KR101856628B1 - Apparatus and Method for Emergency Controlling Energy Storage System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력계통의 고장 발생으로 인한 정전이나 전력공급에 문제가 발생한 경우에, 소형화 및 간단한 구성의 비상제어 회로를 통해 전력저장 장치가 비상제어를 수행하여 안정적인 정상 운전이 가능하도록 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 배터리부, 상기 배터리부의 충전 및 방전을 수행하는 전력변환 시스템, 외부의 직류 전원을 공급받아 동작하여, 상기 배터리부에 관련된 전반적인 동작을 관리 제어하는 배터리 관리 시스템, 전력 계통의 고장 발생시에 고장정보와, 모선 전압, 전류, 주파수의 시간 변화율을 수집하는 에너지 관리 시스템, 에너지 관리 시스템으로부터 수신되는 시간 변화율과, 상기 배터리 관리 시스템에 공급되는 외부 직류 전원의 입력 전압치의 상태에 따라 상기 배터리 관리 시스템에 상기 배터리부로부터의 직류 전원 공급 준비를 수행하고, 상기 에너지 관리 시스템으로부터 전력 계통의 고장 정보가 수신되면 배터리부의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 정상 공급되도록 제어하는 운영 시스템 및, 상기 운영 시스템의 제어에 따라 상기 배터리부로부터의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 공급되도록 제어 스위칭을 수행하는 제어 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an energy storage system which enables a stable operation of a power storage device by performing emergency control through a miniaturization and emergency configuration control circuit with a simple configuration in the event of a problem of power failure or power supply due to a failure of the power system And an emergency control device of the emergency control device.
The battery management system includes a battery unit, a power conversion system that performs charging and discharging of the battery unit, a battery management system that operates under an external DC power source to manage overall operation related to the battery unit, An energy management system for collecting failure information, a time change rate of a bus voltage, a current, and a frequency at the time of occurrence, a time change rate received from the energy management system, and an input voltage value of an external DC power supply supplied to the battery management system. An operating system for preparing the battery management system to supply DC power from the battery unit and controlling the DC power of the battery unit to be normally supplied to the battery management system when the failure information of the power system is received from the energy management system, Depending on the control of the operating system, The direct current power from the battery unit characterized in that it includes a switching control to perform switching control to supply the battery management system.

Figure R1020120100148
Figure R1020120100148

Description

에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Emergency Controlling Energy Storage System}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an emergency control apparatus for an energy storage system,

본 발명은 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리를 구성하고 있는 셀(Cell) 또는 모듈(Module)의 스위칭제어를 통해 정전 시에도 전력 저장 장치를 운영할 수 있도록 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an emergency control apparatus and method for an energy storage system, and more particularly, to an emergency control apparatus and method for an energy storage system capable of operating a power storage device even during a power failure through switching control of a cell or a module To an emergency control device of an energy storage system and a method thereof.

일반적으로, 전기는 우리가 사용하는 에너지의 형태 중 그 편리함 덕분에 가장 광범위하게 사용되고 있으나, 생산과 동시에 소비가 이루어져야 하고 저장이 어려운 특성을 가지고 있다. Generally, electricity is most widely used due to its convenience in the form of energy we use, but it has the characteristics of being consumed at the same time as production and difficult to store.

또한, 인구 증가 및 도시화의 추세에 따라 시시각각으로 변화하는 전기수요에 대응하기 위해서 생산단가가 높은 발전소를 가동하기 때문에 에너지 사용의 효율성이 떨어지고 있으며, 계절별 전력수요의 편차가 점차 커지고 있어 대규모 예비전력을 필요로 하고 있다. In addition, due to the increase in population and urbanization, power plants with high production costs are operated to meet the ever-changing demand for electricity. As a result, the efficiency of energy use is deteriorating and the fluctuation of demand for each season is gradually increasing. It is necessary.

이에 대해 대용량 전력저장 시스템을 구축하여 잉여전력을 저장해 두었다가, 전력 수요가 높은 시기에 전력저장장치의 전원을 활용하여 원활하고 안정적인 전력공급을 하는 시스템이 해결책으로 부상되고 있다.In this regard, a system for storing a surplus power by constructing a large-capacity power storage system, and a system for smoothly and stably supplying power by utilizing the power of the power storage device at a time of high power demand, is emerging as a solution.

이러한 전력저장 시스템 중 배터리를 이용한 대용량 전력저장 시스템은 배터리 관리 시스템과, 전력변환 시스템, 전력운영 시스템으로 구성된다. Among these power storage systems, a large-capacity power storage system using a battery is composed of a battery management system, a power conversion system, and a power operation system.

전력변환 시스템은 대용량의 인버터 및 컨버터를 이용하여 배터리의 직류전원(DC) 시스템과 전력계통의 교류전원(AC) 시스템을 연계하여 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 장치이다.The power conversion system is a device that charges and discharges a battery by connecting a direct current power (DC) system of a battery and an AC power system of a power system using a large capacity inverter and a converter.

전력운영 시스템은 전력계통의 에너지관리 시스템으로부터 전력계통의 정보를 수신하고, 전력변환 시스템 및 배터리 관리 시스템으로부터 장치와 배터리의 여러 정보를 수신하여, 부하 평준화(Load Leveling), 첨두부하 절감(Peak Shaving) 및 신재생 에너지의 간헐적 출력특성을 보상하기 위한 배터리의 충방전 전략을 수립하여, 충방전 제어와 관련된 정보를 전송한다. The power operation system receives information of the power system from the power system's energy management system and receives various information of the device and the battery from the power conversion system and the battery management system to perform load leveling and peak- ) And a battery charge / discharge strategy for compensating intermittent output characteristics of the renewable energy, and transmits information related to charge / discharge control.

한편, 배터리 관리 시스템은 배터리를 제어하는 주요 회로부이기 때문에 안정적인 DC 전원을 공급받지 못하게 되면 정상적으로 동작을 할 수 없게 되는데, 전력저장시스템이 설치된 변전소 또는 인근 변전소의 전력계통 고장으로 인한 정전 및 그에 상응하는 전력공급에 문제가 발생하게 되면, 배터리 관리 시스템으로의 직류 전원공급이 불가능해지기 때문에 배터리 및 전력저장시스템을 동작시킬 수가 없게 된다.Since the battery management system is a main circuit part for controlling the battery, if the stable DC power is not supplied, the battery management system can not operate normally. In the power management system, If a power supply problem occurs, the battery and power storage system can not be operated because the DC power supply to the battery management system becomes impossible.

이러한 전력계통의 고장 및 외부 전원에 문제가 발생하여 전력저장 시스템의 동작이 멈추는 것을 방지하기 위해서, 무정전 전원공급 장치(UPS; Uninterruptible Power Supply) 또는 DC-DC 컨버터를 사용하여 배터리 관리 시스템에 안정적인 직류 전원공급이 이루어지도록 하는 방식이 사용되고 있다.In order to prevent such a power system failure and an external power source from causing the operation of the power storage system to stop, an uninterruptible power supply (UPS) or a DC-DC converter is used to provide a stable DC And a method of supplying power is used.

이러한 UPS를 적용한 전력저장 시스템은 전력계통의 고장 발생 및 배터리 관리 시스템의 직류 전원공급에 문제가 발생하게 되면, UPS가 동작을 하여 배터리 관리 시스템에 DC 전원을 공급하고 전력저장시스템이 비상동작(예컨대, Black Start-Up 기능)을 하게 된다.When a failure occurs in the power system and a DC power supply of the battery management system occurs, the UPS operates to supply DC power to the battery management system and the power storage system performs emergency operation , Black Start-Up function).

또한, DC-DC 컨버터를 적용한 전력저장 시스템의 경우에는 전력계통의 고장 발생 및 배터리 관리 시스템의 전원공급에 문제가 발생하게 되면, DC-DC 컨버터가 배터리(LIB; Lithium-Ion Battery)와 연결이 되어 배터리 관리 시스템에 DC 전원을 공급하여 전력저장 시스템이 비상동작(예컨대, Black Start-Up 기능)을 하게 된다.In the case of a power storage system using a DC-DC converter, when a failure occurs in the power system and power supply of the battery management system occurs, the DC-DC converter is connected to a battery (LIB) And the DC power is supplied to the battery management system so that the power storage system performs an emergency operation (for example, a black start-up function).

관련 기술로는 국내등록특허 제10-1097261호(이엠티디씨를 이용한 교류 전기철도 급전계통 및 그 해석 방법)(2011.12.15)가 있다.As related art, there is a domestic registered patent No. 10-1097261 (AC electric railroad feed system using AMTID and its interpretation method) (December 15, 2011).

그러나, 이러한 종래에 따른 전력저장 장치의 비상제어 시스템은 별도의 UPS 설비 및 DC-DC 컨버터를 설치해야 하기 때문에, 전력저장 시스템의 구축에 상당한 비용적 부담이 증대될 수 밖에 없으며, 별도의 UPS 설비 또는 DC-DC 컨버터를 설치하기 위한 넓은 설비 면적이 필요하다는 문제점이 있다.However, since the conventional emergency control system of the power storage device requires a separate UPS facility and a DC-DC converter, a considerable cost burden is imposed on the construction of the power storage system, Or a large facility area for installing a DC-DC converter is required.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 전력계통의 고장 발생으로 인한 정전이나 전력공급에 문제가 발생한 경우에, 소형화 및 간단한 구성의 비상제어 회로를 통해 전력저장 장치가 비상제어를 수행하여 안정적인 정상 운전이 가능하도록 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an emergency control circuit of a small size and a simple configuration so that when the power storage device is in an emergency state And to provide an emergency control apparatus and method for an energy storage system that enables stable normal operation.

본 발명의 일측면에 따른 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치는, 각 단위 배터리 셀(Cell)이 다수개로 병렬 연결되어 형성되는 각 단위 배터리 어레이(Array)를 다수개로 연결 구성되어 있는 배터리부; 상기 배터리부의 직류전원 측과 전력계통의 교류전원 측을 연계하여 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 전력변환 시스템(Power Conditioning System); 외부의 직류 전원을 공급받아 동작하여, 전력변환 시스템과의 통신수행에 의해 상기 배터리부에 관련된 전반적인 동작을 관리 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System); 및 전력 계통의 고장시 상기 배터리부로부터의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 공급되도록 제어 스위칭을 수행하는 제어 스위칭부(Control Switching Part)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 전력 계통의 고장 발생시에 고장정보와, 인근 지역 모선에서 발생된 전압, 전류, 주파수의 시간 변화율을 수집하는 에너지 관리 시스템(Energy Management System), 및 상기 에너지 관리 시스템으로부터 수신되는 시간 변화율과, 상기 배터리 관리 시스템에 공급되는 외부 직류 전원의 입력 전압치의 상태에 따라 상기 배터리 관리 시스템에 상기 배터리부로부터의 직류 전원 공급 준비를 수행하고, 상기 에너지 관리 시스템으로부터 전력 계통의 고장 정보가 수신되면 상기 배터리부의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 정상 공급되도록 상기 제어 스위칭부를 제어하는 운영 시스템(Power Management System)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an emergency control apparatus for an energy storage system, comprising: a battery unit including a plurality of unit battery arrays formed by connecting a plurality of unit battery cells in parallel; A power conditioning system for charging and discharging the battery by connecting the DC power supply side of the battery unit and the AC power supply side of the power system; A battery management system that operates in response to an external DC power supply and manages and controls the overall operation related to the battery unit by performing communication with the power conversion system; And a control switching unit that performs control switching so that a DC power from the battery unit is supplied to the battery management system when the power system fails.
The present invention relates to an energy management system (Energy Management System) for collecting failure information, a time change rate of voltage, current and frequency generated in a neighboring local bus when a failure occurs in a power system, And a controller for preparing the battery management system for supplying DC power to the battery management system in accordance with a state of an input voltage value of an external DC power supplied to the battery management system, and when failure information of the power system is received from the energy management system And a power management system for controlling the control switching unit so that the DC power of the battery unit is normally supplied to the battery management system.

본 발명에서, 상기 운영 시스템은 상기 에너지 관리 시스템으로부터 수신되는 시간 변화율이 허용된 기준치보다 크거나, 상기 배터리 관리 시스템에 공급되는 외부 직류 전원의 입력 전압치가 기준값보다 크면, 상기 제어 스위칭부에 의해 상기 배터리 관리 시스템에 상기 배터리부로부터의 직류 전원 공급 준비가 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, if the time change rate received from the energy management system is larger than the allowable reference value, or if the input voltage value of the external DC power supply supplied to the battery management system is larger than the reference value, So that the battery management system is ready to supply DC power from the battery unit.

또한, 상기 제어 스위칭부는 스위칭 단자가 상기 배터리부를 구성하는 다수개의 배터리 셀 단위마다 배열되어 있는 다수개의 단자 탭에 외부 직류 전원의 전압치에 따라 선별적으로 스위칭 동작하는 멀티 스위치부와, 상기 멀티 스위치부 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제1센싱 전압을 발생하는 제1전압 센서부, 상기 배터리 관리 시스템 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제2센싱 전압을 발생하는 제2전압 센서부, 상기 제1전압 센서부의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부의 제2센싱 전압을 입력받아 전압을 비교하여, 비교 결과치가 허용된 오차 범위 내에 해당되는 지에 따라 비상제어 스위치를 스위칭하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 전압 비교기 및, 상기 전압 비교기로부터의 스위칭 신호에 의해 스위칭 동작하여, 상기 배터리부로부터의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 공급되도록 하는 비상제어 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다. Also, the control switching unit may include a multi-switch unit in which switching terminals are selectively operated according to the voltage value of the external DC power supply to a plurality of terminal tabs arranged in units of a plurality of battery cells constituting the battery unit, A first voltage sensor unit sensing a voltage applied to the secondary side and generating a first sensing voltage corresponding thereto, a second voltage sensor sensing a voltage applied to the battery management system and generating a second sensing voltage corresponding thereto, A sensor unit for receiving the first sensing voltage of the first voltage sensor unit and the second sensing voltage of the second voltage sensor unit to compare the voltages and switching the emergency control switch depending on whether the comparison result falls within an allowable tolerance range A voltage comparator for generating a switching signal for the battery and a switching signal from the voltage comparator, And an emergency control switch for allowing a direct current power from the reed unit to be supplied to the battery management system.

또, 상기 멀티 스위치부의 스위칭 동작에 따라 발생되는 서지 전압을 제거하는 서지 흡수 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The surge absorption circuit may further include a surge absorption circuit that removes a surge voltage generated by the switching operation of the multi-switch unit.

본 발명에서, 상기 전압 비교기는 상기 제1전압 센서부의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부의 제2센싱 전압의 비교 전압차가 허용된 오차 범위 내에 해당되면, 상기 비상제어 스위치의 스위칭을 위한 동작준비를 완료하고, 상기 전압 비교기의 동작준비 완료 상태에서, 상기 운영 시스템은 상기 에너지 관리 시스템으로부터 고장정보를 수신하게 되면, 상기 전압 비교기에 의해 상기 비상제어 스위치가 스위칭 동작하여 닫히도록 하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, if the comparison voltage difference between the first sensing voltage of the first voltage sensor unit and the second sensing voltage of the second voltage sensor unit falls within an allowable tolerance range, the voltage comparator may perform an operation for switching the emergency control switch And when the operating system is ready for operation of the voltage comparator, when the operating system receives the failure information from the energy management system, the emergency comparator switches the emergency control switch to close by the voltage comparator do.

또한, 상기 전압 비교기는 상기 제1센싱 전압과 상기 제2센싱 전압의 비교 전압차가 허용된 오차 범위를 초과하면, 상기 멀티 스위치부의 스위칭 단자가 배터리부 측의 단자 탭 위치를 조정하도록 하는 것을 특징으로 한다. The voltage comparator may adjust the terminal tap position of the battery unit by the switching terminal of the multi-switch unit when the comparison voltage difference between the first sensing voltage and the second sensing voltage exceeds an allowable tolerance range. do.

본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 저장 시스템의 비상 제어 방법은, 운영 시스템이 에너지 관리 시스템으로부터 수신되는 인근 지역 모선에서 발생된 전압, 전류, 주파수의 시간 변화율과, 배터리 관리 시스템에 공급되는 외부 직류 전원의 입력 전압치가 허용 기준치보다 큰지를 판단하는 제1단계, 상기 시간 변화율과, 상기 외부 직류 전원의 입력 전압치가 허용 기준치보다 크면, 상기 운영 시스템이 배터리부로부터의 직류 전원을 제어 스위칭부를 통해 상기 배터리 관리 시스템에 공급하기 위한 동작 준비를 완료하는 제2단계 및, 상기 에너지 관리 시스템으로부터 전력 계통의 고장 정보가 수신되면, 상기 운영 시스템이 상기 제어 스위칭부가 스위칭 동작되도록 제어하여, 스위칭이 닫힌 상태의 상기 제어 스위칭부를 통해 상기 배터리부의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 정상 공급되도록 제어하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an emergency control method for an energy storage system, the emergency control method for an energy storage system including: a time varying rate of voltage, current, and frequency generated in a nearby local bus received from an energy management system; Wherein the operating system determines whether the input voltage value of the external DC power supply is larger than the allowable reference value, if the input voltage value of the external DC power supply is greater than the allowable reference value, A second step of completing an operation preparation for supplying to the management system; and a control step of controlling the operating system to switch the control switching unit to operate when the failure information of the power system is received from the energy management system, And a control switching unit And controlling the source to be normally supplied to the battery management system.

상기 제1단계는, 상기 모선의 전압, 전류 및 주파수의 시간 변화율과, 외부 직류 전원 입력 전압치에 의해 분류된 다이나믹 응답 모드(Dynamic Response Mode)에 따라, The first step may include a step of changing the time rate of change of voltage, current and frequency of the busbars and the dynamic response mode classified by the external DC power input voltage value,

Figure 112012073042047-pat00001
Figure 112012073042047-pat00001

와 같이 계산된 정보에 의해 판단하는 것을 특징으로 한다. As shown in FIG.

상기 제2단계는, 상기 제어 스위칭부의 멀티 스위치부가 그 스위칭 단자를 상기 배터리부를 구성하는 다수개의 배터리 셀 단위마다 배열되어 있는 다수개의 단자 탭(Tap)에 대해 외부 직류 전원의 전압치에 따라 선별적으로 스위칭 동작하는 단계와, 제1전압 센서부가 상기 멀티 스위치부 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제1센싱 전압을 발생하는 단계, 제2전압 센서부가 상기 배터리 관리 시스템 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제2센싱 전압을 발생하는 단계, 전압 비교기가 상기 제1전압 센서부의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부의 제2센싱 전압을 비교하여, 비교 전압차가 허용된 오차 범위 내에 해당되면, 비상제어 스위치의 스위칭을 위한 동작준비를 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The second step may include switching the switching terminal of the control switching unit to a plurality of terminal tabs arranged in units of a plurality of battery cells constituting the battery unit, Sensing the voltage applied to the multi-switch unit side by the first voltage sensor unit and generating a first sensing voltage according to the sensed voltage; and controlling a voltage applied to the battery management system And a voltage comparator compares a first sensing voltage of the first voltage sensor unit and a second sensing voltage of the second voltage sensor unit so that the comparison voltage difference is within an allowable error range And completing preparations for operation for switching of the emergency control switch, if it is within the predetermined range.

상기 제3단계는, 상기 전압 비교기의 동작준비 완료 상태에서, 상기 운영 시스템이 상기 에너지 관리 시스템으로부터 고장정보를 수신하게 되면, 상기 전압 비교기에 의해 상기 비상제어 스위치가 스위칭 동작하여 닫히도록 하는 것을 특징으로 한다. The third step is characterized in that, in a state ready for operation of the voltage comparator, when the operating system receives the failure information from the energy management system, the emergency comparator switches the emergency control switch to close .

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 배터리의 최소 단위 구조인 셀(Cell) 또는 단위 모듈(Module) 사이에 멀티 스위치부를 장착하여 정전과 같은 비상시에도 배터리 관리 시스템이 정상 동작할 수 있게 유지함으로써, 전력저장 시스템이 정전이나 그에 상응하는 전력계통의 비상상황이 발생하더라도, 비상동작(예컨대, Black Start-Up 기능)을 수행하여 배터리 관리 시스템에 정상적인 전원 공급이 가능하고, 소형화되고 간단한 구성을 갖는 비상제어 회로 구성에 따라 비상제어 시스템의 구축 비용을 절감하는 것이 가능하며, 그 설비 면적을 대폭 감축할 수 있게 된다. According to the present invention as described above, a multi-switch unit is mounted between a cell or a unit module, which is a minimum unit structure of a battery, so that the battery management system can be normally operated even in an emergency such as a power failure, Even if an emergency situation occurs in the power storage system or a corresponding power system, it is possible to perform emergency operation (e.g., a black start-up function) so that normal power can be supplied to the battery management system, It is possible to reduce the construction cost of the emergency control system according to the control circuit configuration, and the facility area can be greatly reduced.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비상 제어 장치가 적용된 에너지 저장 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 비상 제어 방법에 대한 동작을 설명하는 플로우차트이다. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an energy storage system to which an emergency control device according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a diagram illustrating a configuration of an emergency control apparatus for an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation of the emergency control method of the energy storage system according to an embodiment of the present invention.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비상 제어 장치가 적용된 에너지 저장 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an energy storage system to which an emergency control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram of a configuration of an emergency control apparatus for an energy storage system according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비상 제어 장치가 적용된 에너지 저장 시스템은, 배터리(LIB; Lithium-Ion Battery)부(100)와, 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)(200), 운영 시스템(PMS; Power Management System)(300), 에너지관리 시스템(EMS; Energy Management System)(400), 전력변환 시스템(PCS; Power Conditioning System)(500), 3상 AC 변압기(550), 제어 스위칭부(CSW; Control SWitching Part)(600)를 포함한다. 1, the energy storage system to which the emergency control device of the present invention is applied includes a battery (LIB) unit 100, a battery management system (BMS) 200, A power management system (PMS) 300, an energy management system (EMS) 400, a power conditioning system (PCS) 500, a three-phase AC transformer 550, And a switching unit (CSW) 600.

상기 배터리부(100)는 각 단위 배터리 셀(Cell)이 다수개로 병렬 연결되어 형성되는 각 단위 배터리 어레이(Array)를 다수개로 연결하여 구성한 것으로서, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 관리 제어 하에서 상기 전력변환 시스템(500)으로부터 직류 전원을 공급받아 충전한다. The battery unit 100 is formed by connecting a plurality of unit battery arrays formed by connecting a plurality of unit battery cells in parallel to each other. DC power is supplied from the conversion system 500 and charged.

상기 배터리 관리 시스템(200)은 상기 배터리 모듈(100)의 각 단위 셀이 최대 성능을 발휘하면서, 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 하드웨어(Hardware) 회로 및 펌웨어(Firmware)를 포함하는 것으로서, 셀 용량, 수명 예측, 셀 보호, 상기 전력변환 시스템(500)과의 통신수행 등과 같은 배터리부(100)에 관련된 전반적인 동작을 관리 제어한다.The battery management system 200 includes a hardware circuit and firmware for controlling each unit cell of the battery module 100 to be used safely while exhibiting maximum performance. And performs overall control related to the battery unit 100 such as prediction, cell protection, communication with the power conversion system 500, and the like.

한편, 상기 배터리 관리 시스템(200)을 동작시키기 위해서는 DC 전원이 필요하며, 정상적인 전력계통 운영 시에는 예컨대 DC 24V의 외부 전원을 이용하게 된다. 상기 배터리 관리 시스템(200)은 상기 배터리부(100)를 제어하는 주요 회로부이기 때문에 안정적인 DC 전원을 공급받지 못하게 되면 해당 배터리부(100)가 정상적으로 동작을 할 수 없게 된다. Meanwhile, a DC power source is required to operate the battery management system 200, and an external power source of, for example, DC 24V is used in normal power system operation. Since the battery management system 200 is a main circuit for controlling the battery unit 100, if the battery management system 200 fails to receive the stable DC power, the battery unit 100 can not operate normally.

또한, 전력저장 시스템이 설치된 변전소 또는 인근 변전소의 전력계통 고장으로 인한 정전 및 그에 상응하는 전력공급이 문제가 발생하게 되면, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 전원공급이 불가능해지기 때문에 배터리부(100) 및 전력저장 시스템을 동작시킬 수 없게 된다. In addition, if a problem occurs in a power failure due to a power system failure in a substation or a nearby substation where a power storage system is installed or a power supply corresponding thereto, DC power supply of the battery management system 200 becomes impossible, 100) and the power storage system.

이를 방지하기 위해, 상기 제어 스위칭부(600)가 적용되어 전력저장 시스템의 배터리 모듈(100)에 대한 충전 동작이 멈추는 것을 방지하는 기능을 수행한다. In order to prevent this, the control switching unit 600 is applied to prevent the charging operation of the battery module 100 of the power storage system from being stopped.

상기 운영 시스템(300)은 전력계통의 에너지관리 시스템(400)으로부터 전력계통의 정보를 수신하고, 상기 전력변환 시스템(500) 및 배터리 관리 시스템(200)으로부터 장치와 배터리의 여러 정보를 수신하여, 부하 평준화(Load Leveling), 첨두부하 절감(Peak Shaving) 및 신재생 에너지의 간헐적 출력특성을 보상하기 위한 배터리의 충방전 전략을 수립하고, 상기 전력변환 시스템(500) 및 배터리관리 시스템(200)으로 충방전 제어와 관련된 정보를 전송하고, 충/방전을 제어한다.The operating system 300 receives information of the power system from the power system's energy management system 400 and receives various information of the device and the battery from the power conversion system 500 and the battery management system 200, Discharge strategy of the battery to compensate for load leveling, peak-shaving, and intermittent output characteristics of the new and renewable energy, and the power conversion system 500 and the battery management system 200 Transmits information related to charge / discharge control, and controls charge / discharge.

상기 에너지관리 시스템(400)은 전력 계통으로부터 발전 데이터 및 모선 데이터 등과 같이 전력 계통 운영과 관련된 다양한 정보를 수집하게 되며, 전력 계통의 다양한 고장 발생시에 고장정보를 수집하게 된다. The energy management system 400 collects various information related to power system operation such as power generation data and bus line data from the power system and collects fault information when various faults of the power system occur.

상기 에너지관리 시스템(400)에서 수집되는 고장정보 중에서, 1선 지락 고장의 경우에는 1단자(a상) 지락시 Va = 0 이고, Ib = Ic = 0으로서, 하기한 바와 같은 고장 전류 및 고장 전압의 계산식에 따라 계산을 수행한다. Of the fault information collected in the energy management system 400, in the case of a 1-line ground fault, V a = 0 and I b = I c = 0 at the time of one terminal (a phase) And the calculation of the failure voltage.

Figure 112012073042047-pat00002
Figure 112012073042047-pat00002

또한, 2선 지락 고장의 경우에는, 2단자(b, c상) 지락시 Ia = 0이고, Vb = Vc = 0으로서, 하기한 바와 같은 고장 전류 및 고장 전압의 계산식에 따라 계산을 수행한다. In the case of the second line earth fault, the calculation according to the second terminal (b, c phase) fault when I a = 0 a, V b = V c = a 0, to a fault current, and calculation of fault voltage as .

Figure 112012073042047-pat00003
Figure 112012073042047-pat00003

또, 선간 단락 고장의 경우에는, 2단자(b, c상) 단락시 Ia = 0이고, Ib + Ic = 0, Vb = Vc 이므로, 하기한 바와 같은 고장 전류 및 고장 전압의 계산식에 따라 계산을 수행한다. In the case of a line-to-line short-circuit fault, the second terminal (b, c phase) short circuit when I a = 0 a, I b + I c = 0, V b = V c, of the fault current and fault voltage as described below, so Perform calculations according to the formula.

Figure 112012073042047-pat00004
Figure 112012073042047-pat00004

그리고, 3상 단락 고장의 경우에는, Va = Vb = Vc = 0이고, Ia + Ib + Ic = 0 이므로, 하기한 바와 같은 고장 전류 및 고장 전압의 계산식에 따라 계산을 수행한다. In the case of a three-phase short circuit failure, V a = V b = V c = 0 and I a + I b + I c = 0, so that calculation is performed according to the formula of the fault current and the fault voltage do.

Figure 112012073042047-pat00005
Figure 112012073042047-pat00005

상기 에너지관리 시스템(400)은 상기한 바와 같은 다양한 고장정보를 수집함에 의해, 발전기나 변압기, 계전기, 차단기 등과 같은 전력설비를 제어하여 고장이 확대되는 것을 방지한다.The energy management system 400 collects various types of fault information as described above to control power facilities such as a generator, a transformer, a relay, and a breaker to prevent an increase in failure.

한편, 상기 운영 시스템(300)은 전력계통의 전반적인 정보뿐만 아니라, 상기 에너지관리 시스템(400)에서 수집된 고장정보를 수신하게 된다. Meanwhile, the operating system 300 receives not only general information of the power system, but also failure information collected from the energy management system 400.

상기 전력변환 시스템(500)은 대용량의 인버터 및 컨버터를 이용하여 배터리의 직류전원(DC) 시스템과 전력계통의 교류전원(AC) 시스템을 연계하여 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 장치이다. The power conversion system 500 is an apparatus for charging and discharging a battery by connecting a direct current (DC) system of a battery and an AC system of a power system using a large-capacity inverter and a converter.

여기서, 상기 배터리 관리 시스템(200)은 상기 제어 스위칭부(600)가 동작하도록 하기 위해, 상기 운영 시스템(300)으로부터 고장 정보를 제공받아야 하는 것과 더불어, 비상제어 모드로서 추가적인 정보를 상기 에너지 관리 시스템(400)으로부터 추가적으로 제공받아야 한다. Here, the battery management system 200 is required to receive failure information from the operating system 300 in order to allow the control switching unit 600 to operate, (400).

전력계통에 고장이 발생하게 되면, 고장전류 및 고장전압이 발생하게 되고 이러한 정보를 상기 에너지 관리 시스템(400)이 수신하여 고장 부근의 계전기 및 차단기 등을 동작시키게 된다. When a fault occurs in the power system, a fault current and a fault voltage are generated. The energy management system 400 receives the information and operates the relays and circuit breakers in the vicinity of the fault.

이때, 상기 운영 시스템(300)에서는 전력계통의 고장전류 및 고장전압 정보를 상기 에너지 관리 시스템(400)으로부터 수신할 뿐만 아니라, 전력저장 시스템이 설치된 인근 지역의 여러 모선에서 발생된 전압, 전류 및 주파수의 시간 변화율과 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부 전원에 대한 입력 전압치를 별도로 항상 수신한다. At this time, the operating system 300 not only receives the fault current and the fault voltage information of the power system from the energy management system 400, but also receives the voltage, current and frequency generated from the buses in the vicinity of the power storage system And the input voltage value to the DC external power supply of the battery management system 200 separately.

이는 상기 운영 시스템(300)에서 인근 지역의 모선에서 발생된 전압, 전류 및 주파수의 시간 변화율과, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부 전원 입력 전압치를 항상 수신함으로써, 고장정보를 상기 에너지 관리 시스템(400)으로부터 수신받기 전에 상기 제어 스위칭부(600)가 동작할 준비를 하도록 하기 위함이다. This is because the operating system 300 always receives the time change rate of the voltage, current and frequency generated in the bus line of the nearby area and the DC external power input voltage value of the battery management system 200, So that the control switching unit 600 is ready to operate before being received from the control unit 400.

상기 운영 시스템(300)은 주요 모선의 전압, 전류 및 주파수의 시간 변화율과, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부전원 입력 전압치에 따라 분류된 다이나믹 응답 모드(Dynamic Response Mode)와, 스태디 응답 모드(Steady Response Mode)와 같은 각 모드 별로 상기 제어 스위칭부(600)가 동작하는 상태를 하기와 같이 나타낸다. The operating system 300 includes a dynamic response mode classified according to the time change rate of the voltage, current, and frequency of the main bus, the DC external power input voltage value of the battery management system 200, And the response mode (Steady Response Mode), the control switching unit 600 operates as follows.

상기 다이나믹 응답 모드 하에서는 하기한 수식에 따라 계산된 정보에 의해 상기 제어 스위칭부(600)의 멀티 스위치부(610)가 동작하여 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부전원 입력 전압치와 동일한 레벨의 탭(Tap)을 선별함에 의해, 스위칭 단자가 닫힘 상태가 되도록 한다. In the dynamic response mode, the multi-switch unit 610 of the control switching unit 600 operates according to the information calculated according to the following equation, so that the same level as the DC external power input voltage value of the battery management system 200 By selecting the tap (Tap), the switching terminal is brought into the closed state.

Figure 112012073042047-pat00006
Figure 112012073042047-pat00006

또한, 상기 스태디 응답 모드 하에서는 하기한 수식에 따라 계산된 정보에 의해 상기 제어 스위칭부(600)의 멀티 스위치부(610)가 스위칭 동작을 수행하지 않고 스위칭 단자가 개방되어 있도록 한다. Also, under the standby mode, the multi-switch unit 610 of the control switching unit 600 does not perform the switching operation and the switching terminal is opened by the information calculated according to the following formula.

Figure 112012073042047-pat00007
Figure 112012073042047-pat00007

단, 상기 "ζ"는 전력계통에서 허용하는 기준치로서, 전력계통의 특성에 따라 변동 가능한 수치이며, 상기 "ζ"의 값이 작을수록 상기 제어 스위칭부(600)의멀티 스위치부(610)가 민감하게 동작하게 된다. The smaller the value of "[zeta]" is, the smaller the value of " [zeta] "is the allowable value in the power system, and the more the multi-switch unit 610 of the control switching unit 600 Sensitive operation.

상기 운영 시스템(300)은 상기 에너지 관리 시스템(400)으로부터 상기 "ζ"의 값을 항상 수신하게 되며, 시간 변화율의 값이 허용된 "ζ"값보다 작을 시에는 상기 멀티 스위치부(610)가 동작하지 않으며, 허용된 값보다 클 경우에는 해당 멀티 스위치부(610)가 동작하도록 하게 된다. The operating system 300 always receives the value of "zeta" from the energy management system 400. When the value of the rate of change of time is smaller than the allowed value "zeta ", the multi- If it is larger than the allowed value, the corresponding multi-switch unit 610 is operated.

그리고, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부전원 입력 전압값을 모니터링하여, 기준값(예컨대, 24V, VRE)과 측정값(VDC)의 차이가 설정치(α)를 벗어날 경우에는 상기 제어 스위칭부(600)의 멀티 스위치부(610)가 동작을 하도록 하게 된다. 따라서, 상기 에너지 관리 시스템(400)으로부터 고장정보를 수신하기 전에, 상기 제어 스위칭부(600)을 동작할 준비를 하게 되는 것이다.When the difference between the reference value (for example, 24 V, V RE ) and the measured value V DC exceeds the set value α by monitoring the DC external power input voltage value of the battery management system 200, So that the multi-switch unit 610 of the unit 600 operates. Therefore, before the control unit 400 receives the failure information from the energy management system 400, the control unit 600 is ready to operate.

상기 제어 스위칭부(600)는 전력계통의 고장 및 상기 배터리 관리 시스템(200)에 직류 전원을 공급하는 외부 전원에 문제가 발생하여 전력저장 시스템의 배터리 모듈(100)에 대한 충전 동작이 멈추는 것을 방지하기 위해 적용된 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 멀티 스위치(Multi-Switch)부(610)와, 서지 흡수 회로(620), 제1 및 제2전압 센서부(630, 640), 전압 비교기(650), 비상제어 스위치(660)를 포함한다. The control switching unit 600 prevents the failure of the power system and the external power supply for supplying the DC power to the battery management system 200 to stop the charging operation of the battery module 100 of the power storage system 2, a multi-switch unit 610, a surge absorption circuit 620, first and second voltage sensor units 630 and 640, a voltage comparator (not shown) 650, and an emergency control switch 660.

상기 멀티 스위치부(610)는 그 스위칭 단자(612)가 상기 배터리부(100)를 구성하는 다수개의 배터리 셀 단위마다 배열되어 있는 다수개의 단자 탭(Tap)(614)에 Dc 외부전원 전압치에 따라 선별적으로 스위칭 동작하게 된다. The multi-switch unit 610 has a switching terminal 612 connected to a plurality of terminal tabs 614 arranged in units of a plurality of battery cells constituting the battery unit 100, So that switching operation is performed selectively.

상기 서지 흡수 회로(620)는 상기 멀티 스위치부(610)의 스위칭 동작에 따라 발생될 수 있는 서지 전압을 제거하기 위한 것으로서, 저항(R) 및 커패시터(C)의 병렬 회로 구성으로 이루어진다. The surge absorption circuit 620 is for eliminating a surge voltage that may be generated in response to the switching operation of the multi-switch unit 610, and has a parallel circuit configuration of a resistor R and a capacitor C.

상기 제1전압 센서부(630)는 상기 서치 흡수 회로(620) 및 멀티 스위치부(61) 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제1센싱 전압을 발생하게 된다. The first voltage sensor unit 630 senses a voltage applied to the search absorption circuit 620 and the multi-switch unit 61, and generates a first sensing voltage corresponding to the sensed voltage.

상기 제2전압 센서부(640)는 상기 배터리 관리 시스템(200) 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제2센싱 전압을 발생하게 된다. The second voltage sensor unit 640 senses a voltage applied to the battery management system 200 and generates a second sensing voltage corresponding to the sensed voltage.

상기 전압 비교기(650)는 상기 제1전압 센서부(630)로부터의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부(640)로부터의 제2센싱 전압을 입력받아 전압을 비교하여, 비교 결과치가 허용된 오차 범위 내에 해당되는 지에 따라 상기 비상제어 스위치(660)를 스위칭하기 위한 스위칭 신호를 발생한다.The voltage comparator 650 receives the first sensing voltage from the first voltage sensor unit 630 and the second sensing voltage from the second voltage sensor unit 640, compares the voltages, And generates a switching signal for switching the emergency control switch 660 according to whether the error is within the error range.

여기서, 상기 전압 비교기(650)로부터의 비교 결과에 따라 센싱된 두 전압의 차이가 허용된 오차 범위 내에 포함되지 않으면, 해당 전압 비교기(650)가 동작하지 않게 되고, 그에 따라, 상기 멀티 스위치부(610)의 스위칭 단자(612)가 배터리부(100) 측의 단자 탭(614) 위치를 조정하게 된다. If the difference between the two voltages sensed according to the comparison result from the voltage comparator 650 is not within the allowable error range, the corresponding voltage comparator 650 does not operate, and the multi-switch unit 610 to adjust the position of the terminal tab 614 on the battery unit 100 side.

반면에, 상기 전압 비교기(650)로부터의 비교 결과에 따라 센싱된 두 전압의 차이가 허용된 오차 범위 내에 포함되면, 해당 전압 비교기(650)는 동작준비를 완료하게 된다. On the other hand, when the difference between the two voltages sensed according to the comparison result from the voltage comparator 650 is within the allowable error range, the voltage comparator 650 completes the operation preparation.

상기 전압 비교기(650)의 동작준비가 완료된 후, 상기 운영 시스템(300)에서 상기 에너지 관리 시스템(400)으로부터 고장정보를 수신하게 되면, 상기 전압 비교기(650)는 동작을 하여 스위칭 전압 신호를 발생하게 되고, 상기 비상제어 스위치(660)를 스위칭 온시켜서 닫히도록 하게 된다. After the operation of the voltage comparator 650 is completed, when the operating system 300 receives the failure information from the energy management system 400, the voltage comparator 650 operates to generate a switching voltage signal And the emergency control switch 660 is switched on and closed.

상기 비상제어 스위치(660)가 스위칭 온되어 닫히게 되면, 상기 배터리 관리 시스템(200)에 DC 입력전원이 인가될 수 있게 되고, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 입력전원 정상 공급에 따라, 전력계통에 고장이 발생되거나, DC 외부전원의 공급에 문제가 발생하게 되어도 전력저장 시스템은 정상적으로 동작하게 된다.When the emergency control switch 660 is switched on and closed, DC input power can be applied to the battery management system 200. In accordance with normal supply of the DC input power of the battery management system 200, The power storage system operates normally even if a failure occurs in the DC power supply or a problem occurs in the DC external power supply.

한편, 상기 멀티 스위치부(610)는 상기 배터리부(100)의 각 단위별 배터리 셀이 병렬로 연결되어 있는 인접한 배터리 트레이(Tray)에 단자 탭(614)이 전부 장착이 되어 스위칭 단자(612)가 동시에 스위칭 동작을 진행 할 수도 있으며, 단자 탭(614)이 하나의 배터리 트레이에만 장착이 되도록 하는 경우에는 해당 단자 탭(614)이 장착되지 않은 다른 배터리 트레이는 상기 배터리 관리 시스템(200)의 제어를 통해 해당 멀티 스위치부(610)의 단자 탭(614)이 장착된 배터리 트레이의 출력전압과 같아지도록 할 수도 있다.In the meantime, the multi-switch unit 610 has the terminal tabs 614 completely mounted on adjacent battery trays connected in parallel to each unit battery cell of the battery unit 100, When the terminal tab 614 is mounted only on one battery tray, the other battery tray to which the terminal tab 614 is not attached is controlled by the control of the battery management system 200 The terminal tap 614 of the corresponding multi-switch unit 610 may be equal to the output voltage of the battery tray on which the terminal tab 614 is mounted.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 비상 제어 방법에 대한 동작을 도 3의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다. Next, the operation of the emergency control method of the energy storage system according to the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 비상 제어 방법에 대한 동작을 설명하는 플로우차트이다. 3 is a flowchart illustrating an operation of the emergency control method of the energy storage system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 상기 운영 시스템(300)은 에너지 관리 시스템(400)으로부터 인근 지역의 모선에서 발생된 전압, 전류 및 주파수의 시간 변화율과, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부 전원 입력 전압치를 수신하게 되는데(S10), 상기 모선 데이터의 시간 변화율이 전력계통에서 허용하는 기준치인 "ζ"보다 크거나, 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부 전원 입력 전압치가 허용치인 "α"보다 큰지의 여부를 판단한다(S11).First, the operating system 300 receives from the energy management system 400 a rate of change of voltage, current, and frequency generated in a bus of a nearby area and a DC external power input voltage value of the battery management system 200 (S10) and judges whether or not the time rate of change of the bus-line data is larger than a reference value "? "Which is allowed in the power system, or whether the DC external power input voltage value of the battery management system 200 is larger than & (S11).

상기 판단 결과, 상기 운영 시스템(300)은 상기 모선 데이터의 시간 변화율이 전력계통에서 허용하는 기준치인 "ζ"보다 크거나, 상기 상기 배터리 관리 시스템(200)의 DC 외부 전원 입력 전압치가 허용치인 "α"보다 크다고 판단하게 되면, 제어 스위칭부(600)의 멀티 스위치부(610)를 동작시켜서 그 스위칭 단자(612)가 상기 배터리부(100)의 각 단위별 배터리 셀의 트레이마다 모두 장착된 단자 탭(614)에 접속되어 스위칭이 이루어지도록 한다(S12).As a result of the determination, the operating system 300 determines whether the time change rate of the bus line data is greater than a reference value "? "Allowed in the power system, or the DC external power input voltage value of the battery management system 200 is the allowable value. the control terminal 610 of the control switching unit 600 is operated so that the switching terminal 612 is connected to the terminal of the battery unit 100, Tap 614 to allow switching (S12).

상기 멀티 스위치부(610)의 스위칭에 따라, 해당 제어 스위칭부(600)의 제1전압 센서부(630)가 서지 흡수 회로(620)를 통해 서지 전압이 제거되어 인가되는 전압을 센싱하여 제1센싱 전압을 발생하고, 제2전압 센서부(640)가 상기 배터리 관리 시스템(200)에 인가되는 전압을 센싱하여 제2센싱 전압을 발생한다(S13).The first voltage sensor unit 630 of the control switch unit 600 senses a voltage applied to the surge absorption circuit 620 through the surge absorption circuit 620, And the second voltage sensor unit 640 senses a voltage applied to the battery management system 200 to generate a second sensing voltage (S13).

그에 따라, 상기 제어 스위칭부(600)의 전압 비교기(650)는 상기 제1전압 센서부(630)로부터의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부(640)로부터의 제2센싱 전압을 입력받아, 전압을 비교하는 동작을 수행한다(S14).Accordingly, the voltage comparator 650 of the control switching unit 600 inputs the first sensing voltage from the first voltage sensor unit 630 and the second sensing voltage from the second voltage sensor unit 640 And compares the voltages (S14).

그 상태에서, 상기 전압 비교기(650)는 상기 제1센싱 전압과 상기 제2센싱 전압의 전압차가 허용된 오차 범위 이내인지를 비교하게 되는데(S15), 상기 허용된 오차 범위 이내를 초과하게 되면 상기 멀티 스위치부(610)의 스위칭 단자(612)가 상기 배터리부(100)의 단자 탭(614)에 대한 위치를 조정하여 스위칭하게 된다(S16).In this state, the voltage comparator 650 compares whether the voltage difference between the first sensing voltage and the second sensing voltage is within an allowable error range (S15). If the difference exceeds the allowable error range, The switching terminal 612 of the multi-switch unit 610 is switched by adjusting the position of the terminal tab 614 of the battery unit 100 (S16).

하지만, 상기 전압 비교기(650)에서 상기 제1센싱 전압과 상기 제2센싱 전압의 전압차가 허용된 오차 범위 이내인 것으로 비교하게 되면, 해당 전압 비교기(650)가 상기 비상제어 스위치(660)를 스위칭하기 위한 동작 준비를 완료한다(S17).However, when the voltage comparator 650 compares the voltage difference between the first sensing voltage and the second sensing voltage within an allowable tolerance range, the voltage comparator 650 switches the emergency control switch 660 (S17).

그 상태에서, 상기 운영 시스템(300)에서는 상기 에너지 관리 시스템(400)으로부터 전력 계통의 고장 정보가 수신되는지를 판단하게 되는데(S18), 상기 고장 정보가 수신된다고 판단하면, 상기 전압 비교기(650)가 스위칭 전압 신호를 발생하여 상기 비상제어 스위치(660)를 스위칭 온시킴에 따라(S19), 상기 배터리 관리 시스템(200)에서 상기 비상제어 스위치(660)를 통해서 상기 배터리부(100)로부터의 DC 입력 전원을 인가받아 정상적으로 동작하게 되고(S20), 상기 배터리 관리 시스템(200)이 정상적으로 동작하게 됨에 따라 전력저장 시스템이 전력 계통의 고장이 발생하더라도 정상적인 동작을 수행할 수 있게 된다(S21).In this state, the operating system 300 determines whether the failure information of the power system is received from the energy management system 400 (S18). If the failure information is received, The emergency control switch 660 switches the emergency control switch 660 to ON in step S19 so that the battery management system 200 can control the DC power from the battery unit 100 through the emergency control switch 660. [ (S20). As the battery management system 200 operates normally, the power storage system can perform a normal operation even if a failure occurs in the power system (S21).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

100:배터리 모듈 200:배터리 관리 시스템
300:운영 시스템 400:에너지관리 시스템
500:전력변환 시스템 550:3상 AC 변압기
600:제어 스위칭부 610:멀티 스위치부
620:서지 흡수 회로 630, 640:전압 센서부
650:전압 비교기 660:비상제어 스위치100: Battery module 200: Battery management system
300: Operating system 400: Energy management system
500: Power conversion system 550: Three-phase AC transformer
600: control switching unit 610: multi-switch unit
620: surge absorption circuit 630, 640: voltage sensor unit
650: Voltage comparator 660: Emergency control switch

Claims (11)

각 단위 배터리 셀(Cell)이 다수개로 병렬 연결되어 형성되는 각 단위 배터리 어레이(Array)를 다수개로 연결 구성되어 있는 배터리부;
상기 배터리부의 직류전원 측과 전력계통의 교류전원 측을 연계하여 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 전력변환 시스템(Power Conditioning System);
외부의 직류 전원을 공급받아 동작하여, 전력변환 시스템과의 통신수행에 의해 상기 배터리부에 관련된 전반적인 동작을 관리 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System); 및
전력 계통의 고장시 상기 배터리부로부터의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 공급되도록 제어 스위칭을 수행하는 제어 스위칭부(Control Switching Part)를 포함하되,
전력 계통의 고장 발생시에 고장정보와, 인근 지역 모선에서 발생된 전압, 전류, 주파수의 시간 변화율을 수집하는 에너지 관리 시스템(Energy Management System), 및
상기 에너지 관리 시스템으로부터 수신되는 시간 변화율과, 상기 배터리 관리 시스템에 공급되는 외부 직류 전원의 입력 전압치의 상태에 따라 상기 배터리 관리 시스템에 상기 배터리부로부터의 직류 전원 공급 준비를 수행하고, 상기 에너지 관리 시스템으로부터 전력 계통의 고장 정보가 수신되면 상기 배터리부의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 정상 공급되도록 상기 제어 스위칭부를 제어하는 운영 시스템(Power Management System)을 더 포함하고,
상기 제어 스위칭부는 스위칭 단자가 상기 배터리부를 구성하는 다수개의 배터리 셀 단위마다 배열되어 있는 다수개의 단자 탭(Tap)에 외부 직류 전원의 전압치에 따라 선별적으로 스위칭 동작하는 멀티 스위치부와,
상기 멀티 스위치부 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제1센싱 전압을 발생하는 제1전압 센서부,
상기 배터리 관리 시스템 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제2센싱 전압을 발생하는 제2전압 센서부,
상기 제1전압 센서부의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부의 제2센싱 전압을 입력받아 전압을 비교하여, 비교 결과치가 허용된 오차 범위 내에 해당되는 지에 따라 비상제어 스위치를 스위칭하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 전압 비교기 및,
상기 전압 비교기로부터의 스위칭 신호에 의해 스위칭 동작하여, 상기 배터리부로부터의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 공급되도록 하는 비상제어 스위치를 포함하며,
상기 전압 비교기는 상기 제1센싱 전압과 상기 제2센싱 전압의 비교 전압차가 허용된 오차 범위를 초과하면, 상기 멀티 스위치부의 스위칭 단자가 배터리부 측의 단자 탭 위치를 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치.A battery unit comprising a plurality of unit battery arrays formed by connecting a plurality of unit battery cells in parallel;
A power conditioning system for charging and discharging the battery by connecting the DC power supply side of the battery unit and the AC power supply side of the power system;
A battery management system that operates in response to an external DC power supply and manages and controls the overall operation related to the battery unit by performing communication with the power conversion system; And
And a control switching unit that performs control switching so that a DC power from the battery unit is supplied to the battery management system when the power system fails,
An energy management system (Energy Management System) for collecting failure information at the time of occurrence of a failure of the power system and time change rates of voltage, current, and frequency generated in the neighboring local bus, and
Wherein the battery management system performs preparation for supplying DC power from the battery unit to the battery management system according to a time change rate received from the energy management system and a state of an input voltage value of an external DC power supply supplied to the battery management system, Further comprising an operating system (Power Management System) for controlling the control switching unit so that the DC power of the battery unit is normally supplied to the battery management system when the failure information of the power system is received from the battery management system,
The control switching unit includes a multi-switch unit having a plurality of terminal tabs, each of which has a switching terminal arranged for each of a plurality of battery cells constituting the battery unit, and selectively switching according to a voltage value of the external DC power source,
A first voltage sensor unit sensing a voltage applied to the multi-switch unit and generating a first sensing voltage corresponding thereto,
A second voltage sensor unit sensing a voltage applied to the battery management system and generating a second sensing voltage corresponding thereto,
A first sensing voltage of the first voltage sensor unit and a second sensing voltage of the second voltage sensor unit are received and compared with each other, a switching signal for switching the emergency control switch according to whether the comparison result falls within an allowable error range, A voltage comparator for generating a voltage,
And an emergency control switch for performing a switching operation by a switching signal from the voltage comparator to supply DC power from the battery unit to the battery management system,
Wherein the voltage comparator allows the switching terminal of the multi-switch unit to adjust the terminal tap position on the battery unit side when the comparison voltage difference between the first sensing voltage and the second sensing voltage exceeds an allowable error range. Emergency control device of the storage system. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 운영 시스템은 상기 에너지 관리 시스템으로부터 수신되는 시간 변화율이 허용된 기준치보다 크거나, 상기 배터리 관리 시스템에 공급되는 외부 직류 전원의 입력 전압치가 기준값보다 크면, 상기 제어 스위칭부에 의해 상기 배터리 관리 시스템에 상기 배터리부로부터의 직류 전원 공급 준비가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치.The method according to claim 1,
If the time change rate received from the energy management system is greater than the allowable reference value or the input voltage value of the external DC power supplied to the battery management system is greater than the reference value, So that the battery unit is ready for DC power supply. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 멀티 스위치부의 스위칭 동작에 따라 발생되는 서지 전압을 제거하는 서지 흡수 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a surge absorption circuit for removing a surge voltage generated in accordance with a switching operation of the multi-switch unit. 제 3 항에 있어서,
상기 전압 비교기는 상기 제1전압 센서부의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부의 제2센싱 전압의 비교 전압차가 허용된 오차 범위 내에 해당되면, 상기 비상제어 스위치의 스위칭을 위한 동작준비를 완료하고,
상기 전압 비교기의 동작준비 완료 상태에서, 상기 운영 시스템은 상기 에너지 관리 시스템으로부터 고장정보를 수신하게 되면, 상기 전압 비교기에 의해 상기 비상제어 스위치가 스위칭 동작하여 닫히도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 장치.The method of claim 3,
When the comparison voltage difference between the first sensing voltage of the first voltage sensor unit and the second sensing voltage of the second voltage sensor unit is within an allowable tolerance range, the voltage comparator completes preparation for switching the emergency control switch ,
Wherein in the operation ready state of the voltage comparator, when the operating system receives the failure information from the energy management system, the emergency comparator switches the emergency control switch to close by the voltage comparator. Emergency control device. 삭제delete 운영 시스템(Power Management System)이 에너지 관리 시스템(Energy Management System)으로부터 수신되는 인근 지역 모선에서 발생된 전압, 전류, 주파수의 시간 변화율과, 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 공급되는 외부 직류 전원의 입력 전압치가 허용 기준치보다 큰지를 판단하는 제1단계;
상기 시간 변화율과, 상기 외부 직류 전원의 입력 전압치가 허용 기준치보다 크면, 상기 운영 시스템이 배터리부로부터의 직류 전원을 제어 스위칭부를 통해 상기 배터리 관리 시스템에 공급하기 위한 동작 준비를 완료하는 제2단계; 및
상기 에너지 관리 시스템으로부터 전력 계통의 고장 정보가 수신되면, 상기 운영 시스템이 상기 제어 스위칭부가 스위칭 동작되도록 제어하여, 스위칭이 닫힌 상태의 상기 제어 스위칭부를 통해 상기 배터리부의 직류 전원이 상기 배터리 관리 시스템에 정상 공급되도록 제어하는 제3단계를 포함하되,
상기 제2단계는, 상기 제어 스위칭부의 멀티 스위치부가 그 스위칭 단자를 상기 배터리부를 구성하는 다수개의 배터리 셀 단위마다 배열되어 있는 다수개의 단자 탭(Tap)에 대해 외부 직류 전원의 전압치에 따라 배터리부 측의 단자 탭 위치를 조정하여 선별적으로 스위칭 동작하는 단계,
제1전압 센서부가 상기 멀티 스위치부 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제1센싱 전압을 발생하는 단계,
제2전압 센서부가 상기 배터리 관리 시스템 측에 인가되는 전압을 센싱하여, 그에 따른 제2센싱 전압을 발생하는 단계, 및
전압 비교기가 상기 제1전압 센서부의 제1센싱 전압과 상기 제2전압 센서부의 제2센싱 전압을 비교하여, 비교 전압차가 허용된 오차 범위 내에 해당되면, 비상제어 스위치의 스위칭을 위한 동작준비를 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 방법.The time rate of change of the voltage, current, and frequency generated from the nearby local bus that the Power Management System receives from the Energy Management System and the rate of change of the external DC power supplied to the Battery Management System. A first step of determining whether an input voltage value is greater than an allowable reference value;
A second step of finishing preparation for supplying the DC power from the battery unit to the battery management system through the control switching unit when the time change rate and the input voltage value of the external DC power supply are larger than the allowable reference value; And
Wherein when the failure information of the power system is received from the energy management system, the operating system controls the control switching unit to perform switching operation so that the DC power of the battery unit is transmitted to the battery management system through the control switching unit, And a third step of controlling so as to be supplied,
The second step may include switching the switching terminal of the multi-switch unit of the control switching unit to a plurality of terminal tabs (Tap) arranged in units of a plurality of battery cells constituting the battery unit, Adjusting the position of the terminal tab on the side of the switch,
Wherein the first voltage sensor unit senses a voltage applied to the multi-switch unit and generates a first sensing voltage corresponding thereto,
Sensing a voltage applied to the battery management system by the second voltage sensor unit and generating a second sensing voltage corresponding thereto; and
The voltage comparator compares the first sensing voltage of the first voltage sensor unit with the second sensing voltage of the second voltage sensor unit and if the comparison voltage difference falls within the allowable tolerance range, preparation for operation for switching the emergency control switch is completed Wherein the step of controlling the emergency storage system comprises the steps of: 제 8 항에 있어서,
상기 제1단계는, 상기 모선의 전압, 전류 및 주파수의 시간 변화율과, 외부 직류 전원 입력 전압치에 의해 분류된 다이나믹 응답 모드(Dynamic Response Mode)에 따라,
Figure 112018021006798-pat00012

(단, 상기 "ζ"는 전력계통에서 허용하는 기준치이고, 상기 "VRE"는 외부 직류 전원 입력 전압의 기준값이며, 상기 "VDc"는 측정값이고, 상기 "ζ"는 전압의 설정치에 해당됨)
와 같이 계산된 정보에 의해 판단하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 방법.9. The method of claim 8,
The first step may include a step of changing the time rate of change of voltage, current and frequency of the busbars and the dynamic response mode classified by the external DC power input voltage value,
Figure 112018021006798-pat00012

Is a reference value allowed by the power system, "V RE " is a reference value of an external DC power input voltage, "V Dc " is a measured value, " Applicable)
Wherein the control unit determines the emergency control method based on the calculated information. 삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 제3단계는, 상기 전압 비교기의 동작준비 완료 상태에서, 상기 운영 시스템이 상기 에너지 관리 시스템으로부터 고장정보를 수신하게 되면, 상기 전압 비교기에 의해 상기 비상제어 스위치가 스위칭 동작하여 닫히도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 비상 제어 방법.
9. The method of claim 8,
The third step is characterized in that, in a state ready for operation of the voltage comparator, when the operating system receives the failure information from the energy management system, the emergency comparator switches the emergency control switch to close Of the energy storage system.
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