본 발명은 태양광전원의 배전계통 및 수용가설비 계통에 연계 공사 시 사용자가 계통연계에 대한 정상상태 운용에 대한 기술적인 사항을 원격지에서 보수, 운용에 관한 시험이 가능하도록 한 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치에 관한 것으로, DC 출력전류를 가변시켜 모의전원(태양광전원)의 출력량을 조정할 수 있도록 구성되는 분산전원(400);
유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치{Interconnection Test Devices of photovoltaic Systems Based on the Wire and Wireless Networks} 본 발명은 태양광전원 계통연계 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광전원의 배전계통 및 수용가설비 계통에 연계 공사 시 사용자가 계통연계에 대한 정상상태 운용에 대한 기술적인 사항을 원격지에서 보수, 운용에 관한 시험이 가능하도록 한 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치에 관한 것이다. 세계적인 환경문제와 CO2 저감정책에 따라 정부에서는 Green Growth 정책의 일환으로, 2030년까지 전체 에너지원 중 신에너지전원의 비중을
전체 에너지원의 7.7%정도로 확대하는 정책('09년 현재 2.2%)을 적극적으로 추진하고 있다. 그러나 태양광과 풍력과 같은 신에너지전원의 확대보급 활성화방안에 따라 지자체와 발전사업자 등의 도입 계획은 많은 반면, 아직 국내에는 대용량 신에너지전원의 계통연계에 대한 기술 인력 및 체계적인 선로운영 기술 인력이 미흡한 실정이다. 따라서, 신에너지전원의 도입 확대에 대비하여, 신에너지전원의 운용 및 설치, 보수유지에 필요한 기술검토 및 인력양성에 대한 적극적인 대응책이 필요한 실정이다. 즉 전원 측에서 부하 측으로만 조류가 흐르는 기존의 단방향 배전계통과 달리, 태양광, 풍력, 연료전지, 열병합 등과 같이 신에너지전원이 도입된 스마트그리드 배전계통에서는 소비자 근방에 분산배치가 가능한 전원과 기존의 부하가 혼재되어 운용되는 양방향 조류의 형태로 되기 때문에 수용가 측의 전압품질에 막대한 문제점을 발생시킨다. 예로써, 충남 천안 목천의
해비태트 마을에 설치된 30여대의 태양광발전이 저압배전선로에 설치되어 운용되는 동안, 낮에는 태양광 발전량이 상승하여 계통으로 유입하는 역 조류가 발생하여 수용가의 전압이 240V까지 상승하는 과전압 현상이 발생된 사례가 보고되고 있다. 또한, 대용량 분산전원(소수력, 태양광, 풍력 등)이 연계된 고압선로의 선로전압조정장치(SVR)가 분산전원의 발전량에 의한 과전압 현상으로 기기의 오동작이 발생되는 실계통의 문제점이 다수 보고되고 있는 실정이다. 태양광전원의 발전사업자 및 시공업자들은 배전계통 연계에 따른 다양한 기술적 항목에 대한 상세한 검토 없이 배전계통에 태양광전원을 시공하거나 운용하여 많은 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 이들 복잡한 기술적 고려사항을 정확하게 파악하기 위하여, 전력회사(한전)에서 정한 계통연계기술지침(가이드라인)과 관련 해설서 등을 모두 이해해야 하는데, 영세성을 가지고 있는 태양광전원 발전사업자와 시공업자가 수권의 분량을 모두 해석하고
이해하기에는 어려운 실정이다. 또한, 태양광전원을 소유한 발전사업자의 전기설비를 시공하는 공사업체(‘09년 2월 기준 신재생에너지관련 공사업체가 약 3,110여개)들이 증가하는 실정인데 반하여, 태양광전원의 계통연계에 필수적인 기술사항에 대하여 상세한 검토 없이 수배전반에 대한 시공을 추진하여, 태양광 전원을 운용하는 수용가에 많은 문제점(상시전압변동, 순시전압변동, 고조파, 플리커 등)이 발생되고 있는 실정이다. 다수의 태양광전원이 배전계통에 연계되어 운전되면 현재까지 수지상으로 단방향의 전력조류로 운용되던 배전계통의 구성이 루프 혹은 매시(Mash) 형태로 변경되어, 보호협조, 배전기기 제어 및 운영방식도 변화하게 된다. 또한, 태양광전원의 보급이 확대됨에 따라 전력망 연계에 필수적인 PCS의 수용가가 증가하고 있어 모든 종류의 태양광전원에 적용 가능한 Plug-In 방식의 스마트 수배전반을 채용하는 수용가의 증대가 예상된다. 따라서 매쉬 형태의
배전계통과 양방향 보호기기의 운용방식을 모의하여 다양한 시험을 수행할 수 있는 태양광전원 계통연계 시험장치가 필수적이다. 그리고 기존의 4상한만 고려한 전압강하계산식을 보완할 필요가 있다. 계통연계 용량이 급격하게 증가하면, 태양광전원 설치 수용가의 인근 수용가는 태양광전원의 출력변동(역 조류)에 의한 전압변동으로 과전압(또는 저전압)에 의한 피해(동작불능, 수명단축 등)가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 태양광전원의 출력변동(역 조류)에 따른 문제점과 배전계통의 운용 및 구성특성에 따른 문제점 등을 사전에 모의하여 시험할 필요가 있다. 특히, 충남 천안 목천의 해비태트 마을에 설치된 30여대의 태양광발전이 저압배전선로에 설치되어 운용되는 동안, 낮에는 태양광 발전량이 상승하여 계통으로 유입하는 역 조류가 발생하여 수용가의 전압이 240V까지 상승하는 과전압 현상이 발생된 사례가 보고되고 있다. 또한, 대용량 분산전원(소수력, 태양광, 풍력
등)이 연계된 고압선로의 선로전압조정장치(SVR)가 분산전원의 발전량에 의한 과전압 현상으로 기기의 오동작이 발생되는 실계통의 문제점이 다수 보고되고 있는 실정이다. 한편, 보통 수백 kW 이상의 대규모(Mega) 태양광전원 단지와 태양광전원 발전사업자는 보통 지방(산간벽지)에 위치하고, 운용하는 시공업자는 도심지에 사무실을 두고 있어서 보수, 유지 및 운용에 많은 문제점이 있어 이러한 문제 역시 해결해야할 과제이다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양광전원의 배전계통 및 수용가설비 계통에 연계 공사 시, 사용자가 계통연계에 대한 정상상태 운용에 대한 기술적인 사항을 원격지에서 보수, 운용에 관한 시험이 가능하도록 한 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치를 제공하는 데 목적이 있다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치는, DC 출력전류를 가변시켜 모의전원(태양광전원)의 출력량을 조정할 수 있도록 구성되는 분산전원(400); 3상 4선식 380V/220VML 2개의 저압선로를 구성되는 격리변압기(100)와 태양광전원으로 전원을 수전 또는 발전하는 수전/발전 고객가(600)와, 격리변압기(100)와 수전/발전 고객가(600) 사이에 구성되며 역률을 조절할 수 있는 제 1, 제 2 모의 선로(310, 320)와, 격리변압기(100)와 제 1 모의 선로(310) 사이와, 제 1, 제 2 모의 선로(310, 320) 사이 및 수전/발전 고객가(600) 사이에 구성되며, 역률을 조절할 수 있는 다수의 모의 부하(210, 220, 230, 240)와, 제1모의선로(310)와 제2모의 부하(220) 사이에 구성되며, 격리변압기(100)와 수전/발전
고객가(600), 다수의 모의부하(210,220,230,240)와, 제1, 제2모의선로(310,320)와, 분산전원(400) 사이에 구성되는 다수의 마그네트 스위치(MC)와, 분산전원(400)과 제2모의부하(220) 및 제2모의선로(320)와 수전/발전 고객가(600) 사이에 구성된 계전기(510)(520)를 포함하여 구성되는 태양광전원 계통연계 시험장치; 다수의 마그네트 스위치(MC)와, 계전기(510)(520)를 제어하는 것에 따라 태양광전원 계통연계 시험장치의 전압, 전류를 실시간으로 유선전송하는 유선감시제어장치; 다수의 마그네트 스위치(MC)와, 계전기(510)(520)를 제어하는 것에 따라 태양광전원 계통연계 시험장치의 전압, 전류를 실시간으로 무선전송하는 무선감시제어장치; 및 유선감시제어장치와 무선감지제어장치로부터 데이터를 전송받는 PC(1000);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 여기서, 다수의 마그네트 스위치(MC)는, 격리변압기(100)와
제1모의부하(210) 사이에 구성되는 제1마그네트 스위치(810)와, 제1모의부하(210)와 제1모의선로(310) 사이에 구성되는 제2마그네트 스위치(820)와, 제1모의선로(310)와 분산전원(400) 사이에 구성되는 제3마그네트 스위치(830)와, 제2모의부하(220)와 제3모의부하(230) 사이에 구성되는 제4마그네트 스위치(840)와, 제2모의선로(320)와 수전/발전 고객가(600) 사이에 구성되는 제5마그네트 스위치(850) 및 수전/발전 고객가(600)와 제5마그네트 스위치(850)에 공통연결된 제6마그네트 스위치(860)를 포함하여 구성됨이 바람직하다. 그리고, 다수의 모의부하는, 격리변압기(100)와 제 1 모의 선로(310) 사이에 구성되는 제 1 모의 부하(210)와, 제 1, 제 2 모의 선로(310, 320) 사이에 구성되는 제 2, 제 3 모의 부하(220)(230)와, 수전/발전 고객가(600)에 연결되는 제 4 모의 부하(240)로
구성됨이 바람직하다. 한편, 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치는, 태양광전원 연계 전, 후의 전압변동 특성시험(송출전압, 선로긍장, 부하용량 등의 파라메타)과, 부하역률에 변동에 의한 전압변동 특성시험(진상과 지상역률에 따른 전압변동)과, 송출전압의 변동(LDC운전)에 의한 전압변동 특성 시험과, 주상변압기의 탭에 의한 전압변동 특성 시험과, 선로전압조정장치(SVR)의 운용특성 및 전압변동 특성 시험과, 부하절체(개폐기조작)에 의한 전압변동 시험과, 태양광전원의 기능시험(태양광전원 출력변동, 보호동작)과, 태양광전원의 출력변동에 의한 연계지점의 역률변동과, 태양광전원의 출력변동에 의한 선로전압조정장치의 운용특성과, 태양광전원 간의 상호간섭 시험과, 시험장비 원격조작 시험과, 순시전압강하(Sag)에 대한 태양광전원 특성시험(전원출력, 부하용량)과, 순시전압상승(Swell)에 대한 태양광전원 특성시험(전원출력, 부하용량)과,
순간정전(Interruption)에 대한 특성시험과, 부하 불평형(Unbalance)에 대한 특성시험 (부하용량 변동)과, 태양광전원의 고조파 출력 특성과, 계통연계 가이드라인에 따른 태양광전원의 운용특성 시험과, 원격 시험장치의 유무선 감시기능 및 원격 시험장치의 유무선 제어기능을 수행하는 것이 바람직하다. 그리고, 태양광전원 계통연계 시험장치는, 배전용변전소(154/22.9KV)와 3상 4선식의 22.9KV 고압배전선로 계통의 부하를 1/100 정도로 비율로 축소하여 모의하며, 배전선로장치(R+jX)는 임피던스 조정이 가능하도록 마그네트 스위치(MC)를 조합, 사용하여 1[Ω]단위로 1~15[Ω] 조정할 수 있도록 하며, 배전선로의 긍장(길이)을 모의하기 위한 모의 배전선로장치는 R, X의 임피던스 값을 이용하여 고압배전선로는 50km까지, 저압배전선로는 8구간(400m)까지 상정하여 모의하는 것이 바람직하다. 한편, 모의부하는, 고압배전선로의
전압강하를 10%까지 모의할 수 있도록 R부하와 L부하, C부하를 조합하여 용량(상당 1,500W, 1,500VAR)을 선정하고, 부하의 용량을 가변시켜 다양한 역률(지상과 진상역률)을 제공할 수 있도록 실 계통과 동일한 상태로 모의할 수 있도록 하며, 저항, 리액터, 콘덴서 종류별로 모의하여 부하의 용량을 조절할 수 있도록 마그네트 스위치(MC)로 조합하여 저항은 100[W]단위로 100~1500[W] 범위로 조절이 가능하도록 하고, L과 C부하는 100[VAR] 단위로 100~1500[VAR] 범위로 조절이 가능하도록 제작한 것이 바람직하다. 한편, 분산전원(400)은, 계통연계용 인버터(3KVA)와 DC 전원공급장치(1,200W)로 구성되며, DC의 출력전류를 가변시켜 태양광전원의 출력량을 조정할 수 있도록 하고, 태양광전지의 모듈(170W, 30V)을 모의하기 위하여 DC Power Supply의 출력범위는 전압 0 ∼ 400[V]와 전류 0 - 3[A]으로
0∼1,200[W]까지 조절이 가능하도록 하며, DC 전압의 입력전압이 150 ∼ 400V로 공급되는 계통연계용 인버터에서 나온 출력이 모의부하의 배전계통장치의 부하 측에 연계되어 전력을 공급하도록 구성된 것이 바람직하다. 여기서, 유선감시제어장치는, PC(1000)에서 운영되는 LabVIEW를 이용하여 리얼타임 데이터나 최신 테스트 결과를 원격지에서 확인할 수 있도록 하며, 실시간의 전압, 전류파형을 감시제어 및 분석하기 위하여, 아날로그(Analog) 디바이스인 NI9201과 NI9203을 이용하고, PC(1000)상에서 양방향 보호협조 시험장치의 8개 마그네트 스위치(MC)를 제어(On/Off)하기 위하여, 디지털(Digital) 디바이스인 NI9425와 NI9477을 이용하여 구성한 것이 바람직하다. 한편, 무선감시제어장치는, PC(1000)에서 AutoBase S/W와 무선컨버터를 이용하여 원격에 있는 모의 배전계통의 소자를 조작하고, 실시간의
전압, 전류 신호를 센싱하여 변환하고, 전송하는 하드웨어장치와 PC에서 운용하는 소프트웨어 프로그램으로 구성되며, 무선 Ethernet 통신과 Serial 통신을 이용하여 원격지점에서 감시가 가능하도록 하고, PLC를 이용하여 태양광전원의 개폐기를 온/오프(ON/OFF) 제어할 수 있도록 구성하며, AutoBase 내에 포함된 편집프로그램(태그편집기, 비트맥편집기, 모듈편집기)을 이용하여 그래픽 편집을 통해 원하는 값들을 실시간으로 모니터링 하고, 그래프파형을 통해 순시치를 분석하는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 태양광전원의 운용이 배전계통에 미치는 영향과 배전계통의 각종 외란(사고나 계통소자 변경)이 태양광전원에 미치는 영향을 정확하게 분석하여, 태양광전원의 계통연계에 대한 전력품질을 향상시키는 대책을 제시하여, 소규모의 전원을 기존의 배전계통에
보급해 나아갈 수 있는 기술을 확보하여, 21세기 정보화 사회의 수용가에게 고품질의 전력을 제공할 수 있다. 예로써, 한전 영업처의 보고서에 의하면, 우리나라의 대전력 수용가(계약전력 1000kW이상 약 4,600호 정도)에 대해 1% 샘플링조사에서 전력품질로 인한 피해액이 연간 약 2,700 내지 6,500억원 정도로 추정하고 있는데, 본 발명에서 개발된 기술을 활용하여 전력품질 피해를 50%만 감소시킨다 하여도 연간 약 1,350 내지 3,250억에 상당하는 금액을 절약할 수 있다 둘째, 태양광전원 계통연계 시험장치에 의하여 태양광전원의 수용가 설비 시공 전에 다양한 시험과 시뮬레이션을 통하여 시공업자와 공사업자에게 시공 후에 발생 가능한 위험요소를 줄일 수 있다. 셋째, 이 시험장치에 의하여, 태양광전원 발전사업자 및 시공업자의 시공 및 운영 기술력을 확보하여 국내외 태양광전원 사업을 활성화할 수 있다. 넷째, 태양광전원 수용가 설비의 기술
분야에 대한 기술인력 양성을 위한 기반을 마련할 수 있다. 다섯째, 태양광전원이 도입된 계통에서 태양광전원이 계통에 미치는 영향 등을 검토하고, 계통의 외란에 의한 태양광전원의 특성을 분석하여 한전에서 제정하여 사용하고 있는 태양광전원의 계통연계가이드라인에 근거하여 태양광전원의 보호협조, 전압변동, 전력품질 등에 대한 모의시험을 수행함으로써 다양한 태양광전원의 계통연계 기술을 확보할 수 있다. 여섯째, LabVIEW를 이용하여 유선 감시제어장치를 제작하여, 태양광전원의 연계특성에 대하여 실시간으로 파형을 수집, 분석하여, 정상상태의 운용특성을 정확하게 평가할 수 있다. 일곱째, 태양광전원에서 실시간으로 출력되는 전압, 전류데이터를 무선네트워크로 전송하여, HMI 프로그램인 Autobase로 실시간 모니터링할 수 있는 감시장치 부분과 원격지점에서 태양광전원을 On/Off하기 위한 제어장치 부분으로 구성되는 무선 감시제어장치를 이용하여 신에너지전원
단지의 유지보수를 위한 유무선 네트워크의 기술적인 대안을 마련하고, 스마트그리드 구축에 기여할 수 있다. 여덟째, 계통연계 시험장치의 실험 결과치를 분석하기 위하여, 태양광전원 대응형 전압강하 계산 알고리즘을 제안함으로써, 이론적인 값과 시험치를 비교하여 태양광전원의 정상상태 특성에 대한 시험결과의 유용성을 확인할 수 있다. 도 1은 본 발명에 따른 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치를 설명하기 위한 도면, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 도 1은 본 발명에 따른 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에 따른 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치는 배전반(380/220[V]], 3상/단상), 모의선로(R, X), 모의부하(R, L, C)로 구성된다. 보다 구체적으로는 도 1에 나타낸 바와 같이, 격리변압기(100), 제1 내지 제 4 모의 부하(210, 220, 230, 240), 제 1, 제 2 모의 선로(R+jX)(310, 320), 분산전원(400), 제 1 내지 제 2 계전기(510, 520), 수전/발전 고객가(600), 모의선로 변압기(700), 제 1 내지 제 6 마그네트 스위치(810, 820, 830, 840, 850, 860) 및 다수의 배선용 차단기(900)를 포함하여 구성된다. 우선, 격리변압기(100)는 3상 4선식 380V/220VML 2개의 저압선로를 구성하고, 선로의 각 구간에는 제 1 내지 제 6 마그네트 스위치(810, 820, 830, 840, 850, 860) 및 다수의 배선용 차단기(NFB)(900)를 이용하여 보호기기와 개폐기를 대용하게 하였으며, 태양광전원으로 분산전원(400)을 연계할 수 있도록 하였다. 한편, 고압배전선로(22.9KV)에 전원을 공급하기 위하여 배전용변전소에서는 154/22.9kV 주변압기를 사용하는데, 이를 모의하기 위하여 저압 380/220V, 3상 4선식의 축소형으로 모의 제작하여야 하는데 이를 위하여 격리변압기(100)의 결선구조는 실제의 주변압기와 동일한 방식인 Y-Y-OPEN △ 결선으로 하였고, 3상 12KVA의 용량으로 두 개의 고압선로에 각각 6KVA씩 공급할 수 있도록 하였다. 그리고, 1차 및 2차 측에서는 220, 225, 230, 235V 전압조정이 가능하며, 1-2차 권수비는 1:1이다. 한편, 상별 전압조정이 가능하도록 슬라이닥스(도 3참조)를 설치하여 송출전압을 0 ~ 250V의 범위 내에서 가변시킬 수 있도록 구성할 수 있다. 여기서, 2개의 저압선로의 인출을 가능하도록 하여, 동일 뱅크(Bank) 내 인근 선로 파급사고를 모의할 수 있고, 또한 동일 뱅크(Bank) 내 고압배전선로(D/L)의 루프 운전 시에 역조류 현상을 모의할 수 있도록 하였다. 그리고, 제 1 내지 제 4 모의 부하(210, 220, 230, 240)는 변압기를 거치지 않는 제 1, 제 2 모의 부하(210)(220)와, 변압기(700)를 거치는 제 3, 제 4 모의 부하(230)(240)로 구성된다. 여기서 제3모의 부하(230)는 3상4선식 모의 부하이고, 제 4 모의 부하(240)는 3상3선식 모의 부하로 구성할 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 모의 선로(310, 320)는, 임피던스 조정이 가능하도록 MC를 조합, 사용하여 1[Ω]단위로 1~15[Ω] 조정할 수 있도록 구성한다. 이에 대하여는 후술하는 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 분산전원(400)은 계통연계용 인버터(3KVA)와 DC 전원공급장치(1,200W)로 구성되며, DC의 출력전류를 가변시켜 태양광전원의 출력량을 조정할 수 있도록 구성되며, 이에 대하여는 후술하는 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 한편, 제 1 내지 제 2 계전기(510, 520)는 계기용 변압기(PT)와 계기용 변류기(CT)로 구성되어, 마그네틱 스위치(MC)의 동작을 할 수 있다. 그리고, 수전/발전 고객가(600)는 수전고객 및 발전고객이다. 또한, 모의 선로 변압기(700)는 모의 선로(310)(320)에 대한 변압기로서 구성에서 제외할 수도 있다. 한편, 제 1 내지 제 6 마그네트 스위치(810, 820, 830, 840, 850, 860)는 선로 각 구간에서의 보호기기 역할을 하고, 배선용 차단기(900)는 개폐기의 역할을 한다. 도 2는 도 1에 나타낸 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치의 모의 태양광 전원 장치를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치의 모의 태양광 전원 장치의 실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 모의 태양광전원(태양광 발전)장치는 DC 전원공급장치(예로써, 1,200W)(410)와 계통연계용 인버터(예로써, 3KVA)(420)로 구성되며, DC의 출력전류를 가변시켜 태양광전원의 출력량을 조정할 수 있도록 제작하였다. 여기서, 태양광전지의 모듈(예로써, 170W, 30V)을 모의하기 위하여 DC 전원공급장치(410)의 출력범위는 전압 0 ∼ 400[V]와 전류 0 - 3[A]으로 0∼1,200[W]까지 조절 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이때, DC 전압의 입력전압이 보통 150 ∼ 400V로 공급되는 계통연계용 인버터(420)에서 나온 출력은 모의 배전계통장치의 부하 측에 연계되어 전력을 공급한다. 이러한, 계통연계용 인버터(420)의 입력
측 사양은, 최대 허용 입력 전력은 3.3 KW/상, 태양전지 허용입력 전압 범위는 DC 0V ~ DC 445V, 동작 전압 범위는 DC 140V ~ DC 440V, MPPT 전압 범위는 DC 150 ~ DC 430V, 자동 기동 전압은 150V~200V미만(5분 후 기동) 및 200V이상(10초 후 기동)이고, 계통연계용 인버터(420)의 출력 측 사양은, 출력 전압은 AC 220V(계통 전압), 상 유형은 1상 2선식, 최대 출력 전력은 3.3kVA, 정격 용량은 3.0kVA, 전압 변동 범위 : AC 220V± 10%, 정격 주파수는 60Hz, 동작 주파수 범위는 59Hz ~ 61Hz, 효율은 93.9%(100% 부하시), 역률은 0.95이상, 출력 전류 왜율은 각차 3% 이내, 총합 5% 이내이고, 과부하 능력은 110% 10분으로 구성됨이 바람직하다. 도 3은 도 1에 나타낸 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치의 유선감시제어장치의 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 LabVIEW를 이용하여 PC상에서 전압, 전류를 측정하여 분석하기 위한 내부 모듈을 나타낸 도면이며, 도 5는 전압과 전류, 전력, 역률, 고조파 등을 분석하여 모니터(1100)에 디스플레이하는 운용화면을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치의 유선감시제어장치의 실시예는 전압, 전류, 고조파, 역률파형 측정 및 분석을 위한 것으로, 본 발명에서는 랩뷰(LABVIEW)를 이용하여 개폐기 조작 및 전압, 전류 등을 실시간으로 분석하도록 한다. 여기서, 랩뷰(LABVIEW)는 신호를 센싱하여 변환하고, 전송하는 하드웨어장치와 PC(1000)에서 운용하는 소프트웨어 프로그램으로 구성된다. 이를 도 3을 참조하여 설명하면, 제 1 내지 제 6마그네트 스위치(810 내지 860)와, 제 1 내지 제2 계전기(510)(520), 제1모의선로(310) 및 제4모의부하(240)에서의 유선감시제어에 관한 것으로, 여기서 제1 계전기(510)는 제 7마그네트 스위치(870)로 제 2 계전기(520)는 제8마그네트 스위치(880)로 동작한다. 본 발명에서 감시제어장치로서 활용한 랩뷰(LabVIEW : Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)는 C나 BASIC과 같은 프로그램 개발 도구이다.LabVIEW는 블록 다이어그램(Block Diagram)이라는 흐름도를 사용하여 프로그램을 생성한다. 이때, 랩뷰(LabVIEW)의 그래픽한 성질로 인하여 데이터 표현을 위한 패키지로 많이 사용된다. 따라서 데이터를 표현하기 위한 다양한 도구를 가지고 있으며, 사용자가 원하는 어떠한 형태로도 나타낼 수 있다. 예로써, 차트, 그래프, 사용자 정의 그래픽은 출력선택 사양의 일부분을 구성하고, 데이터 수집, 해석, 표현 도구들을 가진 랩뷰(LabVIEW)는 기능적으로 완벽하다고 볼 수 있으며, 기존의 프로그래밍 언어로 가능한 어떠한 계산도 랩뷰(LabVIEW) 가상도구(Virtual Instrument)를 이용하여 계산할 수 있다. 랩뷰(LabVIEW)의 주요 특징은 PC(1000)에서 운영되는 강력하고 유연성 있는 장치이며, 해석 소프트웨어 시스템의 일종으로, 언제든지 리얼타임 데이터나 최신 테스트 결과를 원격지에서 확인할 수 있다는 장점이 있다. PC(1000)상에서 양방향 보호협조 시험장치의 8개 MC(810 내지 860, 510, 520)를 제어(On/Off)하기 위하여, 디지털 입력 단자(910)와 디지털(Digital) 디바이스인 NI9425(920), 디지털(Digital) 디바이스인 NI9477(930)과 디지털 출력 단자(940) 및 온/오프 소자인 제1내지 제8SSR로 구성되는 SSR(950)을 이용하여 구성하였다. 한편, 도 4는 LabVIEW를 이용하여 PC상에서 전압, 전류를 측정하여 분석하기 위한 내부 모듈을 나타낸 도면, 도 5는 전압과
전류, 전력, 역률, 고조파 등을 분석하여 모니터(1100)에 디스플레이하는 운용화면을 나타낸 것이다. 도 6은 본 발명에 따른 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 모의선로장치의 결선 예시도이다. 본 발명에 따른 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 모의선로장치의 결선은 도 6에 나타낸 바와 같이, 모의선로(R+jX)는 임피던스 조정이 가능하도록 MC를 조합, 사용하여 1[Ω]단위로 1~15[Ω] 조정할 수 있도록 장치를 제작하였다. 그리고, 배전선로의 긍장(길이)을 모의하기 위한 모의 배전선로장치는 R, X의 임피던스 값을 이용하여 고압배전선로는 50km까지, 저압배전선로는 8경간(400m) 정도까지로 최악의 경우를 상정하여 모의할 수 있도록 하였다. 실제 배전선로의 X값은 대부분 L성분으로 구성되어 있어서, 본 모의 선로장치에서는 다음과 같이 리액터를 이용하여 값을 산정하였다. 즉,  의 페이저 계산식에 따라 1[Ω]에 대한 L값을 산정하면 2.653[mH)이다. 마찬가지로 2[Ω], 4[Ω], 8[Ω]에 대한 L값을 산정하면 5.305 [mH), 10.61[mH), 21.22[mH)이다. 도 7은 본 발명에 따른 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 모의부하의 예시도이다. 본 발명에 따른 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 모의부하는 도 7에 나타낸 바와 같이, 고압배전선로의 전압강하를 10%까지 모의할 수 있도록 R부하와 L부하, C부하를 조합하여 용량(상당 1,500W, 1,500VAR)을 선정하였고, 부하의 용량을 가변시켜 다양한 역률(지상과 진상역률)을 제공할 수 있도록 하여, 실 계통과 동일한 상태로 모의할 수 있도록 제작하였다. 모의 부하장치는 종류별로(저항, 리액터, 콘덴서) 모의하여 부하의 용량을 조절할 수 있도록 MC로 조합하여 저항은 100[W]단위로 100~1500[W] 범위로 조절이 가능하도록 하였고, L(리액터)과 C(콘덴서)부하는 100[VAR] 단위로 100~1500[VAR] 범위로 조절이 가능하도록 제작하였다. L과 C부하를 모의하기 위한 계산 값은 [표 1]과 같고, 계산 내역은 다음과 같다.
과 의 두 개의 식을 사용하여, 100[VAR]와 200[VAR], 400[VAR], 800[VAR]에 해당하는 리액터부하를 산정한다. 그리고, 과 의 두 개의 식을 사용하여, 100[VAR]와 200[VAR], 400[VAR], 800[VAR]에 해당하는 콘덴서부하를 산정한다. 도 8은 도 1에 나타낸 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치의 무선감시제어장치의 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8에 나타낸 무선감시제어장치의 감시장치부분을 나타낸 도면이며, 도 10은 도 8에 나타낸 무선감시제어장치의 제어장치부분을 나타낸 도면이고, 도 11은 PC상에서 계측된 신호와 제어요소의 상태를 모니터에 나타낸 예시도이다. 태양광전원 계통연계 시험장치의 무선감시제어장치 개념은 오토베이스 소프트웨어(AutoBase S/W)와 무선컨버터를 이용하여 원격에 있는 모의 배전계통(태양광발전단지 상정)의 소자를 조작하고, 실시간의 전압, 전류 등을 감시하기 위한 것이다. 이러한 무선감시제어장치는 도 1에 나타낸 유무선네트워크를 이용한 태양광전원 계통연계 시험장치에 대하여, 마그네트 스위치(800)와, 릴레이(1200), PLC(1300), 차단기(1400), 감시제어 오토베이스(AutoBase)(1500), 제 1, 제 2 컨버터(1610)(1620), 제1, 제2 무선공유기(1710)(1720)로 구성된다. 여기서, 감시제어 오토베이스(1500)는 신호를 센싱하여 변환하고, 전송하는 하드웨어장치인 제 1, 제 2 컨버터(1610)(1620), 제1, 제2 무선공유기(1710)(1720)와 PC에서 운용하는 소프트웨어 프로그램을 포함하여 구성된다. 이러한, 무선네트워크를 이용한 감시제어장치를 구현하기 위하여, 컨버터(1610)(1620)와 무선공유기(1710)(1720)는 무선 이더넷(Ethernet)통신을 수행하고, PC(1000)와 제1컨버터(1610), 계통연계용 인터버(420)와 제2컨버터(1620)간에는 직렬(Serial) 통신(RS-232C)을 이용하여 원격지점에서 감시가 가능하도록 하였다. 또한, 프로그래머블 로직 컨틀롤러(PLC)(1300)와, 릴레이(1200)를 이용하여 태양광전원측(410)(420)의 개폐기인 마그네틱 스위치(800)를 온/오프(ON/OFF) 제어할 수 있도록 구성하였다.
도 12는 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 무선 네트워크를 이용한 실시간 원격 감시장치 예시도이다. 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 무선 네트워크를 이용한 실시간 원격 감시장치는 도 12에 나타낸 바와 같이, 태양광전원 계통연계 시험장치(또는 태양광발전단지)(400A)의 전력데이터와 보호기기(1800)에서 수집된 데이터는 통신모듈에서 시리얼(Serial)통신으로 변환시켜 단지 내의 무선 컨버터(1620)(1630)로 전송한다. 이 전송된 신호는 무선 컨버터(1620)(1630)에서 이더넷(Ethernet)으로 변환시켜 감시 지점으로 데이터를 무선으로 전송한다. 여기서, 감시 지점에서는 데이터를 무선공유기(1710)로 받아 컴퓨터(1000)가 정보를 읽을 수 있도록 유선컨버터(1610)에서 이더넷-시리얼 변환하여 AutoBase로 모니터링 할 수 있도록 구성하였다. 도 13은 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 무선 네트워크를 이용한 실시간 원격 제어장치 예시도이다. 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 무선 네트워크를 이용한 실시간 원격 제어장치는 태양광전원(400A)을 ON/OFF를 하기 위해 PC(1000)에서 오토베이스(Autobase)를 이용하여 차단신호를 시리얼(Serial)통신으로 송출한다. 이 송출된 신호는 무선중계기(1610)(1710)를 이용하여 시리얼(Serial)통신을 이더넷 통신으로 컨버팅한 후 태양광 단지의 무선중계기(1620)(1720)로 무선으로 전송하게 된다. 태양광 단지의 무선중계기(1620)(1720)는 데이터 신호를 수신한 후, MC(800)를 온/오프하기 위해 PLC(1300)에 전달하게 된다. 이 신호는 로더(LADDER) 프로그램을 사용해서 출력된 24V를 릴레이(1200) 전원에 투입시킨다. 이때 A접점의 동작으로 외부전원이 차단기인 MC(800)에 투입되어
동작하게 된다. 도 14는 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 무선네트워크 장치의 통신테스트 예시도이다. 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치에서의 무선네트워크 장치의 통신테스트 구성을 위해서는 무선기기들 간에 프로토콜 설정하는 것이 필수적이다. 먼저, 도 14와 같이 PC1(1000)과 PC2(1500)간 프로토콜을 설정한 후, ezTCP Manager로 데이터의 전송을 확인한다음 유무선 공유기(1700)와 무선컨버터(1600), PC 2대(1000)(1500)를 연결한 후에 예로써, PC1(1000) IP 192.188.0.4를 기준으로 각각의 기기들에 IP를 설정하여 무선네트워크 장치의 통신테스트를 확인한다. 한편, 오토베이스(AutoBase)의 운용 프로그램은 윈도우즈 기반의 OS에서 개발된 소프트웨어로써, 자동화 현장의 감시/제어에 적용할 수 있는 자동화 개발 도구이다. 현장의 자동화기기(PLC/콘트롤러)와 연결된 컴퓨터나 워크스테이션에 설치하여 각 기기의 상태나 계측 값 및 설정 값을 감시/제어할 수 있는 소프트웨어로 실제 현장에서 자장 높은 비율을 차지하고 있는 프로그램이라 할 수 있다. AutoBase 내에 포함된 편집프로그램(태그편집기, 비트맥편집기, 모듈편집기)을 이용하여 그래픽 편집을 통해 우리가 원하는 값들을 실시간으로 모니터링 할 수 있을 뿐 아니라 그래프파형을 통해 순시치를 쉽게 분석 할 수 있다. 본 발명에서 이용한 AutoBase는 감시상태일 경우 먼저 통신 프로그램에서 데이터 값 입력 후 Controller에 명령을 내리게 되고 Controller에서 이 데이터를 수신한다. 다음으로 데이터에 대한 응답을 프로그램에 전송, 이 값들을 통신 버퍼에 데이터 저장시킨다. 감시 프로그램에서의 데이터를 각 해당하는 태그에 매칭을 시키게 되면 그래픽을 통해 화면에 표시하게 된다. 이때 센서는 계측기에서 계측되는 값을 말하고 Controller는 일반적으로 많이 사용하는 PLC 대신 통신 I/O와 네트워크(NetWork) 기능을 겸비한 프로토콜을 사용하며 AC를 DC로 변환하는 기능을 가진 PC와 센서간의 중계기라고 할 수 있다. 인터페이스는 comport를 사용하지만 컴퓨터에 내장된 인터페이스는 RS232로 통신 가능 길이가 12~13m로 짧기 때문에 2Km까지 통신이 가능한 RS485로 변환해서 사용하는 것이 바람직하다. 한편 제어상태일 경우에도 감시 프로그램에서 PLC로 직접 데이터가 나가는 것이 아니라 먼저 감시 프로그램에서 통신프로그램으로 데이터를 전송하게 되고 통신 프로그램에서 받은 데이터를 프로토콜 포맷에 맞게 변환 후 PLC로 데이터 전송 하게 된다. 마지막으로 PLC에서 제어 후 그에 대한 응답을 통신 프로그램으로 다시 전송을 시키게 된다. 제어상태는 감시상태의 역순으로 진행된다. 도 15는 일반적인 단상 2선식 배전선로의 등가회로도이다. 도 15에 나타낸 일반적인 단상 2선식 배전선로는 선로말단에 단일부하가 집중되어 있을 경우 단상 2선식 배전선로의 등가회로로써, 여기서 임피던스는 Z=R+jX이며, dot{Es}, dor{Er}은 송전단 및 수전단에서의 전압[V]이며, 는 에 의해서 계산 할 수 있다. 이러한 기존의 전압강하 계산방법은 태양광전원 연계에 따른 역조류 영향을 전혀 고려하지 못한다. 즉, 태양광전원의 역조류에 대하여 전압강하의 크기(스칼라)에 방향만
반대로 표시함으로써 태양광전원의 투입에 따라 변하게 되는 역률(Cosθ)을 고려하지 못하여, 태양광전원 연계에 따른 전압강하 계산에 오차가 발생하는 문제점을 가지고 있었다. 도 16은 본 발명에 따른 태양광전원 대응형 전압강하 알고리즘 해석 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에서 제시한 태양광전원 대응형 전압강하 알고리즘은 도 16에 나타낸 바와 같이 수학적인 삼각함수의 좌표평면 해석방법에 기반하여, 유무효 전력에 따른 피상전력을 기준으로 역률(Cosθ)과 Sinθ의 크기와 방향을 정하여 계산한다. 특히 선로조건에 따라 6가지의 경우로 해석이 가능하며, 선로의 전압강하(+△V) 및 상승(-△V)을 쉽게 확인할 수 있고, 전압의 상승 또는 강하분을 계산하여 계통해석이 가능하다. 단거리선로에서의 전압강하 식은△V=I×(Rcosθ+Xsinθ)이다. 유무효전력에 따라 역률(Cosθ), Sinθ값이 결정되며, 태양광전원과 부하용량에 따라 역조류 유무가 결정되며, 이 3가지 Parameter(Cosθ, Sinθ, 조류)에 의해 선로 전체의 전압이 상승 또는 하강하게 된다. 그리고 수직점선을 기준으로 송전단전압(Er)과 수전단전압(Es)관계에 의한 ±△V값을 좌표에 표시함으로써 2차원적으로 전압 상승강하를 쉽게 해석할 수 있다. 이를 표 2와 표3을 참조하여 설명하기로 한다.
[표 2]의 ①, ⑤, ⑥은 부하용량이 태양광전원보다 큰 경우, 유도성부하(+Q)와 용량성부하(-Q)에 대한 전압 상승강하의 알고리즘을 나타낸 것이다. 1상한은 부하용량이 태양광전원보다 큰 경우로 전압강하만 발생하며, [표 2]의 ①지점을 통해서 쉽게 확인할 수 있다. 4상한의 경우에는 2가지의 경우로 나누어 해석할 수 있다. 첫째 선로조건 중 Rcosθ>Xsinθ일 경우, △V=I×(Rcosθ-Xsinθ)에서 (Rcosθ-Xsinθ)부분이 (+)가 되어 전류(I)가 양수라는 가정 하에 전압강하(+△)로 해석할 수 있으며, 도 16의 ⑤로 확인할 수 있다. 만약 Rcosθ<Xsinθ인 경우, (Rcosθ-Xsinθ)이 (-)가 되어 전압상승(-△V)으로 해석할 수 있으며, 이때 수전단 전압(Er)이 송전단
전압(Es)보다 커짐을 알 수 있고, [표 2]의 ⑥으로 확인할 수 있다.
한편, [표 3]의 ②, ③, ④는 부하용량이 태양광전원보다 작은 경우로서, 유도성부하(+Q)와 용량성부하(-Q)에서의 전압 상승과 전압강하의 알고리즘을 나타낸 것이다. 3상한의 경우, 부하용량이 태양광전원보다 작아, 태양광전원이 전원측으로 공급(역조류)되어 전압상승이 발생하며, 도 16의 ④에서 쉽게 확인할 수 있다. 2상한의 경우에는 2가지의 경우로 나누어 해석할 수 있다. 첫째 선로 조건 중 Rcosθ<Xsinθ인 경우, △V=I×(Rcosθ-Xsinθ)에서 (Rcosθ-Xsinθ)부분이 (+)가 되며, 전류(I)는 양수라는 가정 하에 전압강하(+△)로 해석할 수 있으며, [표 3]의 ②로 확인할 수 있다. 만약 Rcosθ>Xsinθ인 경우, (Rcosθ-Xsinθ)이 (-)가 되어 전압상승(-△V)으로 해석할
수 있다. 이때 수전단 전압(Er)이 송전단 전압(Es)보다 커짐을 알 수 있으며, [표 3]의 ③에서 확인할 수 있다. 도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치의 특성시험 및 결과분석 중 역률 1에 대한 수용가 전압변동을 분석한 결과를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치의 특성시험 및 결과분석은 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이, 태양광전원 계통연계 시험장치를 이용하여, 정상상태의 운용특성을 분석하기 위하여, 3가지 parameter(태양광전원, 모의선로/부하, 역율)를 변동시켜 다양한 시뮬레이션을 수행하였다. 여기서는 역률 1일 때의 수용가전압 변동 특성과 지상역률(0.91), 진상역율(0.91)에 대하여 태양광전원이 연계된 저압배전선로의 운용특성 즉, 수용가 측의 전압특성을 분석하였다. 우선, 역률 1에 대한 수용가전압 특성은 역률이 1인 경우, 시험조건으로 부하=400[W], 선로임피던스=1[Ω], 태양광전원=1200[W]에 대하여 수용가 전압변동을 분석하면 도 17 및 [표 4]와 같다.
이 표에서는 시험장치에 의한 결과 및 이론치(태양광전원 대응형 전압강하해석방법)에 의하여 비교, 분석한 결과로서, 오차율이 2% 이내로 큰 문제점이 없음을 확인할 수 있었다. 한편, 도 18은 부하가 400[W]인 경우, 선로임피던스를 변화(1 - 15[Ω])시키고, 태양광전원의 용량을 0 - 1500[W]를 변화시키며, 수용가 전압변동 특성을 트렌드로 분석한 것이다. 태양광전원이 없을 때는 선로 임피던스가 증가할수록 전압강하가 비례적으로 증가하여 수용가 말단에 저전압이 발생하였고, 태양광전원이 연계되는 경우, 태양광전원 연계용량이 증가할수록 수용가 측 전압이 비례적으로 증가하여 과전압현상이 발생함을 알 수 있었다. 특히 태양광전원의 역조류 용량이 증가하고, 선로긍장이 증가하는 경우에는, 태양광전원용 인버터의 전압이 한계치(250[V])
초과하여 인버터 내의 OVR 동작을 초래하여, 인버터의 동작정지현상(계통분리)을 발생시킨다는 사실을 알 수 있었다. 도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치의 특성시험 및 결과분석 중 지상역률 0.91에 대한 수용가 전압변동을 분석한 결과를 설명하기 위한 도면이다. 지상역률(0.91)인 경우, 시험장치에 의한 실험결과와 이론치에 대하여 비교, 분석한 결과는 도 19 및 [표 5]에 나타낸 바와 같다.
도 20은 저항부하가 400[W]이고 리액터부하가 180[VAR]인 경우(지상역율 : 0.91)에 대하여, 선로임피던스를 변화(1 - 15[Ω])시키고, 태양광전원의 용량을 0 - 1500[W]를 변화시키며, 수용가 전압변동 특성을 트렌드로 나타낸 것이다. 유도리액턴스에 의한 전압강하분이 역률 1인 경우보다 증가하여 선로의 전압강하분에 반영되어 수용가 측의 전압에 영향을 미침을 알 수 있었다. 즉, 역율 변동에 따라 수용가 측 전압이 245V에서 239V로 변동되어, 역율이 계통의 전압품질[저전압/과전압]에 큰 영향을 미침을 확인하였다. 도 21은 본 발명에 따른 태양광전원 계통연계 시험장치의 특성시험 및 결과분석 중 진상역률 0.91에 대한 수용가 전압변동을 분석한 결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 21은 저항부하가 400[W]이고 콘덴서부하가 180[VAR]인 경우(진상역율 : 0.91)에 대하여, 선로임피던스를 변화(1 - 15[Ω])시키고, 태양광전원의 용량을 0 - 1500[W]를 변화시키며, 수용가 전압변동 특성을 트렌드로 분석한 것이다. 용량성 리액턴스부하에 의하여 전압상승분(페란티효과)이 증가하여 선로의 전압강하분에 반영되어 수용가 측의 전압에 영향을 미침을 알 수 있었다. 즉, 지상역율 시의 수용가 측 전압(239V)에 비하여 244V로 상승되어, 역율이 계통의 전압품질[저전압/과전압]에 중대한 영향을 미침을 알 수 있다. 이와 같이 태양광전원 계통연계 시험장치는 일반적으로는 태양광전원의 연계용량이 증가할수록 수용가 측 전압이 비례적으로 증가하여 과전압현상이 발생함을 알 수 있었고, 극단적인 경우에는 태양광전원용 인버터 전압이 한계치(250[V]) 초과하여 인버터 내의 OVR 동작을 초래하여, 인버터의 동작정지현상(계통분리)을 발생시킨다는 사실을 확인할 수 있다. 그러나 본 발명 태양광전원 계통연계 시험장치를 통해서 지상역률일 때는 유도 리액턴스에 의한 전압강하분이 역률 1인 경우보다 증가하여, 선로의 전압강하분에 반영되어 수용가 측의 전압에 영향을 미침을 알 수 있었다. 즉, 역율 1인 경우의 수용가 측 전압(245V)보다 더 작은 239V로 감소하여, 역율이 계통의 전압품질[저전압/과전압]에 큰 영향을 미침을 알 수 있다. 또한, 진상역율인 경우에는 용량성 리액턴스부하에 의하여 전압상승분이 증가하여, 선로의 전압상승분에 반영되어 수용가 측의 전압에 영향을 미침을 알 수 있었다. 즉, 지상역율 시의 수용가 측 전압(239V)에 비하여 244V로 상승되어, 역율이 중대한 요소임을 알 수 있다. 이와 같이 선로의 길이(임피던스)와, 부하크기, 태양광전원의 용량에 따른 수용가의 전압특성을 해석하여 태양광전원의 한계 도입용량과 도입 위치 등에 대한 기술적인 사항을 구체적으로 검토하고 실계통에서 발생한 과전압의 문제점을 실험에 의한 방법과 이론적인 방법에 의하여 검증할 수 있으며, 실험치와 비교하기 위해 수학적 개념을 활용한 태양광전원 대응형 전압강하 해석알고리즘을 제안하여, 두 값의 오차가 1% 이내임을 입증하여 제안한 수법의 유용성을 확인하였다. 또한, 본 발명은 태양광전원의 운용이 배전계통에 미치는 영향과 배전계통의 운용특성(계통구성 및 요소 변경)이 태양광전원에 미치는 영향을 정확하게 분석할 수 있어 배전계통에서 발생할 수 있는 순시적인 외란, 즉 전력품질(Sag, Swell, 순시정전 등)에 대한 태양광전원의 동작특성을 분석할 수 있다. 한편, 태양광전원 연계 전, 후의 전압변동 특성시험(송출전압, 선로긍장, 부하용량 등의 파라메타)과, 부하역률에 변동에 의한 전압변동 특성시험(진상과 지상역률에 따른 전압변동)과, 송출전압의 변동(LDC운전)에 의한 전압변동 특성 시험과, 주상변압기의 탭에 의한 전압변동 특성 시험과, 선로전압조정장치(SVR)의 운용특성 및
전압변동 특성 시험과, 부하절체(개폐기조작)에 의한 전압변동 시험과, 태양광전원의 기능시험(태양광전원 출력변동, 보호동작)과, 태양광전원의 출력변동에 의한 연계지점의 역률변동과, 태양광전원의 출력변동에 의한 선로전압조정장치의 운용특성과, 태양광전원 간의 상호간섭 시험과, 시험장비 원격조작 시험과, 순시전압강하(Sag)에 대한 태양광전원 특성시험(전원출력, 부하용량)과, 순시전압상승(Swell)에 대한 태양광전원 특성시험(전원출력, 부하용량)과, 순간정전(Interruption)에 대한 특성시험과, 부하 불평형(Unbalance)에 대한 특성시험 (부하용량 변동)과, 태양광전원의 고조파 출력 특성과, 계통연계 가이드라인에 따른 태양광전원의 운용특성 시험과, 원격 시험장치의 유무선 감시기능 및 원격 시험장치의 유무선 제어기능을 수행하는 이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는
범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 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 한다. 100 : 격리변압기 210, 220, 230, 240 : 모의 부하 Claims (9)
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Cited By (5)* Cited by examiner, † Cited by third party
Cited By (5)* Cited by examiner, † Cited by third party
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태양광전원의 출력이 부하보다 많아서 역조류가 발생하고 용량성부하로 구성되면 어떤 현상
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