KR101197040B1 - Weather-Load Simulator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터에 관한 것으로, 실측된 기상정보(온도, 일사량, 풍속을 포함함)와 부하정보(전력, 전압 및 전류를 포함함)를 일정 주기(T)로 샘플링하고 상기 샘플링된 정보를 시험 시뮬레이터(풍력 시뮬레이터, 태양전지 시뮬레이터, 부하 시뮬레이터 및 EMS를 포함함)로 출력하는 신호처리 프로세서를 포함하여 구성함으로써, 시험 시뮬레이터에 실제 운영 조건과 동일한 수준의 기상정보와 부하정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Figure R1020090099716

기상-부하 시뮬레이터, 신호처리 프로세서, 메모리, 리얼타임 클럭, 통신포트, A/D 변환부, D/A 변환부, 외부 센서, 시험 시뮬레이터, 입력용 컴퓨터

The present invention relates to a weather-load simulator for simulating a device under test. And a signal processing processor for sampling and outputting the sampled information to a test simulator (including wind power simulator, solar cell simulator, load simulator, and EMS). It is effective to provide load information.

Figure R1020090099716

Weather-load simulator, signal processor, memory, real-time clock, communication port, A / D converter, D / A converter, external sensor, test simulator, input computer

Description

피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터{Weather-Load Simulator}Weather-load simulator for simulating equipment under test {Weather-Load Simulator}

본 발명은 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력 시뮬레이터, 태양전지 시뮬레이터, 부하 시뮬레이터 및 마이크로그리드용 에너지관리시스템(Energy Management System, EMS)을 포함하는 시험 시뮬레이터에 대해 실제 운영 조건과 동일한 수준의 기상조건과 부하조건을 제공하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a weather-load simulator for simulating a device under test, and more particularly, to a test simulator including a wind simulator, a solar cell simulator, a load simulator, and an energy management system (EMS) for microgrids. A weather-load simulator for simulating equipment under test that provides weather and loading conditions at the same level as actual operating conditions.

태양광 발전이나 풍력발전에서 사용되는 전력변환장치(Power Conditioning System, 이하 'PCS'라 한다)의 시험장치는 각각 주어진 일사량과 풍속조건에서 최대출력을 내기 위한 기능 즉, 소위 최대출력점추종제어(Maximum Power Tracking, 이하 'MPPT'라 한다) 기능이 에너지의 이용 효율 측면에서 중요한 기능을 차지한다. 그러나 제품의 개발과 시험 과정에서 다양한 일사량 및 풍속 조건 하에서 실제로 시험하는 것을 매우 어렵고 장시간이 소요되는 과정이다. 따라서 태양광 발전용 PCS는 태양전지 어레이의 전압-전류 특성을 구현한 직류전원장치인 태양전지 시뮬레이터를 사용하거나 또는 단순한 직류 전원장치를 사용한 간이시험을 하고 있다.또한, 풍력 발전기의 경우에도 전동기로 구동되는 발전기(통상 'M-G Set'라 한다) 를 이용하여 풍력터빈을 모의로 시험하고 있다.The test equipment of the power conditioning system (PCS) used in solar power or wind power generation is a function for producing the maximum power under a given solar radiation and wind speed conditions, that is, the so-called maximum power point tracking control ( Maximum Power Tracking (hereinafter referred to as 'MPPT') is an important function in terms of energy use efficiency. However, during the development and testing of the product, it is very difficult and time consuming to actually test under various insolation and wind speed conditions. Therefore, the PCS for photovoltaic power generation uses a solar cell simulator, which is a direct current power supply that realizes the voltage-current characteristics of the solar cell array, or performs a simple test using a simple direct current power supply. Wind turbines are simulated using a generator (commonly called a MG set).

또한, 태양광, 풍력, 지열, 소수력 등의 신재생에너지와 가스엔진 열병합발전 등 분산전원, 축전기 등의 에너지저장장치 등으로 구성되는 새로운 전력망인 마이크로그리드(Microgrid) 시스템은 내부에 다양한 에너지원과 에너지저장장치 및 부하 장치들을 보유하고 있고, 이들을 통합적으로 관리, 감시, 제어하기 위해 에너지관리시스템(Energy Management System, 이하 'EMS'라 한다)을 설치 운용하게 된다. 상기 EMS는 통상 주어진 기상조건에 있어서의 태양광, 풍력 등 분산발전기의 발전량과 열 및 전력 부하를 최적으로 운영하는 목적으로 설치되며 가스엔진발전기 등 제어가능한 발전원들의 기동정지계획, 최적운영을 위한 발전기의 출력 설정치를 결정하는 경제급전, 부하 및 발전의 예측 등 다양한 기능들을 수행한다. 따라서, 상기 EMS를 개발, 시험하기 위해서는 상기 EMS 내에 별도의 기상과 부하에 대한 가상 데이터를 입력하여 모의로 시험하는 방법이 사용되고 있다.In addition, the microgrid system, which is a new power grid composed of renewable energy such as solar, wind, geothermal and hydropower, and energy storage devices such as cogeneration and gas engine cogeneration, has a variety of energy sources. It has energy storage devices and load devices, and installs and operates an energy management system (EMS) to manage, monitor and control them collectively. The EMS is generally installed for the purpose of optimally operating the power generation and heat and power loads of distributed generators such as solar and wind under given weather conditions, and for starting and stopping operation and optimal operation of controllable power sources such as gas engine generators. It performs various functions such as economic power supply, load and power generation forecasting which determine the output set point of the generator. Therefore, in order to develop and test the EMS, a simulated test is performed by inputting virtual data on a separate weather and load in the EMS.

그러나, 종래 기술에 따른 상기 태양광 발전용 PCS와 풍력 발전기에 대한 모의 시험의 경우, 여전히 실제의 일사량 또는 풍속의 변동 조건을 구현하는 것은 매우 어려운 문제가 있다. 특히, 풍속 모델의 경우는 단순화된 수학적 모델을 사용하거나 일사량의 경우는 임의적으로 일사량을 시뮬레이터에 입력하여 사용하고 있으나, 이 또한 시간과 주위 조건에 따라 변하는 기상상태를 반영하지 못하고 따라서 완전한 기능을 시험할 수 없는 문제가 있다.However, in the case of the simulation test of the PCS and the wind generator for photovoltaic power generation according to the prior art, there is still a very difficult problem to implement the actual solar radiation or fluctuation conditions of the wind speed. In particular, in the case of wind speed model, a simplified mathematical model is used, or in the case of solar radiation, the solar radiation is randomly input to the simulator, but this also does not reflect the weather conditions that change according to time and ambient conditions, and thus tests the complete function. There is a problem that cannot be done.

또한, 종래 기술에 따른 상기 EMS의 개발 시험을 위한 경우에서도, 실제로 상기 마이크로그리드 및 EMS가 설치될 지역의 기상 특성과 수용가의 열 및 전력 부 하특성을 실시간으로 반영하기 어렵고 효과의 사전분석이 어려운 문제가 있다. 뿐만 아니라, 실제 적용지에서의 엔지니어링 시간이 과다하게 소요되는 문제가 있다.In addition, even in the case of the development test of the EMS according to the prior art, it is difficult to reflect in real time the meteorological characteristics of the area where the microgrid and the EMS will be installed and the heat and power load characteristics of the customer in real time and difficult to pre-analyze the effect. there is a problem. In addition, there is a problem of excessive engineering time in actual application.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 마이크로그리드(Microgrid)용 EMS(Energy Management System), 풍력 시뮬레이터, 태양전지 시뮬레이터 및 부하 시뮬레이터를 포함하는 시험 시뮬레이터(530)의 개발 및/또는 시험에 있어서 실제의 운전 조건인 기상 및 부하 조건과 동일한 수준의 기상정보 및 부하정보를 제공할 수 있도록 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and the development and / or development of a test simulator 530 including an EMS (Energy Management System), a wind simulator, a solar cell simulator and a load simulator for microgrid (Microgrid) The objective is to provide a weather-load simulator for the EUT to provide weather and load information at the same level as the weather and load conditions, which are the actual operating conditions in the test.

또한, 본 발명의 다른 목적은 EMS의 설치 및 운용을 위한 현장에서의 엔지니어링 및 적용 시간을 최소화할 수 있도록 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a simulated weather-load simulator for the EUT to minimize the engineering and application time in the field for the installation and operation of the EMS.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 마이크로그리드 시스템이 설치될 수용가의 경제적인 이익이나 투자회수기간 등을 정확하게 모의 할 수 있도록 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a weather-load simulator for simulating the device under test, which can accurately simulate the economic benefit or payback period of the customer to be installed the microgrid system.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 풍력 시뮬레이터, 태양전지 시뮬레이터 및 부하 시뮬레이터 등의 시험 시뮬레이터에 대해 실제적이고 다양한 신재생에너지원 및 부하를 모의할 수 있도록 하는 피험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a weather-load simulator for simulating a test apparatus that can simulate a variety of new and renewable energy sources and loads for test simulators such as wind simulators, solar cell simulators and load simulators. There is.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터는, 실측된 온도, 일사량 및 풍속을 포함하는 기상정보와, 전력, 전압 및 전류를 포함하는 부하정보를 일정 주기(T)로 샘플링하고 상기 샘플링된 정보를 시험 시뮬레이터(풍력 시뮬레이터, 태양전지 시뮬레이터, 부하 시뮬레이터 및 EMS를 포함함)로 출력하는 신호처리 프로세서를 포함한다. In order to solve the above technical problem, the simulated weather-load simulator according to the present invention includes a predetermined period of weather information including measured temperature, insolation and wind speed, and load information including power, voltage, and current. And a signal processing processor for sampling to (T) and outputting the sampled information to a test simulator (including wind power simulator, solar cell simulator, load simulator, and EMS).

상기 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터는, 상기 신호처리 프로세서에서 샘플링된 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고 상기 메모리에 저장된 상기 샘플링된 정보를 상기 시험 시뮬레이터로 출력할 수 있다. The apparatus for simulated weather-load simulator may further include a memory configured to store information sampled by the signal processing processor, and output the sampled information stored in the memory to the test simulator.

여기서 상기 기상정보와 부하정보는, 일사량 측정센서, 온도 측정센서, 풍속 측정센서 및 전력 또는 전압/전류 측정센서를 포함하는 외부센서에서 계측되어 상기 신호처리 프로세서로 입력될 수 있다. The weather information and load information may be measured by an external sensor including an insolation measurement sensor, a temperature measurement sensor, a wind speed measurement sensor, and a power or voltage / current measurement sensor and input to the signal processing processor.

또한 상기 기상-부하 시뮬레이터는, 상기 신호처리 프로세서에 상기 일정 주기(T)에 대한 기준 시간을 제공하는 리얼타임 클럭을 더 포함할 수 있다. The wake-up simulator may further include a real-time clock for providing a reference time for the predetermined period T to the signal processing processor.

또한 상기 기상-부하 시뮬레이터는, 상기 외부센서에서 출력된 기상정보와 부하정보를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호처리 프로세서로 입력하는 A/D 변환부를 더 포함할 수도 있다. The weather-load simulator may further include an A / D converter configured to convert weather information and load information output from the external sensor into digital signals and input them to the signal processing processor.

여기서 상기 기상-부하 시뮬레이터는, 아날로그 출력 채널인 D/A 변환부와 디지털 출력 채널인 통신포트를 각각 1개 이상씩 포함하여, 상기 신호처리 프로세서에서 샘플링된 정보를 상기 시험 시뮬레이터로 출력할 수 있다.Here, the weather-load simulator may include one or more D / A converters, which are analog output channels, and one or more communication ports, which are digital output channels, to output information sampled by the signal processor to the test simulator. .

또한, 상기 기상-부하 시뮬레이터는, 기측정된 특정 지역의 온도 및 일사량 또는 풍속을 포함한 기상 데이터와 부하의 전기 사용량을 포함한 부하 데이터를 저장하고, 상기 신호처리 프로세서에서 샘플링된 정보를 상기 통신포트를 통해 입력받아 저장하며, 상기 저장된 데이터 및 정보를 상기 통신포트 또는 상기 D/A 변환부를 통해 출력하는 입력용 컴퓨터를 더 포함할 수 있다. In addition, the weather-load simulator stores weather data including temperature and insolation or wind speed of a specific measured area and load data including electricity usage of a load, and stores information sampled by the signal processing processor in the communication port. The computer may further include an input computer configured to receive and store the received data and information through the communication port or the D / A converter.

상기 구성을 갖는 본 발명에 의한 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터는 태양광 및 풍력 발전용 PCS와 마이크로그리드 시스템용 EMS에 실제의 운전 조건과 동일한 수준의 기상정보와 부하정보를 실시간으로 발생시켜 태양광 및 풍력 발전용 PCS와 마이크로그리드 시스템용 EMS의 성능시험 및 개발 기간을 단축하고, 최적의 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.The weather-load simulator for simulating the apparatus under test according to the present invention having the above-described configuration generates the weather information and load information of the same level as the actual operating conditions in real time in PCS for solar and wind power generation and EMS for microgrid systems. It can shorten the performance test and development period of PCS for photovoltaic and wind power generation and EMS for microgrid system and realize the optimal function.

또한, EMS의 설치 및 운용을 위한 현장에서의 엔지니어링 및 적용 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can minimize the engineering and application time in the field for the installation and operation of the EMS.

덧붙여, 마이크로그리드 시스템용 EMS가 설치될 수용가의 경제적 이익이나 투자회수기간 등을 미리 모의할 수 있고 사전의 경제성 평가도구로 활용될 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to simulate in advance the economic benefits and the payback period of the customer to which the EMS for the microgrid system will be installed, and it can be used as a preliminary economic evaluation tool.

게다가, 태양전지 시뮬레이터, 풍력 시뮬레이터, 부하 시뮬레이터 등에 대해 실제적이고 다양한 신재생에너지원 및 부하를 모의할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can simulate a variety of real and renewable energy sources and loads for solar cell simulators, wind simulators, load simulators and the like.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 발명의 실시예를 설명할 때 동일한 기능 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals will be used for components having the same functions and functions when describing the embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 마이크로그리드(Microgrid)용 EMS(Energy Management System), 풍력 시뮬레이터, 태양전지 시뮬레이터 및 부하 시뮬레이터를 포함하는 시험 시뮬레이터(530)의 개발과 시험을 위한 온도, 일사량, 풍속 등을 포함한 기상정보와 열 및 전력의 사용량 등을 포함하는 부하정보를 실시간으로 발생하여 상기 시험 시뮬레이터(530)로 인가함으로써, 효율적이고 수월하게 상기 시험 시뮬레이터를 개발하고 시험하기 위한 피시험장치(550) 모의용 기상-부하 시뮬레이터에 관한 것이다.The present invention provides weather information including temperature, insolation, wind speed, and the like for the development and testing of a test simulator 530 including an EMS (Energy Management System) for microgrids, a wind simulator, a solar cell simulator, and a load simulator. By generating load information including heat and power usage in real time and applying it to the test simulator 530, the apparatus under test 550 for developing and testing the test simulator efficiently and easily simulates the meteorological load It's about the simulator.

먼저, 상기 피시험장치(550)에 해당하는 태양전지와 풍력발전기의 상기 기상정보에 대한 부하특성곡선에 대해 설명한다.First, the load characteristic curve for the weather information of the solar cell and the wind power generator corresponding to the apparatus under test 550 will be described.

상기 태양전지에 대한 상기 기상정보와 부하정보 관계를 나타내는 특성곡선으로서, 도 1a는 전압-전류의 온도의존성을 나타내고, 도 1b는 동일온도에서의 일사량에 따른 전압-전류 특성을 나타내며, 도 1c는 동일온도에서의 일사량에 따른 전압-출력 특성을 나타내는 특성곡선이다.As a characteristic curve representing the relationship between the meteorological information and the load information of the solar cell, FIG. 1A shows a temperature dependency of voltage-current, FIG. 1B shows a voltage-current characteristic according to the amount of insolation at the same temperature, and FIG. Characteristic curve showing the voltage-output characteristic according to the amount of insolation at the same temperature.

상기 태양전지의 전압-전류 특성은 도 1a에서 나타내는 바와 같이, 주위 온도가 고온(100)일 때와 저온(20)일 때 다르게 나타낸다. 즉, 고온(10)일 수록 전압은 감소하고 전류는 증가하며, 저온(20)일 수록 전압은 증가하고 전류는 감소하는 특성을 갖는다.As shown in FIG. 1A, the voltage-current characteristics of the solar cell are different when the ambient temperature is the high temperature 100 and the low temperature 20. That is, the temperature is reduced and the current is increased as the high temperature 10 increases, and the voltage is increased and the current is decreased as the low temperature 20 increases.

상기 태양전지의 동일온도(예컨대, 섭씨 25도)에 따른 전압-전류 특성과 전압-출력 특성은, 도 1b와 도 1c에서 나타내는 바와 같이 일사량에 따라 각각 다르게 나타낸다. 특히, 동일온도에서의 최대출력점(50)은 일사량의 증가에 따라 도 1c에서와 같이 변하게 된다.Voltage-current characteristics and voltage-output characteristics according to the same temperature (eg, 25 degrees Celsius) of the solar cell are different from each other depending on the amount of insolation, as shown in FIGS. 1B and 1C. In particular, the maximum output point 50 at the same temperature is changed as shown in Figure 1c as the amount of solar radiation increases.

상기 풍력 발전기에 대한 상기 기상정보와 부하정보 관계를 나타내는 특성곡선으로서, 도 2는 풍속의 크기(예컨대, V1 < V2 < V3)에 따라 변하는 풍력 발전기의 출력-터빈속도의 특성을 나타낸다. 즉, 상기 풍속이 낮은 경우(V1 곡선), 중간 속도인 경우(V2 곡선), 정격속도인 경우(V3 곡선)에 따라 최대 출력점(70)이 변하게 되고, 상기 출력(P)도 동일한 풍속의 조건에서 상기 터빈의 회전속도(ω)에 따라 달라지는 특성을 있다.As a characteristic curve representing the relationship between the meteorological information and the load information of the wind generator, FIG. 2 shows a characteristic of the output-turbine speed of the wind generator that varies according to the magnitude of the wind speed (for example, V1 <V2 <V3). That is, when the wind speed is low (V1 curve), at the intermediate speed (V2 curve), at the rated speed (V3 curve), the maximum output point 70 is changed, and the output P also has the same wind speed. Conditions vary depending on the rotational speed ω of the turbine.

도 3 내지 도 6은 상기 시험 시뮬레이터(530)의 구성 내지 작동 원리를 나타낸다.3 to 6 show the construction or operation principle of the test simulator 530.

상기 마이크로그리드의 시스템은 도 3에서 도시하는 바와 같이, 3개의 네트워크 즉, 열 공급망(110), 전력 공급망(120) 및 통신망(160)을 구비한다. 또한, 상기 마이크로그리드 내부에는 부하(130), 분산발전기(140) 및 에너지 저장장치(150) 를 구비하고, 상기 각 구성들은 상기 통신망(160)을 통해 상기 시험 시뮬레이터(530)인 에너지관리시스템(EMS, 200)에 연결되어 통합적으로 관리, 감시 및 제어된다. As shown in FIG. 3, the microgrid system includes three networks, that is, a heat supply network 110, a power supply network 120, and a communication network 160. In addition, the microgrid includes a load 130, a distributed generator 140, and an energy storage device 150, and each of the components is an energy management system that is the test simulator 530 through the communication network 160. EMS, 200) is integrated, managed, monitored and controlled.

상기 마이크로그리드는 상용의 전력망(180)에 연계되어 운전될 수 있으며, 정전 등으로 인하여 상기 상용 전력망(180)에 전원이 없는 경우는 독립적으로 상기 부하(130)에 전력 및/또는 열을 공급할 수 있다.The microgrid may be operated in connection with a commercial power grid 180, and may independently supply power and / or heat to the load 130 when there is no power in the commercial power grid 180 due to a power failure. have.

상기 마이크로그리드의 에너지관리시스템(EMS, 200)은 상기 마이크로그리드 내의 부하(130) 정보인 열 및/또는 전력과 태양광, 풍력, 연료전지 등의 상기 분산발전(140)의 발전량 정보와 상기 에너지 저장장치(150)의 상태정보 등을 통하여 수용가의 에너지 비용 최소화나 상기 상용 전력망(180)으로부터의 구입전력의 적정화 내지 최대치 억제 등의 경제적인 운용을 위하여 상기 분산발전(140) 및 에너지 저장장치(150)를 제어하는 기기이다.The energy management system (EMS) 200 of the microgrid includes heat and / or power, which is information of the load 130 in the microgrid, and power generation information of the distributed generation 140 such as solar, wind, and fuel cells, and the energy. The distributed generation 140 and the energy storage device for economical operation such as minimizing the energy cost of the customer through the state information of the storage device 150 or optimizing or suppressing the maximum purchase power from the commercial power grid 180. 150) to control the device.

도 4는 상기 마이크로그리드용 에너지관리시스템(EMS, 200)의 기능과 흐름을 나타내는 기능 흐름도이다.4 is a functional flowchart showing the function and flow of the microgrid energy management system (EMS) 200.

상기 마이크로그리드를 운전하기 위해서 상기 에너지관리시스템(EMS, 200)은 먼저 발전계획(210)을 수립하게 된다. 상기 발전계획(210)을 수립하기 위한 입력은 크게 발전량-부하 예측 정보(220)와 운전 제약조건(230)으로 구분될 수 있다. 상기 발전량-부하 예측 정보(220)는 발전량 예측(221), 부하 예측(222) 및 열부하 예측(223)을 포함하고, 상기 운전 제약조건(230)은 거래조건 등을 포함한 제도적 조건(231), 전력요금과 (가스 등의)연료비와 유지비용 등을 포함한 가격정보 즉, Cost Factor(232)와 운전비용 최소화 내지 온난화가스배출 최소화 등의 목표치(Target:비용, 233)와 각종 기술적 제약조건(234)이 고려된다.In order to operate the microgrid, the energy management system (EMS) 200 first establishes a power generation plan 210. An input for establishing the power generation plan 210 may be largely divided into power generation-load prediction information 220 and an operation constraint 230. The generation amount-load prediction information 220 includes a generation amount prediction 221, a load prediction 222, and a heat load prediction 223, and the driving constraint 230 includes an institutional condition 231 including transaction conditions, etc., Price information, including electricity charges, fuel costs (such as gas), maintenance costs, etc.Target (costs, 233) and various technical constraints (234) ) Is considered.

이때, 상기 분산전원의 발전량 예측(221)은 기상예측정보(240)에 따라 풍속, 온도, 일사량 등의 기상정보로부터 발전량을 예측하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 기상예측정보(240)에 따라 상기 전력 부하 예측(222) 및 열부하 예측(223)이 가능하게 된다. 한편, 상기 부하 예측(222)과 열부하 예측(223)은 기존의 부하 및/또는 열수요 등에 대한 운전 데이터를 저장한 기존 운전 DB(241) 및 주간/월간 운전 데이터를 저장한 주간/월간 운전 DB를 활용할 수도 있다.At this time, the generation amount prediction 221 of the distributed power source performs a function of predicting the generation amount from weather information such as wind speed, temperature, solar radiation amount according to the weather prediction information 240. In addition, the power load prediction 222 and the heat load prediction 223 may be performed according to the weather forecast information 240. On the other hand, the load prediction 222 and the heat load prediction 223 is a conventional operation DB 241 storing the operation data for the existing load and / or heat demand and the like / weekly / monthly operation DB storing the weekly / monthly operation data You can also use

다음은, 수립된 상기 발전계획(210)에 따라 상기 각 마이크로그리드의 구성 기기(100)에 대한 운전계획(250)이 수립되어야 한다. 상기 운전계획(250)은 상기 부하 예측(222)과 열부하 예측(223)에 따라 최적의 에너지를 목표치에 따라 공급하기 위하여 시간대별로 기기의 기동 및/또는 정지, 운전설정치 등을 결정하는 것을 의미한다.Next, the operation plan 250 for the component device 100 of each microgrid should be established according to the established power generation plan 210. The operation plan 250 refers to determining the start and / or stop of the device at each time interval, the operation set value, etc. in order to supply optimal energy according to the target value according to the load prediction 222 and the heat load prediction 223. .

이때, 실제 운전과정에 있어서 부하와 발전량은 예측치와 다르게 되는 불일치가 발생 되므로, 이를 보상하기 위한 조치가 취해져야만 한다. 예측불확도 보상(251)은 상기의 불일치를 보상하기 위하여 상기 운전계획(250)에서 제시된 설정치와 수집된 실제의 운전계측 데이터(252)를 비교하여 기동 및/또는 정지, 설정치를 수정하는 것을 의미한다. 이때 상기 수집된 계측 데이터(252)는 상기 마이크로그리드 구성기기(100)들과 에너지관리시스템(EMS, 200) 사이에 연계된 통신망(160)을 이용하게 된다.At this time, inconsistencies in the load and power generation that are different from the predicted values in the actual operation process occur, so measures must be taken to compensate for this. Predictive uncertainty compensation 251 means to correct the starting and / or stopping and setting values by comparing the set values presented in the operation plan 250 and the collected actual operating measurement data 252 to compensate for the inconsistency. . In this case, the collected measurement data 252 uses the communication network 160 connected between the microgrid components 100 and the energy management system (EMS) 200.

또한, 실제의 상기 마이크로그리드 운전에 있어서는 전력품질의 보상이나 출력의 제어 등 운전모드에 따른 부가기능(260)들이 추가될 수 있으며, 상기 부가기능들을 반영하여 운전명령(270)을 상기 마이크로그리드 구성기기(100)에 상기 통신망을 통해 전송하게 된다.In addition, in actual microgrid operation, additional functions 260 according to an operation mode, such as compensation of power quality or control of output, may be added, and the operation command 270 may be configured to reflect the additional functions. The device 100 transmits the data through the communication network.

상기와 같은 상기 마이크로그리드 운전 방법에 있어서, 상기 기상예측정보(240)의 입력이 가장 중요한 발전계획 수립의 조건이 된다.In the microgrid operation method as described above, the input of the weather forecast information 240 is the most important condition of the development plan.

도 5는 상기 시험 시뮬레이터(530)의 일 예인 태양전지 시뮬레이터의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a solar cell simulator that is an example of the test simulator 530.

이하는 상기 태양전지 시뮬레이터의 구성/작동원리에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration / operation principle of the solar cell simulator will be described with reference to FIG. 5.

상기 태양전지 시뮬레이터는 주변 온도 및/또는 일사량 조건에 따른 태양전지의 전압-전류 특성(도 1b 참조)을 실제의 전압-전류 특성으로 변환해 주는 전원장치이다.The solar cell simulator is a power supply device that converts the voltage-current characteristics (see FIG. 1B) of the solar cells according to ambient temperature and / or solar radiation conditions into actual voltage-current characteristics.

상기 주변 온도 및/또는 일사량 조건 등의 파라미터는 사용자가 임의로 파라미터 입력부(330)에 입력 내지 수정이 가능하도록 되어 있어 피시험장치(550)가 되는 태양광발전용 전력변환장치(PCS)의 시험을 용이하도록 도와준다. 이때, 실제 태양전지를 사용하여 시험을 진행할 수도 있지만 설치비용, 일사량의 자연 의존성 등 시간과 비용상의 문제가 발생하게 된다.Parameters such as ambient temperature and / or solar radiation conditions can be input or modified by the user arbitrarily in the parameter input unit 330 to perform a test of a photovoltaic power converter (PCS) that becomes the device under test 550. Help make it easier At this time, the test can be conducted using the actual solar cell, but time and cost problems such as installation cost and natural dependence of solar radiation are caused.

상기 태양전지의 전압-전류 특성(도 1b 참조)은 직류이므로, 먼저 교류전원(300)을 정류기(311)를 통해 정류하여 직류로 변환하고, 상기 정류된 직류의 맥 동분을 줄이기 위해 제1 캐패시터(312)를 상기 정류기(311)와 병렬로 설치한다. 상기 제1 캐패시터(312)에 의해 평활된 직류는, 상기 정류기(311) 및 제1 캐패시터(312)에 병렬로 연결된 전력용 반도체 스위치(313)에 의해 출력되는 전압(Vo) 및 전류(Io)를 제어하게 된다.Since the voltage-current characteristic of the solar cell (see FIG. 1B) is DC, first, the AC power supply 300 is rectified through the rectifier 311 to be converted into DC, and the first capacitor is used to reduce the pulsation of the rectified DC. 312 is installed in parallel with the rectifier 311. The direct current smoothed by the first capacitor 312 is a voltage Vo and a current Io output by the power semiconductor switch 313 connected in parallel to the rectifier 311 and the first capacitor 312. To control.

상기 출력전압(Vo) 및 출력전류(Io)는 각각의 전압 및 전류센서로 검출되어 제어기(320)로 입력된다. 상기 제어기(320)는 입력된 상기 출력전압(Vo)을 이용하여 상기 태양전지의 전압-전류 특성곡선(도 1b 참조)로부터 출력전류명령을 결정하게 되고, 검출된 출력전류(Io)가 상기 출력전류명령과 같아지도록 전류제어부(321)에서 전류 제어를 하게 된다. 이때, 상기 전류 제어부(321)의 출력은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)(322)를 통하여 상기 스위치(313)를 온(On) 및/또는 오프(Off)함으로써 실제 전류를 출력하게 된다.The output voltage Vo and output current Io are detected by respective voltage and current sensors and input to the controller 320. The controller 320 determines the output current command from the voltage-current characteristic curve (see FIG. 1B) of the solar cell using the inputted output voltage Vo, and the detected output current Io is outputted. Current control is performed by the current controller 321 to be the same as the current command. At this time, the output of the current controller 321 outputs the actual current by turning on and / or off the switch 313 through a pulse width modulation (PWM) 322. .

이때, 상기 스위치(313)의 온오프에 의한 상기 출력전압(Vo)의 맥동은 리액터(315)와 제2 캐패시터(316)로 구성된 필터로 평활하게 된다. 또한, 상기 리액터(315) 전단의 전류센서(314)는 상기 스위치(313)의 과전류 보호용으로 사용된다.At this time, the pulsation of the output voltage Vo by the on / off of the switch 313 is smoothed by a filter composed of the reactor 315 and the second capacitor 316. In addition, the current sensor 314 in front of the reactor 315 is used for the overcurrent protection of the switch 313.

도 6은 상기 시험 시뮬레이터의 다른 예인 풍력터빈 시뮬레이터의 구성에 대한 예시도이다.Figure 6 is an illustration of the configuration of a wind turbine simulator which is another example of the test simulator.

이하는 상기 풍력터빈 시뮬레이터의 구성/작동 원리에 대해 도 6을 참조하며 설명한다.Hereinafter, the configuration / operation principle of the wind turbine simulator will be described with reference to FIG. 6.

상기 풍력터빈 시뮬레이터의 구성은 기본적으로 풍력터빈 대신에 인버터(480)로 구동되는 가변속 전동기(410)와 축을 직결한 풍력 발전기(420)가 사용된 다. 이때, 상기 가변속 전동기(410)와 풍력 발전기(420)를 직결한 축 상에는 속도를 검출하는 속도검출 센서(430)가 설치된다.In the configuration of the wind turbine simulator, instead of the wind turbine, a variable speed electric motor 410 driven by an inverter 480 is used as the wind generator 420 directly connected to the shaft. At this time, the speed detection sensor 430 for detecting the speed is installed on the shaft directly connected to the variable speed motor 410 and the wind generator 420.

상기 풍력 발전기(420)는 가변속되는 전동기(410)의 기계적인 축동력을 전력으로 변환하게 되는데, 영구자석형 풍력 발전기(420)를 사용할 경우 상기 풍력 발전기(420)의 출력전압 및 주파수는 회전수에 직접적으로 비례하기 때문에 상기 풍력 발전기(420)의 출력을 직접 전력계통의 전원(490)에 연결할 수 없게 된다. 따라서, 계통연계를 위한 전력변환장치(PCS, 440)가 사용된다.The wind generator 420 converts the mechanical axial force of the variable speed electric motor 410 into electric power. When the permanent magnet wind generator 420 is used, the output voltage and frequency of the wind generator 420 are rotated at a rotational speed. Since it is directly proportional, the output of the wind generator 420 may not be directly connected to the power source 490 of the power system. Therefore, a power converter (PCS) 440 for grid linkage is used.

상기 전력변환장치(PCS, 440)는 3상 브리지형의 제1 컨버터(441)와 제2 컨버터(442)를 직렬 연결한 구조로 구성된다. 이때, 상기 풍력 발전기 측 컨버터인 제1 컨버터(441)는 상기 풍력 발전기(420)의 교류전압을 정류하는 기능을 수행하고, 상기 전원(490) 측의 컨버터인 제2 컨버터(442)는 변환된 직류전력을 상기 전원(490)으로 연계하는 기능을 수행한다. 상기 제1 및 제2 컨버터(441, 442)는, 각각 입력 전압센서(443) 및 입력 전류센서(444)와 출력 전압센서(445) 및 출력 전류센서(446)를 설치하여 제어에 필요한 전류와 전압을 풍력발전용 PCS 제어기(447)로 전달하게 된다.The power converter (PCS) 440 has a structure in which a three-phase bridge type first converter 441 and a second converter 442 are connected in series. In this case, the first converter 441 which is the wind generator side converter performs a function of rectifying the AC voltage of the wind generator 420, and the second converter 442 that is the converter on the power source 490 side is converted. The DC power is linked to the power source 490. The first and second converters 441 and 442 are provided with an input voltage sensor 443 and an input current sensor 444, an output voltage sensor 445, and an output current sensor 446, respectively. The voltage is transmitted to the PCS controller 447 for wind power generation.

상기 풍력발전용 PCS 제어기(447)는 최대출력을 추종하면서 필요한 제어를 수행하고 해당되는 컨버터(441, 442)에 펄스폭변조(PWM) 신호(448, 449)를 출력하게 된다. 또한, 상기 풍력발전용 PCS 제어기(447)는 상기 풍력 발전기(420)의 전기적인 출력(450)을 연산하여 풍력터빈 시뮬레이터 제어기로 전달(450)하게 된다.The wind power PCS controller 447 performs the necessary control while following the maximum output and outputs the pulse width modulation (PWM) signals 448 and 449 to the corresponding converters 441 and 442. In addition, the wind power PCS controller 447 calculates an electrical output 450 of the wind generator 420 and transmits it to the wind turbine simulator controller 450.

상기 풍력터빈 시뮬레이터 제어기(460)는 풍속 데이터를 파라미터 입력 부(470)로부터 입력받고 상기 속도검출 센서(430)로부터의 속도정보와 상기 전력변환장치(PCS, 440)로부터의 전기적 출력(450)을 이용하여 풍력터빈의 속도-출력 곡선(60)에 해당하는 출력을 연산하고 상기 구동 인버터(480)의 토오크 기준치(461)를 출력하여 상기 가변속 전동기(410)를 구동함으로써 실제의 풍력터빈과 동일한 속도-출력 특성을 얻게 된다.The wind turbine simulator controller 460 receives wind speed data from the parameter input unit 470 and outputs velocity information from the speed detection sensor 430 and electrical output 450 from the power converter PCS 440. Calculates the output corresponding to the speed-output curve 60 of the wind turbine, outputs the torque reference value 461 of the drive inverter 480, and drives the variable speed motor 410 to the same speed as the actual wind turbine. Output characteristics are obtained.

상기 시험 시뮬레이터(530)로서의 풍력터빈 시뮬레이터는 실제의 풍력터빈이 없이도 상기 풍력 발전기(420)의 측면에서 실제 터빈이 돌아가는 것과 동일한 운전이 가능하도록 한다. 단, 상기 풍력터빈 시뮬레이터 제어기(460)는 외부로부터 풍속 데이터를 상기 파라미터 입력부(470)로부터 입력받아야 실제의 풍속 조건과 동일하게 운전될 수 있으므로, 별도의 파라미터 입력 방법이 필요하게 된다.The wind turbine simulator as the test simulator 530 enables the same operation as the actual turbine runs on the side of the wind generator 420 without the actual wind turbine. However, the wind turbine simulator controller 460 may be operated in the same manner as the actual wind speed condition when the wind speed data is input from the parameter input unit 470 from the outside, so a separate parameter input method is required.

본 발명에 의한 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터는 실제의 온도, 일사량, 풍속을 포함하는 기상정보과 전력, 전압 및 전류를 포함하는 부하정보를 이용하여 특정 패턴을 추출하여 추출된 데이터를 상기 시험 시뮬레이터(530)로 출력함으로써, 마이크로그리드 EMS 등의 시험 시뮬레이터 개발과 기능 시험용으로서 실시간으로 다양한 패턴의 기상정보 및 부하정보를 제공하여 상기 시험 시뮬레이터 내에서 구현되는 최적화 프로그램의 성능을 평가할 수 있으며, 현장에서의 시행착오 및 엔지니어링 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.The simulated weather-load simulator for a device under test according to the present invention extracts a specific pattern using weather information including actual temperature, insolation, wind speed, and load information including power, voltage, and current. By outputting to the simulator 530, it is possible to evaluate the performance of the optimization program implemented in the test simulator by providing weather information and load information of various patterns in real time for the development of test simulators such as microgrid EMS and functional tests. This can shorten trial and error and engineering time.

도 7은 본 발명에 의한 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a weather-load simulator for simulating an apparatus under test according to the present invention.

이하는 본 발명의 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터에 대한 바람직한 실시예에 대해 도 7을 참고하며 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the vapor-load simulator for simulating the apparatus under test of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7.

본 발명의 기상-부하 시뮬레이터(510)는 신호처리 프로세서(511)를 중심으로 각종 주변기기들을 포함하며, 상기 주변기기에는 실측된 온도, 일사량, 풍속 등을 포함하는 기상정보와 전력, 전압 및 전류 등의 부하정보를 격납하는 메모리(512)가 포함된다.The weather-load simulator 510 of the present invention includes various peripheral devices mainly on the signal processing processor 511. The peripheral devices include weather information including measured temperature, solar radiation, wind speed, and the like, such as power, voltage, and current. A memory 512 for storing load information is included.

즉, 실측된 상기 기상정보와 부하정보를 일정 주기(T)로 샘플링하여 상기 샘플링 정보를 상기 시험 시뮬레이터(530)로 출력하는 신호처리 프로세서를 포함한다.That is, it includes a signal processing processor for sampling the measured weather information and load information at a predetermined period (T) and outputs the sampling information to the test simulator 530.

이때, 상기 기상-부하 시뮬레이터는 상기 일정한 주기로 샘플링된 기상정보와 부하정보를 격납하는 메모리(512)를 더 포함하며, 상기 메모리(512)에 격납된 정보는 상기 신호처리 프로세서(511)를 통해 상기 시험 시뮬레이터(530)로 출력된다.In this case, the weather-load simulator further includes a memory 512 for storing weather information and load information sampled at regular intervals, and the information stored in the memory 512 is stored through the signal processing processor 511. It is output to the test simulator 530.

이때, 상기 기상정보와 부하정보는 외부 센서(520)로부터 출력되며, 상기 외부 센서(520)는 일사량 측정센서(521), 온도 측정센서(522), 풍속 측정센서(523) 및 전력 또는 전압/전류 측정센서(524) 등을 포함하여 특정지역 및 특정 시간대의 기상정보 및 부하정보를 수집하는 기능을 수행한다.At this time, the weather information and load information is output from the external sensor 520, the external sensor 520 is a solar radiation measuring sensor 521, temperature measuring sensor 522, wind speed measuring sensor 523 and power or voltage / Including the current measuring sensor 524 and performs the function of collecting weather information and load information of a specific region and a specific time zone.

이때, 상기 기상정보와 부하정보는 외부 센서(520)에서 실측된 데이터로서 신호처리부(514)에서 필터링 등을 거친 후, A/D 변환부(515)를 통해 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환된 후 상기 신호처리 프로세서(511)로 입력된다.In this case, the weather information and the load information is filtered by the signal processor 514 as measured data from the external sensor 520, and then converted into an analog signal to a digital signal through the A / D converter 515 It is input to the signal processing processor 511.

또한, 상기 기상-부하 시뮬레이터는 신호처리 프로세서(511)와 연계된 리얼 타임 클럭(513)을 더 포함하고, 상기 리얼타임 클럭(513)은 상기 외부 센서(520)로부터 입력되는 기상정보와 부하정보가 일정한 주기(T)로 샘플링될 수 있도록 하는 기준 시간을 제공하는 기능을 수행한다.In addition, the weather-load simulator further includes a real time clock 513 associated with the signal processing processor 511, wherein the real time clock 513 is weather information and load information input from the external sensor 520. Performs a function of providing a reference time to allow a to be sampled at a constant period (T).

상기 기상-부하 시뮬레이터에서 샘플링된 정보는 통신포트(517) 또는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부를 통해 상기 시험 시뮬레이터(530)로 입력된다.The information sampled by the weather-load simulator is input to the test simulator 530 through a communication port 517 or a D / A converter for converting a digital signal into an analog signal.

이때, 상기 통신포트(517)와 신호처리 프로세서(511) 사이에는 통신용 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, 범용 비동기화 송수신기)(516)가 설치된다.At this time, a communication UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) 516 is installed between the communication port 517 and the signal processing processor 511.

또한, 상기 신호처리 프로세서(511)와 D/A 변환부(519) 사이에는 상기 신호처리 프로세서(511)에서 샘플링된 정보를 기상정보와 부하정보를 절연하는 절연부(518)를 더 포함한다.The signal processor 511 and the D / A converter 519 further include an insulation unit 518 that insulates the information sampled by the signal processor 511 from weather information and load information.

즉, 상기 통신포트(517)는 상기 시험 시뮬레이터(530)로 상기 신호처리 프로세서(511)에서 샘플링된 기상정보와 부하정보를 전송하는 기능을 수행하며, 만일 상기 시험 시뮬레이터(530)가 통신을 지원하지 않는 경우에는 상기 D/A 변환부(519)를 통해 아날로그 신호 형태로 전송할 수도 있게 된다. 즉, 상기 기상-부하 시뮬레이터에서 상기 시험 시뮬레이터(530)로의 출력방식은 상기 시험 시뮬레이터(530)의 인터페이스 방식에 따라 상기 통신포트(517)를 이용하거나 상기 D/A 변환부(519)를 통한 아날로그 출력이 될 수 있다. 경우에 따라서는 상기 신호처리부(514)를 통해 입력된 데이터를 직접 D/A 변환부(519)를 통해 내보내면서 시험을 진행할 수도 있다.That is, the communication port 517 transmits weather information and load information sampled by the signal processing processor 511 to the test simulator 530, and the test simulator 530 supports communication. If not, the D / A converter 519 may transmit the analog signal. That is, the output method from the weather-load simulator to the test simulator 530 is analogous through the communication port 517 or the D / A converter 519 according to the interface method of the test simulator 530. It can be an output. In some cases, the test may be performed while directly exporting data input through the signal processor 514 through the D / A converter 519.

도 8은 본 발명에 의한 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터가 풍력 시뮬레이터에 적용된 예시도이다.8 is an exemplary diagram in which the weather-load simulator for simulating the apparatus under test according to the present invention is applied to a wind power simulator.

이하는 도 8 및 도 6을 참조하며 본 발명의 기상-부하 시뮬레이터가 상기 풍력 시뮬레이터에 연계된 전체 구성 및 동작원리에 대해 설명한다.8 and 6, the overall configuration and operation principle of the weather-load simulator of the present invention linked to the wind simulator will be described.

도 6에서 설명한 상기 풍력터빈 시뮬레이터의 경우는, 시간적으로 변하는 풍속 데이터에 따라 풍력터빈의 회전속도를 가변하기 위해 상기 인버터(480)를 사용하여 가변속하게 되고, 상기 풍력터빈 시뮬레이터 제어기(460)는 내장된 터빈회전의 상기 속도-출력 특성곡선(60)에 따라 해당되는 상기 토오크 기준치(461)를 상기 인버터(480)로 전송하게 된다.In the case of the wind turbine simulator described in FIG. 6, the wind turbine simulator controller 460 is variable by using the inverter 480 to vary the rotational speed of the wind turbine according to temporally changing wind speed data. The torque reference value 461 corresponding to the speed-output characteristic curve 60 of the turbine rotation is transmitted to the inverter 480.

이때, 상기 풍력터빈 시뮬레이터 제어기(460)는 입력으로서 상기 기상-부하 시뮬레이터(510)에서 샘플링된 풍속정보와 상기 속도검출 센서(430)에서 검출된 상기 전동기(410)의 회전속도정보 및 상기 전력변환장치(PCS, 440)에서 출력되는 상기 풍력 발전기(420)의 출력전력정보를 이용하게 된다.At this time, the wind turbine simulator controller 460 inputs wind speed information sampled by the weather-load simulator 510, rotation speed information of the electric motor 410 detected by the speed detection sensor 430, and power conversion. The output power information of the wind generator 420 output from the device PCS 440 is used.

또한, 상기 기상-부하 시뮬레이터(510)는 미리 측정하여 저장된 실시간 풍속 데이터(512-1)를 상기 풍력터빈 시뮬레이터 제어기(460)로 전송하게 된다.In addition, the weather-load simulator 510 transmits the measured and stored real-time wind speed data 512-1 to the wind turbine simulator controller 460.

상기와 같은 구성을 통해 상기 풍력 발전기(420) 및 전력변환장치(PCS, 440)를 실제의 풍속 조건과 동일하게 시험할 수 있게 된다.Through the above configuration, the wind generator 420 and the power converter (PCS) 440 may be tested in the same manner as the actual wind speed condition.

도 9는 본 발명에 의한 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터가 부하 시뮬레이터에 적용된 예시도이다.9 is an exemplary diagram in which the apparatus under test simulated weather-load simulator according to the present invention is applied to a load simulator.

이하는 도 9를 참조하며 본 발명의 기상-부하 시뮬레이터가 상기 부하 시뮬레이터(610)에 연계된 구성 및 동작원리에 대해 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 9, the configuration and operation principle of the weather-load simulator of the present invention linked to the load simulator 610 will be described.

전자식 부하장치인 부하 시뮬레이터(610)는 피시험장치(550)의 전기적인 출력을 흡수하여 전력계통(620)으로 회생하는 방식의 전력변환장치이다.The load simulator 610, which is an electronic load device, is a power converter that absorbs the electrical output of the device under test 550 and regenerates the power system 620.

이때, 상기 피시험장치(550)의 출력이 교류 발전기처럼 교류인 경우에는 2개의 3상 브리지형 컨버터(611, 612)가 직렬 연결되어 사용되며, 그 중간에 필터용 캐패시터(613)가 설치된다.At this time, when the output of the device under test 550 is alternating current, such as an alternator, two three-phase bridge type converters 611 and 612 are used in series, and a filter capacitor 613 is installed in the middle thereof. .

이때, 상기 컨버터(611, 612)의 좌우에는 각각 리액터-캐패시터로 구성된 제1 및 제2 필터(614, 615)가 설치되고, 상기 제1 필터(611)의 상기 피시험장치(550) 측에는 전압센서(616)와 전류센서(617)가 각각 설치된다.In this case, first and second filters 614 and 615 including reactor-capacitors are installed on left and right sides of the converters 611 and 612, respectively, and voltages are provided on the side of the device under test 550 of the first filter 611. The sensor 616 and the current sensor 617 are respectively provided.

부하 제어기(618)는 상기 2개의 컨버터(614, 615)의 전류를 제어하게 되는데 상기 피시험장치(550) 측의 컨버터(611)의 전류제어는 상기 피시험장치(550)에 인가되는 부하의 종류에 따라 유효 및 무효전류뿐만 아니라 비선형 부하전류로 제어할 수 있도록 설계된다. 또한, 상기 전력계통(620) 측의 컨버터(612)는 상기 피시험장치(550)로부터 회생된 전류로 인해 직류전압이 상승하게 되고 이를 일정한 수준으로 유지하기 위해 필요한 만큼의 전류를 상기 전력계통(620)으로 흘리게 되며, 일반적으로는 출력역률이 1이 되도록 제어하게 된다.The load controller 618 controls the currents of the two converters 614 and 615. The current control of the converter 611 on the side of the device under test 550 is controlled by the load applied to the device under test 550. Depending on the type, it is designed to control not only active and reactive currents but also nonlinear load currents. In addition, the converter 612 on the side of the power system 620 increases the DC voltage due to the current regenerated from the device under test 550 and maintains the current as much as necessary to maintain it at a constant level. 620), and in general, the power factor is controlled to be 1.

상기 부하 시뮬레이터(610)는 일반적으로 상기 피시험장치(550)에 인가되는 유효전력 또는 무효전력의 기준치를 설정하는 것에 의해 운전되고 상기 기준치 값의 크기도 룩업 테이블 또는 램프함수의 형태로 시간에 따라 가변될 수 있도록 되 어 있는 경우가 많다. 그러나 상술한 상기 마이크로그리드처럼 복잡한 부하가 동시에 존재하는 경우에는 부하의 모의는 용이하지 않게 되며, 다양한 형태의 비선형성이나 시간에따라 변하는 부하패턴(512-2)의 모의는 더욱 어렵게 된다. 따라서, 본 발명의 기상-부하 시뮬레이터(510)는 이와 같이 시간에 따라 다양하게 변화하는 부하를 모의하기 위해서 미리 계측된 실제 부하 데이터를 실시간으로 출력하여 줌으로써 상기 부하 시뮬레이터(610)의 기능을 보다 실제의 부하와 근사하게 장시간으로 시험할 수 있도록 하는 효과가 있다.The load simulator 610 is generally operated by setting a reference value of the active power or the reactive power applied to the apparatus under test 550, and the magnitude of the reference value is also changed over time in the form of a lookup table or a ramp function. It is often designed to be variable. However, when a complex load such as the microgrid described above is present at the same time, the simulation of the load is not easy, and it is more difficult to simulate the load pattern 512-2 that varies with various types of nonlinearity or time. Accordingly, the weather-load simulator 510 of the present invention outputs the actual load data measured in advance in real time in order to simulate loads varying with time, thereby realizing the function of the load simulator 610 more realistically. It is effective to test for a long time close to the load of.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be appreciated that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the following claims.

도 1a는 태양전지에 대한 전압-전류의 온도의존성을 나타내는 특성곡선Figure 1a is a characteristic curve showing the temperature dependence of the voltage-current for solar cells

도 1b는 태양전지에 대한 일사량에 따른 전압-전류 특성곡선1b is a voltage-current characteristic curve according to the solar radiation amount for a solar cell

도 1c는 태양전지에 대한 일사량에 따른 전압-출력 특성곡선Figure 1c is the voltage-output characteristic curve according to the solar radiation amount for the solar cell

도 2는 풍력 발전기의 출력-터빈속도의 특성곡선2 is a characteristic curve of output-turbine speed of a wind generator

도 3은 마이크로그리드의 개략적인 구성도3 is a schematic configuration diagram of a microgrid

도 4는 마이크로그리드 시스템용 EMS의 기능 흐름도4 is a functional flow diagram of an EMS for a microgrid system

도 5는 태양전지 시뮬레이터의 구성도5 is a configuration diagram of a solar cell simulator

도 6은 풍력터빈 시뮬레이터의 구성도6 is a configuration diagram of a wind turbine simulator

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 기상-부하 시뮬레이터의 전체 구성도7 is an overall configuration diagram of a weather-load simulator according to a preferred embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명에 의한 기상-부하 시뮬레이터가 풍력 시뮬레이터에 적용된 예시도8 is an exemplary diagram in which the weather-load simulator according to the present invention is applied to a wind power simulator.

도 9는 본 발명에 의한 기상-부하 시뮬레이터가 부하 시뮬레이터에 적용된 예시도9 is an exemplary diagram in which the weather-load simulator according to the present invention is applied to a load simulator.

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ][Description of Code for Major Parts of Drawing]

320 : 태양전지 시뮬레이터 제어기 410 : 가변속 전동기320: solar cell simulator controller 410: variable speed motor

420 : 풍력 발전기 430 : 속도 검출센서420: wind generator 430: speed detection sensor

440 : 전력변환장치(PCS) 447 : 풍력 발전용 pcs 제어기440: power converter (PCS) 447: pcs controller for wind power generation

460 : 풍력터빈 시뮬레이터 제어기 480 : 인버터460: wind turbine simulator controller 480: inverter

510 : 기상-부하 시뮬레이터 511 : 신호처리 프로세서510: weather-load simulator 511: signal processing processor

512 : 메모리 513 : 리얼타임 클럭512: memory 513: real time clock

514 : 신호처리부 515 : A/D 변환부514: signal processing unit 515: A / D conversion unit

516 : UART 517 :통신포트516: UART 517: communication port

518 : 절연부 519 : D/A 변환부518: insulation section 519: D / A conversion section

520 : 외부 센서 521 : 일사량 측정센서520: external sensor 521: solar radiation measuring sensor

522 : 온도 측정센서 523 : 풍속 측정센서522: temperature measuring sensor 523: wind speed measuring sensor

524 : 전력 또는 전압/전류 측정센서 530 : 시험 시뮬레이터524: power or voltage / current measuring sensor 530: test simulator

540 : 입력용 컴퓨터 550 : 피시험장치540: input computer 550: device under test

610 : 부하 시뮬레이터 618 : 부하 제어기610: load simulator 618: load controller

Claims (8)

온도, 일사량 및 풍속을 포함하는 기상정보를 실측하는 기상 실측 센서로부터 실측된 기상정보를 제공받아 이를 일정 주기로 샘플링하여 가공한 기상정보 데이터를 생성하고, 실시간 기상 상태에 따른 태양전지의 특성을 시뮬레이션하는 태양전지 시뮬레이터 또는 풍력터빈의 특성을 시뮬레이션하는 풍력터빈 시뮬레이터에 입력될 상기 실시간 기상 상태를 상기 기상정보 데이터로 설정하는 신호처리 프로세서; 및Receives the weather information from the meteorological measurement sensor that measures the weather information including temperature, solar radiation and wind speed, and processes it by sampling at regular intervals to generate processed weather information data, and simulates the characteristics of the solar cell according to real-time weather conditions. A signal processing processor that sets the real-time weather state to be input to the wind turbine simulator simulating the characteristics of a solar cell simulator or a wind turbine as the weather information data; And 상기 기상정보 데이터를 상기 태양전지 시뮬레이터 또는 상기 풍력터빈 시뮬레이터로 출력하는 통신포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터.And a communication port for outputting the weather information data to the solar cell simulator or the wind turbine simulator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호처리 프로세서는, The signal processing processor, 열 또는 전기를 포함하는 에너지 사용량을 계측하는 에너지 계측 센서로부터 계측된 에너지 사용량을 제공받아 이를 일정 주기로 샘플링하여 가공한 에너지 사용정보 데이터를 생성하고, 실시간 에너지 사용량을 관리하는 에너지 관리 시스템(EMS:Energy Management System)과 연계된 부하 시뮬레이터에 입력될 상기 실시간 에너지 사용량을 상기 에너지 사용정보 데이터로 설정하며,Energy management system (EMS: Energy) that receives the measured energy usage from the energy measurement sensor that measures energy usage including heat or electricity, samples it at regular intervals, generates processed energy usage information data, and manages real-time energy usage. Set the real-time energy usage to be input to the load simulator associated with the management system as the energy usage information data, 상기 통신포트는,The communication port, 상기 에너지 사용정보 데이터를 상기 부하 시뮬레이터로 출력하는 것을 특징으로 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터.And a weather-load simulator for simulating the device under test, wherein the energy usage information data is output to the load simulator. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 신호처리 프로세서의 상기 기상정보 데이터 또는 상기 에너지 사용정보 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터.And a memory for storing the meteorological data or the energy usage information data of the signal processing processor. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, The method according to claim 2 or 3, 상기 신호처리 프로세서에 샘플링을 위한 상기 일정 주기에 대한 기준 시간을 제공하는 리얼타임 클럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터.And a real-time clock that provides the signal processing processor with a reference time for the predetermined period for sampling. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 기상 실측 센서 또는 상기 에너지 계측 센서에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호처리 프로세서로 입력하는 A/D 변화부를 더 포함하며,And an A / D changer for converting a signal output from the meteorological measurement sensor or the energy measurement sensor into a digital signal and inputting the digital signal to the signal processing processor. 상기 신호처리 프로세서는 상기 A/D 변환부로부터의 디지털 기상 정보 또는 디지털 에너지 사용정보를 일정 주기로 샘플링하여 디지털 기상정보 데이터 또는 디지털 에너지 사용정보 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터.The signal processing processor may simulate digital weather information or digital energy usage information from the A / D conversion unit at regular intervals to generate digital weather information data or digital energy usage information data. Load simulator. 제 5 항에 있어서, 6. The method of claim 5, 상기 디지털 기상정보 데이터 또는 상기 디지털 에너지 사용정보 데이터를 아날로그 신호로 변환하며, 아날로그 기상정보 데이터는 상기 태양전지 시뮬레이터 또는 상기 풍력터빈 시뮬레이터로 출력하고 아날로그 에너지 사용정보 데이터는 상기 부하 시뮬레이터로 출력하는 D/A 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터.Converts the digital weather information data or the digital energy usage information data into an analog signal, outputs the analog weather information data to the solar cell simulator or the wind turbine simulator, and outputs the analog energy usage information data to the load simulator; A weather-load simulator for simulating the device under test, further comprising an A converter. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4, 상기 신호처리 프로세서는,The signal processing processor, 상기 일정 주기로 샘플링된 기상정보 및 에너지 사용량에 각각에 대하여 특정 패턴의 기상정보 및 에너지 사용량을 추출하고, 추출된 기상정보 및 에너지 사용량으로 각각 상기 기상정보 데이터 및 에너지 사용정보 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 피시험장치 모의용 기상-부하 시뮬레이터.Extracting weather information and energy usage of a specific pattern for each of the weather information and energy usage sampled at regular intervals, and generating the weather information data and energy usage information data using the extracted weather information and energy usage, respectively. Weather-load simulator for simulated EUT. 삭제delete
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CN113077105B (en) * 2021-04-16 2023-11-24 国网安徽省电力有限公司 Long-false-day load prediction method and device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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