KR101158659B1 - 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법 및 풍력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 풍력 발전 장치가 구비하는 진상 콘덴서를 유효 이용하는 동시에 계통측의 역률 개선에 기여할 수 있는 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법 및 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다. 회전 날개(2)의 회전을 받아 구동되는 유도 발전기(3)와, 유도 발전기(3)의 출력을 배전계통(50)에 출력하는 발전 출력 라인(5)과, 발전 출력 라인(5)에 병렬 접속된 1 또는 복수의 진상 콘덴서(10)를 갖는 풍력 발전 장치(1)의 보수 운전 방법에 있어서, 보수 모드 선택 시에, 진상 콘덴서(10)와 발전 출력 라인(5)의 접속을 해제하는 제1 스텝과, 수동 조작 혹은 자동 조작에 의해, 진상 콘덴서(10)와 발전 출력 라인(5)의 접속을 복귀시키는 제2 스텝을 갖고, 발전 출력 라인(5)에 접속 복귀된 진상 콘덴서(10)가, 배전계통(50)과의 연계부(60)를 통해 배전계통(50)측의 리액터 부하(53, 54)의 역률 개선을 행하도록 하였다.

Description

풍력 발전 장치의 보수 운전 방법 및 풍력 발전 장치{MAINTENANCE OPERATION METHOD FOR WIND TURBINE GENERATOR AND WIND TURBINE GENERATOR}

본 발명은 유도 발전기와 진상 콘덴서를 갖는 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법 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 장치에서, 진상 콘덴서에 의해 역률 개선을 행하도록 한 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법 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. 여기서, 드라이브 트레인은 로터 헤드측으로부터 발전기측으로 토크를 전달하기 위한 것으로, 통상은 증속기가 내장되어, 로터 헤드의 회전을 증속하여 발전기에 입력하도록 한, 소위 너셀형 풍력 발전 장치가 많이 채용되어 있다.

이와 같은 풍력 발전 장치에는 유도 발전기가 널리 사용되고 있다. 그러나, 유도 발전기에서는, 운전 역률은 발전기 출력에 대응하여 결정하므로 역률을 제어할 수 없었다. 따라서, 종래에는 풍력 발전 장치의 발전 출력 라인에 진상 콘덴서를 병렬 접속하여, 발전 출력의 지연 역률을 개선하는 것이 행해지고 있다.

예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평11-41990호 공보(특허 문헌 1)에는 유도 발전기의 출력 라인에 전자 개폐기를 통해 진상 콘덴서를 접속한 발전 유닛을 복수 병설하고, 발전 종합 출력의 저하에 따라서 출력 라인에 접속되는 진상 콘덴서의 개수를 증대시켜, 발전 출력의 역률을 일정하게 제어하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 출원 공개 제2006-109568호 공보(특허 문헌 2)에는 유도 발전기와 배전계통을 연결하는 출력 라인에 연계 장치를 개재 삽입하고 있고, 이 연계 장치는 유도 발전기를 배전계통에 연계시키기 위한 컨택터를 갖고, 컨택터와 배전계통 사이의 출력 라인에 스위칭 소자를 통해 진상 콘덴서를 접속한 구성이 개시되어 있다. 이 구성에 따르면, 컨택터를 온으로 하기 전에 진상 콘덴서를 출력 라인에 접속시킴으로써, 유도 발전기의 계통 연계 시에 있어서의 전력 변동의 억제를 도모하고 있다.

일본 특허 출원 공개 평11-41990호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-109568호 공보

그러나, 종래의 풍력 발전 장치가 구비하는 진상 콘덴서를 사용한 역률 개선 회로는 발전 출력의 역률 개선만을 목적으로 하고 있고, 풍력 발전 장치의 대기 상태 또는 정지 시에는 진상 콘덴서를 해열(解列, parallel off)하여 이것을 사용하고 있지 않았으므로, 진상 콘덴서의 이용률은 높지 않았다.

한편, 배전계통 내에는 리액터 부하가 많이 존재하고, 이들 리액터 부하에는 지연 역률이 발생하지만, 이를 개선하기 위해 개개의 부하에 대해 역률 개선 회로를 장비하는 것은 비용면에서 어려웠다. 또한, 예를 들어, 계통측의 각 가정이나 사업소 등에 설치되는 에어 컨디셔너 등의 인버터 기기에 진상 콘덴서를 투입하면, 발열이나 발화의 우려가 생기므로, 진상 콘덴서 설치는 발열이나 발화의 문제가 발생하지 않는 전기 기기류로 한정되어 있었다.

역률 개선 회로를 구비하지 않은 리액터 부하가 많이 존재하면, 종합적인 계통 역률이 저하되어 피상전력이 커지고, 이것에 대응하기 위해 변압기나 차단기 등의 용량을 크게 해야만 하게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 감안하여, 풍력 발전 장치가 구비하는 진상 콘덴서를 유효 이용하는 동시에 계통측의 역률 개선에 기여할 수 있는 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법 및 풍력 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법은, 회전 날개의 회전을 받아 구동되는 유도 발전기와, 상기 유도 발전기의 출력을 배전계통에 출력하는 발전 출력 라인과, 상기 발전 출력 라인에 병렬 접속된 1 또는 복수의 진상 콘덴서를 갖는 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법에 있어서, 상기 회전 날개를 페더링(회전 정지) 상태에 두는 보수 모드 선택 시에, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 해제하는 제1 스텝과, 수동 조작 혹은 자동 조작에 의해, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 복귀시키는 제2 스텝을 갖고, 상기 발전 출력 라인에 접속 복귀된 상기 진상 콘덴서가, 상기 배전계통과의 연계부를 통해 배전계통측의 리액터 부하의 역률 개선을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 보수 모드에서 풍력 발전 장치가 대기 상태 또는 정지하고 있을 때에, 발전 출력 라인으로부터 접속이 해제된 진상 콘덴서를, 수동 조작 혹은 자동 조작에 의해 다시 발전 출력 라인에 접속함으로써, 진상 콘덴서를 배전계통측의 역률 개선에 사용할 수 있고, 이에 의해 풍력 발전 장치가 구비하는 진상 콘덴서를 유효 이용하는 동시에 계통측의 역률 개선에 기여하는 것이 가능해진다. 또한, 배전(상용)계통이라 함은, 상용 전원으로부터 부하로 급전하는 계통을 한다.

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 구비하고, 상기 회전 날개의 회전을 받아 구동되는 유도 발전기를 상기 너셀 내에 수납하는 동시에, 상기 발전기의 출력을 배전계통에 출력하는 발전 출력 라인과, 상기 발전 출력 라인에 병렬 접속된 1 또는 복수의 진상 콘덴서를 상기 너셀 혹은 상기 타워 내에 수납한 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 너셀 혹은 상기 타워의 적어도 한쪽에, 상기 발전 출력 라인과 상기 진상 콘덴서의 접속 혹은 접속 해제를 행하는 제어 회로를 설치하고, 상기 제어 회로는 상기 회전 날개를 회전 상태로부터 페더링(회전 정지) 상태로 두는 보수 모드 절환 시에, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 해제하는 제1 제어부와, 외부에 설치한 조작 신호 생성 수단으로부터의 조작 신호에 의해, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 복귀시키는 제2 제어부와, 상기 발전 출력 라인에 접속 복귀된 상기 진상 콘덴서를, 배전계통과의 연계부를 통해 상기 배전계통측에 접속하는 제3 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 보수 모드에서 풍력 발전 장치가 대기 상태 또는 정지하고 있을 때에, 발전 출력 라인으로부터 접속이 해제된 진상 콘덴서를, 외부의 조작 신호 생성 수단으로부터의 조작 신호에 기초하여 제어 회로에 의해 다시 발전 출력 라인에 접속함으로써, 진상 콘덴서를 배전계통측의 역률 개선에 사용할 수 있고, 이에 의해 풍력 발전 장치가 구비하는 진상 콘덴서를 유효 이용하는 동시에 계통측의 역률 개선에 기여하는 것이 가능해진다. 또한, 이들 일련의 제어를 풍력 발전 장치의 제어 회로에 행하게 하는 구성으로 하였으므로, 풍력 발전 장치의 동작에 따라서, 진상 콘덴서를 가장 효율적으로 이용하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 외부에 설치한 조작 신호 생성부가, 상기 너셀 혹은 상기 타워의 적어도 한쪽에 설치된 접속단에 접속되는 접속부와, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속 혹은 접속 해제를 행하는 조작 신호를 생성하는 조작 버튼을 갖는 조작단군과, 상기 조작단의 조작 상태를 표시하는 표시부를 구비한 풍력 발전 장치용 핸디 단말인 것이 바람직하다.

이는, 진상 콘덴서의 접속 혹은 접속 해제를 지령하는 조작 신호를, 풍력 발전 장치에 접속 가능한 핸디 단말로부터 입력하는 구성으로 하였으므로, 풍력 발전 장치의 메인터넌스 시 등에, 풍력 발전 장치의 대기 또는 정지 조작에 대응하여 현장의 작업원이 신속하게 진상 콘덴서의 재투입을 행할 수 있어, 편리성이 향상되는 동시에 콘덴서의 이용률을 높이는 것도 가능해진다.

또한, 상기 진상 콘덴서가 상기 발전 출력 라인에 복수 병렬 접속되어 있고, 상기 조작단군은 상기 복수의 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속 혹은 접속 해제를 각각 개별로 설정 가능한 것이 바람직하다.

이와 같이, 배전계통측에서 추정되는 지연 역률에 따라서 각 진상 콘덴서의 접속을 개별로 설정함으로써, 안정적으로 계통측의 역률 개선을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 진상 콘덴서의 상태에 따라서 접속 혹은 접속 해제를 선택 가능하므로, 기기의 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기에서 기재한 바와 같이 본 발명에 따르면, 보수 모드에서 풍력 발전 장치가 대기 상태 또는 정지하고 있을 때에, 발전 출력 라인으로부터 접속이 해제된 진상 콘덴서를, 수동 조작 혹은 자동 조작에 의해 다시 발전 출력 라인에 접속함으로써, 진상 콘덴서를 배전계통측의 역률 개선에 사용할 수 있고, 이에 의해 풍력 발전 장치가 구비하는 진상 콘덴서를 유효 이용하는 동시에 계통측의 역률 개선에 기여하는 것이 가능해진다.

또한, 이들 일련의 역률 개선 제어를 풍력 발전 장치의 제어 회로에 행하게 하는 구성으로 함으로써, 풍력 발전 장치의 동작에 따라서, 진상 콘덴서를 가장 효율적으로 이용하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 보수 방법을 도시하는 기본 흐름도.
도 3은 풍력 발전 장치의 구체적 구성예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 기능 블록도.
도 5는 핸디 단말의 동작을 도시하는 흐름도.
도 6은 핸디 단말의 초기 화면의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 핸디 단말의 콘덴서 투입 설정 화면의 일례를 도시하는 도면.

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 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

우선 최초에, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 전체 구성을 설명한다.

풍력 발전 장치(1)는 회전 날개(2)의 회전을 받아 구동되는 유도 발전기(3)와, 유도 발전기(3)의 출력을 배전계통(50)에 출력하는 발전 출력 라인(5)과, 발전 출력 라인(5)에 병렬 접속된 1 또는 복수의 진상 콘덴서[10(10A, 10B)]를 갖는다.

발전 출력 라인(5) 상에는 변압기(7)가 설치되고, 유도 발전기(3)와 변압기(7) 사이에는 릴레이 스위치(6)가 개재 삽입되어 있다.

또한, 발전 출력 라인(5)에는 릴레이 스위치[9(9A, 9B)]를 통해 진상 콘덴서(10)가 병렬 접속되어 있다. 릴레이 스위치(9)는 진상 콘덴서(10)를 발전 출력 라인(5)에 접속, 해열하기 위해 배치된다. 또한, 진상 콘덴서(10)가 복수 설치되어 있는 경우에는, 발전 출력 라인(5)에 대해 각각 접속, 해열 가능하도록, 복수의 진상 콘덴서(10A, 10B)마다 릴레이 스위치(9A, 9B)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 풍력 발전 장치(1)는 상기 장치의 보수 또는 운전 제어를 행하는 제어 회로(20)를 갖고 있다. 제어 회로(20)는, 주로 풍력 발전 장치(1)가 구비하는 각 기기로부터 센서 신호를 수취하고, 이 센서 신호에 기초하여 각 기기의 제어를 행하는 것이다.

또한, 본 실시 형태의 풍력 발전 장치(1)는 외부에 설치한 조작 신호 생성부를 갖고 있고, 제어 회로(20)는 이 조작 신호 생성부로부터의 조작 신호를 수취하고, 조작 신호에 기초하여 풍력 발전 장치(1)의 보수 또는 운전 제어를 행하는 구성을 구비하는 것이 바람직하다.

조작 신호 생성부는 핸디 단말(30)이라도 좋고, 이하의 설명에서는 일례로서 조작 신호 생성부에 핸디 단말(30)을 사용한 경우를 도시하고 있다.

발전 출력 라인(5)은 변압기(7)의 후류측에서, 연계부(60)를 통해 배전(상용)계통(50)에 연계되어 있다. 연계부(60)에는 계통 연계반(도시 생략)이 설치되어 있어도 좋고, 계통 연계반은 발전 출력 라인(5)과 배전계통(50)의 연계에 필요한 기기를 장비하고 있는 것이 바람직하다.

배전계통(50)은 상용 전원(51)으로부터 변압기(52)를 통해 리액터 부하(53, 54)에 급전하는 계통을 말한다. 본 실시 형태에서 리액터 부하(53, 54)는 상용 전원(51)과 풍력 발전 장치(1)를 사용한 병용형의 배전계통(50)에 접속되는 전기 기기이다. 특히, 리액터 부하(53, 54)는 풍력 발전 장치(1)가 설치된 설비 내의 기기나, 풍력 발전 장치(1)가 갖는 보조 기계라도 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 풍력 발전 장치(1)에 있어서, 진상 콘덴서(10A, 10B)는, 주로 풍력 발전 장치(1)의 운전 시에 발전 출력의 역률 개선을 행하기 위해 사용된다. 즉, 풍력 발전 장치(1)의 운전시, 발전 출력 라인(5) 상의 릴레이 스위치(6)를 제어 회로(20)에 의해 폐쇄로 제어하는 동시에, 릴레이 스위치(9A, 9B)도 폐쇄로 하고, 진상 콘덴서(10A, 10B)가 발전 출력 라인(5)에 접속된 상태로 하여, 발전 출력의 역률 개선을 실시한다.

이에 추가하여 본 실시 형태에서는, 진상 콘덴서(10A, 10B)를, 풍력 발전 장치(1)의 대기 상태 또는 정지 시에도 사용하는 구성으로 하여, 배전계통(50)측의 역률 개선에 기여하도록 하였다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 보수 방법을 나타내는 기본 플로우에 대해 설명한다.

제어 회로(20)에 의해 풍력 발전 장치(1)의 보수 모드가 선택되었을 때, 회전 날개(2)는 페더링(회전 정지) 상태로 제어되고, 풍력 발전 장치(1)는 대기 상태로 되거나, 또는 정지된다(S1). 이때, 제어 회로(20)에 의해 릴레이 스위치(9A, 9B)는 개방으로 제어되고, 진상 콘덴서(10A, 10B)와 발전 출력 라인(5)의 접속은 해제된다(S2). 이 상태가, 일반적인 풍력 발전 장치(1)의 대기 또는 정지 상태이다.

본 실시 형태에서는 보수 모드로 설정된 후, 필요에 따라서 수동 조작 혹은 자동 조작에 의해, 진상 콘덴서(10A, 10B)의 발전 출력 라인(5)으로의 접속을 복귀시킨다(S3).

이와 같이, 보수 모드에서 풍력 발전 장치(1)가 대기 상태 또는 정지하고 있을 때에, 발전 출력 라인(5)으로부터 접속이 해제된 진상 콘덴서(10A, 10B)를, 수동 조작 혹은 자동 조작에 의해 다시 발전 출력 라인(5)에 접속함으로써, 진상 콘덴서(10A, 10B)를 배전계통(50)측의 역률 개선에 사용할 수 있고, 이에 의해 풍력 발전 장치(1)가 구비하는 진상 콘덴서(10A, 10B)를 유효 이용하는 동시에 계통(50)측의 역률 개선에 기여하는 것이 가능해진다.

다음에, 본 실시 형태의 변형예로서, 너셀형 풍력 발전 장치에 있어서, 핸디 단말(30)을 사용하여 진상 콘덴서(10)의 투입 설정(배전계통의 역률 개선)을 행하는 경우에 대해 설명한다.

도 3은 풍력 발전 장치의 구체적 구성예를 도시하는 도면이다.

풍력 발전 장치(1)는 지상 혹은 수상의 기초 상에 세워 설치한 타워(11)와, 타워(11)의 상단부에 설치된 너셀(12)과, 너셀(12)에 설치된 로터 헤드(13)와, 로터 헤드(13)에 설치된 복수매의 회전 날개(2)와, 회전 날개(2)를 피치 구동시키는 피치 구동 장치(14)를 갖고 있다.

타워(11)는 기초로부터 상방으로 연장되는 기둥 형상으로, 예를 들어 1개의 기둥 형상 부재로 구성해도 좋고, 복수의 유닛을 상하 방향으로 연결하여 기둥 형상으로 구성해도 좋다. 타워(11)가 복수의 유닛으로 구성되어 있는 경우에는, 최상부에 설치된 유닛 상에 너셀(12)이 설치된다.

너셀(12)은 로터 헤드(13)를 지지하는 동시에, 그 내부에 드라이브 트레인(15)이나 유도 발전기(3)를 수납하고 있다.

드라이브 트레인(15)은 로터 헤드(13)에 연결된 주축(16)과, 주축(16)에 연결된 증속기(17)와, 증속기(17)를 유도 발전기(3)에 연결하는 커플링(18)을 갖는다.

주축(16)은 회전 날개(2) 및 로터 헤드(13)와 함께 회전하도록 로터 헤드(13)에 연결되는 동시에, 주베어링에 의해 회전 가능하게 케이싱측에 고정되어 있다.

증속기(17)는 주축(16)과 커플링(18) 사이에 배치되어, 주축(16)을 통해 로터 헤드(13)측으로부터 입력된 회전을 증속하여, 커플링(18)에 출력하도록 되어 있다. 증속기(17)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(14)는 회전 날개(2)를 축선(도면 중, 1점 쇄선) 주위로 회전시켜 회전 날개(2)의 피치각을 변경한다.

제어 회로(20)는 타워(11) 하부에 설치된 타워측 제어 회로(20A)와, 너셀(12) 내에 수용된 너셀측 제어 회로(20B)를 갖고, 양 제어 회로(20A, 20B)는 전기적으로 접속되어 있다.

타워측 제어 회로(20A)는 발전반(19) 내에 수납되어 있다. 또한, 발전반(19)에는 발전 출력 라인(5)에 병렬 접속된 진상 콘덴서(10)가 수납되어 있어도 좋다.

또한, 타워측 제어 회로(20A)와, 너셀측 제어 회로(20B)에 대응하여, 풍력 발전 장치(1)에 각각 접속단(25A, 25B)이 설치되어 있다. 접속단(25A)은 타워측 제어 회로(20A)에, 접속단(25B)은 너셀측 제어 회로(20B)에 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 이 접속단(25A, 25B)을 통해 핸디 단말(30)로부터의 각종 조작 신호가 제어 회로(20A, 20B) 내에 입력되도록 되어 있다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 풍력 발전 장치의 기능 블록도이다. 또한, 도 4에서는 풍력 발전 장치(1)와 핸디 단말(30)을 따로따로 기재하고 있지만, 핸디 단말(30)은 풍력 발전 장치(1)의 외부 조작 신호 생성부이므로 장치에 포함되는 것이다.

풍력 발전 장치(1)의 접속단(25) 및 핸디 단말(30)의 접속부(31)는 복수의 풍력 발전 장치(1)에 있어서 표준화되어 있고, 핸디 단말(30)은 어떤 풍력 발전 장치(1)에도 접속 가능하게 되어 있다.

또한, 핸디 단말(30)의 접속부(31)는 풍력 발전 장치(1)의 접속단(25)에 대해 직접 접속되어도 좋고, 전송 케이블을 통해 접속되어도 좋다. 이와 같은 접속 방법에 의해 핸디 단말(30)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)는, 주로 접속단(25)과, 입출력 인터페이스(26)와, 복수의 제어 로직을 갖는 제어 회로(20)를 구비한다.

제어 회로(20)는 접속단(25)을 통해, 핸디 단말(30)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(20)는, 도시하지 않은 CPU, RAM, ROM, 기억 장치 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 이들 하드웨어에 의해 제어 로직의 기능이 실현되는 것이 바람직하다. 또한, 여기서는 일례로서, 각 제어 로직은 소프트웨어에 의해 실현되는 경우를 나타내고 있지만, 하드웨어 로직(로직 회로)에 의해 구성해도 되는 것은 물론이다.

입출력 인터페이스(26)는 핸디 단말(30)이나 각종 센서류나 각종 설비 기기 등으로부터 신호를 수취하여, 각 제어 회로(20)에 전달하는 동시에, 제어 회로(20)에서 생성된 제어 신호를 각 기기로 전송한다. 또한, 상기 접속단(25)을 포함하여 입출력 인터페이스(26)라고 칭해도 좋다.

제어 로직은 핸디 단말(30)로부터 입력된 조작 신호(a1, a2, a3)에 의해 동작 조건이 설정되고, 이 동작 조건 하에서 제어 로직에 의해 연산 처리하여 제어 신호(b1, b2, b3)를 생성한다.

조작 신호(a1, a2, a3)는 제어 로직을 선택적으로 유효로 하기 위한 선택 신호나, 제어 로직의 조건 설정을 행하는 수치 신호이고, 이 조작 신호가 제어 회로(20)에 입력됨으로써, 제어 로직의 유효ㆍ무효가 설정되거나, 제어 로직에 수치 조건이 입력되거나 하여, 이들 동작 조건 하에서 제어 로직에 의해 제어 신호(b1, b2, b3)가 생성된다.

본 실시 형태에서는, 제어 로직은 적어도 진상 콘덴서(10)의 접속 또는 해열을 포함하는 역률 개선 제어 로직(21)을 포함한다.

역률 개선 제어 로직(21)은 보수 모드로의 모드 절환 신호를 받아, 발전 출력 라인(5)으로부터 진상 콘덴서(10A, 10B)를 해열하는 제1 제어부(22)와, 핸디 단말(30)로부터 입력된 조작 신호에 의해, 발전 출력 라인(5)과 진상 콘덴서(10A, 10B)의 접속을 복귀시키는 제2 제어부(23)와, 발전 출력 라인(5)에 접속 복귀된 진상 콘덴서(10A, 10B)를, 배전계통(50)과의 연계부(60)를 통해 배전계통측에 접속시키는 제3 제어부(24)를 갖는다. 또한, 발전 출력 라인(5)과 진상 콘덴서(10A, 10B)의 접속이나 해열은, 릴레이 스위치(9A, 9B)로 행할 수 있고, 진상 콘덴서(10A, 10B)와 배전계통(50)측의 접속은 릴레이 스위치(6)로 행할 수 있다. 이 역률 개선 제어 로직(21)은, 상술한 도 2에 기재한 제어와 대략 동일한 내용을 포함한다.

제어 회로(20)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(20)가, 동일 사이트 내의 다른 풍력 발전 장치(1)에 대응 가능한 공통의 제어 로직을 가짐으로써, 제어 회로(20)의 구성을 표준화할 수 있어, 비용 저감이 도모된다.

핸디 단말(30)은, 주로 접속부(31)와, 조작단군(32)과, 표시부(34)를 갖는다. 또한 이에 추가하여, 패널 제어부(38)와, 조작 버튼 제어부(39)와, 화면 표시 제어부(40)를 갖고 있어도 좋다.

이 핸디 단말(30)은 풍력 발전 장치(1)의 운전 조작 모드와 보수 모드를 선택적으로 절환하여, 대응하는 각각의 모드로 소정의 제어 동작을 행하게 하는 것이다.

표시부(34)는 조작단의 조작 상태를 표시하는 것으로, 액정 디스플레이 등이 사용된다.

조작단군(32)은 풍력 발전 장치(1) 내에 내장된 제어 회로(20) 내의 제어 로직을 선택적으로 유효로 하는 조작 신호를 생성한다. 이 조작단군(32)은 표시부(34)와는 별도로 설치한 키보드 등이라도 좋지만, 바람직하게는 표시부(34)의 상면에 접촉 조작 가능한 터치 패널(33)로 한다. 또한, 여기서 사용하는 터치 패널(33)의 동작 방식은 일반적인 방식(예를 들어, 저항막 방식)을 사용할 수 있다.

또한, 조작단군(32)은 제어 회로(20)의 보수 모드와 운전 조작 모드를 선택적으로 유효로 하는 모드 선택 버튼(35)과, 복수의 제어 회로(20) 중 조작 권리를 부여하는 제어 회로를 선택하는 조작 권리 선택 버튼(37)과, 모드 선택 버튼(35)에 의한 보수 모드 선택 시에, 진상 콘덴서의 투입 설정을 행하는 콘덴서 투입 설정 버튼(37)을 갖는다. 이들 조작 버튼은 터치 패널(33)에 의해 표시부(34)에 표시시키는 것이 바람직하다.

패널 제어부(38)는 조작단이 표시부(34)에 표시된 터치 패널(33)인 경우에 설치되어, 터치 패널(33) 상에 목적으로 하는 조작 버튼을 현출시키는 동시에, 이 조작 버튼의 압박을 검출하여 조작 신호를 생성한다. 이와 같이, 패널 제어부(38)에 의해 터치 패널(33) 상에 목적으로 하는 조작 버튼을 현출시킴으로써, 설정 화면과 조작 버튼을 화면 상에 동일 표시 가능하고, 또한 스위칭 조작 가능하게 되어, 시각적으로 조작하기 쉬워진다. 또한, 패널 제어부(38)는 보수 모드가 선택되었을 때에 콘덴서 투입 설정 버튼(37)이 표시부(34)에 현출되도록 구성하는 것이 바람직하다.

조작 버튼 제어부(39)는, 주로 조작단군(32)이 갖는 조작 버튼의 표시부(34)로의 현출 제어 혹은 유효ㆍ무효의 제어를 행한다. 이 조작 버튼 제어부(39)에 의해, 작업 내용에 따라서 조작 버튼을 표시부(34)에 현출시키거나, 조작 버튼의 유효ㆍ무효를 제어 가능하게 되어, 핸디 단말(30)의 조작 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 하나의 풍력 발전 장치(1)가 복수의 제어 회로(20A, 20B)를 갖는 경우에 있어서, 조작 버튼 제어부(39)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(39)는 제어 회로(20)가 복수 존재하는 경우에, 어느 하나의 제어 회로(20)에 조작 권리를 부여하기 위한 조작 권리 선택 버튼(37)을 현출시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 조작 권리라 함은, 조작 버튼으로부터 입력된 조작의 유효, 무효를 설정하는 것으로, 조작 권리가 부여된 제어 회로(20)에 접속된 핸디 단말(30)로부터는 조작을 접수하지만, 조작 권리가 부여되지 않은 제어 회로(20)에 접속된 핸디 단말(30)로부터는 조작이 접수되지 않는다. 이때, 조작 권리에 의해 조작의 유효, 무효인 제약이 가해지는 조작 버튼을 미리 설정하도록 해도 좋다.

이와 같이, 보수 모드에서 풍력 발전 장치(1)가 대기 상태 또는 정지하고 있을 때에, 발전 출력 라인으로부터 접속이 해제된 진상 콘덴서(10)를, 핸디 단말(30)로부터의 조작 신호에 기초하여 제어 회로(20)에 의해 다시 발전 출력 라인(5)에 접속함으로써, 진상 콘덴서(10)를 배전계통(50)측의 역률 개선에 사용할 수 있고, 이에 의해 풍력 발전 장치(1)가 구비하는 진상 콘덴서를 유효 이용하는 동시에 계통(50)측의 역률 개선에 기여하는 것이 가능해진다. 또한, 이들 일련의 제어를 풍력 발전 장치(1)의 제어 회로(20)에 행하게 하는 구성으로 하였으므로, 풍력 발전 장치(1)의 동작에 따라서, 진상 콘덴서(10)를 가장 효율적으로 이용하는 것이 가능해진다.

다음에, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 핸디 단말(30)의 구체적인 동작을 설명한다. 도 5는 핸디 단말의 동작을 도시하는 흐름도이고, 도 6은 핸디 단말의 초기 화면의 일례를 도시하는 도면이고, 도 7은 핸디 단말의 콘덴서 투입 설정 화면의 일례를 도시하는 도면이다.

또한, 이 흐름도에서는 일례로서, 풍력 발전 장치(1)가, 타워 하부에 설치된 타워측 제어 회로(20A)와, 너셀 내에 수용된 너셀측 제어 회로(20B)의 2개의 제어 회로를 갖는 경우에 대해 설명하고 있다.

우선, 핸디 단말(30)의 접속부(31)가 풍력 발전 장치(1)의 접속단(25)에 접속되어(S11), 핸디 단말(30)의 전원이 기동되면, 표시부(34)에 초기 화면을 표시한다(S12). 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(30)을 접속한 측의 버튼을 눌러 제어 회로(20)를 선택한다(S13).

너셀 버튼(103)이 눌린 경우에는 너셀측 제어 회로(20B)에 조작 권리가 부여되어, 너셀측 제어 회로(20B)에 접속된 핸디 단말(30)로부터의 조작 신호를 접수하는 상태로 된다(S14). 이때, 타워측 제어 회로(20A)에 접속된 핸디 단말(30)로부터의 조작 신호는 접수하지 않도록 되어 있다.

한편, 타워 버튼(102)이 눌린 경우에는 타워측 제어 회로(20A)에 조작 권리가 부여되어, 타워측 제어 회로(20A)에 접속된 핸디 단말(30)로부터의 조작 신호를 접수하는 상태로 된다(S15). 이때, 너셀측 제어 회로(20B)에 접속된 핸디 단말(30)로부터의 조작 신호는 접수하지 않도록 되어 있다.

이하의 스텝은 어느 하나의 선택된 측의 제어 회로(20)에 대한 핸디 단말(30)의 동작이다.

제어 회로(20)의 조작 권리가 선택되면, 계속해서 모드 선택 버튼(104)으로 모드를 선택한다(S16). 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(S17), 보수 모드 버튼(105)을 누름으로써 보수 모드로 이행한다(S18). 운전 조작 모드의 내용은 생략한다.

보수 모드로 이행하면, 콘덴서 투입 설정 화면이 표시된다(S19). 콘덴서 투입 설정 화면의 일례를 도 7에 도시한다. 콘덴서 투입 설정 화면(110)에는 진상 콘덴서(10)의 투입 설정을 사용할지, 사용하지 않을지를 선택하는 콘덴서 투입 설정 버튼(111)과, 진상 콘덴서(10)가 복수 설치되어 있는 경우에, 콘덴서마다 해열, 병렬(접속)을 설정하는 개별 설정 버튼(112)이 표시되어 있다.

콘덴서 투입 설정 버튼(111)으로 콘덴서 투입 설정의 사용을 선택하면(S20), 개별 설정 버튼(112)으로 각 진상 콘덴서(10A, 10B)의 접속, 병렬(접속)을 각각 설정한다(S21). 또한, 콘덴서 설정 버튼(111)은 한번 누르면 사용의 설정으로 되고, 다시 누르면 사용하지 않음의 설정으로 된다. 단, 도 7에 도시하는 각 버튼의 구성은 이에 한정되지 않는다.

그리고, 각 진상 콘덴서(10A, 10B)의 접속, 병렬이 각각 설정되면, 이들 조작 신호를 제어 회로(20)로 전송한다.

제어 회로(20)에서는 이 조작 신호에 기초하여, 상기한 바와 같은 역률 개선 제어 로직을 실행한다.

이와 같이, 보수 모드 시에, 터치 패널 등의 조작단군(32)으로부터 입력되는 콘덴서 투입 설정 버튼(111), 개별 설정 버튼(112)의 조작 신호에 기초하여, 풍력 발전 장치(1)의 대기 상태 또는 운전 시에, 진상 콘덴서(10A, 10B)를 발전 출력 라인(5)에 접속, 해열함으로써, 필요에 따라서 간단한 조작으로 배전계통(50)측의 역률 개선이 도모된다. 또한, 콘덴서 투입 설정에 관한 조작 신호를 핸디 단말(20)로부터 입력하는 구성으로 하였으므로, 풍력 발전 장치(1)의 메인터넌스 시 등에, 풍력 발전 장치(1)의 대기 또는 정지 조작에 대응하여 현장의 작업원이 신속하게 진상 콘덴서의 재투입을 행할 수 있어, 편리성이 향상되는 동시에 진상 콘덴서(10A, 10B)의 이용률을 높이는 것도 가능해진다. 또한, 계통(50)측에서 추정되는 지연 역률에 따라서 각 진상 콘덴서(10A, 10B)의 접속을 개별로 설정함으로써, 안정적으로 계통측의 역률 개선을 행하는 것이 가능해진다.

Claims (4)

1. 회전 날개의 회전을 받아 구동되는 유도 발전기와, 상기 유도 발전기의 출력을 배전계통에 출력하는 발전 출력 라인과, 상기 발전 출력 라인에 병렬 접속된 1 또는 복수의 진상 콘덴서를 갖는 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법에 있어서,
   상기 회전 날개를 페더링(회전 정지) 상태에 두는 보수 모드 선택 시에, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 해제하는 제1 스텝과,
   상기 풍력 발전 장치의 외부에 설치된 조작 신호 생성부로부터의 조작 신호에 의해, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 복귀시키는 제2 스텝을 갖고,
   상기 발전 출력 라인에 접속 복귀된 상기 진상 콘덴서가, 상기 배전계통과의 연계부를 통해 배전계통측의 리액터 부하의 역률 개선을 행함과 함께,
   상기 조작 신호 생성부가, 상기 풍력 발전 장치의 너셀 혹은 타워 중 적어도 한쪽에 설치된 접속단에 접속되는 접속부와, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속 혹은 접속 해제를 행하는 조작 신호를 생성하는 조작 버튼을 갖는 조작단군과, 상기 조작단의 조작 상태를 표시하는 표시부를 구비한 풍력 발전 장치용 핸디 단말인 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치의 보수 운전 방법.
2. 지상 혹은 수상에 세워 설치한 타워에 지지된 너셀 및 그 너셀에 날개 피치 제어 가능하게 설치된 복수의 회전 날개를 구비하고,
   상기 회전 날개의 회전을 받아 구동되는 유도 발전기를 상기 너셀 내에 수납하는 동시에, 상기 유도 발전기의 출력을 배전계통에 출력하는 발전 출력 라인과, 상기 발전 출력 라인에 병렬 접속된 1 또는 복수의 진상 콘덴서를 상기 너셀 혹은 상기 타워 내에 수납한 풍력 발전 장치에 있어서,
   상기 너셀 혹은 상기 타워의 적어도 한쪽에, 상기 발전 출력 라인과 상기 진상 콘덴서의 접속 혹은 접속 해제를 행하는 제어 회로를 설치하고,
   상기 제어 회로는, 상기 회전 날개를 회전 상태로부터 페더링(회전 정지) 상태에 두는 보수 모드 절환 시에, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 해제하는 제1 제어부와,
   외부에 설치한 조작 신호 생성부로부터의 조작 신호에 의해, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속을 복귀시키는 제2 제어부와,
   상기 발전 출력 라인에 접속 복귀된 상기 진상 콘덴서를, 배전계통과의 연계부를 통해 상기 배전계통측에 접속하는 제3 제어부를 구비하고,
   상기 외부에 설치한 조작 신호 생성부가, 상기 너셀 혹은 상기 타워 중 적어도 한쪽에 설치된 접속단에 접속되는 접속부와, 상기 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속 혹은 접속 해제를 행하는 조작 신호를 생성하는 조작 버튼을 갖는 조작단군과, 상기 조작단의 조작 상태를 표시하는 표시부를 구비한 풍력 발전 장치용 핸디 단말인 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 진상 콘덴서가 상기 발전 출력 라인에 복수 병렬 접속되어 있고, 상기 조작단군은 상기 복수의 진상 콘덴서와 상기 발전 출력 라인의 접속 혹은 접속 해제를 각각 개별로 설정 가능한 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.
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