사례: 배전 변압기 공급 구역의 임시 용량 증대

이 사례는 Edge-EMS Builder에 “용량 증대”라는 업무 로직이 내장되어 있는 것이 아니라, 수집, 집계 표현식 및 트리거 구성의 세 기본 기능을 조합하여 제어 전략을 구현한다는 점을 보여 줍니다. 이를 이해하면 같은 방식으로 “임계값 모니터링 → 여유 용량 계산 → 동작 실행” 유형의 다른 시나리오도 설정할 수 있습니다.

1. 업무 배경

배전 변압기 한 대가 공급하는 구역의 용량은 고정되어 있습니다(예: 315kVA, 400kVA). 여러 차량의 동시 급속 충전이나 계절적 최대 부하처럼 단시간에 부하가 집중되면 실측 부하가 변압기 정격 용량에 근접하거나 초과할 수 있습니다. 기존 방식은 전력 회사에 변압기 증설을 신청하는 것으로, 기간이 길고 비용이 높으며 실제로는 단시간 피크 대응만 필요한 경우도 많습니다.

공급 구역의 임시 용량 증대는 구역 측에 ESS를 배치하고 Edge-EMS Builder로 부하를 실시간 모니터링하는 방식입니다. 부하가 변압기 용량 상한에 접근하기 전에 ESS 방전을 자동 지시하여 변압기 공급 부족분의 일부를 보완하고, 구역의 총 계통 수전 전력을 안전 임계값 이내로 유지합니다. 부하가 낮아지면 용량 증대 모드를 자동 종료하고 ESS를 정상 스케줄링(예: 경부하 시간대 충전)으로 전환합니다. 변압기를 개조하지 않고 소프트웨어 전략과 ESS만으로 “임시” 용량 증대 효과를 얻습니다.

2. 관련 장치 및 데이터

역할	장치	주요 데이터 포인트
구역 주 계량기	배전 변압기 출력 측 스마트 전력량계	구역 총 계통 수전 전력 Feeder_active_power(kW)
ESS	PCS + BMS	현재 출력 PCS1_active_power(kW, 양수는 방전), SOC PCS1_soc(%), 가용 방전 상한 PCS1_max_discharge_power(kW)
전략 매개변수	사용자 정의/집계 데이터 포인트	변압기 정격 용량 Transformer_rated_capacity(kW), 용량 증대 트리거 임계값 비율, SOC 보호 하한

이 데이터 포인트는 데이터 모델의 원본 데이터(계량기, PCS/BMS 실측값)와 시간대별/사용자 정의 데이터(운영 담당자가 스크립트 수정 없이 계절별로 조정할 수 있는 임계값 매개변수)에서 가져옵니다.

3. 집계 계산: 공급 구역의 잔여 용량 및 증대 요구

집계 데이터 포인트 Feeder_headroom_kw(구역 잔여 용량)를 추가합니다. 표현식:

-- 잔여 용량 = 정격 용량 × 트리거 임계 비율 - 실측 계통 수전 전력
local rated = tonumber(${Transformer_rated_capacity} or 0)
local ratio = tonumber(${Capacity_trigger_ratio} or 0.9)  -- 기본적으로 정격 용량의 90%를 트리거 기준으로 사용합니다.
local used = tonumber(${Feeder_active_power} or 0)

return rated * ratio - used

Feeder_headroom_kw가 음수이면 구역 부하가 트리거 한계에 접근하거나 초과했으며, ESS가 부하를 분담해야 함을 의미합니다.

4. 트리거 구성: 부하가 임계값에 접근하면 자동 방전

트리거 조건(데이터 변경 트리거, DATA_CHANGE):

return tonumber(${Feeder_headroom_kw} or 0) < 0

트리거 동작:

local resultList = {}

local headroom = tonumber(${Feeder_headroom_kw} or 0)   -- 음수는 부족한 전력을 나타냅니다.
local soc = tonumber(${PCS1_soc} or 0)
local maxDischarge = tonumber(${PCS1_max_discharge_power} or 0)

-- SOC 보호: 하한보다 낮으면 용량 보완에 참여하지 않고 알람만 표시하여 과방전을 방지합니다.
if soc < tonumber(${SOC_protect_min} or 20) then
    table.insert(resultList, buildCommonAlarmMap(
        "增容能力不足", "台区负荷超限但储能SOC过低（" .. soc .. "%），无法执行临时增容，请人工介入"
    ))
    return resultList
end

-- 보완해야 할 전력 = 부족 전력의 절댓값이며, ESS의 최대 방전 능력을 초과하지 않아야 합니다.
local needPower = math.min(-headroom, maxDischarge)

table.insert(resultList, buildCommonWriteMap("Collection", "PCS1_power_setpoint", needPower, nil, nil, true))
table.insert(resultList, buildCommonAlarmMap("台区临时增容已启动", "台区负荷超限，储能按 " .. needPower .. " kW 放电分担负荷"))
table.insert(resultList, buildMqttAlarmMap("台区临时增容已启动", "储能放电分担台区负荷", 1, "alarm/upload", 1))

return resultList

5. 종료 조건: 잦은 시작/중지를 방지하는 히스테리시스 설계

“잔여 용량 ≥ 0”을 종료 조건으로 바로 사용하면 부하가 임계값 근처에서 변동할 때 ESS가 반복해서 시작/중지되는 “진동”이 발생합니다. 이를 방지하려면 **히스테리시스 구간(Hysteresis)**을 도입하여 용량 증대 모드의 진입 임계값과 종료 임계값을 다르게 설정합니다.

집계 데이터 포인트 Feeder_headroom_exit_kw를 추가합니다(종료 판단용 여유 용량으로, 임계값 비율을 0.9 대신 0.8처럼 더 여유 있게 설정).

local rated = tonumber(${Transformer_rated_capacity} or 0)
local exitRatio = tonumber(${Capacity_exit_ratio} or 0.8)
local used = tonumber(${Feeder_active_power} or 0)

return rated * exitRatio - used

트리거 구성을 하나 더 추가하여 조건을 ${Feeder_headroom_exit_kw} >= 0 및 ${PCS1_power_setpoint} > 0(현재 용량 증대 상태)로 설정합니다. 동작은 PCS1_power_setpoint를 점진적으로 0으로 낮추고 용량 증대 모드를 종료한 후 정상 스케줄링 전략(예: 경부하 시간대 충전)으로 전환하는 것입니다.

6. 다른 기능과의 조합

• 여러 ESS의 협업: 구역 내 ESS가 여러 대라면 장치 협업으로 각 ESS의 가용 용량을 하나의 집계 포인트로 합산하고, 트리거 동작에서 SOC 수준이나 정격 전력 비율에 따라 방전 작업을 배분할 수 있습니다. 충전기 부하 분산 사례의 균등 배분 알고리즘과 같은 접근 방식입니다.
• 클라우드 시각화 및 스케줄링: 클라우드와 엣지의 협업으로 Feeder_headroom_kw, 용량 증대 시작/종료 상태 및 ESS 출력 등을 클라우드 플랫폼에 정기 보고하여 여러 구역의 운영을 원격 모니터링합니다. 클라우드는 트리거 임계값 등의 매개변수를 전달하여 전략을 동적으로 조정할 수도 있습니다.
• 대규모 재사용: 같은 모델의 PCS/BMS와 동일 전략 구조를 사용하는 공급 구역이 프로젝트에 많다면 장치 유닛 동적 확장으로 위 집계 포인트를 템플릿으로 정의할 수 있습니다. 새 구역을 연결하면 설정이 자동 생성되어 구역마다 반복 구축할 필요가 없습니다.

7. 정리

원본 데이터 수집, 집계 표현식을 통한 여유 용량 계산, 데이터 조건 트리거, 쓰기 동작으로 명령 전달, 알람 및 MQTT 보고 등 이 사례의 모든 기능은 Edge-EMS Builder의 범용 구성 요소입니다. “공급 구역의 임시 용량 증대”라는 구체적인 업무 로직은 전적으로 설정을 조합하여 구현합니다. 전력량계와 PCS를 다른 장치로, 임계값 판단을 다른 업무 규칙으로 바꾸면 같은 구축 방식을 피크 저감 및 경부하 시간대 충전, 최대수요전력 제어, 복수 에너지원 상호 보완 등 거의 모든 “모니터링 → 판단 → 실행” 시나리오에 재사용할 수 있습니다.

이 그림은 본 페이지의 설정 로직을 바탕으로 데이터 및 제어 흐름을 보여 줍니다. 구체적인 작업 필드는 본문의 설정과 스크립트를 참조하세요.

⚠️ 이 사례의 임계값 비율, SOC 보호 하한 등은 예시입니다. 실제 프로젝트에서는 변압기 정격 용량, ESS 가용 용량 및 현지 급전 요구 사항 등을 고려하여 설정해야 합니다.