KR101156328B1 - 풍력 발전 장치용 핸디 단말 및 풍력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 급지 등과 같이 회전축을 회전시키면서 행하는 메인터넌스를 실시하는 데 있어서, 안전성 향상 또한 작업의 효율화가 도모되는 풍력 발전 장치용 핸디 단말 및 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.
풍력 발전 장치(1)에 설치된 접속단(11)에 접속되는 접속부(21)와, 상기 풍력 발전 장치(1) 내에 내장된 제어 회로(13) 내의 제어 로직을 선택적으로 유효로 하는 조작 신호를 생성하는 조작 버튼을 갖는 조작단군(22)과, 상기 조작단의 조작 상태를 표시하는 표시부(24)를 구비한 풍력 발전 장치용 핸디 단말(20)이며, 상기 조작단군(22)에, 상기 풍력 발전 장치(1)의 보수 모드와 운전 조작 모드를 선택적으로 유효로 하는 모드 선택 버튼(25)과, 상기 모드 선택 버튼에 의한 보수 모드 선택 시에, 상기 풍력 발전 장치측의 회전 날개를, 회전수에 대응한 피치 각도로 피치를 보정하면서 저속으로 회전시키는 회전 날개 피치 제어 상태(이하, 로터 터닝 상태라고 함)로 이행시키는 로터 터닝 버튼(26)을 구비한 구성으로 한다.

Description

풍력 발전 장치용 핸디 단말 및 풍력 발전 장치 {HANDY TERMINAL FOR WIND TURBINE GENERATOR AND WIND TURBINE GENERATOR}

본 발명은 풍력 발전 장치의 운전 조작 모드와 보수 모드를 선택적으로 절환하여, 대응하는 각각의 모드로 소정의 제어 동작을 행하게 하는 풍력 발전 장치용 핸디 단말 및 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 특히 지상 혹은 수상에 세워 설치한 타워와, 상기 타워에 요 제어 가능하게 지지된 너셀과, 상기 너셀에 날개 피치 제어 가능하게 설치된 복수의 회전 날개를 구비한 풍력 발전 장치의, 상기 타워 하부 및 너셀에 각각 설치된 접속단에 접속되어, 풍력 발전 장치의 운전 혹은 보수 제어를 위한 조작 신호를 생성하는 풍력 발전 장치용 핸디 단말 및 풍력 발전 장치에 관한 것이다.

최근, 지구 환경의 보전의 관점에서, 재생 가능 에너지의 하나인 풍력을 이용한 풍력 발전 장치의 보급이 진행되고 있다.

풍력 발전 장치 중 대형의 장치는, 회전 날개가 설치된 로터 헤드와, 드라이브 트레인 및 발전기를 수납하는 너셀과, 너셀을 지지하는 타워로 구성되어 있다. 드라이브 트레인은 로터 헤드측으로부터 발전기측으로 토크를 전달하기 위한 것으로, 통상은 증속기가 내장되어 있고, 로터 헤드의 회전을 증속하여 발전기에 입력하도록 한, 소위 너셀형 풍력 발전 장치가 많이 사용되고 있고, 이러한 풍력 발전 장치는 풍력의 유효 이용 및 상용계통으로의 전력의 안전 공급을 도모하기 위해, 상기 너셀형 풍력 발전 장치를 소정 지역에 복수 배치한 윈드 팜을 구성하고 있다. 예를 들어, 복수의 윈드 팜을 보수 관리하는 기술은, 일본 특허 출원 공개 제2009-287453호 공보(특허 문헌 1)에 개시되어 있다.

그런데, 풍력 발전 장치의 메인터넌스 시에 있어서, 회전축(또는 이것에 연결된 로터 헤드)을 회전시키는 것이 필요해지는 경우가 있다.

예를 들어, 풍력 발전 장치의 주베어링의 급지 작업은 베어링 전체에 그리스를 균일하게 공급해야만 하므로, 회전축을 천천히 회전시키면서 행할 필요가 있고, 회전 날개의 탈착 작업은 회전 날개가 수평이 되는 위치까지 로터 헤드를 회전시킨 후 행할 필요가 있다. 또한, 메인터넌스 시에는 안전상의 이유로부터 회전축이 회전하지 않도록 로크 핀으로 고정하는 경우가 있고, 이 경우에도 로크 핀을 삽입 가능한 위치까지 회전축을 회전시킬 필요가 있다.

이와 같이 풍력 발전 장치의 회전축을 회전시키기 위해서는, 간편한 방법으로서, 증속기의 후단에 있어서 회전축에 설치된 브레이크 디스크를 손으로 잡아 돌리거나, 혹은 수동으로 피치각을 변경시켜 회전 날개가 받는 바람의 힘을 이용하여 회전축을 돌리는 것을 들 수 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2009-287453호 공보

그러나, 이들 방법에서는, 회전축을 소정 위치까지 고정밀도로 회전시키는 것이 곤란했다. 또한, 보다 안전하게 작업을 행할 수 있는 방법이 요구되고 있었다.

또한 종래에는, 제어 장치에 의한 풍력 발전 장치의 보수 조작과, 회전축의 회전 조작이 분리되어 있었으므로, 각각을 따로따로 조작할 필요가 있어, 작업 효율이 낮다고 하는 문제도 있었다. 특허 문헌 1의 기술은 각각의 풍력 발전 장치와 통신 가능한 네트워크를 통해 각 윈드 팜에 있어서의 풍력 발전 설비의 가동 상태에 관한 정보를 취득하는 것으로, 윈드 팜 내의 개개의 풍력 발전 장치를 개별로 제어하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제에 감안하여, 급지 등과 같이 회전축을 회전시키면서 행하는 메인터넌스를 실시하는 데 있어서, 안전성 향상 또한 작업의 효율화가 도모되는 풍력 발전 장치용 핸디 단말 및 풍력 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 풍력 발전 장치의 보수 관리용 핸디 단말은 풍력 발전 장치에 설치된 접속단에 접속되는 접속부와, 상기 풍력 발전 장치 내에 내장된 제어 회로 내의 제어 로직을 선택적으로 유효로 하는 조작 신호를 생성하는 조작 버튼을 갖는 조작단군과, 상기 조작단의 조작 상태를 표시하는 표시부를 구비한 풍력 발전 장치용 핸디 단말이며, 상기 조작단군에, 상기 풍력 발전 장치의 보수 모드와 운전 조작 모드를 선택적으로 유효로 하는 모드 선택 버튼과, 상기 모드 선택 버튼에 의한 보수 모드 선택 시에, 상기 풍력 발전 장치측의 회전 날개를, 회전수에 대응한 피치 각도로 피치를 보정하면서 저속으로 회전시키는 회전 날개 피치 제어 상태(이하, 로터 터닝 상태라고 함)로 이행시키는 로터 터닝 버튼을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 핸디 단말의 조작단군이, 풍력 발전 장치의 회전 날개를 저속으로 회전하는 로터 터닝 상태로 이행시키는 로터 터닝 버튼을 가짐으로써, 풍력 발전 장치의 메인터넌스 시에, 핸디 단말로부터의 조작에 의해 회전 날개(또는 회전축)를 소정 속도로 회전시킨 상태로 할 수 있어, 급지 등의 메인터넌스 작업의 효율화가 도모된다.

또한, 상기 조작단군은 상기 표시부에 표시된 터치 패널인 상기 풍력 발전 장치용 핸디 단말에 있어서, 상기 터치 패널 상에 목적으로 하는 조작 버튼을 현출시키는 패널 제어부를 구비하고, 상기 모드 선택 버튼에 의해 보수 모드를 선택했을 때에, 상기 패널 제어부에 의해 상기 로터 터닝 버튼이 상기 표시부에 현출되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 패널 제어부에 의해 터치 패널 상에 목적으로 하는 조작 버튼을 현출시킴으로써, 선택 화면과 조작 버튼을 화면 상에 동일 표시 가능하고, 또한 스위칭 조작 가능해져, 시각적으로 조작하기 쉬워진다. 또한, 보수 모드가 선택되었을 때에 로터 터닝 버튼이 표시부에 현출되도록 구성하였으므로, 보수 모드 이외에는 풍력 발전 장치가 로터 터닝 상태로 되지 않아, 메인터넌스 작업의 안전성을 높일 수 있다.

또한, 상기 핸디 단말은 그 접속부가, 지상 혹은 수상에 세워 설치한 타워에 지지된 너셀 및 그 너셀에 날개 피치 제어 가능하게 설치된 복수의 회전 날개를 구비한 풍력 발전 장치의 상기 타워 하부 및 너셀에 각각 설치된 접속단에 접속되는 핸디 단말이고, 또한 상기 핸디 단말은 상기 조작 신호를 생성하는 조작 버튼의 상기 표시부로의 현출 제어 혹은 유효ㆍ무효의 제어를 행하는 조작 버튼 제어부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 풍력 발전 장치의 접속단이 타워 하부와 너셀에 설치되어 있는 경우, 핸디 단말의 접속부를 어떤 접속단에도 접속 가능하게 함으로써, 작업에 따라서 접속단을 선택할 수 있어 작업 효율이 향상된다. 또한, 조작 버튼의 표시부로의 현출 제어 혹은 유효ㆍ무효의 제어를 행하는 조작 버튼 제어부를 구비하고 있음으로써, 작업 내용에 따라서 조작 버튼을 표시부에 현출시키거나, 조작 버튼의 유효ㆍ무효를 제어 가능하게 되어, 핸디 단말의 조작 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 조작 버튼 제어부는 상기 너셀측의 접속단에 연결한 제어 회로와 상기 타워측의 접속단에 연결한 제어 회로 중 어느 하나를 선택하는 조작 권리 선택 버튼을 현출하는 제어부이고, 상기 조작 권리 선택 버튼의 누름에 의해 조작 권리가 부여된 제어 회로측의 접속단에 상기 핸디 단말의 접속부가 접속되었을 때에 상기 로터 터닝 버튼의 온 조작을 유효로 하고, 상기 조작 권리가 부여되어 있지 않은 제어 회로측의 접속단에 상기 접속부가 접속되었을 때에 상기 온 조작을 무효로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 조작 권리를 선택한 측의 제어 회로만 로터 터닝 버튼의 온 조작을 유효로 하고, 조작 권리가 선택되어 있지 않은 측의 제어 회로의 온 조작을 무효로 함으로써, 2개의 제어 회로로부터의 조작 신호가 혼재되어 보수 제어의 거동이 불안정해지거나, 메인터넌스 작업의 안전성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 조작 버튼 제어부는 상기 로터 터닝 버튼의 온 조작 후, 다른 조작 버튼의 조작을 허용하지 않는 제어부인 것이 바람직하고, 이에 의해 로터 터닝 실행 중에 다른 조작이 실행되지 않도록 하여, 안전성을 높이는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 관한 풍력 발전 장치는 지상 혹은 수상에 세워 설치한 타워에 지지된 너셀 및 그 너셀에 날개 피치 제어 가능하게 설치된 복수의 회전 날개를 구비한 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 핸디 단말의 접속부가 접속 가능하게 구성되어, 너셀 혹은 타워에 설치한 접속단과, 상기 핸디 단말의 모드 선택 버튼의 보수 모드 선택 신호를 받아, 적어도 상기 회전 날개를 페더링(회전 정지) 상태에 두는 보수 모드 제어와, 상기 보수 모드 제어 상태로부터 상기 로터 터닝 버튼 온 조작 신호에 기초하여 회전 날개를 로터 터닝시키는 로터 터닝 상태로 절환하는 제어 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 풍력 발전 장치가 갖는 제어 회로가, 회전 날개를 페더링 상태에 두는 보수 모드 제어 상태와, 회전 날개를 로터 터닝시키는 로터 터닝 상태를 절환하는 제어 로직을 갖고, 핸디 단말로부터의 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호에 기초하여 이들의 상태가 절환되는 구성으로 하고 있으므로, 메인터넌스 작업에 따라서 핸디 단말로부터 간단하게 회전 날개의 상태를 변경하는 것이 가능해, 작업의 효율화가 도모된다.

또한, 상기 제어 회로는 상기 핸디 단말의 접속부가 너셀측에 설치된 접속단에 접속되었을 때에, 상기 핸디 단말로부터의 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호를 유효로 하게 하는 제어 회로인 것이 바람직하다.

이에 의해, 2개의 제어 회로로부터의 조작 신호가 혼재되어 버려 보수 제어의 거동이 불안정해지는 것을 방지한다. 또한, 풍력 발전 장치의 회전 날개를 로터 터닝 상태로 할 때에는, 일반적으로, 주베어링의 급지 작업 시나 회전 날개의 탈착 작업 준비 시, 혹은 로크 핀의 삽입 시 등과 같이, 주로 너셀 근방에서 작업이 행해진다. 따라서, 너셀측의 접속단에 핸디 단말이 접속되었을 때에 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호를 유효로 하게 함으로써, 작업 효율의 향상 및 안전성의 향상이 가능해진다.

또한, 상기 제어 회로는 상기 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호를 유효로 하게 한 후, 다른 조작 버튼의 조작을 허용시키지 않는 제어 회로인 것이 바람직하고, 이에 의해 로터 터닝 상태일 때에 다른 조작이 실행되지 않도록 하여, 안전성을 높이는 것이 가능하다.

또한, 상기 제어 회로는 상기 핸디 단말 혹은 외부 원격 조작단으로부터의 보수 모드로의 운전 절환 신호를 받아, 상기 너셀의 요 제어 상태만 유지하고, 다른 보수 모드 제어 상태를 리세트시키는 제어 회로인 것이 바람직하다.

이와 같이, 운전 절환 신호를 받았을 때에, 다른 보수 모드 제어 상태를 리세트시킴으로써, 운전 절환 후의 풍력 발전 장치의 운전을 정상으로 행하는 것이 가능해진다.

상기에서 기재한 바와 같이 본 발명에 따르면, 핸디 단말의 조작단군이, 풍력 발전 장치의 회전 날개를 저속으로 회전하는 로터 터닝 상태로 이행시키는 로터 터닝 버튼을 가짐으로써, 풍력 발전 장치의 메인터넌스 시에, 핸디 단말로부터의 조작에 의해 회전 날개(또는 회전축)를 소정 속도로 회전시킨 상태로 할 수 있어, 급지 등의 메인터넌스 작업의 효율화가 도모된다.

또한, 풍력 발전 장치가 갖는 제어 회로가, 회전 날개를 페더링 상태에 두는 보수 모드 제어 상태와, 회전 날개를 로터 터닝시키는 로터 터닝 상태를 절환하는 제어 로직을 갖고, 핸디 단말로부터의 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호에 기초하여 이들의 상태가 절환되는 구성으로 하고 있으므로, 메인터넌스 작업에 따라서 핸디 단말로부터 간단하게 회전 날개의 상태를 변경하는 것이 가능해, 작업의 효율화가 도모된다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 풍력 발전 사이트의 개략도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 핸디 단말과 풍력 발전 장치의 블록도이다.
도 4는 핸디 단말과 풍력 발전 장치의 처리를 도시하는 시퀸스도이다.
도 5는 핸디 단말의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 핸디 단말의 초기 화면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 핸디 단말의 로터 터닝 설정 화면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 회전 날개의 회전수와 피치 각도의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것으로 한정하는 취지는 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

우선 최초에, 도 1을 참조하여 복수의 풍력 발전 장치를 갖는 풍력 발전 사이트의 개략을 설명한다.

풍력 발전 사이트(10)는 복수의 풍력 발전 장치(1)를 갖고 있고, 이들 풍력 발전 장치(1)에서 풍력을 에너지로서 발전한다. 풍력 발전 장치(1)에서 발전된 전력은 승압 변압기(51), 계통 연계반(52)을 통해 전력 계통(53)으로 송전된다.

복수의 풍력 발전 장치(1)에는 각각 적어도 하나의 제어 회로(13)가 탑재되어 있다. 제어 회로(13)는 동일 사이트 내의 다른 풍력 발전 장치(1)의 운전 혹은 보수 제어를 행하는 제어 로직을 갖고 있다. 또한, 제어 회로(13)가 갖는 제어 로직은 다른 풍력 발전 장치와 공통의 제어 로직인 것이 바람직하다. 또한, 제어 회로(13)는 접속단(11)에 연결되어 있고, 이 접속단(11)을 통해 핸디 단말(20)로부터의 각종 조작 신호가 제어 회로(13) 내에 입력되도록 되어 있다.

또한, 풍력 발전 사이트(10)는 이하의 통신 관리 시스템을 구비하고 있어도 좋다.

이 통신 관리 시스템은 복수의 풍력 발전 장치(1)를 원격 제어ㆍ감시하는 것으로, 현지에 설치된 관리 장치(56)와, 관리 장치(56)에 통신 회선을 통해 접속되는 원격 감시 장치(57)를 갖는다. 관리 장치(56)는 통신 케이블을 통해 허브(55)에 접속되어 있고, 허브(55)에는 복수의 제어 회로(13)로부터 연장된 제어선이 집결되어 있다. 관리 장치(56), 원격 감시 장치(57)는 모두, CPU, ROM, RAM, 메모리, 통신부 인터페이스 등을 갖는 컴퓨터로 구성되어, 주로 풍력 발전 장치(1)의 운전 상태의 감시를 행한다.

여기서, 풍력 발전 장치(1)의 구체적 구성을 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.

풍력 발전 장치(1)는 지상 혹은 수상의 기초 상에 세워 설치된 타워(2)와, 타워(2)의 상단부에 설치된 너셀(3)과, 너셀(3)에 설치된 로터 헤드(4)와, 로터 헤드(4)에 설치된 복수매의 회전 날개(5)와, 회전 날개(5)를 피치 구동시키는 피치 구동 장치(6)를 갖고 있다.

타워(2)는 기초로부터 상방으로 연장되는 기둥 형상이고, 예를 들어 하나의 기둥 형상 부재로 구성해도 좋고, 복수의 유닛을 상하 방향으로 연결하여 기둥 형상으로 구성해도 좋다. 타워(2)가 복수의 유닛으로 구성되어 있는 경우에는, 최상부에 설치된 유닛 상에 너셀(3)이 설치된다.

너셀(3)은 로터 헤드(4)를 지지하는 동시에, 그 내부에 드라이브 트레인(7)이나 발전기(8)를 수납하고 있다.

드라이브 트레인(7)은 로터 헤드(4)에 연결된 주축(71)과, 주축(71)에 연결된 증속기(72)와, 증속기(72)를 발전기(8)에 연결하는 커플링(73)을 갖는다.

주축(71)은 회전 날개(5) 및 로터 헤드(4)와 함께 회전하도록 로터 헤드(4)에 연결되는 동시에, 주베어링에 의해 회전 가능하게 케이싱측에 고정되어 있다.

증속기(72)는 주축(71)과 커플링(73) 사이에 배치되어, 주축(71)을 통해 로터 헤드(4)측으로부터 입력된 회전을 증속하여, 커플링(73)에 출력하도록 되어 있다. 증속기(72)는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 유성 증속 기구 및 평기어 증속 기구(모두 도시하지 않음)를 조합한 것을 사용할 수 있다.

피치 구동 장치(6)는 회전 날개(5)를 축선(도면 중, 1점 쇄선) 주위로 회전시켜 회전 날개(5)의 피치각을 변경한다.

또한, 풍력 발전 장치(1)는 이것을 운전 제어하는 제어 회로[13(13A, 13B)]를 구비하고 있다.

제어 회로(13)는 타워(2)에 설치된 타워측 제어 회로(13A)와, 너셀(3) 내에 수용된 너셀측 제어 회로(13B)를 갖고, 양 제어 회로(13A, 13B)는 전기적으로 접속되어 있다.

도 3은 본 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치와 핸디 단말의 블록도이다.

풍력 발전 장치(1)의 접속단(11) 및 핸디 단말(20)의 접속부(21)는 복수의 풍력 발전 장치(1)에 있어서 표준화되어 있어, 핸디 단말(20)은 어떤 풍력 발전 장치(1)에도 접속 가능하게 되어 있다.

또한, 핸디 단말(20)의 접속부(21)는 풍력 발전 장치(1)의 접속단(11)에 대해 직접 접속되어도 좋고, 전송 케이블을 통해 접속되어도 좋다. 이와 같은 접속 방법에 의해 핸디 단말(20)로부터 풍력 발전 장치(1)로 데이터 전송되는 구성으로 함으로써, 데이터 전송 용량이 커져, 복수의 제어 로직의 조작 신호를 단시간에 전송하는 것이 가능해진다.

풍력 발전 장치(1)의 구성을 설명한다.

풍력 발전 장치(1)는 주로, 접속단(11)과, 입출력 인터페이스(12)와, 복수의 제어 로직(14, 15)을 갖는 제어 회로(13)를 구비한다.

제어 회로(13)는 접속단(11)을 통해, 핸디 단말(20)로부터 입력된 조작 신호나 각종 센서류로부터의 검출 신호를 수취하고, 각종 연산 처리를 실행하여 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호를 풍력 발전 장치(1)의 각 기기로 보낸다.

이 제어 회로(13)는 도시하지 않은 CPU, RAM, ROM, 기억 장치 등을 포함하는 하드웨어로 구성되어, 이들 하드웨어에 의해 각 제어 로직(14, 15)의 기능이 실현되는 것이 바람직하다. 또한, 여기서는 일례로서, 각 제어 로직(14, 15)은 소프트웨어에 의해 실현되는 경우를 도시하고 있지만, 하드웨어 로직(로직 회로)에 의해 구성해도 되는 것은 물론이다.

입출력 인터페이스(12)는 핸디 단말(20)이나 각종 센서류나 각종 설비 기기 등으로부터 신호를 수취하여, 각 제어 회로(13)로 전달하는 동시에, 제어 회로(13)에서 생성된 제어 신호를 각 기기로 전송한다. 또한, 상기 접속단(11)을 포함하여 입출력 인터페이스(12)라고 칭해도 좋다.

제어 로직(14, 15)은 핸디 단말(20)로부터 입력된 조작 신호(a1, a2)에 의해 동작 조건이 설정되고, 이 동작 조건 하에서 제어 로직에 의해 연산 처리하여 제어 신호(b1, b2)를 생성한다.

조작 신호(a1, a2)는 제어 로직을 선택적으로 유효로 하기 위한 선택 신호나, 제어 로직의 조건 설정을 행하는 수치 신호이고, 이 조작 신호가 제어 회로(13)에 입력됨으로써, 제어 로직의 유효ㆍ무효가 설정되거나, 제어 로직에 수치 조건이 입력되거나 하여, 이들 동작 조건 하에서 제어 로직에 의해 제어 신호(b1, b2)가 생성된다.

본 실시 형태에서는, 제어 로직은 적어도 피치 구동 장치(6)를 제어하는 로터 터닝 제어 로직(14)을 포함한다. 로터 터닝 제어 로직(14)은 풍력 발전 장치(1)의 회전 날개를, 회전수에 대응시켜 피치 각도를 보정하면서 저속으로 회전시키는 회전 날개 피치 제어 상태(이하, 로터 터닝 상태라고 함)로 하는 제어를 행하기 위한 로직이다.

로터 터닝 제어는, 예를 들어 이하와 같이 실시한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 회전 날개의 피치 각도는 회전수와 상관되어 있다. 따라서, 회전 날개(또는 회전축 혹은 이것에 연결된 로터 헤드)의 회전수를 검출하여, 회전수의 검출치와 회전수의 목표치의 편차를 산출하고, 이 편차에 기초하여 회전수가 목표치에 근접하도록 PI 제어함으로써 피치각을 보정하면서 저속 회전으로 운전한다. 또한, 피치각의 보정은 도 2에 도시하는 피치 구동 장치(6)에 의해 행할 수 있다.

또한, 제어 로직은 위급 전자기 밸브(9)를 제어하는 위급 전자기 밸브 제어 로직(15)을 포함하는 것이 바람직하다.

일반적으로, 풍력 발전 장치(1)는 날개 피치, 주축 브레이크, 요 브레이크 등과 같은 풍력 발전 장치의 주구성 기기를 유압으로 구동하기 위한 주유압 라인을 갖고 있고, 주유압 라인 상에 배치된 전자기 밸브에 의해 기기로의 유압의 급배를 제어하고 있다. 또한, 이 주유압 라인에는 위급 라인이 접속되어, 위급 라인 상에 위급 전자기 밸브(9)가 배치되어 있다. 이 위급 전자기 밸브(9)는 여자(폐쇄)함으로써 주유압 라인에 작동유가 통류하는 상태로 되어, 각 기기가 구동 제어된다. 한편, 위급 전자기 밸브(9)를 무여자(개방)로 함으로써 주유압 라인으로부터 작동유를 배출하여, 풍력 발전 장치(1)가 정지된다.

제어 회로(13)는 상기한 바와 같은 제어 로직을 복수 갖고 있어도 좋고, 동일 사이트 내에 설치된 복수의 풍력 발전 장치(1)에 있어서, 제어 로직의 조합은 공통인 것이 바람직하다. 이와 같이, 풍력 발전 장치(1)의 제어 회로(13)가, 동일 사이트 내의 다른 풍력 발전 장치(1)에 대응 가능한 공통의 제어 로직을 가짐으로써, 제어 회로(13)의 구성을 표준화할 수 있어, 비용 저감이 도모된다.

핸디 단말(20) 구성을 설명한다.

핸디 단말(20)은 주로, 접속부(21)와, 조작단군(22)과, 표시부(24)를 갖는다. 또한 이것에 추가하여, 패널 제어부(28)와, 조작 버튼 제어부(29)와, 화면 표시 제어부(30)를 갖고 있어도 좋다.

이 핸디 단말(20)은 풍력 발전 장치(1)의 운전 조작 모드와 보수 모드를 선택적으로 절환하여, 대응하는 각각의 모드로 소정의 제어 동작을 행하게 하는 것이다.

표시부(24)는 조작단의 조작 상태를 표시하는 것으로, 액정 디스플레이 등이 사용된다.

조작단군(22)은 풍력 발전 장치(1) 내에 내장된 제어 회로(13) 내의 제어 로직을 선택적으로 유효로 하는 조작 신호를 생성한다. 이 조작단군(22)은 표시부(24)와는 별도로 설치한 키보드 등이라도 좋지만, 바람직하게는 표시부(24)의 상면에 접촉 조작 가능한 터치 패널(23)로 한다. 또한, 여기서 사용하는 터치 패널(23)의 동작 방식은 일반적인 방식(예를 들어, 저항막 방식)을 사용할 수 있다.

또한, 조작단군(22)은 제어 회로(13)의 보수 모드와 운전 조작 모드를 선택적으로 유효로 하는 모드 선택 버튼(25)과, 모드 선택 버튼(25)에 의한 보수 모드 선택 시에, 풍력 발전 장치(1)의 회전 날개(5)를 로터 터닝 상태로 이행시키는 로터 터닝 버튼(26)과, 복수의 제어 회로(13) 중 조작 권리를 부여하는 제어 회로를 선택하는 조작 권리 선택 버튼(27)을 갖는다. 이들 조작 버튼은 터치 패널(23)에 의해 표시부(24)에 표시시키는 것이 바람직하다.

이와 같이, 핸디 단말(20)의 조작단군(22)이 로터 터닝 버튼(26)을 가짐으로써, 풍력 발전 장치(1)의 메인터넌스 시에, 핸디 단말(20)로부터의 조작에 의해 회전 날개(5)(또는 회전축)를 소정 속도로 회전시킨 상태로 할 수 있어, 급지 등의 메인터넌스 작업의 효율화가 도모된다.

패널 제어부(28)는 조작단이 표시부(24)에 표시된 터치 패널(23)인 경우에 설치되어, 터치 패널(23) 상에 목적으로 하는 조작 버튼을 현출시키는 동시에, 이 조작 버튼의 누름을 검출하여 조작 신호를 생성한다. 이와 같이, 패널 제어부(28)에 의해 터치 패널(23) 상에 목적으로 하는 조작 버튼을 현출시킴으로써, 선택 화면과 조작 버튼을 화면 상에 동일 표시 가능하고, 또한 스위칭 조작 가능해져, 시각적으로 조작하기 쉬워진다. 또한, 패널 제어부(28)는 보수 모드가 선택되었을 때에 로터 터닝 버튼(26)이 표시부(24)에 현출되도록 구성하는 것이 바람직하고, 이에 의해 보수 모드 이외에는 풍력 발전 장치(1)가 로터 터닝 상태로 되지 않아, 메인터넌스 작업의 안전성을 높일 수 있다.

조작 버튼 제어부(29)는 주로, 조작단군(22)이 갖는 조작 버튼의 표시부(24)로의 현출 제어 혹은 유효ㆍ무효의 제어를 행한다. 이 조작 버튼 제어부(29)에 의해, 작업 내용에 따라서 조작 버튼을 표시부(24)에 현출시키거나, 조작 버튼의 유효ㆍ무효를 제어 가능하게 되어, 핸디 단말(20)의 조작 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 하나의 풍력 발전 장치(1)가 복수의 제어 회로(13A, 13B)를 갖는 경우에 있어서, 조작 버튼 제어부(29)에 의해, 필요에 따라서 조작 버튼의 표시 제어, 유효ㆍ무효 제어를 행함으로써, 2개의 제어 회로로부터의 조작 신호가 혼재되어 버려 보수 제어의 거동이 불안정해지거나, 메인터넌스 작업의 안전성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 조작 버튼 제어부(29)는 제어 회로(13)가 복수 존재하는 경우에, 어느 하나의 제어 회로(13)에 조작 권리를 부여하기 위한 조작 권리 선택 버튼(27)을 현출시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 조작 권리라 함은, 조작 버튼으로부터 입력된 조작의 유효, 무효를 설정하는 것으로, 조작 권리가 부여된 제어 회로(13)에 접속된 핸디 단말(20)로부터는 조작을 접수하지만, 조작 권리가 부여되지 않은 제어 회로(13)에 접속된 핸디 단말(20)로부터는 조작이 접수되지 않는다. 이때, 조작 권리에 의해 조작의 유효, 무효의 제약이 가해지는 조작 버튼을 미리 설정하도록 해도 좋지만, 특히 로터 터닝 버튼(26)의 온 조작은 조작 권리를 따르는 것으로 한다.

이와 같이, 조작 권리를 선택한 측의 제어 회로(13)만 로터 터닝 버튼(26)의 온 조작을 유효로 하고, 조작 권리가 선택되어 있지 않은 측의 제어 회로(13)의 온 조작을 무효로 함으로써, 메인터넌스 작업의 안전성을 가일층 높일 수 있다.

또한, 조작 버튼 제어부(29)는 로터 터닝 버튼(26)의 온 조작 후, 다른 조작 버튼의 조작을 허용하지 않는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 이에 의해 로터 터닝 제어 중에 다른 조작이 실행되지 않도록 하여, 안전성을 높이는 것이 가능하다.

다음에, 도 4를 참조하여, 풍력 발전 장치(1)와 핸디 단말(20)의 시퀸스를 설명한다.

핸디 단말(20)에서는 접속부(21)가 풍력 발전 장치(1)의 접속단(11)에 접속되어, 모드 선택 버튼(25)으로 보수 모드가 선택되면 보수 모드로 이행한다.

풍력 발전 장치(1)는 핸디 단말(20)로부터의 보수 모드 선택 신호를 수취한 시점에서 보수 모드로 설정된다. 보수 모드에서는 적어도 풍력 발전 장치(1)의 회전 날개(5)가, 페더링(회전 정지) 상태인 보수 모드 제어 상태로 되도록 제어한다.

또한, 핸디 단말(20)에서 로터 터닝 버튼(26)이 온으로 조작되면, 제어 회로(13)는 로터 터닝의 온 조작 신호를 수취하여, 풍력 발전 장치(1)의 회전 날개(5)가 로터 터닝 상태로 되도록 제어한다. 회전 날개(5)가 로터 터닝 상태로 유지되어 있을 때, 급지 등의 메인터넌스 작업을 행하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 풍력 발전 장치(1)가 갖는 제어 회로(13)가, 회전 날개(5)를 페더링 상태에 두는 보수 모드 제어 상태와, 회전 날개를 로터 터닝시키는 로터 터닝 상태를 절환하는 제어 로직을 갖고, 핸디 단말(20)로부터의 조작 신호에 기초하여 이들의 상태가 절환되는 구성으로 함으로써, 메인터넌스 작업에 따라서 핸디 단말(20)을 사용하여 간단하게 회전 날개(5)의 상태를 변경하는 것이 가능해, 작업의 효율화가 도모된다.

메인터넌스 작업이 종료되어, 핸디 단말(20)의 모드 선택 버튼(25)에 의해 운전 조작 모드로의 운전 절환 신호가 입력되면, 제어 회로(13)는 운전 절환 신호에 따라서 보수 모드를 리세트한다.

또한, 보수 모드 시에, 핸디 단말(20) 혹은 외부 원격 조작단[예를 들어, 도 1의 관리 장치(56)나 원격 감시 장치(57) 등]에 의해 운전 절환 신호를 받았을 때에, 너셀(3)의 요 제어 상태만 유지하고, 다른 보수 모드 제어 상태를 리세트하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 운전 절환 신호를 받았을 때에, 보수 모드를 리세트함으로써, 운전 절환 후의 풍력 발전 장치(1)의 운전을 정상으로 행하는 것이 가능해진다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 핸디 단말(20)의 구체적인 동작을 설명한다. 도 5는 핸디 단말의 동작을 도시하는 흐름도이고, 도 6은 핸디 단말의 초기 화면의 일례를 도시하는 도면이고, 도 7은 핸디 단말의 로터 터닝 설정 화면의 일례를 도시하는 도면이다.

또한, 이 흐름도에서는 일례로서, 풍력 발전 장치(1)가, 타워 하부에 설치된 타워측 제어 회로(13A)와, 너셀 내에 수용된 너셀측 제어 회로(13B)의 2개의 제어 회로를 갖는 경우에 대해 설명하고 있다.

우선, 핸디 단말(20)의 접속부(21)가 풍력 발전 장치(1)의 접속단(11)에 접속되어(S1), 핸디 단말(20)의 전원이 기동되면, 표시부(24)에 초기 화면을 표시한다(S2). 초기 화면의 일례를 도 6에 도시한다. 초기 화면(100)에는 조작 권리를 설정하기 위한 조작 권리 선택 버튼(101)과, 보수 모드와 운전 조작 모드를 절환하기 위한 모드 선택 버튼(104)이 표시되어 있다.

조작 권리 선택 버튼(101)은 타워(측 제어 회로) 버튼(102)과 너셀(측 제어 회로) 버튼(103)을 갖고 있고, 핸디 단말(20)을 접속한 측의 버튼을 눌러 제어 회로(13)를 선택한다(S3).

너셀 버튼(103)이 눌린 경우에는 너셀측 제어 회로(13B)에 조작 권리가 부여되어, 너셀측 제어 회로(13B)에 접속된 핸디 단말(20)로부터의 조작 신호를 접수하는 상태로 된다(S4). 이때, 타워측 제어 회로(13A)에 접속된 핸디 단말(20)로부터의 조작 신호(특히, 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호)는 접수하지 않도록 되어 있다.

한편, 타워 버튼(102)이 눌린 경우에는 타워측 제어 회로(13A)에 조작 권리가 부여되어, 타워측 제어 회로(13A)에 접속된 핸디 단말(20)로부터의 조작 신호를 접수하는 상태로 된다(S5). 이때, 너셀측 제어 회로(13B)에 접속된 핸디 단말(20)로부터의 조작 신호(특히, 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호)는 접수하지 않도록 되어 있다.

이하의 스텝은 어느 하나의 선택된 측의 제어 회로(13)에 대한 핸디 단말(20)의 동작이다.

제어 회로(13)의 조작 권리가 선택되면, 계속하여 모드 선택 버튼(104)으로 모드를 선택한다(S6). 모드 선택 버튼(104)은 보수 모드 버튼(105)과 운전 조작 모드 버튼(106)을 갖고 있고, 운전 조작 모드 버튼(106)을 누름으로써 운전 조작 모드로 이행하고(S7), 보수 모드 버튼(105)을 누름으로써 보수 모드로 이행한다(S8). 운전 조작 모드의 내용은 생략한다.

보수 모드로 이행하면, 로터 터닝 설정 화면이 표시된다. 로터 터닝 설정 화면의 일례를 도 7에 도시한다. 로터 터닝 설정 화면(110)에는 위급 전자기 밸브 버튼(111)과 로터 터닝 버튼(112)이 표시되어 있다(S9).

안전 대책으로서, 보수 모드에서는 위급 전자기 밸브(9)를 개방으로 하여 각 기기가 구동하지 않도록 설정하고 있는 경우에는, 먼저 위급 전자기 밸브 버튼(111)을 눌러 위급 전자기 밸브(9)를 폐쇄로 해 둔다.

그리고, 로터 터닝 버튼(112)이 눌리면(S10), 로터 터닝 온 조작 신호를 제어 회로(13)로 전송한다(S11).

제어 회로(13)는 이 로터 터닝 온 조작 신호를 수취하면, 로터 터닝 제어 로직에 기초하여 피치 구동 장치(6)를 제어하여 자동 로터 터닝을 실시한다.

이와 같이, 보수 모드 시에, 터치 패널 등의 조작단(22)으로부터 입력되는 로터 터닝의 온 조작 신호에 기초하여, 풍력 발전 장치(1)의 회전 날개를 로터 터닝 상태로 이행시키는 구성으로 함으로써, 급지 등의 메인터넌스 작업의 효율화가 도모된다.

Claims (9)

1. 풍력 발전 장치에 설치된 접속단에 접속되는 접속부와, 상기 풍력 발전 장치 내에 내장된 제어 회로 내의 제어 로직을 선택적으로 유효로 하는 조작 신호를 생성하는 조작 버튼을 갖는 조작단군과, 상기 조작단의 조작 상태를 표시하는 표시부를 구비한 풍력 발전 장치용 핸디 단말이며,
   상기 조작단군에, 상기 풍력 발전 장치의 보수 모드와 운전 조작 모드를 선택적으로 유효로 하는 모드 선택 버튼과, 상기 모드 선택 버튼에 의한 보수 모드 선택 시에, 상기 풍력 발전 장치측의 회전 날개를, 회전수에 대응한 피치 각도로 피치를 보정하면서 저속으로 회전시키는 회전 날개 피치 제어 상태(이하, 로터 터닝 상태라고 함)로 이행시키는 로터 터닝 버튼을 구비한 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치용 핸디 단말.
2. 제1항에 있어서, 상기 조작단군은 상기 표시부에 표시된 터치 패널이고, 상기 터치 패널 상에 목적으로 하는 조작 버튼을 현출시키는 패널 제어부를 구비하고, 상기 모드 선택 버튼에 의해 보수 모드를 선택했을 때에, 상기 패널 제어부에 의해 상기 로터 터닝 버튼이 상기 표시부에 현출되도록 한 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치용 핸디 단말.
3. 제2항에 있어서, 상기 핸디 단말은 그 접속부가, 지상 혹은 수상에 세워 설치한 타워에 지지된 너셀 및 그 너셀에 날개 피치 제어 가능하게 설치된 복수의 회전 날개를 구비한 풍력 발전 장치의 상기 타워 하부 및 너셀에 각각 설치된 접속단에 접속되는 핸디 단말이고, 또한 상기 핸디 단말은 상기 조작 신호를 생성하는 조작 버튼의 상기 표시부로의 현출 제어 혹은 유효ㆍ무효의 제어를 행하는 조작 버튼 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치용 핸디 단말.
4. 제3항에 있어서, 상기 조작 버튼 제어부는 상기 너셀측의 접속단에 연결한 제어 회로와 상기 타워측의 접속단에 연결한 제어 회로 중 어느 하나를 선택하는 조작 권리 선택 버튼을 현출하는 제어부이고, 상기 조작 권리 선택 버튼의 누름에 의해 조작 권리가 부여된 제어 회로측의 접속단에 상기 핸디 단말의 접속부가 접속되었을 때에 상기 로터 터닝 버튼의 온 조작을 유효로 하고, 상기 조작 권리가 부여되어 있지 않은 제어 회로측의 접속단에 상기 접속부가 접속되었을 때에 상기 온 조작을 무효로 하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치용 핸디 단말.
5. 제3항에 있어서, 상기 조작 버튼 제어부는 상기 로터 터닝 버튼의 온 조작 후, 다른 조작 버튼의 조작을 허용하지 않는 제어부인 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치용 핸디 단말.
6. 지상 혹은 수상에 세워 설치한 타워에 지지된 너셀 및 그 너셀에 날개 피치 제어 가능하게 설치된 복수의 회전 날개를 구비한 풍력 발전 장치에 있어서,
   제1항에 기재된 핸디 단말의 접속부가 접속 가능하게 구성되어, 너셀 혹은 타워 하부에 설치된 접속단과, 상기 핸디 단말의 모드 선택 버튼의 보수 모드 선택 신호를 받아, 적어도 상기 회전 날개를 페더링(회전 정지) 상태에 두는 보수 모드 제어와, 상기 보수 모드 제어 상태로부터 제1항에 기재된 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호에 기초하여 회전 날개를 제1항에 기재된 로터 터닝 상태로 절환하는 제어 회로를 구비한 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 핸디 단말의 접속부가 너셀측에 설치된 접속단에 접속되었을 때에, 상기 핸디 단말로부터의 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호를 유효로 하게 하는 제어 회로인 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 로터 터닝 버튼의 온 조작 신호를 유효로 하게 한 후, 다른 조작 버튼의 조작을 허용시키지 않는 제어 회로인 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 핸디 단말 혹은 외부 원격 조작단으로부터의 보수 모드로의 운전 절환 신호를 받아, 상기 너셀의 요 제어 상태만 유지하고, 다른 보수 모드 제어 상태를 리세트시키는 제어 회로인 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.

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