터 수집부(220)는 변압기(30)(계측점(31,32) 포함) 또는 전압 조정 모듈(100)(계측점(101,102), 전압 조정부(130), 로컬 제어부(150) 포함)로부터 전력 데이터를 전송받아, 수집 또는 저장할 수 있다.

변압기(30) 또는 전압 조정 모듈(100)로부터 수집되는 전력 데이터는 시계열적 초,분,시 등의 기본 단위로 수집될 수 있다.

초 단위로도 수집가능한 방대한 양의 변압기(30) 또는 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터는, 제1 전압 산출부(250), 전력손실 예측부(260), 제2 전압 산출부(270), 또는 예측 전압(V예측) 산출부(협조 제어부와 별도로 마련되는 경우) 등에서, 본 발명의 머신러닝 등의 인공지능(AI)에 기반한 산출 또는 예측에 이용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 전압 조정 모듈(100)의 목표 전압은 실시간으로 산출가능하며, 그에 따른 요금 절감액 산출(S400) 또는 요금 절감 리포트도 실시간으로 작성되어 제공(S500)될 수 있다.

협조 제어부(210)는 데이터 수집부(220)의 전력 데이터를 이용해 산출된 목표 전압으로 전압 조정되도록 각 전압 조정 모듈(100)에 명령을 하달할 수 있다.

협조 제어부(210)는 데이터 수집부(220)의 전력 데이터에 기반해, 각 전압 조정 모듈(100), 또는 그 전압 조정 모듈(100)에 연결된 부하(50)의 예측 전압(V예측)을 산출할 수 있다. 현재까지의 과거 전력 데이터로부터 변동 경향성을 파악하여 예측 전압을 산출하는 예측 전압 산출부가 별도로 마련될 수 있다.

본 발명은, 전압 조정 모듈(100)(또는 계측점(101,102))의 전압 강하 또는 전압 상승 등을 반영한 목표 전압을 산출하기 위해, 협조 제어부(210) 또는 예측 전압 산출부에 의해 산출된 예측 전압(V예측)에 기초할 수 있다.

본 발명의 전압 제어 장치는 현재 전압에 기반한 전압 조정으로 인해 발생하는 저전압과 과전압으로 인한 손실을 최소화하기 위해 미래 전압을 예측함으로써 전압 안정화를 도모할 수 있다.

본 발명의 전압 제어 장치는 각각의 노드(부하(50))의 전압을 예측하여 미래의 전압 양상을 예측한 후, 전압 강하 또는 전압 상승된 목표 전압을 추정해서 최종적으로 협보 제어부(210)는 전압 조정부(130)를 목표 전압으로 제어할 수 있다.

도 5는 (a) 및 (b)의 순서로 제1 전압을 산출하고, 제1 전압에 선로 저항에 의한 전력 손실량을 고려해서 수정된 제2 전압이 산출되는 것을 나타낸다. 이는 전력을 소비하는 부하(50)의 경우에 전압 조정 모듈(100)의 제2 계측점(102)의 목표 전압에 대한 것일 수 있다.

부하(50)의 종류에 따라, 도 5의 (a)에 의한 CVR에 의한 전압 강하 또는 도 5의 (b)에 의한 선로 손실을 저감하기 위한 전압 상승 중 어느 하나만 적용될 것인지, 둘다 적용될 것인지가 달라질 수 있다.

부하(50)가 전력계통으로 역전송하는 경우, 도 5의 (a)의 CVR에 의한 전압 강하 적용없이 도 5의 (b)에 의한 선로 손실을 저감하기 위한 전압 상승만 전압 조정 모듈(100)의 제1 계측점(101)에 적용될 것이다.

이때, 선로 손실에 의한 전력 손실량도 예측 전압(V예측)에 기초해 산출될 수 있다. 이 경우의 제2 전압은 제1 전압에 기반해 수정되지 않고, 선로 저항에 의한 전력 손실량만 고려하여 산출된 목표 전압일 수 있다.

부하(50)가 정방향 전송 및 역전송을 모두 수행가능한 경우, 전압 조정 모듈(100)의 제1 계측점(101)에는 CVR에 의한 전압 강하 적용없이 선로 손실을 저감하기 위한 전압 상승만 적용될 수 있고, 제2 계측점(102)에는 CVR에 의한 전압 강하 및 도 5의 (b)에 의한 선로 손실을 저감하기 위한 전압 상승이 모두 적용될 수 있다.

데이터 동기화부(230)는 계측점(101,102), 전압 조정부(130) 및 로컬 제어부(150) 중 적어도 하나를 포함하는 전압 조정 모듈(100)로부터 전송받은 전력 데이터를 이용해 목표 전압을 산출하기 위해, 각각의 전압 조정 모듈(100) 간의 전력 데이터를 상호 동기화할 수 있다.

전압 조정 목적되는 전압 조정 모듈(100)의 하류의 부하 분기 구조가 비교적 간단하다면, 데이터 동기화부(230)에 의한 동기화는 생략되거나 확인하는 정도에 거칠 수 있으나, 최근에는 전력 소비, 역전송, 이들의 조합 등의 부하(50)의 종류가 복잡해짐에 따라 부하 분기 구조도 복잡해지는 추세이다. 이런 경우 전력 데이터를 이용해 전력을 예측하거나 전력 절감 또는 전력 손실을 산출/예측하기 이전에 전력 데이터 간의 동기화가 필요할 수 있다.

전력 데이터 동기화의 기준되는 지점이 필요한데, 변압기(30) 또는 변압기 계측점(31,32)이 이용될 수 있다. 변압기(30)를 지난 하류의 전력계통 분기 구조가 너무 복잡하지 않다면, 변압기(30) 상류로 전력 역전송을 하는 것보단 변압기(30) 하류 내에서 상호 전력을 교환하거나 ESS 등의 시설을 이용해 저장하는 것이 효율적일 것이므로, 변압기(30)를 분기의 기준점으로 보고, 그 하류의 복수의 전압 조정 모듈(100)의 데이터 동기화 기준으로 잡을 수 있다.

또한, 일반적인 수변전 설비에서 변압기 1차측에는 공용사용가능한 계기변 변압기(PT)가 마련되므로, 본 발명의 전압 조정 장치를 운영하는 사업자측도, 변압기의 1차측에 전선을 연결하거나 센서를 부착하면, 간단히 변압기의 전력 데이터를 수집할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 변압기(30)의 상류 계측점인 제1 계측점(31)은 데이터 동기화의 기준점이 될 수 있다.

데이터 동기화부(230)는 변압기(30) 또는 전압 조정 모듈(100)로부터 수집한 전력 데이터를 1차로 시간에 따른 시간 동기화를 할 수 있고, 2차로 전압 데이터 등의 위상 동기화를 할 수 있다. 전력계통의 분기 구조가 단순하다면 시간 동기화로 충분할 수 있으나, 분기 구조가 복잡해지면 시계열에 따라 전력 데이터를 동기화하더라도 측정 시점이 미세하게 달라지는 등의 이유로 시간 지연이 발생할 수 있고, 그에 따라 전력 데이터 간의 위상 지연이 발생할 수 있다. 이 경우에는 전력 데이터 간의 2차 위상 동기화가 필요할 수 있다.

결측치 보상부(240)는 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터를 이용해 목표 전압 등을 예측 또는 산출하기 이전에, 발생한 결측치 또는 공백값을 처리할 수 있다. 결측치(missing value)는 NA(Not Available), NaN(Not a Number), 또는 Null 을 포함할 수 있다.

결측치 보상부(240)는 회귀 모형(Regression model) 등을 포함하는 머신러닝 모델을 이용해 예측 또는 추정하여 결측치를 채우거나 대체할 수 있다.

결측치 보상부(240)는, 결측치가 발생한 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터 중 결측치를 제외한 데이터로부터 학습 또는 훈련을 하여 결측치를 추정/예측하거나, 결측치가 발생한 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터를 제외한 다른 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터를 이용해 결측치를 추정/예측할 수 있다.

결측치 보상부(240)에 의한 결측치 처리는 데이터 동기화부(230)에 의한 전력 데이터 동기화 이후에 수행될 수 있다.

제1 전압 산출부(250)는 보존 전압 강하(CVR)에 의한 전력 절감량을 고려한 제1 전압을 산출할 수 있다.

도 5를 참조하면, 각 부하는 그 범위를 벗어날 경우 수명 단축 또는 고장날 가능성이 증가하는 허용 범위를 가질 수 있다. 제1 전압 산출부(250)는 제1 전압을 상한치인 V상한 및 하한치인 V하한을 경계값으로하는 허용 범위 이내가 되도록 V하한보다는 높게 설정할 수 있다.

제1 전압 산출부(250)는 협조 제어부(210) 또는 예측 전압 산출부에 의해 예측 또는 산출된 예측 전압(V예측)에 기초해, CVR에 의한 전압 강하 정도를 산출할 수 있다.

제1 전압 산출부(250)는 전압 조정 모듈(100)의 현재 전압(V현재)으로부터 곧바로 전압 강하하거나, 또는 예측 전압(V예측)을 기초해 전압 강하를 할 수 있다. 전압 조정 모듈(100)의 현재 전압(V현재)으로부터 곧바로 전압 강하를 하는 것에 비해 예측 전압(V예측)을 고려해 전압 강하를 한다면, 저전압 또는 과전압으로 인한 손실 발생 가능성을 낮춰 시스템은 더 안정적으로 운영될 수 있는 장점이 있다.

전력손실 예측부(260)는 전압 조정 모듈(100)로부터 부하(50)까지의 선로에 의한 전력 손실량을 예측 또는 산출할 수 있다.

선로에 의해 손실되는 전력은 전압 강하 정도 또는 산출된 제1 전압에 따라 더 커질 수 있다. 즉, CVR 에 의한 전압 강하가 커질수록 CVR에 의한 전력 절감량은 증가하지만, 반대로 전압 강하가 커질수록 선로 저항에 의한 전력 손실량도 증가하여 오히려 너무 높은 전압 강하는 전력 절감을 낮추는 결과를 가져올 수 있다.

따라서, 제1 전압 산출부(250)에 의한 CVR 이용한 전력 절감, 및 전력손실 예측부(260)에 의한 선로에 따른 전력 손실량은 상호 조화될 필요가 있다.

제2 전압 산출부(270)는 제1 전압 산출부(250)의 제1 전압에 전력손실 예측부(260)의 전력 손실량을 고려하여 수정된 전압인 제2 전압을 산출할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제1 전압 산출부(250)는 선로 손실을 고려하지 않고, 전력 허용 범위 이내에서 최대한 전력을 절감할 수 있는 전압 강하 또는 제1 전압을 산출할 수 있고, 전력손실 예측부(260)는 해당 조정 대상인 전압 조정 모듈(100)로부터 부하(50)까지의 선로 저항에 의한 전력 손실량을 산출할 수 있으며, 제2 전압 산출부(270)는 제1 전압으로부터 선로 전력 손실량을 전압 상승시킨 제2 전압을 산출할 수 있다.

도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 전압 제어 방법에 대해 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 전압 제어 방법은 데이터 수집 단계(S100), 목표전압 산출 단계(S200), 및 전압 제어 단계(S300), 요금 절감액 산출 단계(S400), 및 요금 절감 리포트 제공 단계(S500) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

데이터 수집 단계(S100)에서, 데이터 수집부(220)는 변압기(30) 또는 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터를 전송받을 수 있다.

본 발명의 전압 제어 방법은 전압 조정 대상인 전압 조정 모듈(100)과 서버(200) 간의 통신 연결 상태를 확인하는 통신 연결 상태 확인 단계(S120)를 포함할 수 있다.

통신 연결 상태 확인 단계(S120)에서, 로컬 제어부(150)는 전압 조정 모듈(100)과 서버(200) 간의 통신이 두절되는 경우 로컬 자동 운전 모드(S140)를 수행할 수 있다.

로컬 자동 운전 모드(S140)에서, 로컬 제어부(150)는 해당 전압 조정 모듈(100)에 흐르는 전력의 전송 방향을 판단하여, 전압을 조정할 계측점 위치를 결정할 수 있다.

로컬 자동 운전 모드(S140)에서, 로컬 제어부(150)는, 기설정된 기준 전압 또는 기준값으로 전압 조정 모듈(100) 또는 계측점을 전압 조정하거나, 전압 조정을 중지 또는 중단할 수 있고, 이는 전력 소비 또는 전력 역전송 등의 부하(50)의 종류에 따라 결정될 수 있다.

목표 전압 산출 단계(S200)는 데이터 동기화 단계(S210), 결측치 보상 단계(S230), 제1 전압 산출 단계(S250), 전력손실 예측 단계(S270), 및 제2 전압 산출 단계(S290) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

목표 전압 산출 단계(S200)는 전압 조정 모듈(100)가 조정될 최종 전압인 목표 전압을 산출하는 단계일 수 있다. 목표 전압은 제1 전압 산출부(250)의 제1 전압 또는 제2 전압 산출부(290)의 제2 전압을 포함할 수 있다.

목표 전압 산출 단계(S200)에서, 목표 전압은, 전력 소비 또는 전력계통으로의 역전송 등에 의한 부하(50)의 종류, 전력의 흐름 방향, 또는 전압 조정 대상인 계측점(101,102)의 위치 등에 따라, 제1 전압 산출 단계(S250)에 의한 전압 강하만 반영한 제1 전압, 전력손실 예측 단계(S270)의 선로 전력 손실량을 반영한 전압 상승된 값, 및 제2 전압 산출 단계(S290)의 제1 전압에 선로 전력 손실량을 고려해 수정된 제2 전압 중 적어도 하나로 결정될 수 있다.

데이터 동기화 단계(S210)는 목표 전압 산출 단계(S200)에 속하는 다른 단계들보다 데이터 전처리 차원에서 먼저 수행될 수 있다.

데이터 동기화 단계(S210)에서, 데이터 동기화부(230)는 복수의 전압 조정 모듈(100) 간의 전력 데이터를 상호 동기화할 수 있다.

데이터 동기화 단계(S210)에서, 데이터 동기화부(230)는 변압기(30) 또는 전압 조정 모듈(100)로부터 수집한 전력 데이터를 1차로 시간에 따른 시간 동기화를 할 수 있고, 2차로 전압 데이터 등의 위상 동기화를 할 수 있다.

데이터 동기화 단계(S210)에서, 데이터 동기화부(230)는, 전력 데이터의 동기화 기준점을 설정할 수 있고, 특히 전압조정 대상인 복수의 전압 조정 모듈(100)들의 상위 분기점에 해당하는 변압기(30)의 상류측 제1 계측점(31)을 동기화 기준점으로 이용할 수 있다.

결측치 보상 단계(S230)는 목표 전압을 산출하는 S250, S270, 또는 S290 보다 먼저 수행될 수 있다.

결측치 보상 단계(S230)에서, 결측치 보상부(240)는 데이터 동기화 단계(S210)를 거친 전력 데이터에서 발생한 결측치를 처리할 수 있다.

결측치 보상 단계(S230)에서, 결측치 보상부(240)는, 결측치가 발생한 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터 중 결측치를 제외한 데이터로부터 회귀 모형(Regression model) 등을 포함하는 머신러닝 모델을 이용해 학습 또는 훈련을 하여 결측치를 추정/예측하거나, 결측치가 발생한 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터를 제외한 다른 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터를 이용해 결측치를 추정/예측할 수 있다.

제1 전압 산출 단계(S250)에서, 제1 전압 산출부(250)는 허용 범위에 포함되고, 보존 전압 강하(CVR)에 의한 전압 강하에 의한 전력 절감량을 고려한 제1 전압을 산출할 수 있다.

제1 전압 산출 단계(S250)에서, 제1 전압 산출부(250)는 협조 제어부(210) 또는 예측 전압 산출부에 의해 산출된 예측 전압(V예측)에 기초해 제1 전압을 산출할 수 있다. V예측에 기초해 전압 강하를 판단한다면, 현재 전압(V현재)으로부터 곧바로 전압 강하를 하는 것에 비해 저전압 또는 과전압으로 인한 손실 발생 가능성을 낮출 수 있어 전압 조정 장치는 더 안정적으로 운영될 수 있다.

전력손실 예측 단계(S270)에서, 전력손실 예측부(260)는 전압 조정 모듈(100)로부터 부하(50)까지의 선로에 의한 전력 손실량을 예측 또는 산출할 수 있다.

전력손실 예측 단계(S270)에서, 선로 손실 전력은 전압 강하가 클수록 증가할 수 있으므로, 전력 손실 예측부(260)는, 제1 전압 산출 단계(S250)의 전압 강하에 의한 제1 전압을 역으로 전압 상승시키는 선로 손실 전력을 산출할 수 있다.

제2 전압 산출 단계(S290)에서, 제2 전압 산출부(270)는 제1 전압 산출 단계(S250)의 제1 전압 또는 전력손실 예측 단계(S270)의 전력 손실량을 고려해 수정된 제2 전압을 산출할 수 있다.

전압 제어 단계(S300)에서, 협조 제어부(210)는, 제1 전압 산출 단계(S250), 전력손실 예측 단계(S270), 및 제2 전압 산출 단계(S290) 중 적어도 하나를 거쳐 산출된 목표 전압을 전압 조정 모듈(100) 또는 전압 조정부(130)에 하달하거나, 전압 조정부(130) 또는 계측점(101,102)의 전압을 목표 전압으로 제어할 수 있다.

전압 제어 단계(S300) 이후, 본 발명의 전압 제어 장치의 운영자/관리자에게 목표 전압으로 인한 이득을 보여주는, 요금 절감액 산출 단계(S400) 또는 요금절감 리포트 제공 단계(S500)가 수행될 수 있다.

요금 절감액 산출 단계(S400)에서, 요금 절감액 산출부(280)는, 제1 전압 산출 단계(S250)의 제1 전압, 전력손실 예측 단계(S270)의 손실 전력량, 및 제2 전압 산출 단계(S290)의 제2 전압 중 적어도 하나로부터 산출된 목표 전압에 의해 절감된 요금을 산출할 수 있다.

예를 들어, 요금 절감액은 시간별 전력 절감량과 평균 요금의 곱인 평균 요금 절감액, 또는 시간별 전력 절감량과 시간별 요금의 곱인 시간별 요금 절감액을 포함할 수 있다.

요금 절감 리포트 제공 단계(S500)에서, 요금 절감 리포트 제공부(290)는 실시간 요금 절감액을 바탕으로 실시간 리포트 또는 주기별 리포트를 작성하여 본 발명의 전압 제어 장치의 운영자 또는 관리자에게 제공할 수 있다.

도 3 및 도 7을 참조하면, 손실 함수 단계(S240)에서, 협조 제어부(210)는 전압 조정 대상이되는 전압 조정 모듈(100) 또는 그 전압 조정 모듈(100)에 연결된 부하(50)에 대한 전력 절감량 또는 전력 손실량을 나타내는 손실 함수를 설정할 수 있다.

전압 조정 모듈이 조정될 목표 전압을 산출하는 목표 전압 산출 단계(S200)은 손실 함수 단계(S240)를 포함할 수 있다. 손실 함수 단계(S240)는 손실 함수 형성 단계(S241), 또는 손실 함수 최소해 산출 단계(S243)를 포함할 수 있다.

손실 함수 형성 단계(S241)는 협조 제어부(210)에 의해 보존 전압 강하(CVR)을 이용한 전력 절감량에 대응하는 제1 구성 요소, 또는 선로 저항에 따른 전력 손실량에 대응하는 제2 구성 요소를 포함하는 손실 함수가 설정 또는 형성되는 단계일 수 있다.

손실 함수 최소해 산출 단계(S243)는 본 발명의 CVR에 의한 전압 강하시에 선로 전력 손실에 의한 전압 상승을 고려한다는 점을 강조하기 위해, 손실 함수라 명칭하고 전력 손실을 최소화하는 최소해를 구하는 것으로 하였으나, 손실 함수는 운영자의 입장에서 전력 절감량을 나타내도록 구성될 수 있고, 이 경우에는 전력 절감량을 최대로 하는 해를 구하는 것이 목적이 될 수 있다.

따라서, 그 명칭과 상관없이 손실 함수 또는 손실함수 최소해 산출 단계(S243)는 전력 손실량을 나타내도록 구성되고 전력 손실을 최소화하는 해를 구하거나, 전력 절감량을 나타내도록 구성되고 전력 절감을 최대화하는 해를 구하거나, 각각의 국소적 최대해(local maxima) 또는 최소해(local minima)를 구하는 것을 포함될 수 있고, 결과적으로 전압 조정 모듈을 운영하는 주체에게 전력 요금을 절감할 수 있는 목표 전압을 제공하고자 하는 것은 모두 동일하다.

손실 함수 단계(S240)는 후술하는 제1 전압 산출 단계(S250), 전력손실 예측 단계(S270), 및 제2 전압 산출 단계(S290) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전압, 선로 손실에 의한 전력 손실량, 또는 제2 전압에 대한 내용은 손실 함수 단계(S240)에도 적용될 수 있다. 더 구체적으로는 손실 함수 형성 단계(S241)는 제1 전압 산출 단계(S250), 전력손실 예측 단계(S270), 및 제2 전압 산출 단계(S290) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

손실 함수의 보존 전압 강하(CVR)을 이용한 전력 절감량에 대응하는 제1 구성 요소는 제1 전압 산출 단계(S250)의 제1 전압의 전압 강하에 대응할 수 있다. 손실 함수의 제2 구성 요소는 선로 저항에 따른 전력 손실량에 대응할 수 있다. 제1 구성 요소 또는 제2 구성 요소는 전압 또는 전압 강하로 인한 전압 차이에 대한 함수로 주어질 수 있다.

예를 들어, 제1 구성 요소는 전압 조정 모듈(100)과 관련된 전압 또는 전압차에 대한 1차 함수로 주어질 수 있고, 제2 구성 요소는 전압 조정 모듈(100)과 관련된 전압 또는 전압차에 대한 2차 함수로 주어질 수 있다. 이 경우 손실 함수는 전압 조정 모듈(100)과 관련된 전압 또는 전압차에 대한 2차 다항식을 표현될 수 있고, 결과적으로 전압 조정 대상인 전압 조정 모듈(100)의 전력 요금을 최소화하는 것은 상기 전압 또는 전압차에 대한 다항식으로 표현되는 손실 함수의 최소해(minima), 최대해(maxima), 또는 국소해를 구하는 것과 동일할 수 있다.

손실 함수는 CVR의 전압 강하 효과(제1 구성 요소)로 인한 전력 절감량에 선로 전력 손실량을 고려한 전압 상승 효과(제2 구성 요소)를 더한 것이므로, 손실 함수는 수정된 전력 절감량을 의미할 수 있다.

보존전압강하계수(CVR factor, Conservation Voltage Reduction factor 또는 CVRf)는 전압 변화율에 대한 전력의 변화율의 비를 의미할 수 있다. 예를 들어, 같은 방향으로 전압이 1% 변할 때, 전력이 2% 변하면, CVR factor는 2가 될 수 있다.

CVR에 의한 전력 절감량(제1 구성 요소, △P)은 전압차(△V)에 CVRf(CVR facor)를 곱하여 산출될 수 있다. CVR facor는 전압 조정 모듈(100)의 전력 데이터로부터 평균값 등으로 미리 설정되는 상수값으로 설정될 수 있으므로, CVR에 의한 전력 절감량(제1 구성 요소)은 전압차(△V)에 비례하거나, 또는 전압차(△V)에 의해 결정될 수 있다.

예를 들어, CVR에 의한 전력 절감량(제1 구성 요소)의 전압차(△V)는 현재 전압(V현재) 및 목표 전압(V목표) 간의 차이( △V = |V현재-V목표| )를 의미할 수 있다.

따라서, CVR에 의한 전력 절감량(제1 구성 요소)는, 전압(예를 들어, 목표 전압) 또는 전압차(예를 들어, 현재 전압(V현재) 및 목표 전압(V목표) 간의 차이)의 1차식 또는 1차 차수에 의해 결정되거나, 의존할 수 있다.

여기서, 전압차(△V)는 전압 조정 모듈(100)의 전압 조정 대상이되는 동일한 계측점에 대한 다른 시점에서의 전압 변동일 수 있다. 즉, 전압차(△V)는 전압 조정 대상인 동일한 전압 조정 모듈(100)에 대한, 전압 변동 전후의 상호 다른 시점에서의 전압 변동에 대응할 수 있다.

선로 전력 손실량(선로 저항에 의한 전력 손실량 또는 제2 구성 요소)은 전압 조정 모듈(100)로부터 전력계통의 선로를 따라 연결되는 전력 공급 지점까지의 전력 손실량일 수 있다.

예를 들어, 상기 전력 공급 지점은 전력을 소비하는 부하(50)를 포함할 수 있고, 이 경우 선로 전력 손실량(제2 구성 요소)는 전압 조정 모듈(100)로부터(더 구체적으로는 전압 조정 모듈의 계측점으로부터) 부하(50)까지의 선로 길이(저항)에 의한 전력 손실량일 수 있다.

상류 전압 조정 모듈(110)과 하류 전압 조정 모듈(120)로 다단 분기되는 경우, 상기 전력 공급 지점은 다른 전압 조정 모듈(110 또는 120) 또는 부하(50)를 포함할 수 있다. 여기서 다른 전압 조정 모듈(110 또는 120)은 해당 전압 조정 모듈의 계측점을 포함할 수 있고, 이 계측점은 전력이 공급되는 해당 선로에 마련되는 것을 의미할 수 있다. 최종 전력 공급 지점은 부하(50)일 것이나, 전력계통이 분기되어 다단계 레벨의 전력 공급 모듈 구조인 경우 상류 전압 조정 모듈(110) 또는 하류 전압 조정 모듈(120)은 중간 전력 공급 지점의 기능을 할 수 있다.

예를 들어, 선로 전력 손실량(제2 구성 요소, △P)은 ( 전압차(△V) )^2 / R 에 의해 산출될 수 있다.(R은 선로 저항) 선로 전력 손실량(제2 구성 요소)의 전압차(△V)는 전압 조정 모듈(100)의 전압, 및 전력 공급 지점의 전압(V대상)의 차이를 의미할 수 있다. 전력 공급 지점은 상술하듯 부하(50) 또는 다른 전압 조정 모듈(100)을 포함할 수 있다.

제2 구성 요소의 전압 조정 모듈(100)의 전압은 본 발명의 전압 조정 모듈(100)에서 예측하여 조정하려는 목표 전압(V목표)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제2 구성 요소의 전압차(△V)는 목표 전압(V목표) 및 전력 공급 지점의 전압(V대상) 간의 차이로부터 산출될 수 있다.( △V = |V목표 - V대상| ) 따라서, 선로 전력 손실량(제2 구성 요소)은 목표 전압의 제곱(2차식), 또는 목표 전압이 반영된 전압차(△V)의 제곱(2차식)에 의해 결정되거나, 의존할 수 있다.

여기서, 제2 구성 요소의 전압차(△V)는 동일한 시점에서의 상호 다른 지점 간(예를 들어, 전압 조정 모듈 또는 그 계측점, 및 부하 간)의 전압 변동일 수 있다. 또한, 제2 구성 요소에서의 목표 전압(V목표)은 전압 조정 모듈의 계측점(101,102) 중에서 손실을 고려하는 선로에 구비되는 계측점에 대한 것일 수 있다.

이와 같이, 손실 함수는 전압(목표 전압) 또는 목표 전압을 포함하는 전압차에 대한 2차식을 포함하는 다양한 다항식으로 표현 가능하며, 결과적으로 최적/최소의 운영 요금 산출은 이러한 다양한 다항식으로 구성된 손실 함수의 해를 구하는 것에 대응할 수 있다.

10... 배전계통
30... 변압기
31... 변압기의 제1 계측점
32... 변압기의 제2 계측점
50... 역전송 부하
80... 전력선
90,91... 통신선
100... 전압 조정 모듈
101... 전압 조정 모듈의 제1 계측점
102... 전압 조정 모듈의 제2 계측점
110... 상류 전압 조정 모듈
111... 상류 전압 조정 모듈의 제1 계측점
112... 상류 전압 조정 모듈의 제2 계측점
120... 하류 전압 조정 모듈
121... 하류 전압 조정 모듈의 제1 계측점
122... 하류 전압 조정 모듈의 제2 계측점
130... 전압 조정부
150... 로컬 제어부
200... 서버
210... 협조 제어부
220... 데이터 수집부
230... 데이터 동기화부
240... 결측치 보상부
250... 제1 전압 산출부
260... 전력손실 예측부
270... 제2 전압 산출부
280... 요금 절감액 산출부
290... 요금 절감 리포트 제공부
I... 전력 손실 구간
I1... 제1 전력 손실 구간
I2... 제2 전력 손실 구간
HVI... 고전압 구간
LVI... 저전압 구간
CVRI... CVR 구간
△R... 기준 변동
△V... 전압 변동
S100... 데이터 수집 단계
S120... 통신연결상태 확인 단계
S140... 로컬 자동 운전 모드
S200... 목표전압 산출 단계
S210... 데이터 동기화 단계
S230... 결측치 보상 단계
S240... 손실 함수 단계
S250... 제1 전압 산출 단계
S270... 전력손실 예측 단계
S290... 제2 전압 산출 단계
S300... 전압 제어 단계
S400... 요금 절감액 산출 단계
S500... 요금절감 리포트 제공 단계

Claims

부하의 전압을 조정하는 전압 조정 모듈;
상기 전압 조정 모듈을 목표 전압으로 제어하거나, 상기 전압 조정 모듈에 상기 목표 전압을 하달하는 협조 제어부; 를 포함하고,
상기 협조 제어부는 보존 전압 강하(CVR, conservation voltage reduction)에 의한 전압 강하를 반영하여 목표 전압을 산출하며,
상기 부하는 전력 계통으로부터 전력을 충전하고, 전력 계통이나 주변 소비형 부하로 전력을 역전송하는 역전송 부하를 포함하고,
상기 협조 제어부는 상기 목표 전압을 산출하는데 이용되는 손실 함수를 설정하며,
상기 손실 함수는 CVR을 이용한 전력 절감량에 대응하는 제1 구성 요소 및 선로 저항에 따른 전력 손실량에 대응하는 제2 구성 요소를 포함하며,
상기 제1 구성 요소는 전압차(△V)에 CVRf(CVR facor)를 곱하여 산출되고,
상기 CVRf는 상기 전압 조정 모듈의 전력 데이터로부터 상수값으로 기설정되며,
상기 전압차(△V)는 상기 전압 조정 모듈의 전압 조정 대상이 되는 동일한 계측점에 대한 다른 시점에서의 전압 변동이며,
상기 제2 구성 요소는 상기 전압 조정 모듈로부터 상기 부하까지의 선로 길이에 의한 전력 손실량이고, 상기 제1 구성 요소에 의한 전압 강하를 반대로 전압 상승시키는 것에 대응하며,
각 하류 전압 조정 모듈별 또는 각 하류 부하별로, 서로 다른 저전압 구간, 고전압 구간, 및 CVR 구간이 설정되고,
상기 협조 제어부는,
전력 수요가 증대를 포함하는 이유로 적어도 일부의 하류 부하의 전압이 강하되어 저전압 구간에 속하게되면 해당 하류 부하의 전압을 고전압 구간에 속하도록 조정하며,
모든 하류 부하의 전압이 고전압 구간에 속하면 상류 전압 모듈에 전압 강하 명령을 내려 모든 하류 부하의 전압이 CVR 구간에 속하도록 조정하며,
저전압 구간에 속한 하류 부하의 전압 조정시,
상기 역전송 부하에서 전력 계통 또는 주변 소비성 부하로 전력을 공급하거나,
하류 부하의 전력 패턴을 분석해 특정 시간대에 전력 수요가 증가하는 경우 상기 역전송 부하를 제외한 나머지 소비형 부하로 수요 전력을 분산시키거나,
또는 이들의 혼합 연계에 의해 하류 전압 조정 모듈의 전압을 상기 고전압 구간에 속하도록 조정하는 전압 제어 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 저전압 구간은 상기 전압 조정 모듈 또는 역전송 부하에 전압 강하를 하여 CVR 효과를 주지 못하는 구간이고,
상기 고전압 구간은 상기 전압 조정 모듈 또는 역전송 부하에 전압 강하를 하여 CVR 효과를 가져오는 구간인 전압 제어 장치.
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 전압 조정 모듈 또는 역전송 부하는 전압 변동이 발생하고,
상기 협조 제어부는 기준 변동을 설정하며,
상기 협조 제어부는 전력 수요 증대에 따른 전압 감소, 및 상기 역전송 부하에 의한 역전력 전송에 의한 전압 상승를 상호 연계하여 상기 전압 변동이 상기 기준 변동 이내가 되도록 조정하는 전압 제어 장치.
삭제
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제1 항에 있어서,
전력계통의 선로에 의한 전력 손실량을 예측 또는 산출하는 전력손실 예측부를 포함하고,
상기 협조 제어부는 CVR 효과를 위한 전압 강하를 시행하기 이전에 상기 전압 조정 모듈 또는 역전송 부하의 전압이 고전압 구간에 속하도록 조정하며,
상기 CVR 효과를 위한 전압 강하는 보존 전압 강하(CVR) 효과에 의한 전압 강하, 및 상기 전력손실 예측부에 의한 선로 전력 손실량을 반영하는 전압 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 협조 제어부는 CVR 효과를 위한 전압 강하를 시행하기 이전에 상기 전압 조정 모듈 또는 역전송 부하의 전압이 고전압 구간에 속하도록 조정하며,
보존 전압 강하(CVR)에 의한 전력 절감량을 고려한 제1 전압을 산출하는 제1 전압 산출부, 전력계통의 선로에 의한 전력 손실량을 예측 또는 산출하는 전력 손실 예측부, 및 상기 제1 전압에 상기 전력 손실량을 고려해 수정된 제2 전압을 산출하는 제2 전압 산출부를 포함하고,
상기 CVR 효과를 위한 전압 강하는 상기 제2 전압 산출에 대응하는 전압 제어 장치.