수전 설비ㅡ최대 수요전력 제어기 도입

[임금]

LG산전 전력기기사업부 마케팅팀 정종찬(jcjung@lgis.com">jcjung@lgis.com)

목 차
(1) 배경
(2) 최대 수요전력 제어기란?
(3) 도입 효과
(4) 용어의 정의
(5) 기본 동작 원리
(6) 당사 관련 제품 소개

(1) 배 경

최근의 유가상승 , 원자재 상승 등 경제 순환의 악재들이 들려오는 가운데, 에너지 절감이라는 화두가 부각되고 확산되어 가고 있습니다.
이 시대의 에너지 절감은 선택요소가 아닌 , 필수요소가 되고 있다고 말씀드려도 과언이 아닐 정도로 많은 분야에서 에너지 절감의 방법에 대하여 연구 및 시험적용 등 가시적인 활동들이 활발히 진행되고 있습니다.
직접부하제어 (DLC : Direct Load Control)도 그 일환이라 할 수 있겠습니다. 산업 및 정보화의 급속한 발전으로 전기의 사용이 급증함에 따라 전력 사용기기의 효율성을 높이기 위한 방안을 정부차원에서 적극적으로 검토하고 있으며 , 이와는 별도로 전기를 사용하는 수용가에서 자발적인 전기절감을 유도하기 위하여, 전기 요금 부과 방식을 적용함에 있어서 최대 수요전력을 기준으로 직전 12개월 중 최대치를 적용하여 기본요금을 부과하고 있습니다.

(2) 최대 수요전력제어기(Demand Controller) 란?

전기요금의 1년 기본요금은 계량기에서 15분마다 누적되는 전력량 중 가장 큰 값을 가지고 책정하게 됩니다.
예를 들면 , 1년 내내 15분마다 사용한 전력이 10kw이다가 여름철에 20kw가 되었다면 다음해에는 전기 사용 기본요금은 20kw 기준으로 지불하여야 합니다.

최대 수요전력제어기는 최대 (Peak)전력이 사전에 설정하여 둔 목표전력을 초과하지 않도록 최대전력(Peak전력)을 상시 감시하고 사전 설정한 목표치와 현재 사용중인 전력치를 비교하여 현재전력이 목표전력을 초과할 경우, 에어컨, 냉동기, 펌프, 공조기, 전기로 등 잠시 Off시켜도 되는 부하를 순환적으로 자동 차단하고 사용전력이 목표전력 아래로 내려가거나, Demand 시한이 끝나면 자동으로 부하 전원을 투입시켜 주는 에너지 절감 기기입니다.

또한 , 전기 사용량이 많은 계약전력 300KW 이상의 공장이나, 업무용 빌딩, 학교 등의 동력 수전실에 설치하여 전력 사용상태를 상시 감시하고, 제어 대상 부하를 자동 ON/OFF 하여 상시 최대(Peak)전력을 억제함으로써, 전기 요금을 절감하고 부하를 평준화하여 전기 사용 합리화에 기여할 수 있습니다.

(3) 도입 효과

1. 전력의 유효 이용

부하 조정에 의해 계약전력 범위 내에서 전력을 효과적으로 사용할 수 있도록 전력 사용상태를 감시·제어 하고 , 전력 사용현황을 모니터링할 수 있습니다. 이로써 생산활동 등에 직접 관련이 없는 공조, 조명, 환기 등의 부하를 자동제어함으로써 전력 소비량을 절감할 수 있습니다.

2. 전기요금의 절약

피크 (Peak)전력을 목표전력 이내로 억제하거나 또한 목표전력에 여유가 있을 경우에는 목표전력을 재설정하여 전기 요금을 절감할 수 있습니다.

3. 계약전력의 상승 방지

최대 수요 전력을 최대 수요 전력 제어기에 의해 조정해주면 계약 전력의 상승을 미연에 방지할 수 있습니다 .

4. 부하율 향상에 따른 수전 설비의 여유율 확보

최대수요전력의 절감으로 인한 수전 설비의 여유율 확보로 향후 부하의 증설로 인한 설비 투자비를 절감할 수 있습니다 .

(4) 용어의 정의

1. 수요시한

평균전력을 구하기 위하여 정해진 시간의 길이로 국내의 경우 15분으로 설정되어 있으며, 최대 수요전력제어기가 사용전력 을 연산하고 부하를 제어하는데 기본이 되는 시간

2. 수요전력

수요시한 동안 측정된 전력의 평균값을 말합니다.

수요전력 = 수요시한내 사용전력(kWh) / 수요시한(h)

3. 목표전력

수용가의 수요전력을 전력 소비상태와 제어가능부하의 용량에 따라 제어하고자 설정한 전력

4. 기준전력

설정된 목표전력에 대한 현재값으로 현재전력과 비교하여 제어하기 위한 전력

5. 최대수요전력

일정기간(1개월) 동안 측정된 수요전력 중 최대값

6. 예측전력

수요시한이 끝나는 시점의 전력을 미리 예상한 전력.

7. 현재전력

수요시한 시작부터 현 시점까지 실제 사용된 적산 누계값 .

(5) 기본 동작 원리

1. 디멘드(Demand)의 정의

디멘드란 일정시간내 (수요시한)의 평균전력을 의미하고, 그 값은 수요시한내의 사용 전력량에서 구하는 방법을 취하고 있으며 다음 식으로 나타납니다.

일반적으로 수요시한은 15분, 30분, 또는 1시간 등을 사용하는데 우리나라의 경우는 15분을 기준으로 합니다. 따라서

가 됩니다 .

2. 동작 원리

2.1 펄스발생기에서 입력되고 있는 펄스의 수를 계수하여 현재전력 Pt(수요시한 시작 후 사용된 전력량)를 구합니다.

2.2 현재전력 Pt 와 기준전력 Pr (현재까지의 이상적인 사용전력량)을 비교하여 Pt ≥ Pr인 경우 1단계 경보를 발생시킵니다.

2.3 현재전력 Pt 와 기준전력 Pr, 그리고 남은 수요시한 등을 이용하여 예측전력 Q를 구합니다.

2.4 예측전력 Q와 목표전력 R, 그리고 남아있는 수요시한을 이용하여 조정전력 U를 구합니다. 조정전력 U와 현재전력 Pt, 기준전력 Pr의 관계에 의해 미리 정해진 방식에 따라 부하를 제어합니다.

(6) 당사 관련 제품 소개

1. WDC-2000

항 목		내 용
사용전원		AC 85V∼264V, 50/60Hz (Free voltage)
Demand 시한		5, 10, 15, 20, 30, 60분중 선택
소비전력		40W이하
설치방법		탁상형 / Panel
외형치수 (mm)		343(W) x 133(H) x 317(D)
사용환경		사용온도범위 : -10℃∼55℃
		보관온도범위 : -20℃∼75℃
		사용습도범위 : 90%이하
입력장치		7Keys(△,▷,▽,◁, ESC, MENU, ENTER)
중량		5.5 Kg
표시장치	LCD(Graphic)	설정상황 / 운전 Data 표시
	적색 LED	부하제어 상태표시
	황색 LED	경보제어 상태표시
	녹색 LED	입력신호 상태표시
입력 Port	EOI	KWH Meter의 EOI 신호
	P1∼P3	KWH Meter의 Pulse 신호
출력 Port	경보	3단계(Alarm 1,2,3)
	부하제어	10단계 무전위Relay a/b접점
통신포트	RS-232C(1)	P/C접속용
	RS-232C(2)	On-Line 제어용(또는 Monitoring용)
	Printer	Printer 접속
	RS-485(1)	Remote제어용
	RS-485(2)	Monitoring용

2. WDC-3000 (배전반 장착용. 자사 I-Net 프로토콜 사용)

항 목		내 용
제어 전원		AC 85~264V, DC 110~340V, 50/60㎐
소비 전력		15W 이하
치수		378(W)x185(H)x166(D)
중량		3.65㎏
설치방법		Panel 부착형
사용환경		온도범위 : -10℃ ~ +50℃
		습도범위 : 10% ~ 90%
		표고 : 해발 500m 이하
표시부 (MMI)	7"s Segment	목표전력 , 예측전력 표시
	LCD(Text)	20x4 LCD
	LED	시스템 상태 , 각종 통신상태, 부하상태 표시
	KEY	4 keys(up, down, 기능, 선택)
입력 접점	WP(Dry Contact)	유효 전력량 입력 신호 입력
	EOI(Dry Contact)	수요시간 초기화 신호 입력
출력 접점	경보 (A 접점)	3EA, 3A 220V AC
	부하제어 (C 접점)	10EA, 10A 220V AC
통신 포트	단말기포트 (RS-485)	원격부하 제어 단말기 접속 (LRCU-3000)
	예비포트 (RS-232C)	DC 유지 보수
	주포트 (RS-232C)	관리자용 PC 소프트웨어 접속
	이더넷 (10 Base-T)	서버 접속
	I-NET	서버 접속

지금까지 에너지 절감 기기인 최대수요전력제어기 (Demand Controller)에 대하여 알아보았습니다.
감사합니다 .

[자료출처