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소방용 비상발전기의 현장부하시험을 위한 ESS 부하시험장치 운용 알고리즘에 관한 연구
최승규(Seung-Kyou Choi),이후동(Hu-Dong Lee),태동현(Dong-Hyun Tae),이재영(Jai-Young Lee),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2020 전기학회논문지 Vol.69 No.4
A emergency generator for fire-fighting is a key equipment to supply power sources into fire-fighting facilities which protect property and human in case of fire accidents. With its necessary role, a rated load test of emergency generator should be mandatorily carried out by connecting emergency load with the generator in accordance with related regulations. However, the no load test for emergency generator has been performed in general, since serious problems including damage of customer device and shut down of critical load can be occurred when main power is cut off. Therefore, in order to overcome these problems, this paper proposes test method and operation algorithm of load test device with ESS to evaluate performance and state of emergency generator without interruption of power supply based on charging mode of ESS with same characteristics of emergency load. In addition, this paper presents a PSCAD/EMTDC modeling of emergency power supply system which is composed of emergency generator, emergency load and load test device with ESS. From the simulation results based on the proposed modeling and algorithm, it is confirmed that load test method for emergency generator using ESS are useful and practical tools for field load test in fire-fighting facility.
소방용 비상발전기의 현장부하시험을 위한 ESS 부하시험장치의 경제성평가에 관한 연구
최승규(Seung-Kyou Choi) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.9
소방용 비상발전기는 화재와 같은 비상상황에서 인명과 재산을 보호하는 소방시설에 비상전원을 공급하는 중요한 시설이다. 이러한 중요성에 따라 비상발전기는 주기적인 부하시험으로 성능과 상태를 확인하여야 한다. 비상발전기의 일반적인 부하시험 방법은 R, L, C 부하로 구성된 Load Bank를 이용하여 시험하고 있다. 최근, 비상발전기의 효율적인 부하시험을 위하여, 시험 중에 발생한 전력을 저장하였다가 전기사업자에게 판매하는 ESS 부하시험장치의 도입이 검토되고 있다. 그러나 리튬이온배터리의 높은 가격으로 인하여, ESS 부하시험장치는 기존의 Load Bank 방식보다 초기투자비가 많이 소요될 수 있어, 상용화가 어려운 실정이다. 하지만, 비상발전기의 부하시험 동안 발전된 전력의 판매를 고려하면, ESS 부하시험장치는 경제적인 사업모델이 될 가능성이 있다. 따라서, 본 논문에서는 ESS 부하시험장치의 정확한 경제성을 평가하기 위하여, ESS 부하시험장치에 충전된 전력의 판매를 고려한 비용요소와 편익요소로 구성된 경제성평가 모델링을 제시한다. 또한, 제시한 모델링을 바탕으로 ESS 부하시험장치와 Load Bank에 대한 투자회수율과 회수년도를 비교 및 분석한 결과, 전력판매를 고려할 경우 ESS 부하시험장치의 상용화가 가능함을 확인하였다. The ESS load test device (ELTD) can store and exchange electrical energy during the load test of an emergency generator. On the other hand, it is difficult to commercialize ELTDs based on Li-ion batteries because of the high initial cost, which is higher than a load bank test. If the trade of electrical energy stored in ELTD during the test of an emergency generator is considered, it may be possible to commercialize the ELTD. Therefore, this paper proposes an economic model of ELTD composed of the costs and benefits by considering electrical energy trade to perform accurately economic evaluations of an ELTD. From the simulation results of the economic evaluations of an ELTD and the load bank method, it was found that the commercialization of ELTD is possible when the trade in electrical energy in ELTDs is considered.
소방용 비상발전기의 현장부하시험을 위한 20 kW급 ESS 부하시험장치 모델링과 구현에 관한 연구
최승규(Seung-Kyou Choi),이후동(Hu-Dong Lee),최성식(Sung-Sik Choi),페레이라 마리토(Marito Ferreira),노대석(Dae-Seok Rho) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.9
소방용 비상발전기는 화재 시 인명과 재산을 보호하는 소방 시설에 전원을 공급하는 중요한 설비이다. 이러한 중요성에 따라 관련 법규에서는 의무적으로 비상발전기에 비상용 부하를 연결하여 시험하도록 규정하고 있다. 그러나 실 계통에서는 비상전원계통의 부하운전 시험을 위해 상용 전원을 차단하는 경우 저압기기의 파손, 병원과 같은 중요시설의 응급부하 정지 등 심각한 문제점이 발생할 수 있어, 무부하로 비상발전기를 형식적으로 시험하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 개선하기 위하여, 상용 전원의 차단 없이 비상발전기에 전기저장장치를 연계하여, 비상용부하의 동작특성과 동일하게 ESS가 충전동작을 수행함으로서 비상발전기의 성능 및 상태를 시험할 수 있는 방안을 제시한다. 또한, 배전계통 상용 해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 비상발전기, 비상용부하, ESS 부하시험장치로 구성된 비상전원계통의 모델링을 제시하고, 20kW급 ESS 부하시험장치를 구현하여, 이를 바탕으로 다양한 시나리오에 따른 시뮬레이션과 시험을 수행하여 본 논문에서 제안한 ESS 부하시험 장치와 모델링의 유용성을 확인한다. An emergency generator is key equipment for fire-fighting to supply power to fire-fighting facilities, which protect property and people in cases of fire accidents. A rated load test for emergency generators must be carried out by connecting an emergency load to the generator in accordance with related regulations. However, a no-load test has been performed for emergency generators in general since serious problems can occur when the main power is cut off, including the damage of customer devices and shut down of critical loads. Therefore, this paper proposes a load test method for an emergency generator using energy storage system (ESS) without the interruption of main power. The emergency power system was also modeled based on PSCAD/EMTDC software, and a 200-kW scale ESS load test device was implemented. The simulation and test results show that the load test method is useful and practical for an emergency power supply system.
PSCAD/EMTDC를 이용한 전동킥보드용 Battery Safety Management System의 모델링에 관한 연구
신건(Jian Shen),최성문(Seong-Moon Choi),김기영(Gi-Young Kim),정재범(Jae-Beom Jung),최승규(Seung-Kyou Choi),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
최근, 전동킥보드에서 발생한 화재사고 건수는 매년 늘어나는 추세이고, 그중 대부분은 충전 또는 휴지기간 중 전동킥보드에 설치된 리튬이온배터리에서 발생한 것이다. 따라서, 본 논문에서는 전동킥보드용 리튬이온배터리의 안정선을 향상하기 위하여 BSMS(battery safety management system)를 제안하고, PSCAD/EMTDC를 이용하여 셀프 에너지밸런싱부와 셀밸렁싱부로 구성된 BSMS에 대한 모델링을 수행한다. 여기서, 셀프 에너지밸런싱부는 셀프 에너지밸런싱 전류가 설정치를 초과하는 경우 셀간 병렬연결을 분리하는 개폐장치를 동작시켜 배터리에 과전류가 흐르는 것을 방지하고, 셀밸렁싱부는 전압이 높은 셀을 정정 용량만큼 방전하여 셀간 전압 편차를 감소시킴으로써, 저전압 셀이 과충전되는 것을 방지한다. 한편, 상기의 모델링을 바탕으로 BSMS의 운용특성을 평가한 결과, 제안한 BSMS가 리튬이온배터리를 효과적으로 보호할 수 있음을 알 수 있었다.
ESS 저장실의 화재대응을 위한 소방경보시스템 적용방안에 관한 연구
이후동(Hu-Dong Lee),태동현(Dong-Hyun Tae),SHEN JIAN,한병길(Byung-Gil Han),최승규(Seung-Kyou Choi) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
ESS는 재생에너지의 보급 촉진과 전력계통의 안정성 향상 및 전력 소비 효율화 등을 위한 수요가 급증하면서 세계 각국에서 미래 신 성장 산업으로 육성하고 있는 분야이다. 국내에서도 정부는 재생에너지 정책을 수립하고 ESS 보급 사업을 적극적으로 추진하고 있다. 하지만, 최근 ESS 저장실에 화재가 빈번히 발생하여 ESS에 대한 화재안전과 소방대책이 절실히 요구되고 있다. 이에, 본 논문에서는 ESS 저장실에 대한 화재사례와 ESS용 리튬이온배터리의 화재특성을 분석하여, 열 폭주에 의해 확산하는 ESS 저장실의 화재 메커니즘을 도출한다. 또한, 도출한 화재 메커니즘을 바탕으로 ESS 저장실 화재에 대응하기 위한 소방경보시스템의 적용방안을 제시한다.