KR100681662B1 - Generation control system of a tidal power station and method controlling thereof - Google Patents

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Abstract

원격 계측 제어 시스템, 의사결정 시스템 및 주 감시제어 시스템의 통합관리 기술로서 실시간 데이터와 예측 데이터를 통합하여 최적 발전을 수행하기 위한 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로 실시간 데이터를 기준으로 조력발전소의 발전을 제어하는 시스템으로서, 조위를 측정하여 측정된 조위 정보를 전송하는 원격 계측제어 시스템, 상기 원격 계측제어 시스템으로부터 상기 조위 정보를 입력받아 최적 발전을 위한 발전 개시 및 종료 조위를 결정한 예측 조위 정보를 출력하는 의사결정시스템과 상기 원격 계측제어 시스템으로부터 상기 조위 정보를 입력받고, 상기 의사결정시스템으로부터 상기 예측 조위 정보를 입력받아 발전 개시 및 종료 시점을 판단하여 발전 개시 및 종료 명령을 수행하며, 상기 조력발전소의 각종 설비를 제어 및 감시하고, 상기 예측 조위에 대한 정보와 실측된 상기 조위에 대한 정보를 비교하여 출력하는 주 감시제어 시스템을 포함한다.Integrated management technology of remote measurement control system, decision making system and main monitoring and control system. It is related to generation control system and control method of tidal power plant to perform optimal generation by integrating real-time data and predictive data. A system for controlling the generation of tidal power plants, comprising: a remote measurement control system for measuring tide level and transmitting measured tide information, and a prediction for determining the start and end tide level for optimal power generation by receiving the tide information from the remote measurement control system; Receiving the tide information from the decision-making system and the remote measurement control system for outputting tide information, and receiving the predicted tide information from the decision system to determine the start and end time of power generation, and perform a power generation start and end command. , Each of the tidal power plant A control and monitoring equipment, and includes the main monitoring and control system that outputs by comparing the information with respect to the water level is measured and information about the predicted tide.

상기와 같은 시스템을 이용하는 것에 의해 발전량의 극대화를 이루며, 수문, 송배전 설비 및 발전소내의 보조기기의 제어를 정확하고 안전하게 제어할 수 있다.By maximizing the amount of power generated by using the system as described above, it is possible to accurately and safely control the hydrology, transmission and distribution facilities and the control of the auxiliary equipment in the power plant.

조위, 조력발전, 예측, 시뮬레이션 Tidal, tidal power, prediction, simulation

Description

조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법{Generation control system of a tidal power station and method controlling thereof}Generation control system of tidal power plant and control method thereof

도 1은 단류 창조식 조력발전의 Cycle 개념도,1 is a conceptual diagram of Cycle of tidal flow tidal power generation,

도 2는 본 발명에 의한 최적 발전개시 시점 및 정지시점의 계산을 위한 시뮬레이션 개념도,2 is a simulation conceptual diagram for calculating the optimal power generation start time and stop time according to the present invention;

도 3은 수차 효율곡선,3 is the aberration efficiency curve,

도 4는 조지 내 용적곡선,4 is a volumetric curve in George,

도 5는 수문 방류량 곡선,5 is a hydrological discharge curve,

도 6은 배수시 수두차 유량 특성곡선,6 is a characteristic curve of water head difference in drainage,

도 7은 본 발명에 의한 방법으로 시뮬레이션하여 얻은 발전개시 시점을 나타내는 도면,7 is a view showing a power generation start time obtained by simulation by the method according to the present invention;

도 8은 본 발명에 의한 조력발전 시스템의 입출력 관계를 나타내는 개념도,8 is a conceptual diagram showing the input-output relationship of the tidal power generation system according to the present invention,

도 9는 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 시스템을 도시한 블록도,9 is a block diagram showing a power generation control system of the tidal power plant according to the present invention;

도 10은 본 발명에 의한 조력발전의 운영 흐름도.10 is an operational flowchart of tidal power generation according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 원격계측제어 시스템 101 : 조위 측정용 센서100: remote measurement control system 101: sensor for measuring the tide

104 : CPU 105 : 데이터 전송부104: CPU 105: data transmission unit

200 : 의사결정 시스템 201 : 조위 데이터베이스부200: decision system 201: tide database unit

202 : 조위 예측부 203 : 최적 발전 시뮬레이션부202: tide prediction unit 203: optimal power generation simulation unit

300 : 주 감시제어 시스템 301 : 주감시 제어부300: main monitoring control system 301: main monitoring control

308 : 영상출력부 400 : 외부 시스템308: video output unit 400: external system

본 발명은 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 원격 계측 제어 시스템, 의사결정 시스템 및 주 감시제어 시스템의 통합관리 기술로서 실시간 데이터와 예측 데이터를 통합하여 최적 발전을 수행하기 위한 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation control system and a control method of tidal power plant, and in particular, as an integrated management technology of a remote measurement control system, a decision making system, and a main monitoring control system, for realizing optimal generation by integrating real-time data and predictive data. The present invention relates to a power generation control system for tidal power plants and a control method thereof.

일반적으로 석탄이나 석유 또는 원자력을 이용하여 전기를 생성하는 발전장치는 화력발전장치, 수력발전장치 및 원자력 발전장치 등이 대표적이다.In general, a power generator that generates electricity using coal, oil, or nuclear power is typically a thermal power plant, a hydroelectric generator, and a nuclear power plant.

화력발전장치는 화석 연료를 사용하는 것으로 화석 연료 자원이 고갈될 뿐 아니라, 공해의 유발로 환경에 끼치는 피해가 심각하며, 수력발전장치는 넓은 지역을 수몰시켜야 하므로, 지역주민 이주에 따른 사회적 문제와 자연생태계의 파손을 야기시키는 문제점이 있다.Thermal power plants use fossil fuels, which not only deplete fossil fuel resources, but also cause serious damage to the environment due to pollution, and hydroelectric power plants must submerge large areas. There is a problem that causes damage to the natural ecosystem.

그리고 원자력 발전장치는 핵연료의 사용에 따른 안전성에 문제가 있으며, 발전과정에서 발생되는 원자력의 폐기물 및 오염물질 등에 의해 환경을 오염시키게 되어 생명을 위협하는 심각한 문제로 대두되고 있다.In addition, the nuclear power plant has a problem in safety due to the use of nuclear fuel, and is contaminated with the environment by the waste and pollutants of nuclear power generated in the power generation process has emerged as a serious threat to life.

이와 같은 문제를 해소하기 위해 자연을 이용한 발전장치로는 태양열을 이용한 발전장치, 풍력을 이용한 풍력발전장치 및 바다의 조수간만의 차를 이용한 조력발전장치가 있다.In order to solve such a problem, a power generator using nature includes a solar power generator, a wind power generator using wind power, and an tidal power generator using a difference between tides of the sea.

이 중에서 종래의 조력발전장치는 만조시 댐에 담수하였다가 간조 시 방류하여 그 낙차를 이용하여 발전기용 터빈을 회전시키는 방식이다.Among them, the conventional tidal power generator is a freshwater dam at high tide, discharged at low tide and rotates the generator turbine using the free fall.

그러나, 조수간만의 차를 이용하는 발전장치는 넓은 범위의 연해나 연안에 거대한 댐을 건설하여야 하기 때문에 막대한 시설비용이 필요할 뿐 만 아니라, 바다의 일부를 바다와 차단하게 되므로 생태계를 파괴하고, 많은 어류가 터빈을 통과하는 과정에서 어류폐사가 일어나고, 또한, 간조 시에만 발전이 가능하여 만조 시에는 발전이 불가능함으로, 발전 효율면에서 뒤떨어질 뿐 아니라 이러한 문제점으로 인해 조력발전장치는 널리 보급되지 못하는 단점이 있었다.However, tidal power generators require not only enormous facility costs due to the construction of a huge dam on the coast or a wide range of coasts, but also the destruction of ecosystems because many parts of the sea are cut off from the sea. In the process of passing through the turbine, fish deaths occur, and power generation is possible only at low tide, and power generation is not possible at high tide, and it is inferior in terms of power generation efficiency. There was this.

이러함에도 원유를 전량 수입하는 우리나라의 실정에서는 생산비가 저렴하고, 공해가 없는 에너지공급을 위하여 자연 에너지를 이용한 조력발전소의 건설이 요구되고 있다.Even in this situation, in Korea, importing all of the crude oil, it is required to build a tidal power plant using natural energy in order to supply low-cost, pollution-free energy.

이러한 상황을 고려하여 이루어진 기술이 대한민국 공개특허공보 2001-18693호(전력 부하 특성 분석에 의한 수조 내 수위/수압 자동 조절 장치 및 그 방법), 동 2004-66989호(조수간만 차를 이용한 수력 발전 시스템), 동 2004-86969호(조력발전시스템) 등에 개시되어 있다.Considering this situation, Korean Patent Publication No. 2001-18693 (Automatic Water Level / Hydraulic Control Device and Its Method by Analysis of Power Load Characteristics), Dong-Ho 2004-66989 (Hydrogen Power Generation System Using Tide Only) ) And 2004-86969 (tidal power generation system).

즉, 상기 공개특허공보 2001-18693호에 있어서는 전력소모 부하 패턴을 고려하기 보다는 수조의 위치가 저수위로 떨어졌을 때 계획성 없이 동력계를 구동함으 로써 전국적으로 보면 일시에 전력소모가 한 쪽으로 편중되고 있는 문제를 해결하기 위해 수조계로부터 수위를 감지하는 수위 감지부, 하루중 소비되는 전력량을 감지하여 신호를 출력하는 소비전력 검출부, 소비 전력 검출부로부터 정기적으로 유입되는 전력부하 패턴을 감지하고, 수위 감지부로부터 감지된 신호가 입력된 후 전력부하 패턴에 따라 수위를 조절하도록 직류신호를 보내는 제어부, 제어부에서 보내는 신호에 의하여 구동되어지는 구동부, 구동부에 공급되어지는 교류 전류를 상기 제어부에서 보내온 직류 신호에 의하여 제어하는 스위칭부를 포함하는 것으로서, 소비전력 검출부로부터 제어부로 입력되어지는 소비전력 패턴이 고부하인 경우에 구동부의 구동을 억제함으로써, 고부하 시기에 전력소모를 줄 일 수 있는 방법을 제시하고 있다.In other words, in Korean Laid-Open Patent Publication No. 2001-18693, the power consumption is unilaterally biased when viewed nationwide by driving the dynamometer unintentionally when the position of the tank falls to a low level rather than considering the power consumption load pattern. To solve this problem, the water level detector detects the water level from the water tank, the power consumption detector that detects the amount of power consumed during the day, and outputs a signal, and detects the power load pattern regularly introduced from the power consumption detector, and detects it from the water level detector. After the input signal is input, the control unit for sending a DC signal to adjust the water level according to the power load pattern, the drive unit driven by the signal sent from the control unit, the AC current supplied to the drive unit to control by the DC signal sent from the control unit Including a switching unit, the power consumption detection unit By from the power consumption pattern which is input to the control unit inhibiting the drive of the drive unit in case of a high load, it presents a method that can reduce power consumption in the high-load time.

또, 상기 공개특허공보 2004-66989호에 있어서는 저수된 용량만큼의 바닷물의 배수에 의한 발전이 이루어져 그 발전량이 미약하고 그 효율도 낮은 문제점을 해소하기 위해, 대용량의 저수부를 형성하고 저수부를 입수 저수부와 출수 저수부로 분할하는 분할 물막이 벽을 시공하고 분할 물막이 벽에 발전기를 구비하여서 만조 때 입수 저수부에 바닷물을 저장하였다 출수 저수부로 유출시키며 계속하여 발전을 일으킬 수 있는 방법을 제시하고 있다.In addition, in the above-mentioned Patent Publication No. 2004-66989, in order to solve the problem of power generation by the drainage of seawater as much as the stored capacity, and the power generation amount is weak and its efficiency is low, a large capacity reservoir is formed and Construct a split wall to divide the water inlet and the water outlet, and install a generator on the wall to store the seawater in the water inlet at high tide. Doing.

또한, 상기 공개특허공보 2004-86969호에 있어서는 바닷물의 밀물과 썰물에 따른 조석 간만 차를 이용하여 담수시설에 저장할 때나 배출할 때, 수위를 감지하게 제1센서를 설치한 대 저수조, 수위를 감지하게 제2센서를 설치한 소 저수조, 대 저수조와 소 저수조의 전면에 썰물과 밀물의 수위에 따라 가변적으로 발전수차 의 위치와 일정 높이 내에서 낙차 높이가 기 설정된 정보에 의해 제어되게 설치한 낙차 형성 장치, 대 저수조와 소 저수조의 전면에 횡으로 낙차 형성 장치상에 배치되어 밀물과 썰물의 낙차에 의해 회전하게 설치된 다수의 발전수차, 낙차 형성 장치의 발전수차 작동에 의해 전기적으로 연결되어 발전이나 축전하게 구성된 발전부, 발전부의 작동 감지와 대, 소 저수조의 수량감지와 낙착 형성 장치의 가변 제어와 바닷물의 밀물과 썰물시 기 설정된 정보에 의해 감지하면서 각각의 수문을 제어하게 되는 제어장치를 포함한 구성으로 이루어지는 조력발전장치를 제안하고 있다.In addition, the Patent Publication No. 2004-86969 discloses a water tank and a water level installed with a first sensor to detect the water level when storing or discharging in a freshwater facility by using the tidal difference between the tide and the low tide of seawater. In the small reservoir, the large reservoir and the small reservoir where the second sensor is installed, the drop formation is controlled so that the drop height is controlled by preset information within the predetermined height and the position of the power generation aberration according to the water level of the low tide and the high tide. A large number of power generating aberrations arranged on the drop forming apparatus transversely in front of the device, the large reservoir and the small reservoir, and electrically connected by the operation of the generation aberration of the drop forming apparatus, which are rotated by the drop of the high and low tide. Power generation unit, operation detection unit, water level detection of large and small reservoirs, variable control of falling-off formation device, and high and low tide of seawater As sensed by the predetermined information has proposed a tidal power generation apparatus comprises a structure including the control device control of the respective sluice.

조력발전은 해수를 인공적으로 조성된 조지(저수지)에 유입시키면서 발생되는 조석간만의 차를 이용하여 바다와 조지간의 수위차에 따른 위치에너지를 운동에너지로 변환시켜 발전하는 방식이다.Tidal power generation is a method of generating potential energy by converting the potential energy according to the water level difference between the sea and George into kinetic energy by using the difference between tides generated by introducing seawater into artificially created George.

조력발전은 수력발전과 발전방식은 유사하지만 하루 두 번 발전과 수문을 조작하여야 하고, 조지의 한정된 저수량 때문에 저수지 상류에서 유입되는 내수와 바다에서 유입되는 조수의 양을 고려하여 최대 발전을 목표로 운전해야 하기 때문에 발전의 최적화에 대한 변수가 수력발전의 경우보다 많고 시설이 대규모이며 가동빈도도 높은 어려움이 있다.Tidal power generation is similar to hydroelectric power generation, but requires twice a day to operate power generation and hydrology. Operation is aimed at maximum power generation considering the amount of tidal water flowing in from the upstream of the reservoir and the amount of tidal water coming from the sea due to George's limited water storage. There are many difficulties in optimizing power generation than hydroelectric power generation, large facilities, and high frequency of operation.

조력발전은 일반적으로 조석의 이용횟수에 따라 단류식 발전과 복류식 발전으로 나누고 단류식의 경우 이용방향에 따라 창조식과 낙조식으로 구분된다. 어느 경우이던 조력발전에 있어서 한 방향의 흐름만을 이용하므로 보통 단류식이라 한 다.Tidal power generation is generally divided into single-flow and double-flow generation according to the number of tides. In any case, it is usually called a single-flow type because only one direction of flow is used in tidal power generation.

조력발전의 운전방식은 발전대기, 발전모드, 배수대기, 배수모드가 계속 반복된다. The operation mode of tidal power generation repeats the generation standby, generation mode, drain standby, and drain mode.

도 1은 단류 창조식 조력발전의 Cycle 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a cycle of a single flow creative tidal power generation.

조력발전의 발전모드에서는 수문을 폐쇄하고 터빈/발전기를 통해 조수를 조지로 유입시키지만, 배수모드에서는 수문을 개방하고 터빈/발전기가 역 배수하여 조지를 비워둔다. In tidal power generation mode, the gate is closed and the tidal water is introduced into George through the turbine / generator. In drainage mode, the gate is opened and the turbine / generator is drained back to leave George empty.

도 1에서 보는 바와 같이 조위가 조지 수위보다 일정 수위만큼 높아지면 발전에 적합한 수두차를 결정하여 발전을 개시하고 조위가 하강하여 조지 수위에 근접해 갈 때 발전을 중지하게 된다.As shown in Figure 1, when the tide is higher than the water level by a certain level determines the head head suitable for power generation to start the development and stop the power generation when the tide is lowered close to the level.

조력발전은 수차 발전기가 많이 설치되지만 배수용량을 키우기 위해 수문도 많이 설치되어야 하며, 이러한 설비는 수력발전 설비의 5배정도의 대규모 시스템으로 구성된다.Although tidal power generators are installed a lot of water generators, a lot of water gates should be installed to increase drainage capacity, and these facilities are composed of a large-scale system that is about five times larger than hydroelectric power plants.

바다의 조수는 무한정이라 할 수 있고, 조지의 저수량은 한정되어 있으므로 조위와 조지 수위를 예측하여 최대 발전량을 생산할 수 있는 발전 개시 수두차 결정과 최소 발전 가능 수두차를 결정하는 것이 조력발전소의 특징이자 발전량 생산의 중요 변수로 된다.The tidal power of the sea is infinite, and since George's water storage is limited, it is the characteristic of tidal power plants to determine the start generation head car and the minimum power head car that can produce the maximum power by predicting the tide and the water level. Power generation becomes an important variable in production.

상기 공보에 개시된 기술에 따르면, 조력발전소에서 실시간으로 변화하는 조위의 변화에 따라 발전기의 운전 또는 정지를 실행하므로, 발전기의 운전 개시 시점과 정지 시점을 결정하는 데 어려움이 따르고, 이 시점을 정확하게 결정하지 못 하므로 발전량을 극대화 할 수 없다는 문제점이 있었다.According to the technique disclosed in the above publication, since the generator is operated or stopped in accordance with the change of the tide which is changed in real time in the tidal power plant, it is difficult to determine the start time and the stop time of the generator, and accurately determine the time point. There was a problem that can not maximize the amount of power generation.

또한, 송배전 계통의 제어, 수문의 제어, 발전소 내의 보조 기기의 제어 시점을 정확하게 예측할 수 없어 그 운영을 효과적으로 실행할 수 없다는 문제점도 있었다.In addition, there was a problem in that the operation of the transmission and distribution system, the control of the flood gate, and the control timing of the auxiliary equipment in the power plant cannot be accurately predicted.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 조위를 예측하고 최적 발전 개시와 종료 시기를 예측함으로써, 발전효율을 높일 수 있는 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to solve the problems described above, to provide a power generation control system and a control method of tidal power plant that can increase power generation efficiency by predicting the tide and predicting the optimum start and end time of power generation. It is for.

본 발명의 다른 목적은 발전기, 송배전 설비, 수문 및 발전소내의 보조 기기를 효율적으로 관리할 수 있는 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a power generation control system and a control method of an tidal power plant that can efficiently manage generators, transmission and distribution facilities, flood gates and auxiliary equipment in power plants.

상기와 같이 본 발명의 목적은 조력발전과 관련하여 조수량이 비교적 일정하고, 조석의 특성은 지역적으로 차이는 있으나 규칙적으로 일어나는 해양 현상을 이용하기 때문에 그 예측이 가능하다.As described above, an object of the present invention is that the tidal amount is relatively constant in relation to tidal power generation, and the characteristics of tides are regionally different, but the prediction is possible because of using a regularly occurring marine phenomenon.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 시스템은 실시간 데이터를 기준으로 조력발전소의 발전을 제어하는 시스템으로서, 조위를 측정하여 측정된 조위 정보를 전송하는 원격 계측제어 시스템, 상기 원격 계측제어 시스템으로부터 상기 조위 정보를 입력받아 최적 발전을 위한 발전 개시 및 종료 조위를 결정한 예측 조위 정보를 출력하는 의사결정시스템과 상기 원격 계측제어 시스템으로부터 상기 조위 정보를 입력받고, 상기 의사결정시스템으로부터 상기 예측 조위 정보를 입력받아 발전 개시 및 종료 시점을 판단하여 발전 개시 및 종료 명령을 수행하며, 상기 조력발전소의 각종 설비를 제어 및 감시하고, 상기 예측 조위에 대한 정보와 실측된 상기 조위에 대한 정보를 비교하여 출력하는 주 감시제어 시스템을 포함한다.In order to achieve the above object, the power generation control system of a tidal power plant according to the present invention is a system for controlling power generation of a tidal power plant on the basis of real-time data, and a remote measurement control system for measuring the tide level and transmitting measured tide information, the remote A decision system that receives the tide information from a measurement control system and outputs predicted tide information for determining power generation start and end tide for optimal power generation; and receives the tide information from the remote measurement control system, and receives the tide information from the decision system. It receives the predicted tide information, determines the start and end time of power generation, executes power generation start and end commands, controls and monitors various facilities of the tidal power plant, and displays the information about the predicted tide and the measured tide. Includes main monitoring and control system for comparison and output The.

또, 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 시스템에 있어서, 상기 의사결정시스템은 원격 계측제어 시스템으로부터 입력되는 조위 정보중 일정기간의 정보를 저장하는 조위 데이터베이스부, 상기 조위 데이터베이스부에 저장된 상기 정보에 의해 조위를 예측하는 조위 예측부와 상기 조위 예측부에서 예측된 조위에 의해 최대 발전 가능한 발전 개시 및 종료 조위를 예측하는 최적 발전 시뮬레이션부를 포함한다.In addition, in the power generation control system of the tidal power plant according to the present invention, the decision system includes a tide database unit for storing information of a predetermined period of tide information input from the telemetry control system, and the information stored in the tide database unit. And an optimum power generation simulation unit for predicting the maximum power generation start and end tidal power generation possible by the tidal power predicted by the tidal current predicting unit.

또, 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 시스템에 있어서, 상기 주 감시제어 시스템은 발전 개시 및 종료 시점을 판단하는 주 감시제어부, 상기 주 감시제어부에 의해 제어 및 감시되는 발전기 및 보조기기, 발전소내 설비, 송·수변전 설비 및 수문설비와 상기 주 감시제어부에 의해 감시되는 방조제 및 저수지 설비를 포함한다.In addition, in the power generation control system of the tidal power plant according to the present invention, the main monitoring control system is the main monitoring control unit for determining the start and end time of power generation, the generator and auxiliary equipment controlled and monitored by the main monitoring control unit, in the power plant It includes facilities, transmission and water substation facilities and hydrological facilities, and the aid and reservoir facilities monitored by the main monitoring and control unit.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 방법은 발전소의 시설제약 조건하에서 발전에 필요한 유효낙차를 일정간격으로 나눈 값에 대한 유효낙차와 수량을 변화시켜 발전량들을 계산하는 단계, 상기 발전량들을 비교하여 최대 발전량을 판단하는 단계, 상기 최대 발전량이 되는 경우에 있 어서의 조위를 발전 개시 및 종료 조위로 결정하는 단계를 포함한다.In addition, the power generation control method of the tidal power plant according to the present invention to achieve the above object is to calculate the amount of generation by changing the effective drop and the amount of the effective drop divided by a predetermined interval required for power generation under the facility constraint conditions of the power plant And determining the maximum generation amount by comparing the generation amounts, and determining the tide level in the case of the maximum generation amount as the generation start and end tide level.

또, 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 방법에 있어서, 상기 발전소의 시설제약 조건으로서 실시간 데이터를 얻기 위하여 바다의 조위를 측정하는 단계, 과거 일정 주기별 조위 데이터를 얻기 위하여 상기 실시간 데이터를 저장하는 단계, 상기 저장 단계에서 저장된 과거의 조위 데이터로부터 조위를 예측하는 단계를 더 포함한다.In addition, in the power generation control method of the tidal power plant according to the present invention, the step of measuring the sea tide in order to obtain real-time data as a facility constraint condition of the power plant, storing the real-time data to obtain the tide data for each predetermined period in the past Step, the step of predicting the tide from the past tide data stored in the storing step further.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

1 조석동안의 발전량은 발전개시 수두차의 결정시기에 따라 민감하게 변화하게 된다. 따라서 본 발명에서는 매 조석마다 발전가능 최저 수두에서 정격 수두차까지 0.1mTlr 변화시키면서 발전량을 산정하여 최대 발전량이 발생하는 수두차를 결정하는 것을 목표로 한다. 1 The amount of power generated during tidal changes sensitively depending on the timing of the head start. Accordingly, the present invention aims to determine the head difference at which the maximum amount of power generation occurs by calculating the amount of power generated by varying the amount of power generated from the lowest possible head to the rated head difference at every tidal current.

도 2는 본 발명에 의한 최적 발전개시 시점 및 정지시점의 계산을 위한 시뮬레이션 개념도이다.2 is a simulation conceptual diagram for calculating the optimal start time and stop time of power generation according to the present invention.

조위 및 조지 수위변화에 대한 발전기의 최적 가동시점 및 정지시점의 결정 시뮬레이션은 도 2에서 보이는 바와 같이 발전가능 최저 수두차에서부터 조위의 최고점까지 예컨데 조위를 0.1m씩 변화시키면서 발전 가능한 발전량을 산출하여 발전량이 최대가 되는 수위를 정격 수두차로써 결정하여 정격 수두차가 되는 시점을 최적의 발전개시 시점으로 설정하고, 이후 조위가 점점 낮아져 발전가능 최저 수두차가 되는 수위로 내려오는 시기에 발전이 종료되는 정지 시점으로 설정하는 것이다.The simulation of the determination of the optimum start and stop time of the generator for the tide and george level changes is performed by calculating the amount of generation that can be generated by changing the tide by 0.1m, for example, from the lowest possible water head to the highest tide. The maximum water level is determined as the rated head difference, and the time at which the rated water head becomes the optimal power generation start point is set. Then, the stop point at which power generation ends at the time when the tide is gradually lowered to the level that becomes the lowest possible power head. Is set to.

상기와 같은 결과의 시작 및 정지 조위를 이하에서 설명될 주 감시제어부 시스템에 전송하여 주감시 제어부 시스템으로 입력되는 실측 조위와 비교하여 자동으로 발전기가 기동 및 정지하는 것이다.The generator starts and stops automatically by comparing the start and stop tide of the above result to the main monitoring and control system, which will be described below, compared to the measured tide input to the main monitoring and control system.

상기와 같은 조위 정보에 대한 시뮬레이션은 조력발전소의 시설규모에 따라 다르게 된다.Simulation of the tide information as described above is different depending on the size of the facility of the tidal power plant.

이러한 시뮬레이션을 위한 입력자료로는 1) 조위 예측자료, 2) 수차(터빈) 효율, 3) 조지의 내 용적, 4) 상황별 해양정보 및 설비의 제약 조건에 대한 데이터가 필요하다.The input data for this simulation are 1) tidal forecast data, 2) aberration (turbine) efficiency, 3) George's capacity, and 4) situational marine information and equipment constraints.

도 3은 제작사에서 제공되는 수차(터빈) 효율곡선이고, 도 4는 수심측량에 의해 얻은 조지 내 용적곡선이며, 도 5는 수문 방류량 곡선이고, 도 6은 배수시 수두차 유량 특성곡선이다.3 is an aberration (turbine) efficiency curve provided by the manufacturer, FIG. 4 is a volumetric curve in George obtained by depth measurement, FIG. 5 is a hydrologic discharge amount curve, and FIG. 6 is a water discharge characteristic curve at drainage.

도 3에서 수차(터빈) 효율곡선은 수차와 관련된 모든 성능특성을 나타내고 있다. In FIG. 3, the aberration (turbine) efficiency curve shows all performance characteristics related to aberration.

도 4에서 조지 내 용적 곡선에서는 수량(水量)에 따른 조지의 수위를 나타내고 있다.In FIG. 4, the volumetric curve in George represents the level of George according to the amount of water.

도 5에서 수문 방류량 곡선은 Net 상태의 수두차에 따른 수문으로 방류되는 조지 내의 배수능력을 나타내고 있다.In FIG. 5, the hydrologic discharge curve shows drainage capacity in George discharged to the hydrologic according to the water head difference in the Net state.

도 6에서 배수시 수두차 유량 특성 곡선은 Gross 상태의 수두차에 따른 배수시 조지 내의 배수능력을 나타내고 있다.In FIG. 6, the water head difference flow rate characteristic curve indicates the drainage capacity in George at the time of drainage according to the water head difference in the gross state.

조력발전에서 발생되는 전력은 P=9.8HQ 로서 결정된다.The power generated from tidal power is determined as P = 9.8HQ .

여기서, P는 전력, H는 유효낙차, Q는 수량이다. Where P is power, H is effective drop, and Q is quantity.

도 2에 있어서, 발전가능 최저 수두차의 시점부터 발전을 하게 되면, 그 시점으로부터 조지의 수위는 상승하게 되어 상기 식에서 유효낙차가 감소하게 되어 전력(P)는 감소하게 되고, 유효낙차를 크게 하기 위하여 정격 수두차 이후 조위가 최고점이 되는 시점부터 발전을 하게 되면, 발전 가능한 수량이 적어지게 되어 역시 전력(P)는 감소하게 된다.In FIG. 2, when power is generated from the point of time of the lowest power head possible, George's level rises from that point, and the effective drop in the above equation decreases, thereby reducing the power P and increasing the effective drop. In order to generate power from the point when the tide is the highest point after the rated head car, the quantity of power that can be generated is reduced and the power P is also reduced.

따라서, 본 발명에 있어서는 유효낙차와 수량의 곱이 최대가 되는 즉, 상기 전력(P)이 최대가 되는 시점인 정격 수두차를 시뮬레이션에 의해 예측하는 것이다.Therefore, in the present invention, the product of the effective drop and the quantity is maximized, that is, the head of the rated difference, which is the point in time at which the power P is maximized, is predicted by simulation.

조력발전에 있어서, 발전량은 상기의 곡선들에서 보여주는 바와 같이 1) 조위와 발전소 운전에 따른 조지 수위의 변화에서 결정되는 가용수두, 2) 수차(터빈)의 효율곡선, 3) 조지의 내 용적, 4) 수문 배수용량, 5) 발전방식 등 서로 영향을 미치는 여러 가지 요소들에 의해 결정된다. In tidal power generation, power generation is shown in the above curves as follows: 1) the available head determined by the change of the George water level according to the tidal and power plant operation, 2) the efficiency curve of the aberration (turbine), 3) the volume of the George, It is determined by several factors that affect each other, such as 4) hydrologic drainage and 5) power generation.

조력발전은 조지의 용량 등이 한정된 시설제약 조건하에서 발전량의 극대화를 위한 발전기의 최적 기동 및 정지 시점을 결정하기 위해 조지 수위에 따른 최대 발전량을 결정하게 되는데 최대 발전량의 예측은 조위예측 및 조지의 가용수량 등에 의해 결정된다.The tidal power generation determines the maximum power generation amount according to the level of the George to determine the optimal starting and stopping time of the generator for maximizing the power generation under the limited facilities of George's capacity. It depends on the quantity.

최대 발전량은Maximum generation amount

Figure 112005024227286-pat00001
Figure 112005024227286-pat00001

로 하는 목적 함수값을 갖게 된다.It has an objective function value.

여기서, N은 조위와 조지 수위의 차(유효 수두차)를 일정간격으로 나눈 값(일정간격은 예를 들면 0.1m)이고, Pi는 일정간격으로 나눈 값에 따른 조위에서의 발전량이다.Here, N is a value obtained by dividing the difference between the tide level and the George level (effective head difference) by a constant interval (constant interval is, for example, 0.1 m), and Pi is the amount of power generation in the level according to the value divided by the predetermined interval.

이 예측 방법은 상기 발전시설의 제약 조건하에서 상기 설명한 N의 값을 변화시키면서 발전량이 최대가 되는 점에서의 조위를 최대 발전 개시 조위로서 예측하게 된다.This prediction method predicts the tide at the point of generating maximum power while changing the value of N described above under the constraint of the power generation facility as the maximum power generation start tide.

도 7은 본 발명에 의한 방법으로 시뮬레이션하여 얻은 발전개시 시점을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a power generation start time obtained by simulation by the method according to the present invention.

도 7에 있어서, 청색 선은 조위로써, 시간변화에 따라 대략 사인 파형을 나타내고 있고, 보라색 선은 조지 수위로써, 조위가 최저로 된 상태(간조)에서 배수가 완료되고 발전 개시로부터 종료시까지 수위가 상승하며 발전 종료시에 조지의 수위가 최고치를 유지하고 있다.In Fig. 7, the blue line is the tide and shows an approximately sinusoidal waveform with time change, and the purple line is the george level, where the drainage is completed in the state of low tide (low water) and the water level is increased from the start of power generation to the end. At the end of the development, George's water level remains the highest.

또한, 하늘색 선은 Gross 상태의 곡선으로써, 조위와 조지 수위의 차이인 조력 발전에 있어서의 수두차를 나타내고 있으며, 고동색 선은 Net 상태의 곡선으로써, 본 발명에 의한 시뮬레이션에 의해 최대 발전량이 되는 발전개시 시점으로부터 발전 가능한 최저 조위까지의 사이에 대한 유효 수두차를 나타내는 곡선이다.In addition, the light blue line is the curve of the cross state, which represents the head head difference in tidal power generation which is the difference between the tide level and the George level, and the maroon line is the curve of the Net state, which is the maximum generation amount by the simulation according to the present invention. It is a curve which shows the effective head difference from the start point to the lowest possible tidal power generation.

즉, 이 곡선이 갖는 면적을 적분하면 본 발명에 의한 최대 발전량에 해당하게 된다.That is, integrating the area of this curve corresponds to the maximum power generation amount according to the present invention.

발전설비의 최적 발전개시 수두차의 결정으로 수차(터빈)는 자동 기동되고, 조속기의 Joint control 및 조력발전소의 전체 시설은 원격 감시된다. The aberration (turbine) is automatically started by the determination of the optimum power generation start of the power plant, and the joint control of the governor and the entire facility of the tidal power plant are remotely monitored.

도 8은 본 발명에 의한 조력발전 시스템의 입출력 관계를 나타내는 개념도이다.8 is a conceptual diagram showing the input-output relationship of the tidal power generation system according to the present invention.

본 발명에 의한 조력발전은 동일한 컴퓨터에서 이원화된 시스템이 연계되어 도 8에서 보는 바와 같은 단계별로 이루어지는 공정제어에 의해 이루어질 수 있다.Tidal power generation according to the present invention can be achieved by a process control step by step as shown in FIG.

도 8에 있어서 조위예측 및 최대 발전량 시뮬레이션은 선행적으로 별도 계산되고, 발전설비의 자동 기동 및 정지의 입력값 즉, 최대 발전량을 위한 발전 발전 개시 시점에 대한 예측 조위와 발전 종료 시점에 대한 예측 조위의 값을 제시한다.In FIG. 8, the tide prediction and the maximum power generation simulation are separately calculated in advance, and the input values of the automatic start and stop of the power generation facility, that is, the predicted tide for the generation start time and the prediction tide for the generation end point for the maximum generation amount Gives the value of.

발전설비와 Joint Control 및 원격감시설비는 무한 S/W운전에 의해 토큰방식으로 감시제어하게 된다. Power generation facilities, joint control and remote monitoring facilities are monitored and controlled by token method by infinite S / W operation.

이하, 본 발명의 구성을 도 9에 따라 설명한다.Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated according to FIG.

도 9는 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 시스템을 도시한 블록도이다.9 is a block diagram showing a power generation control system of the tidal power plant according to the present invention.

도 9에 있어서, (100)은 바다의 조위를 측정한 데이터를 가공 처리하는 원격 계측제어 시스템이고, (200)은 원격 계측제어 시스템(100)으로부터 받은 조위 데이터를 이하에서 설명하는 선입 선출(FIFO) 방식에 의해 일정 기간분의 데이터 저장하며, 그 데이터들에 의해 역시 이하에서 설명하는 주기별 데이터의 값에 의해 일정 주기동안의 조위를 예측하며 일정 주기동안의 그 예측된 파형으로부터 최대 발전량이 되는 발전 개시 및 종료 조위를 예측하는 의사결정 시스템이다.In FIG. 9, reference numeral 100 denotes a remote measurement control system for processing data obtained by measuring sea tide, and reference numeral 200 denotes first-in, first-out (FIFO) for explaining tide data received from the remote measurement control system 100 below. By using this method, data for a certain period of time is stored, and the data are predicted at a certain period of time by the value of the cycle-specific data described below, and the maximum amount of power generated from the predicted waveform during the period is obtained. It is a decision system to predict power generation start and end tide.

또한, (300)은 원격 계측제어 시스템(100)으로부터 실측되는 조위 데이터를 입력받고, 의사결정 시스템(200)으로부터 발전 개시 및 종료 조위를 입력받아 비교함으로써, 발전의 개시 및 종료 시점을 결정하여 수차를 가동시켜 발전을 명령하고 발전에 관련된 설비의 제어 및 감시를 수행하는 주 감시제어 시스템이고, (400)은 주 감시제어 시스템(300)으로부터 통신망을 통하여 데이터를 입력받고, 필요에 따라 주 감시제어 시스템(300)을 제어하기 위한 외부 시스템(400)이다.In addition, 300 receives input of the tide data measured from the telemetry control system 100, and compares the generation start and end tide from the decision system 200 to determine the start and end time of the power generation and aberration The main monitoring control system for commanding the power generation to operate the power generation and to control and monitor the equipment related to the power generation, 400 receives data from the main monitoring control system 300 through the communication network, if necessary, the main monitoring control External system 400 for controlling system 300.

이하에서는 각 시스템(100)(200)(300)(400)에 대한 구체적인 설명을 역시 도 9에 따라 설명한다.Hereinafter, a detailed description of each system 100, 200, 300, 400 will also be described with reference to FIG. 9.

원격제어 시스템(100)에 있어서, (101)은 도시되지 않은 발전설비가 구비되어 있는 분할 물막이 벽의 적정 장소에 마련되어 바다 측의 조위를 측정하기 위한 조위 측정용 센서이고, (102)는 조위 측정용 센서(101)에 의해 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 컨버터이며, (103)은 A/D 컨버터(102)에 의해 변환된 조위 측정값에서 분산된 측정값을 평균 측정값으로 보정하기 위한 조위 필터링용 필터이다. In the remote control system 100, reference numeral 101 denotes a sensor for measuring the level of sea level for measuring the tide on the sea side provided at an appropriate location on the wall of a partitioned water wall in which power generation equipment (not shown) is provided. Is an A / D converter that converts the analog value measured by the sensor 101 to a digital value, and 103 denotes an average measured value obtained by dispersing the measured value dispersed from the roughness measured value converted by the A / D converter 102. This filter is for tide filtering.

(104)는 조위 필터링용 필터(103)에서 여과된 측정값을 처리하여 저장하는 CPU 저장부이고, (105)는 저장부(104)에 저장된 측정값을 전송하기 위한 조위 데이터 전송부이다.Numeral 104 is a CPU storage unit for processing and storing the measured value filtered by the tide filtering filter 103, and 105 is an tide data transmission unit for transmitting the measured value stored in the storage unit 104.

의사결정 시스템(200)에 있어서, (201)은 조위 데이터 전송부에서 전송된 데이터를 보관하는 조위 데이터 베이스부이다.In the decision system 200, 201 is a tide database unit for storing data transmitted from the tide data transmitter.

즉, 현재의 조위에 대한 데이터가 필터(103)에 의해 필터링되어 저장부(104)에 평균 조위값으로 저장되고, 조위 데이터 베이스부(201)에는 시간의 경과에 따라 과거의 값으로 처리된 과거의 일정 주기별(1시간, 6시간, 304시간, 24시간) 조위에 대한 데이터가 저장되며, 이와 동시에 과거의 주기별 데이터에 대한 평균값(조위의 평균값을)도 산출되어 저장된다. 조위 데이터 베이스부(201)에 저장된 과거의 측정 조위값과 현재 측정된 조위값에 따라 조위 예측부(202)는 실시간으로 변화하는 조위를 예측할 수 있게 된다. That is, the data about the current tide is filtered by the filter 103 and stored in the storage unit 104 as an average tide value, and the tide database unit 201 is processed as a past value as time passes. The data of the tide for each fixed period of time (1 hour, 6 hours, 304 hours, 24 hours) is stored, and at the same time, the average value (average value of the tide) of the data for the past periods is also calculated and stored. The tide predicting unit 202 may predict the tide changing in real time according to the past measured tide value and the currently measured tide value stored in the tide database unit 201.

또한, 조위 데이터 베이스부(201) 및 조위 예측부(202)에 저장된 값은 일정 기간 마다 업그레이드되고, 선입 선출(FIFO) 방식으로 적용된다.In addition, the values stored in the tide database unit 201 and the tide predicting unit 202 are upgraded at regular intervals, and are applied in a first in, first out (FIFO) manner.

또, 의사결정 시스템(200)에 있어서, (203)은 발전 설비의 가동 및 정지 시점을 주 감시제어 시스템(300)에서 결정할 수 있도록 하기 위한 최적 발전 시뮬레이션부로서, 조위 예측부(202)에서 과거의 조위와 현재의 조위에 따라 미래의 조위를 예측하는 시뮬레이션을 기동시켜 발전 설비의 가동 및 정지 시점의 조위의 최적점을 결정한다.In addition, in the decision making system 200, 203 is an optimal power generation simulation unit for allowing the main monitoring and control system 300 to determine the starting and stopping time of the power generation equipment. According to the tide and the current tide, the simulation to predict the future tide is started to determine the optimum point of tide at the time of starting and stopping the power plant.

또, 주 감시제어 시스템(300)에 있어서, (301)은 데이터 전송부(105)에서 전송된 실시간의 조위 데이터와 최적 발전 시뮬레이션부(203)에서 시뮬레이션 된 결과 즉, 발전 개시 및 종료 조위 데이터를 비교하여 발전기 및 보조기기(302), 발전소내 설비(303), 송·수변전 설비(304) 및 수문설비(305)를 실질적으로 제어 및 감시하고, 방조제 및 저수지 설비(306)의 상태를 감시하는 주감시 제어부이다. In the main monitoring control system 300, reference numeral 301 denotes real-time tide data transmitted from the data transmission unit 105 and simulation results of the optimum power generation simulation unit 203, that is, power generation start and end tide data. In comparison, the generators and auxiliary equipment 302, the power plant equipment 303, the transmission and water substation equipment 304, and the hydrologic equipment 305 are substantially controlled and monitored, and the condition of the water repellent and the reservoir equipment 306 is monitored. It is the main surveillance control unit.

즉, 주감시 제어부(301)는 과거의 주기별 데이터에 의한 예측값과 실시간으로 변화하는 현재의 실측값 데이터를 비교하여 일정 범위 내(일정 조위가 되는 시점)에 들어오는 시기를 판단하여 발전기 및 보조기기(302)의 정지 또는 가동 시점, 변전소의 송전 및 수전 시점, 수문의 개폐 시점, 기타 발전소 내의 보조기기의 가동 및 정지 시점을 결정한다. That is, the main monitoring control unit 301 compares the predicted value by the data of the past period with the present actual value data that changes in real time to determine when to enter a predetermined range (time of constant tide) to generate a generator and an auxiliary device. The timing of stopping or starting 302, the transmission and reception of substations, the opening and closing of flood gates, and the timing of starting and stopping of auxiliary equipment in power plants are determined.

예를 들어, 조위 측정용 센서(101)에서 측정되어 데이터 전송부(105)에서 전송된 실시간의 데이터의 값과 최적 발전 시뮬레이션부(203)에서 예측된 값에 따라 설비의 가동을 정지시키고자하는 경우, 주감시 제어부(301)는 제일 먼저 송변전 설비(304)의 가동을 정지시키고, 이어서 발전기 및 보조기기(302)의 가동을 정지시킨 후, 수문 설비의 개폐를 제어한다. For example, to stop the operation of the facility according to the value of real-time data measured by the tide measurement sensor 101 and transmitted by the data transmission unit 105 and the value predicted by the optimum power generation simulation unit 203. In this case, the main monitoring control unit 301 first stops the operation of the power transmission equipment 304, then stops the operation of the generator and the auxiliary equipment 302, and then controls the opening and closing of the hydrologic equipment.

(307)은 조위예측부(202)에서 예측한 과거의 주기별 데이터가 주감시 제어부(301)에서 과거의 주기별 데이터(평균값)에 대한 값으로 제공되고, 주감시 제어부(301)에서 실시간으로 변화하는 현재의 데이터에 대한 값을 출력하기 위한 영상을 동시에 영상 출력부(308)로 출력할 수 있도록 처리하는 영상 처리부이다.In operation 307, the historical data of each period predicted by the tide predicting unit 202 is provided as a value for the historical data (average value) of the past by the main monitoring unit 301, and is performed in real time by the main monitoring unit 301. The image processor is configured to simultaneously output an image for outputting a value of the current data to the image output unit 308.

이 영상 출력부(308)에서는 조위 예측부(202)에서 예측된 조위와 실시간의 조위를 비교하여 감시할 수 있으며, 조작자가 예측된 조위가 기상이변 등으로 자동운전이 곤란하다고 판단한 경우에는 수동운전으로 들어갈 수 있도록 도와주게 된다.The image output unit 308 may monitor and compare the tide predicted by the tide predicting unit 202 with the real time tide, and if the operator determines that the predicted tide is difficult due to extreme weather, etc., manual operation is performed. It will help you get into.

도 7의 청색선으로 표시된 조위에 대한 곡선과 같이, 조위 측정용 센서(101)에 의해 측정된 조위는 파고의 높이 등에 의해 수시로 변화하는 상태의 파형을 포함하는 대략 정현파의 형상으로 나타난다.Like the curve for the tide indicated by the blue line in FIG. 7, the tide measured by the tide measuring sensor 101 appears in the shape of a substantially sinusoidal wave including a waveform in a state that changes from time to time due to the height of the crest.

이와 같이 측정된 데이터는 A/D변환기(102)에서 디지털 값으로 변환되고, 조작자가 용이하게 인식할 수 있도록 주감시 제어부(301) 및 영상처리부(307)에서 처리되어 영상 출력부(308)에 표시된다. The measured data is converted into digital values by the A / D converter 102 and processed by the main surveillance controller 301 and the image processor 307 to be easily recognized by the operator. Is displayed.

따라서 본 발명에 의하면 조력발전소의 발전설비에 대한 제어시점을 예측할 수 있고, 필요한 경우에는 조작자가 예측 조위와 실측조위를 비교하여 운전 조작을 하는 것이 용이하게 된다.Therefore, according to the present invention, it is possible to predict the control point of the power generation equipment of the tidal power plant, and if necessary, the operator can easily operate the operation by comparing the predicted tide and the measured tide.

또한, 도 9에 있어서, (309)는 주감시 제어부(301)에서의 감시데이터를 외부로 송출하기 위해 일시적으로 저장하는 외부 데이터 저장부이다. 이 외부 데이터 저장부(309)에 저장된 조위 데이터 및 발전기의 정지 또는 가동시점, 변전소의 송전 및 수전시점, 수문의 개폐시점, 발전소 내의 보조 기기의 가동 및 정지 시점에 관한 정보는 인터넷 망 등의 통신망(401)을 거쳐 도 10에 도시된 조력발전소의 발전 제어 시스템과 연관된 운영관련 시스템(402), 전체 발전소를 관리하는 조력발전소의 발전 제어 시스템의 상위 시스템인 본사 시스템(403) 및 조위에 관련된 뉴스를 보도하는 외부 기관(404)에 송수신된다.In FIG. 9, reference numeral 309 denotes an external data storage unit that temporarily stores monitoring data from the main surveillance control unit 301 for transmission to the outside. The tide data stored in the external data storage unit 309 and information on the time of stopping or operating the generator, the time of transmission and reception of the substation, the time of opening and closing of the flood gate, and the time of starting and stopping the auxiliary equipment in the power plant are provided in a communication network such as the Internet network. Operation related system 402 associated with the power generation control system of the tidal power plant shown in FIG. 10 via 401, the headquarters system 403 which is the upper system of the power generation control system of the tidal power plant managing the entire power plant, and news related to the tidal level Is transmitted to and received from an external organization 404.

이와 같이, 인터넷 망 등의 통신망(401)을 이용하는 것에 의해 도 10에 도시된 조력발전소의 발전 제어 시스템을 외부에서도 조작할 수 있게 된다.In this way, by using a communication network 401 such as the Internet network, the power generation control system of the tidal power plant shown in FIG. 10 can be operated from the outside.

다음에, 본 발명에 따른 조력발전소의 제어 시스템의 동작에 대해 도 10에 따라 설명한다.Next, the operation of the control system of the tidal power plant according to the present invention will be described with reference to FIG.

도 10은 본 발명에 의한 조력발전의 운영 흐름도이다.10 is an operational flowchart of tidal power generation according to the present invention.

도 10에서 (D1)은 데이터 전송부(105)로부터 입력되는 입력데이터가 조위 데이터베이스부(201)에 저장된 데이터들에 의해 조위 예측부(202)에서 조위를 예측하여 1 조석의 주기에 있어서 최대 발전량이 되는 발전 개시 및 종료 조위를 예측한 값을 가지고 있다.In FIG. 10, (D1) shows the maximum power generation amount in the tidal cycle by predicting the tide in the tide predicting unit 202 based on the data inputted from the data transmitting unit 105 in the tide database unit 201. It has the value which predicted power generation start and end tide.

또한, (D2)는 실측되고 있는 조위가 데이터 전송부(105)로부터 입력되는 실 측 조위 값이다.Note that (D2) is the measured tide value at which the measured tide is input from the data transmission unit 105.

발전대기 모드에서는 주 감시제어부(301)의 수문설비(305)의 제어에 의해 수차가 정지되고 수문이 닫혀있다(스텝 S1).In the power generation standby mode, the aberration is stopped by the control of the hydrological facility 305 of the main monitoring control unit 301, and the hydrological gate is closed (step S1).

이후, 최적 발전 시뮬레이션부(203)에서 예측하여 제공되는 (D1)의 발전 개시 조위값과 데이터 전송부(105)에서 제공되는 (D2)의 실측 조위값을 주 감시제어부(301)는 입력받아 조위값이 발전 개시 조위값보다 크면 발전모드(S3)로 진행하고, 작으면 발전대기 모드(S1)로 진행하게 된다(스텝 S2).Subsequently, the main monitoring controller 301 receives the power generation start tide value predicted by the optimum power generation simulation unit 203 and the measured tide value D2 provided by the data transmission unit 105. If the value is larger than the power generation start tide value, the operation proceeds to the power generation mode S3, and if the value is small, the operation proceeds to the power generation standby mode S1 (step S2).

발전 모드에서는 주 감시제어부(301)가 제어하는 수문설비(305)에 의해 수문이 열리고 발전기 및 보조기기(302)가 구동되며 조력발전을 위한 다른 설비(303)(304)(306)들을 제어하게 된다(스텝 S3).In the power generation mode, the gate is opened by the hydrologic facility 305 controlled by the main monitoring control unit 301, the generator and the auxiliary equipment 302 are driven, and the other facilities 303, 304, 306 for tidal power generation are controlled. (Step S3).

이후, 최적 발전 시뮬레이션부(203)에서 예측하여 제공되는 (D1)의 발전 종료 조위값과 데이터 전송부(105)로부터 제공되는 (D2)의 실측 조위값을 주 감시제어부(301)는 입력받아 조위값이 발전 종료 조위값보다 작으면 배수대기 모드(S5)로 진행하고, 크면 발전대기 모드(S3)로 진행하게 된다(스텝 S4).Subsequently, the main monitoring controller 301 receives the power generation end tide value of (D1) predicted by the optimum power generation simulation unit 203 and the measured tide value of (D2) provided from the data transmission unit 105. If the value is smaller than the power generation end tide value, the flow advances to the drainage standby mode S5, and when the value is larger, the flow advances to the generation standby mode S3 (step S4).

배수대기 모드에서는 주 감시제어부(301)가 제어하는 수문설비(305)에 의해 수문이 닫히고 발전기 및 보조기기(302)가 정지되며 조력발전을 정지하기 위해 다른 설비(303)(304)(306)들을 제어하게 된다(스텝 S5).In the drainage standby mode, the water gate is closed by the hydrologic facility 305 controlled by the main monitoring control unit 301, the generator and the auxiliary equipment 302 are stopped, and other facilities 303, 304, 306 to stop tidal power generation. Control is performed (step S5).

이후, 방조제 및 저수지 설비(306)로부터 제공되는 (D2)의 조지 수위값과 데이터 전송부(105)로부터 제공되는 (D2)의 실측 조위값을 주 감시제어부(301)는 입력받아 조위값이 조지 수위값보다 작으면 배수 모드(S7)로 진행하고, 크면 배수대 기 모드(S5)로 진행하게 된다(스텝 S6).Subsequently, the main monitoring control unit 301 receives the George water level value of (D2) provided from the water repellent and the reservoir facility 306 and the measured water level value of (D2) provided from the data transmission unit 105, and then the tide value is George. If it is smaller than the water level value, the flow advances to the drainage mode S7, and if it is larger, the flow advances to the drainage standby mode S5 (step S6).

배수 모드에서는 주 감시제어부(301)가 제어하는 수문설비(305)에 의해 수문이 열리고 발전을 위해 조지에 저장되었던 물을 바다로 방출하게 된다(스텝 S7).In the drainage mode, the gate is opened by the hydrologic facility 305 controlled by the main monitoring control unit 301, and the water stored in George for generation is discharged into the sea (step S7).

이후, 방조제 및 저수지 설비(306)로부터 제공되는 (D2)의 조지 수위값과 데이터 전송부(105)로부터 제공되는 (D2)의 실측 조위값을 주 감시제어부(301)는 입력받아 조위값이 조지 수위값보다 크면 발전대기 모드(S1)로 진행하고, 작으면 배수 모드(S7)로 진행하게 된다(스텝 S8).Subsequently, the main monitoring control unit 301 receives the George water level value of (D2) provided from the water repellent and the reservoir facility 306 and the measured water level value of (D2) provided from the data transmission unit 105, and then the tide value is George. If it is larger than the water level value, the flow advances to the power generation standby mode S1, and if it is small, the flow advances to the drainage mode S7 (step S8).

또, 본 발명에 있어서 주기별 제어로서는 다음과 같이 설정하는 것이 바람직하다.Moreover, in this invention, it is preferable to set as following as period-specific control.

1시간 주기 : 발전소, 송배전 제어,1 hour cycle: power plant, transmission and distribution control,

6시간 주기 : 조위의 상승 또는 하강 추세 예측6-hour cycle: predicts the rising or falling trend of tides

12시간 주기 : 수문 관리12 hour cycle: hydrology management

24시간 주기 : 1일 최적 발전량 예측(만조, 간조)24-hour cycle: Forecast of optimal power generation per day (high tide, low tide)

30일 주기 : 사리, 조금에 따른 조위 예측 및 최대 발전량 예측30-day cycle: predicts tide and tide levels and predicts maximum generation

또, 상술한 바와 같은 과거의 주기별 데이터(평균값)에 대한 영상과 실시간으로 변화하는 현재의 데이터의 구조는 다음과 같이 설정된다. In addition, the structure of the image of the historical data (average value) of the past as described above and the current data changing in real time is set as follows.

Figure 112005024227286-pat00002
Figure 112005024227286-pat00002

여기서, n은 1주기에서 데이터의 수를 나타내고, m 은 주기의 수를 나타낸다.Where n represents the number of data in one cycle and m represents the number of cycles.

예를 들어, 1주기를 n으로 나눈 시점(n=1인 시점)에서의 평균값(평균 조위)은For example, the mean value (average roughness) at one time divided by n (n = 1) is

(h11+h21+ … + hm1)/m 으로 되고,(h11 + h21 +… + hm1) / m,

1주기를 n으로 나눈 시점(n=2인 시점)에서의 평균값(평균 조위)은The mean value (average tide) at one point divided by n (n = 2) is

(h12+h22+ … + hm2)/m 이와 같이 설정되며, 이러한 설정을 반복하는 것에 의해,(h12 + h22 +… + hm2) / m is set in this manner, and by repeating these settings,

1주기를 n으로 나눈 시점(n=n인 시점)에서의 평균값(평균 조위)은The mean value (average tide) at one point divided by n (n = n) is

(h1n+h2n+ … + hmn)/m 으로 된다.(h1n + h2n +… + hmn) / m.

따라서, 본 발명에 있어서는 조위 측정용 센서(101)에서 측정된 조위 데이터가 시간의 경과에 따라 일정주기별 조위 데이터로 데이터 베이스부(201)에 저장되므로, 과거의 일정주기에 따라 미래의 조위를 예측할 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, since the tide data measured by the tide measurement sensor 101 is stored in the database unit 201 as the tide data for each fixed period as time passes, the future tide is adjusted according to the past fixed period. Predictable.

이와 같이 데이터 베이스부(201)에 저장된 과거 주기 데이터는 영상 데이터로 변환되어 영상출력부(308)에서 실시간으로 변하는 현재의 데이터 및 예측 데이터와 동시에 출력되므로 수문의 제어, 송배전의 설비의 제어, 발전소내의 보조 기기의 제어를 정확하게 할 수 있게 된다.As described above, the past period data stored in the database unit 201 is converted into image data and output simultaneously with the current data and prediction data which are changed in real time by the image output unit 308. It is possible to precisely control the subsidiary equipment.

즉, 조력 발전소의 발전 가동시점과 정지 시점을 예측할 수 있도록, 조력 발전소의 과거 주기별 데이터에 의한 예측값과 현재의 실측값 데이터를 비교하여 발전기의 정지 또는 가동시점, 변전소의 송전 및 수전시점, 수문의 개폐시점, 발전소 내의 보조 기기의 가동 및 정지 시점을 결정할 수 있게 된다.That is, in order to predict the starting and stopping time of the tidal power plant, the predicted value of the tidal power plant's historical data and the present actual value data are compared to stop or start the generator, and to transmit and receive the substation. It is possible to determine when the door is opened and closed and when the auxiliary equipment in the power plant is started and stopped.

또, 조력의 양쪽 발전방식 또는 일방의 발전 방식에 있어서도 수문의 제어 시점을 예측할 수 있어 조력 발전의 발전량을 극대화할 수 있는 판단이 용이하게 된다.In addition, in both tidal power generation methods or one tidal power generation method, the control point of the hydrological can be predicted, so that it is easy to judge that the power generation amount of tidal power generation can be maximized.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.

즉, 상기 실시예에 있어서는 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법의 실시예에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상술한 바와 같은 과거의 부족한 데이터를 활용하여 예측 발전을 실시할 수 있는 풍력 발전 시스템에도 적용할 수 있음은 물론이다.That is, in the above embodiment, the power generation control system of the tidal power plant and the embodiment of the control method have been described, but the present invention is not limited thereto, and wind power generation capable of performing predictive power generation using the past insufficient data as described above. Of course, it can also be applied to the system.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법에 의하면 조수를 조지에 담수하거나, 저수지에 담수된 해수를 바다로 배수하면서 발전에 효율적으로 사용함으로써, 발전량의 극대화를 이루며, 수문의 제어, 송배전의 설비의 제어 및 발전소내의 보조 기기의 제어를 정확하고 안전하게 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the power generation control system and control method of the tidal power plant according to the present invention by maximizing the amount of power generation by efficiently using the tidal water in George, or by draining the seawater in the reservoir to the sea while generating power efficiently In addition, it is possible to accurately and safely control the control of the hydrologic gate, the control of the transmission and distribution facilities, and the control of the auxiliary equipment in the power plant.

또, 본 발명에 따른 조력발전소의 발전 제어 시스템 및 그 제어방법에 의하면 조력 발전의 제어를 정밀하게 제어하고, 이에 따른 송배전의 제어를 정확하게 실행할 수 있으므로 발전 및 송배전을 효율적으로 실행할 수 있다는 효과도 얻어진 다.In addition, according to the power generation control system and control method thereof of the tidal power plant according to the present invention, the control of tidal power generation can be precisely controlled, and accordingly, the control of transmission and distribution can be executed accurately, so that the power generation and transmission and distribution can be efficiently executed. All.

Claims (5)

실시간 데이터를 기준으로 조력발전소의 발전을 제어하는 시스템으로서,As a system to control the generation of tidal power plant based on real time data, 조위를 측정하여 측정된 조위 정보를 전송하는 원격 계측제어 시스템,Remote measurement control system for measuring the tide level and transmitting the measured tide information, 상기 원격 계측제어 시스템으로부터 상기 조위 정보를 입력받아 최적 발전을 위한 발전 개시 및 종료 조위를 결정한 예측 조위 정보를 출력하는 의사결정시스템과A decision system that receives the tide information from the telemetry control system and outputs predicted tide information for determining the start and end tide for optimal power generation; 상기 원격 계측제어 시스템으로부터 상기 조위 정보를 입력받고, 상기 의사결정시스템으로부터 상기 예측 조위 정보를 입력받아 발전 개시 및 종료 시점을 판단하여 발전 개시 및 종료 명령을 수행하며, 상기 조력발전소의 각종 설비를 제어 및 감시하고, 상기 예측 조위에 대한 정보와 실측된 상기 조위에 대한 정보를 비교하여 출력하는 주 감시제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 조력발전소의 발전 제어 시스템.Receives the tide information from the remote measurement control system, receives the predicted tide information from the decision-making system, determines the start and end time of power generation, executes power generation start and end commands, and controls various facilities of the tidal power plant. And a main monitoring and control system for monitoring and comparing and outputting the information on the predicted tide and the information on the actually measured tide. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 의사결정시스템은 원격 계측제어 시스템으로부터 입력되는 조위 정보중 일정기간의 정보를 저장하는 조위 데이터베이스부,The decision system includes a tide database unit for storing information of a predetermined period of tide information input from the telemetry control system, 상기 조위 데이터베이스부에 저장된 상기 정보에 의해 조위를 예측하는 조위 예측부와A tide predicting unit predicting a tide based on the information stored in the tide database unit; 상기 조위 예측부에서 예측된 조위에 의해 최대 발전 가능한 발전 개시 및 종료 조위를 예측하는 최적 발전 시뮬레이션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조력발전소의 발전 제어 시스템.And a power generation simulation unit for predicting the maximum power generation start and end power generation possible by the tide predicted by the tide predicting unit. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 주 감시제어 시스템은 발전 개시 및 종료 시점을 판단하는 주 감시제어부,The main monitoring control system includes a main monitoring control unit for determining the start and end time of power generation; 상기 주 감시제어부에 의해 제어 및 감시되는 발전기 및 보조기기, 발전소내 설비, 송·수변전 설비 및 수문설비와Generators and auxiliary equipment controlled by the main monitoring and control unit, facilities in power plants, transmission and water substation facilities, and hydrological facilities; 상기 주 감시제어부에 의해 감시되는 방조제 및 저수지 설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 조력발전소의 발전 제어 시스템.A power generation control system of an tidal power plant, characterized in that it comprises a water repellent and a reservoir facility monitored by the main monitoring control unit. 발전소의 시설제약 조건하에서 발전에 필요한 유효낙차를 일정간격으로 나눈 값에 대한 유효낙차와 수량을 변화시켜 발전량들을 계산하는 단계,Calculating the amount of generation by changing the effective drop and the quantity of the effective drop for power generation divided by a predetermined interval under the facility constraint conditions of the power plant; 상기 발전량들을 비교하여 최대 발전량을 판단하는 단계,Comparing the generation amounts to determine a maximum generation amount; 상기 최대 발전량이 되는 경우에 있어서의 조위를 발전 개시 및 종료 조위로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조력발전소의 발전 제어 방법.And a step of determining the tide in the case where the maximum amount of power generation is to be the start tide and the end tide. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 발전소의 시설제약 조건으로서 실시간 데이터를 얻기 위하여 바다의 조위를 측정하는 단계,Measuring the tide of the sea to obtain real-time data as the facility constraint condition of the power plant; 과거 일정 주기별 조위 데이터를 얻기 위하여 상기 실시간 데이터를 저장하는 단계,Storing the real-time data in order to obtain tide data of a certain period in the past; 상기 저장 단계에서 저장된 과거의 조위 데이터로부터 조위를 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조력발전소의 발전 제어 방법.And predicting the tide from the past tide data stored in the storing step.
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Shahgholian et al. A Hydroelectric Power Plant Brief: Classification and Application of Artificial Intelligence

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