KR100950290B1 - Generator being capable of protecting rotating part - Google Patents

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KR100950290B1
KR100950290B1 KR1020100000250A KR20100000250A KR100950290B1 KR 100950290 B1 KR100950290 B1 KR 100950290B1 KR 1020100000250 A KR1020100000250 A KR 1020100000250A KR 20100000250 A KR20100000250 A KR 20100000250A KR 100950290 B1 KR100950290 B1 KR 100950290B1
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data packet
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조규민
안순영
유기환
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성지인프라하이테크 주식회사
조규민
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Abstract

PURPOSE: A generator with a rotor protection function is provided to reduce manufacturing costs by preventing the over-specification of an auxiliary armature, a main field magnet, and a bridge diode. CONSTITUTION: An analog signal processor(251) detects the winding temperature, the output voltage, and the output current of an auxiliary armature(21) and a main field magnet(22). A digital signal processor(255) calculates effective values about the winding temperature, the output voltage, and the output current of the auxiliary armature and the main field magnet. The digital signal processor generates the data packet using the winding temperature of the auxiliary armature and the main field magnet.

Description

회전자 보호기능을 갖는 발전기{Generator Being Capable of Protecting Rotating Part}Generator with rotor protection {Generator Being Capable of Protecting Rotating Part}

본 발명은 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전기의 내부에서 고속으로 회전하고 있는 주계자, 보조 전기자 및 브릿지 다이오드의 이상 상태를 검출하고 유사시 발전기 운전을 정지시킴으로써 보다 안정적인 발전기의 운전이 가능하게 함과 동시에 재료의 절약, 에너지 절약 등을 꾀할 수 있는 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a generator having a rotor protection function, and more particularly, a more stable generator by detecting abnormal conditions of the main armature, auxiliary armature, and bridge diode that are rotating at a high speed inside the generator and stopping the generator operation in case of emergency. The present invention relates to a generator having a rotor protection function that enables the operation of the motor and at the same time saves material and saves energy.

도 1은 종래 기술에 따른 회전 계자형 동기 발전기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 회전 계자형 동기 발전기는 고정부(10)와 회전자(20)로 구분된다.1 is a view schematically showing the structure of a rotating field-type synchronous generator according to the prior art. Referring to FIG. 1, the rotating field type synchronous generator according to the related art is divided into a fixing part 10 and a rotor 20.

고정부(10)는 출력 전력을 생산하는 주전기자(11)와 주계자(22)에 전력을 공급하기 위한 여자용 보조 발전기(30)의 계자인 보조계자(12)로 구성되고, 회전자(20)는 보조 발전기의 전기자인 보조 전기자(21)와 주계자(22)로 구성된다.The fixing unit 10 is composed of a main armature 11 for producing output power and an auxiliary field 12, which is a field of the excitation auxiliary generator 30 for supplying power to the main field generator 22, and the rotor ( 20 is composed of an auxiliary armature 21 and the host fielder 22, which is an armature of the auxiliary generator.

이는 회전 전기자형의 보조 발전기(30)와 회전 계자형의 주발전기(40)가 결합된 형태로써 주발전기의 계자가 회전하는 형태이기 때문에 회전 계자형 동기 발전기라고 부른다.This is called a rotating field type synchronous generator because the auxiliary generator 30 of the rotary arm type and the main generator 40 of the rotating field type are combined to rotate the field of the main generator.

도 2는 종래 기술에 따른 발전 설비를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 발전 설비는 동력을 제공하는 엔진부(100), 발전기(200), 자동 전압 조정기(Automatic Voltage Regulator:AVR)(300), 및 제어반(400)로 구분된다.2 is a view schematically showing a power generation facility according to the prior art. 2, a power generation facility according to the related art is divided into an engine unit 100 that provides power, a generator 200, an automatic voltage regulator (AVR) 300, and a control panel 400. .

먼저, 엔진부(100)는 엔진(110), 냉각계통(120), 연료계통(130), 엔진제어기(140)와 같은 각종 기계장치로 구성되고, 제어반(400)은 발전기 제어장치(410), 밧데리(420), 밧데리 충전기(430), 차단기(440)와 같은 각종 전기장치로 구성된다.First, the engine unit 100 is composed of various machinery such as the engine 110, cooling system 120, fuel system 130, engine controller 140, the control panel 400 is a generator control device 410 , The battery 420, the battery charger 430, and a circuit breaker 440.

종래의 경우 발전 설비를 보호하기 위하여 엔진오일 압력저하, 냉각수 과온 및 저온, 엔진 과속도, 엔진 속도센서 이상, 연료부족 등의 엔진부(100)에 대한 제반 이상 상태 및 출력 과전압 및 저전압, 출력 과전류, 출력 과주파수 및 저주파수, 출력 결상, 주전기자 과온, 보조계자 과온, 보조 발전기 과여자, 부하 불평형, 밧데리 저전압, 시동실패 등의 발전기(200)에 대한 제반 이상 상태가 검출되어 사용자에게 통지되거나 운전이 정지된다.In the conventional case, in order to protect the power generation equipment, various abnormal conditions and output overvoltage and low voltage, output overcurrent for the engine unit 100 such as engine oil pressure drop, coolant overtemperature and low temperature, engine overspeed, engine speed sensor abnormality, fuel shortage, etc. All abnormal conditions of generator 200 such as output overfrequency and low frequency, output phase loss, main armature over temperature, auxiliary field over temperature, auxiliary generator over-excitation, load unbalance, battery undervoltage, starting failure are detected and notified to the user or operated. Is stopped.

한편, 이와 같은 종래 기술에 의하면, 발전기(200) 내부에서 회전하고 있는 보조 전기자(21), 주계자(22)의 이상 유무를 검출하고 이상 발생시 발전기를 보호하는 것이 불가능하다.On the other hand, according to such a prior art, it is impossible to detect the presence or absence of abnormality of the auxiliary armature 21 and the main field meter 22 which rotates inside the generator 200, and protect the generator in case of abnormality.

따라서, 발전기(200)가 크게 소손되는 사고의 대부분은 도 1에서의 회전자(20)에서 발생한 이상에 기인하게 되며 주계좌(22) 권선이 Blow-up(과전류, 과온, 절연파괴 등으로 권선이 불어 터지는 현상)되는 경우 수리도 불가능 할 정도로 심한 고장이 발생하기도 한다.Accordingly, most of the accidents in which the generator 200 is greatly burned out are caused by the abnormality occurring in the rotor 20 in FIG. 1, and the winding of the main account 22 is wound due to blow-up (over current, over temperature, insulation breakdown, etc.). If the blown phenomenon occurs), even if the repair is too severe failure occurs.

수리가 가능한 고장의 경우에도 발전기(200)를 분해하여 회전자(20)를 교체해야 하기 때문에 수리 비용이 많이 들고 수리 시간도 길어진다. 심지어는 회전자(20)의 가장 작은 고장이라 할 수 있는 브릿지 다이오드의 교체시에도 발전기(200)를 분해하여 재조립해야 하는 문제점이 있다.Even in the case of a failure that can be repaired, the generator 200 needs to be disassembled to replace the rotor 20, which causes high repair costs and long repair times. Even when the bridge diode, which can be said to be the smallest failure of the rotor 20, the generator 200 needs to be disassembled and reassembled.

이와 같이 발전기(200)의 회전자(20)에서 발생하는 고장을 줄이기 위한 방법은 주계자(2), 브릿지 다이오드, 보조 전기자(21) 모두 과사양(Over Spec)으로 제작하는 방법만이 유일하기 때문에 재료의 과소비에 따른 제조원가 상승 및 회전자(20) 중량 증가에 따르는 에너지 손실 증가 등의 측면에서 상당히 비효율적이므로 에너지 절약, 소재 절약, 생산 가격 절감, 유지보수 비용 절감 등의 목적을 위하여 발전기(200)의 회전자(20)를 정격사양(Nominal Spec)으로 제작하되 유사시 회전자(20)를 보호할 수 있는 장치의 개발이 절실하게 요구된다.In this way, the method for reducing the failure occurring in the rotor 20 of the generator 200 is the only method of manufacturing the overmeter (over spec) all the main armature (2), the bridge diode, the auxiliary armature (21) Due to the excessive cost of the material and the increase in manufacturing cost due to the increase in the energy loss due to the rotor 20 weight increase, such as inefficient, the generator (200) for the purpose of energy saving, material saving, production cost reduction, maintenance cost, etc. Although the rotor 20 is manufactured to a nominal spec, the development of a device capable of protecting the rotor 20 in case of emergency is urgently required.

따라서, 본 발명의 목적은, 발전기의 내부에서 고속으로 회전하고 있는 주계자, 보조전기자 및 브릿지 다이오드의 이상 상태를 검출하고 유사시 발전기 운전을 정지시킴으로써 보다 안정적인 발전기의 운전이 가능하게 함과 동시에 재료의 절약, 에너지 절약 등을 꾀할 수 있는 회전자 보호기능을 갖는 발전기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to detect an abnormal state of the main field, the auxiliary armature and the bridge diode that is rotating at a high speed inside the generator and to stop the generator operation in case of emergency, thereby enabling the operation of a more stable generator and at the same time An object of the present invention is to provide a generator having a rotor protection function for saving energy and saving energy.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기는, 회전 계자형 동기 발전기에 구비된 회전자의 보조 전기자의 권선온도와, 상기 보조 전기자의 출력 전압 및 출력 전류, 상기 회전자의 주계자의 권선온도와, 상기 주계자의 출력 전압 및 출력 전류를 검출하는 아날로그 신호 처리부; 및 상기 검출된 상기 보조 전기자의 출력 전압 및 출력 전류에 대한 실효치, 상기 주계자의 출력 전압 및 출력 전류에 대한 실효치를 연산하고, 상기 연산된 실효치와 상기 검출된 보조 전기자의 권선온도, 및 상기 주계자의 권선온도를 이용하여 데이터 패킷을 생성하는 디지털 신호 처리부;를 포함한다.Generator having a rotor protection function according to the present invention for achieving the above object, the winding temperature of the auxiliary armature of the rotor provided in the rotating field-type synchronous generator, the output voltage and output current of the auxiliary armature, the rotor An analog signal processor for detecting a winding temperature of the main field of the main field, an output voltage and an output current of the main field of the main field; And calculating an effective value for the detected output voltage and output current of the auxiliary armature, an effective value for the output voltage and output current of the main arm, the calculated effective value and winding temperature of the detected auxiliary armature, and It includes; digital signal processing unit for generating a data packet using the winding temperature.

바람직하게는, 상기 생성된 데이터 패킷을 송신하는 송신부를 더 포함한다.Preferably, the apparatus further includes a transmitter for transmitting the generated data packet.

또한, 상기 송신부로부터 상기 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 데이터 패킷에 기초하여 상기 회전자의 이상여부를 판단하는 제어장치를 더 포함한다.The apparatus may further include a controller configured to receive the data packet from the transmitter and determine whether the rotor is abnormal based on the received data packet.

또한, 상기 아날로그 신호 처리부가, 상기 회전자의 보조 전기자의 권선온도와, 상기 회전자의 주계자의 권선온도를 검출함에 있어서, 각각 적어도 2개소 이상에서의 온도를 검출하는 것을 특징으로 한다.The analog signal processor detects the winding temperature of the auxiliary armature of the rotor and the winding temperature of the main field of the rotor, respectively.

또한, 상기 디지털 신호 처리부는 상기 생성된 데이터 패킷을 암호화하는 것을 특징으로 한다.The digital signal processing unit may encrypt the generated data packet.

본 발명에 따르면, 발전기의 내부에서 고속으로 회전하고 있는 주계자, 보조 전기자 및 브릿지 다이오드의 이상 상태를 검출하고 유사시 발전기 운전을 정지시킴으로써 보다 안정적인 발전기의 운전이 가능하게 함과 동시에 재료의 절약, 에너지 절약 등을 꾀할 수 있는 회전자 보호기능을 갖는 발전기가 제공된다.According to the present invention, by detecting abnormal conditions of the main field, the auxiliary armature and the bridge diode that is rotating at a high speed inside the generator and by stopping the generator operation in case of emergency, it is possible to operate the generator more stably while saving material and energy. There is provided a generator having a rotor protection function that can save energy.

아울러, 본 발명에 따르면, 발전기의 유지보수 비용을 절감할 수 있게 되고, 보조 전기자, 주계자, 및 브릿지 다이오드의 과사양 설계를 방지함으로써 제조원가 절감, 회전자 중량 감소에 따른 에너지 효율성 증대의 효과를 가져오게 된다.In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the maintenance cost of the generator, and to reduce the manufacturing cost and increase the energy efficiency due to the weight reduction of the rotor by preventing the overdesign of the auxiliary armature, host, and bridge diode Will be imported.

도 1은 종래 기술에 따른 회전 계자형 동기 발전기의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 발전 설비를 개략적으로 도시한 도면,.
도 3은 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치에 구비되는 회전자 감지장치의 개략적인 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치 중 회전자 감지장치에서 실행되는 각 단계를 설명하는 도면, 및
도 5는 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치 중 발전기 제어장치에서 실행되는 각 단계를 설명하는 도면이다. 1 is a view schematically showing the structure of a rotating field type synchronous generator according to the prior art,
2 schematically shows a power plant in accordance with the prior art;
3 is a schematic structural diagram of a rotor sensing device provided in a rotor abnormality detection device of a rotating field type synchronous generator mounted on a generator having a rotor protection function according to the present invention;
4 is a view for explaining each step performed in the rotor detection device of the rotor abnormality detection device of a rotating field type synchronous generator mounted on a generator having a rotor protection function according to the present invention, and
5 is a view for explaining each step performed in the generator control device of the rotor abnormality detection device of a rotating field type synchronous generator mounted on a generator having a rotor protection function according to the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 3은 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치에 구비되는 회전자 감지장치의 개략적인 구조도이다. 3 is a schematic structural diagram of a rotor sensing device provided in a rotor abnormality detection device of a rotating field type synchronous generator mounted on a generator having a rotor protection function according to the present invention.

본 발명에서의 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치는 도 1 및 도 2에서와 같은 회전 계자형 동기 발전기(200)의 회전자(20)에 도 3에서와 같은 형태로 부착되는 구조를 취하고 있으며, 도 2에서의 발전 설비의 각 구성은 본 발명에 따른 발전 설비에서도 동일하게 구비되어 있다. The rotor abnormality detection device of the rotating field type synchronous generator mounted on the generator having the rotor protection function according to the present invention may be applied to the rotor 20 of the rotating field type synchronous generator 200 as shown in FIGS. 1 and 2. It takes the structure attached in the same form as 3, and each structure of the power generation equipment in FIG. 2 is provided similarly in the power generation installation which concerns on this invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치는 아날로그 신호 처리부(251), 디지털 신호 처리부(255), 및 송신부(257)를 포함한다. Referring to FIG. 3, a rotor abnormality detection device of a rotating field type synchronous generator mounted on a generator having a rotor protection function according to the present invention includes an analog signal processor 251, a digital signal processor 255, and a transmitter 257. ).

먼저, 아날로그 신호 처리부(251)는 회전자의 보조 전기자(21)의 권선온도를 검출하고, 보조 전기자(21)의 출력 전압 및 출력 전류를 검출하며, 회전자의 주계자(22)의 권선온도를 검출하고, 주계자(22)의 출력 전압 및 출력 전류를 검출한다. First, the analog signal processor 251 detects the winding temperature of the auxiliary armature 21 of the rotor, detects the output voltage and the output current of the auxiliary armature 21, and the winding temperature of the main field arm 22 of the rotor. Is detected, and the output voltage and output current of the main field meter 22 are detected.

디지털 신호 처리부(255)는 아날로그 신호 처리부(251)에 의해 검출된 보조 전기자(21)의 출력 전압 및 출력 전류에 대한 실효치를 연산하고, 주계자(22)의 출력 전압 및 출력 전류에 대한 실효치를 연산하며, 연산된 실효치와 검출된 보조 전기자(21)의 권선온도, 및 주계자(22)의 권선온도를 이용하여 데이터 패킷을 생성하며, 바람직하게는 생성된 데이터 패킷을 암호화한다.The digital signal processing unit 255 calculates an effective value for the output voltage and the output current of the auxiliary armature 21 detected by the analog signal processing unit 251, and calculates an effective value for the output voltage and the output current of the host meter 22. The data packet is generated using the calculated effective value, the detected winding temperature of the auxiliary armature 21, and the winding temperature of the main armature 22, and preferably the generated data packet is encrypted.

아울러, 디지털 신호 처리부(255)가 회전자의 보조 전기자(21)의 권선온도와 회전자의 주계자(22)의 권선온도를 검출하는 경우에는 적어도 2개소 이상에서의 온도를 검출하는 것이 바람직할 것이다. In addition, when the digital signal processing unit 255 detects the winding temperature of the rotor's auxiliary armature 21 and the winding temperature of the rotor's main armature 22, it may be desirable to detect the temperature at at least two locations. will be.

한편, 송신부(257)는 디지털 신호 처리부(255)에 의해 생성된 데이터 패킷을 도 2에서 도시된 바와 같은 발전기 제어장치로 무선 통신수단에 의하여 송신한다. 발전기 제어장치는 송신부(257)로부터 데이터 패킷을 수신하고, 수신된 데이터 패킷에 기초하여 회전자의 이상여부를 판단하는 기능을 수행한다. On the other hand, the transmitter 257 transmits the data packet generated by the digital signal processor 255 to the generator control device as shown in FIG. 2 by the wireless communication means. The generator controller receives a data packet from the transmitter 257 and performs a function of determining whether or not the rotor is abnormal based on the received data packet.

도 4는 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치 중 회전자 감지장치에서 실행되는 각 단계를 설명하는 도면이다. 4 is a view for explaining each step performed in the rotor detection device of the rotor abnormality detection device of a rotating field type synchronous generator mounted on a generator having a rotor protection function according to the present invention.

먼저, 회전자 감지장치(250)의 아날로그 신호 처리부(251)는 보조 전기자(21)의 출력 전압을 검출한다(S400). 보조 발전기는 수십 내지 수백 볼트의 전압을 출력하는 3상 발전기이므로 이후 단계에서 A/D변환에 적합한 소정의 크기로 보조 전기자(21)의 출력 전압을 검출한 뒤 저역통과필터를 이용하여 노이즈를 제거한다.First, the analog signal processor 251 of the rotor detecting device 250 detects the output voltage of the auxiliary armature 21 (S400). The auxiliary generator is a three-phase generator that outputs a voltage of several tens to hundreds of volts, and after detecting the output voltage of the auxiliary armature 21 to a predetermined size suitable for A / D conversion in a later step, the noise is removed using a low pass filter. do.

또한, 아날로그 신호 처리부(251)는 보조 전기자(21)의 출력 전류를 검출한다(S405). 구체적으로, CT(Current Transducer) 등의 전류센서를 이용하여 보조 전기자(21)의 출력 전류를 검출한 뒤 저역통과필터를 이용하여 노이즈를 제거한다. In addition, the analog signal processor 251 detects the output current of the auxiliary armature 21 (S405). Specifically, the output current of the auxiliary armature 21 is detected by using a current sensor such as a CT (Current Transducer) and then the noise is removed by using a low pass filter.

만일 브릿지 다이오드(23)의 단락 고장의 검출이 필요하지 않은 경우에는 브릿지 다이오드(23)의 출력 전류 검출만으로도 보조전기자의 과전류 보호의 구현이 가능하므로 전술한 S405 단계는 생략이 가능하다.If the detection of the short circuit failure of the bridge diode 23 is not required, the overcurrent protection of the auxiliary armature may be implemented only by detecting the output current of the bridge diode 23, and thus, the aforementioned step S405 may be omitted.

또한, 아날로그 신호 처리부(251)는 보조 전기자(21) 권선의 온도를 검출한다(S410). 구체적으로, PT100 등의 온도 센서와 연산 증폭기 회로를 이용하여 온도 신호를 전기 신호로 변환한 뒤 저역통과필터를 이용하여 노이즈를 제거한다. 이 때 보조 전기자(21)의 온도 검출은 2개소 정도가 적당할 것이다.In addition, the analog signal processor 251 detects the temperature of the winding of the auxiliary armature 21 (S410). Specifically, the temperature signal is converted into an electrical signal using a temperature sensor such as PT100 and an operational amplifier circuit, and then a noise is removed using a low pass filter. At this time, the temperature detection of the auxiliary armature 21 may be about two places.

또한, 아날로그 신호 처리부(251)는 주계자(22)의 입력 전압을 검출한다(S415). 구체적으로, 연산증폭기 회로를 이용하여 A/D변환에 적합한 소정의 크기로 주계자(22)의 입력 전압을 검출한 뒤 저역통과필터를 이용하여 노이즈를 제거한다.In addition, the analog signal processor 251 detects an input voltage of the host meter 22 (S415). Specifically, the input voltage of the main field meter 22 is detected with a predetermined magnitude suitable for A / D conversion using an operational amplifier circuit, and then a noise is removed using a low pass filter.

또한, 아날로그 신호 처리부(251)는 주계자(22)의 입력 전류를 검출한다(S420). 구체적으로, 주계자(22)의 입력 전류는 직류이므로 Hall CT 등의 직류 전류센서를 이용하여 주계자(22)의 입력 전류를 검출한 뒤 저역통과필터를 이용하여 노이즈를 제거한다. In addition, the analog signal processing unit 251 detects an input current of the host meter 22 (S420). Specifically, since the input current of the host fielder 22 is a direct current, the input current of the host fielder 22 is detected using a DC current sensor such as Hall CT, and then a noise is removed using a low pass filter.

또한, 아날로그 신호 처리부(251)는 주계자(22)의 권선의 온도를 검출한다(S425). 구체적으로, PT100 등의 온도센서와 연산증폭기 회로를 이용하여 온도 신호를 전기신호로 변환한 뒤 저역통과필터를 이용하여 노이즈를 제거한다. 이 때 주 계자의 온도 검출 또한 2개소 정도가 적당하다. In addition, the analog signal processing unit 251 detects the temperature of the winding of the main field meter 22 (S425). Specifically, the temperature signal is converted into an electrical signal using a temperature sensor such as PT100 and an operational amplifier circuit, and then a noise is removed using a low pass filter. At this time, the temperature detection of the main field is also about two places.

다음, 디지털 신호 처리부(255)는 전술한 S400단계 내지 S425단계에서 검출된 값들을 마이크로 프로세서나 DSP(Digital Signal Processor)에 내장된 A/D변환기를 이용하여 A/D변환을 수행하며(S430), 수 내지 수십 마이크로초 정도 마다 순시치 A/D변환을 수행함으로써 교류량의 실효치 직류량의 리플을 연산할 수 있도록 한다.Next, the digital signal processor 255 performs A / D conversion on the values detected in the above-described steps S400 to S425 by using an A / D converter built in a microprocessor or a digital signal processor (DSP) (S430). In addition, by performing instantaneous A / D conversion every few to several tens of microseconds, the ripple of the effective value DC amount of the AC amount can be calculated.

또한, 디지털 신호 처리부(255)는 보조 전기자(21)의 전압 및 전류 실효치를 연산한다(S435). 구체적으로, 마이크로 프로세서나 DSP를 이용하여 전술한 S430단계에서 A/D변환된 보조 전기자(21) 전압 및 전류의 교류 순시치를 가지고 일정 주기 동안 순시치의 제곱을 합하여 평균을 구하고 제곱근을 구함으로써 보조 전기자(21)의 전압 및 전류 실효치를 연산한다. 이 때 실효치를 연산하는 일정 주기는 보조 전기자(21) 전압의 매 반주기로 하는 것이 바람직하다. In addition, the digital signal processing unit 255 calculates the voltage and current effective value of the auxiliary armature 21 (S435). Specifically, the auxiliary armature is obtained by averaging the squares of the instantaneous values for a predetermined period with the AC instantaneous value of the A / D converted auxiliary armature 21 in the above-described step S430 by using a microprocessor or a DSP and obtaining a square root. The voltage and current effective value of (21) are calculated. At this time, it is preferable that the constant period for calculating the effective value is set to every half period of the auxiliary armature 21 voltage.

또한, 디지털 신호 처리부(255)는 보조 전기자(21) 권선의 온도를 연산한다(S440). 구체적으로, 마이크로 프로세서나 DSP를 이용하여 전술한 S430단계에서 A/D변환된 보조 전기자(21) 권선의 온도에 해당하는 전기 신호의 디지털 값으로써 보조 전기자(21) 권선의 온도를 연산한다. 이 때 보조 전기자(21) 권선의 실제 온도와 전술한 S410단계에서 적용된 연산증폭기 회로 및 저역통과 필터 회로의 출력 값과의 관계를 오프라인에서 구하고 이들의 역함수를 수식으로 도출하여 이 역함수를 이용하여 보조 전기자(21) 권선의 온도를 연산하는 것이 바람직할 것이다.In addition, the digital signal processor 255 calculates the temperature of the winding of the auxiliary armature 21 (S440). Specifically, the temperature of the winding of the auxiliary armature 21 is calculated using the microprocessor or DSP as the digital value of the electrical signal corresponding to the temperature of the winding of the auxiliary armature 21 A / D converted in step S430. At this time, the relationship between the actual temperature of the winding of the auxiliary armature 21 and the output values of the operational amplifier circuit and the low pass filter circuit applied in the above-described step S410 is obtained offline, and the inverse functions thereof are deduced by the formula to use the auxiliary function. It would be desirable to calculate the temperature of the armature 21 winding.

또한, 디지털 신호 처리부(255)는 주계자(22) 입력 전압 및 전류의 평균치와 리플률을 연산한다(S445). 구체적으로, 마이크로 프로세서나 DSP를 이용하여 전술한 S430단계에서 A/D변환된 주계자(22) 입력 전압 및 전류의 순시치를 가지고 일정 주기 동안 순시치를 합하여 평균을 구함으로써 주계자(22) 입력 전압 및 전류의 평균치를 구하고 이 평균치와 순시치의 최대치를 이용하여 리플률을 연산한다. 이 때 평균치를 연산하는 일정 주기는 주계자(22) 입력 전압의 매 반주기로 하는 것이 바람직하다.In addition, the digital signal processing unit 255 calculates the average value and the ripple rate of the input voltage and the current of the host 22 (S445). Specifically, using the microprocessor or DSP in step S430 described above by taking the instantaneous value of the input voltage and current of the main fielder 22 converted to A / D conversion, the instantaneous value of the main fielder 22 is obtained by adding up the instantaneous values for a predetermined period. And the average value of the currents are calculated and the ripple rate is calculated using the maximum value of the average value and the instantaneous value. At this time, it is preferable that the constant period for calculating the average value is set to every half period of the input voltage of the main field meter 22.

또한, 디지털 신호 처리부(255)는 주계자(22) 권선의 온도를 연산한다(S450). 구체적으로, 마이크로 프로세서나 DSP를 이용하여 전술한 S440단계에서 보조 전기자(21) 권선의 온도를 연산하는 것과 동일한 방법으로 주계자(22) 권선의 온도를 연산한다.In addition, the digital signal processor 255 calculates the temperature of the winding of the host 22 (S450). Specifically, the temperature of the main field winding 22 is calculated in the same manner as that of calculating the temperature of the auxiliary armature 21 winding using the microprocessor or the DSP.

그 다음, 디지털 신호 처리부(255)는 전술한 S435단계 내지 S450단계에서 연산된 제량의 디지털 값을 무선통신에 의해 전송하기 위하여 디지털 데이터 패킷을 구성한다(S455). 구체적으로, 이 때 데이터 패킷의 구성은 하기의 표 1에서와 같이 구비하는 것이 바람직할 것이다.Next, the digital signal processor 255 configures a digital data packet to transmit the digital value of the weight calculated in the above-described steps S435 to S450 by wireless communication (S455). Specifically, at this time, the configuration of the data packet will be preferably provided as shown in Table 1 below.

STXSTX DESDES SRCSRC LENLEN DATADATA CRCCRC ETXETX 1byte1 byte 1byte1 byte 1byte1 byte 1byte1 byte 13byte13 bytes 2byte2 bytes 1byte1 byte

상기 표 1에서, In Table 1 above,

STX : Start of TX, STX: Start of TX,

DES : Destination address, DES: Destination address,

SRC : Source address, SRC: Source address,

LEN : Lenth of Data, LEN: Lenth of Data,

DATA : 보조 전기자(21) 전압(2byte), 보조 전기자(21) 전류(2byte), 보조 전기자(21) 권선 온도1(1byte), 보조 전기자(21) 권선 온도2(1byte), 주 계자 입력 전압(2byte), 주 계자 입력 전류(2byte), 주 계자 입력 전압의 리플률(1byte), 주 계자 권선 온도1(1byte), 주 계자 권선 온도2(1byte), DATA: auxiliary armature (21) voltage (2 bytes), auxiliary armature (21) current (2 bytes), auxiliary armature (21) winding temperature 1 (1 byte), auxiliary armature (21) winding temperature 2 (1 byte), main field input voltage (2 bytes), main field input current (2 bytes), ripple rate of main field input voltage (1 byte), main field winding temperature 1 (1 byte), main field winding temperature 2 (1 byte),

CRC : Cyclic Redundancy Check (CCITT - 16), CRC: Cyclic Redundancy Check (CCITT-16),

ETX : End of TXETX: End of TX

즉, 디지털 데이터 패킷은 상기 표 1에서와 같이, 패킷의 처음임을 알려주는 STX, 수신측 주소에 해당하는 DES, 송신측 주소에 해당하는 SRC, 전송 데이터의 길이를 나타내는 LEN, 전송될 제량의 디지털 값에 해당하는 DATA, 에러 유무를 체크하기 위한 CRC, 패킷의 끝임을 알려주는 ETX로 구성한다. That is, as shown in Table 1, the digital data packet includes an STX indicating the beginning of the packet, a DES corresponding to the receiving address, an SRC corresponding to the sending address, a LEN indicating the length of the transmission data, and a digital amount of data to be transmitted. It consists of DATA corresponding to the value, CRC to check for errors, and ETX to indicate the end of the packet.

여기서, DATA는 보조 전기자(21) 전압, 보조 전기자(21) 전류, 보조 전기자(21) 권선 2개소의 온도, 주 계자 입력 전압, 주 계자 입력 전류, 주 계자 입력 전압의 리플률, 주 계자 권선 2개소의 온도로 구성되며 CRC는 CCITT의 표준 16bit CRC를 적용하는 것이 바람직할 것이다.Here, DATA is the auxiliary armature 21 voltage, the auxiliary armature 21 current, the temperature of the two windings of the auxiliary armature 21, the main field input voltage, the main field input current, the ripple rate of the main field input voltage, the main field winding It is preferable to apply CCITT's standard 16-bit CRC, which consists of two temperatures.

그 다음, 디지털 신호 처리부(255)는 디지털 데이터 패킷을 암호화한다(S460). 구체적으로, 전술한 S455단계의 DATA에 해당하는 데이터를 공개키 기반의 암호화 규칙을 사용하여 암호화한다. 이 때 무선 데이터 해킹에 의한 사고 등이 우려되지 않는 경우에 있어서는 이 단계가 생략될 수도 있을 것이다.Next, the digital signal processor 255 encrypts the digital data packet (S460). Specifically, the data corresponding to the data of the above-described step S455 is encrypted using a public key-based encryption rule. In this case, this step may be omitted in the case where an accident due to wireless data hacking is not concerned.

그 다음, RF 무선 송신기 등의 송신부(257)는 디지털 데이터 패킷을 발전기 제어장치로 전송한다(S465). 구체적으로, RF 무선 송신기를 이용하여 변조된 디지털 데이터 패킷을 발전기 제어장치 측의 RF 무선 수신기로 전송하며, 이 단계는 일반적인 디지털 무선 통신방식과 동일하게 처리된다.Next, the transmitter 257, such as an RF wireless transmitter, transmits the digital data packet to the generator controller (S465). Specifically, the modulated digital data packet is transmitted to the RF wireless receiver on the generator control side using the RF wireless transmitter, and this step is processed in the same manner as the general digital wireless communication method.

도 5는 본 발명에 따른 회전자 보호기능을 갖는 발전기에 장착되는 회전 계자형 동기 발전기의 회전자 이상 검출 장치 중 발전기 제어장치에서 실행되는 각 단계를 설명하는 도면이다. 5 is a view for explaining each step performed in the generator control device of the rotor abnormality detection device of a rotating field type synchronous generator mounted on a generator having a rotor protection function according to the present invention.

도 5를 참조하면, 먼저, 회전자 감지장치(250)의 송신부(257)로부터 송신된 디지털 데이터 패킷을 RF 무선 수신기를 이용하여 수신한다(S510). 구체적으로, 디지털 데이터 패킷의 수신과 동시에 디지털 데이터 패킷을 복조하여 이를 발전기 제어장치로 전달하게 된다. Referring to FIG. 5, first, a digital data packet transmitted from the transmitter 257 of the rotor sensor 250 is received using an RF wireless receiver (S510). Specifically, at the same time as receiving the digital data packet, the digital data packet is demodulated and transmitted to the generator controller.

이에 발전기 제어장치는 전달된 디지털 데이터 패킷에 대한 CRC 검사를 수행한다(S520). 구체적으로, 발전기 제어장치는 수신된 디지털 데이터로써 CRC를 구하여 송신된 CRC와 비교함으로써 수신된 디지털 데이터의 오류 유무를 판단한다.In response, the generator controller performs a CRC check on the transmitted digital data packet (S520). Specifically, the generator control device determines the presence or absence of the error of the received digital data by obtaining a CRC as the received digital data and comparing it with the transmitted CRC.

그 다음, 발전기 제어장치는 암호화된 디지털 데이터를 복호화한다(S530). 구체적으로, 공개키를 이용하여 전술한 S460단계에서 암호화된 데이터를 추출한다. Next, the generator control device decrypts the encrypted digital data (S530). Specifically, the data encrypted in step S460 described above is extracted using the public key.

그 다음, 발전기 제어장치는 추출된 데이터를 이용하여 발전기 회전자의 이상 상태를 판단한다(S540). 구체적으로, 미리 설정된 발전기 회전자의 과전압, 과전류, 과온도 레벨과 비교하여 발전기 회전자의 이상 상태 유무를 판단한다.Next, the generator control device determines the abnormal state of the generator rotor using the extracted data (S540). Specifically, the presence or absence of an abnormal state of the generator rotor is determined by comparing with the overvoltage, overcurrent and overtemperature levels of the generator rotor set in advance.

전술한 S540단계에서 발전기 회전자가 이상 상태인 것으로 판단한 경우에 발전기 제어장치는 발전기 회전자의 이상 상태를 사용자에게 LCD 혹은 LED 등의 디스플레이 장치를 이용하여 통지한다(S550). 만약 발전기 제어장치에 CDMA모듈이 탑재되어 있는 경우라면 사용자에게 발전기 회전자의 이상 상태를 SMS를 이용하여 통지하도록 할 수도 있을 것이다. When it is determined in step S540 that the generator rotor is in an abnormal state, the generator controller notifies the user of the abnormal state of the generator rotor using a display device such as an LCD or an LED (S550). If the generator control unit is equipped with a CDMA module, the user may be notified by SMS of the abnormal state of the generator rotor.

그 다음, 발전기 제어장치는 발전기의 운전을 정지시킨다(S560). 구체적으로, 전술한 S540단계에서 발전기 회전자가 이상 상태인 것으로 판단한 경우에 이상 상태가 감지된 이후부터 시간을 측정하여 미리 정해둔 소정의 시간을 경과하여 발전기 회전자의 이상 상태가 지속되는 경우에 발전기 운전을 정지시킨다.Next, the generator controller stops the operation of the generator (S560). Specifically, when it is determined in step S540 that the generator rotor is in an abnormal state, the generator measures the time since the abnormal state is detected, and when the abnormal state of the generator rotor continues after a predetermined time predetermined. Stop operation

이 때 소정의 시간 내에 발전기 회전자의 이상 상태가 해제되는 경우 전술한 S550단계에서 같이 사용자에게 발전기 회전자의 이상 상태가 해제되었음을 통지하는 것이 바람직하다.In this case, when the abnormal state of the generator rotor is released within a predetermined time, it is preferable to notify the user that the abnormal state of the generator rotor is released as in step S550 described above.

한편, 발전기 제어장치는 발전기 운전 정지의 이유를 사용자에게 통지하는 것이 바람직하다(S570). 전술한 S560단계에서 발전기 운전을 정지시킨 경우 전술한 S550단계에서와 같이 발전기 제어장치의 LCD혹은 LED 등의 디스플레이 장치를 이용하여 사용자에게 발전기 운전 정지의 이유를 통지하는 것이다.On the other hand, it is preferable that the generator controller notifies the user of the reason for the generator operation stop (S570). When the generator operation is stopped in step S560 described above, the user is notified of the reason for the generator operation stop by using a display device such as an LCD or LED of the generator control device as in step S550 described above.

이 때 발전기 제어장치에 CDMA모듈이 탑재되어 있는 경우 SMS를 이용하여 사용자에게 발전기 회전자의 이상 상태 발생으로 인하여 발전기 운전을 정지하였음을 통지하도록 하는 것이 바람직할 것이다.In this case, when the generator control device is equipped with a CDMA module, it may be desirable to notify the user that the generator operation has stopped due to an abnormal condition of the generator rotor by using SMS.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments and applications of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments and applications described above, the invention without departing from the gist of the invention claimed in the claims Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

250: 회전부 감지장치, 251: 아날로그 신호 처리부,
255: 디지털 신호 처리부, 257: 송신부250: rotating part detecting device, 251: analog signal processing unit,
255: digital signal processor, 257: transmitter

Claims (5)

회전 계자형 동기 발전기에 구비된 회전자의 보조 전기자의 권선온도와, 상기 보조 전기자의 출력 전압 및 출력 전류, 상기 회전자의 주계자의 권선온도와, 상기 주계자의 출력 전압 및 출력 전류를 검출하는 아날로그 신호 처리부; 및
상기 검출된 상기 보조 전기자의 출력 전압 및 출력 전류에 대한 실효치, 상기 주계자의 출력 전압 및 출력 전류에 대한 실효치를 연산하고, 상기 연산된 실효치와 상기 검출된 보조 전기자의 권선온도, 및 상기 주계자의 권선온도를 이용하여 데이터 패킷을 생성하는 디지털 신호 처리부;
를 포함하는 회전자 보호기능을 갖는 발전기.
Analog for detecting the winding temperature of the auxiliary armature of the rotor provided in the rotating field type synchronous generator, the output voltage and output current of the auxiliary armature, the winding temperature of the main field of the rotor, and the output voltage and output current of the main field A signal processor; And
Calculate an effective value for the detected output voltage and output current of the auxiliary armature, an effective value for the output voltage and output current of the main field, calculate the calculated effective value and the winding temperature of the detected auxiliary armature, and the winding of the main field A digital signal processor generating a data packet using a temperature;
Generator having a rotor protection function comprising a.
제1항에 있어서,
상기 생성된 데이터 패킷을 송신하는 송신부를 더 포함하는 회전자 보호기능을 갖는 발전기.The method of claim 1,
The generator having a rotor protection function further comprising a transmission unit for transmitting the generated data packet. 제2항에 있어서,
상기 송신부로부터 상기 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 데이터 패킷에 기초하여 상기 회전자의 이상여부를 판단하는 제어장치를 더 포함하는 회전자 보호기능을 갖는 발전기.
The method of claim 2,
And a controller for receiving the data packet from the transmitter and determining whether the rotor is abnormal based on the received data packet.
제1항에 있어서,
상기 아날로그 신호 처리부가, 상기 회전자의 보조 전기자의 권선온도와, 상기 회전자의 주계자의 권선온도를 검출함에 있어서, 각각 적어도 2개소 이상에서의 온도를 검출하는 것인 회전자 보호기능을 갖는 발전기.
The method of claim 1,
The analog signal processor detects the winding temperature of the rotor's auxiliary armature and the winding temperature of the rotor's main field, respectively. .
제1항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리부는 상기 생성된 데이터 패킷을 암호화하는 것인 회전자 보호기능을 갖는 발전기.The method of claim 1,
And the digital signal processing unit encrypts the generated data packet.
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