KR101159444B1 - 풍차의 동적 특성 감시 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
풍차를 안정한 상태로 운전시킬 수 있고 또한, 풍차의 제어 파라미터를 적절한 시기에 변경하는 것을 목적으로 한다. 풍속에 따라 결정되는 복수의 영역별로 풍차의 동적 특성 모델을 동정하고, 동정한 동적 특성 모델을 영역마다 감시한다.
Description
본 발명은 풍차의 동적 특성 감시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
풍차의 제어를 행하는 경우, 풍차를 건설할 때 등에 제어 파라미터를 설정하고, 이 제어 파라미터를 이용하여 풍차의 제어를 행하는 것이 일반적으로 행해진다.
이러한 제어 파라미터는 계절에 따른 온도나 바람의 상태 혹은 시간의 경과에 따른 변화에 따라 최적의 값으로 변경하는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 건설시에 일단 설정된 제어 파라미터는 이후의 제어에 있어서 변경되는 경우는 없다. 따라서, 효율이 나쁜 상태로 계속하여 운전이 이루어질 우려가 있다.
또한, 예컨대, 풍차 날개의 피치각도를 변경하기 위해 이용되는 액추에이터 등의 구동 기기의 동적 특성은 시간의 경과에 따른 열화에 따라 변화되는 것이 생각되지만, 이들 구동 기기에 관한 동적 특성은 감시되고 있지 않다. 따라서, 액추에이터 등에 대해서는, 이상이 발생했을 때에 통지되는 알람 등에 의해 이상의 발생을 알아차리게 되어, 기기의 이상 발생을 미연에 방지하는 것이 곤란했다.
또한, 예컨대, 특허 문헌 1에는, 풍차 날개의 피치각 제어에 있어서, 피치각 지령값을 출력하는 피치각 제어계에, 보상 제어기와 파라미터 동정기(同定器)를 부여한 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템에서는, 피치각 제어계가 산출한 조작량에 대하여, 보상 제어기가 출력하는 제어 보상 지령값을 가산한 조작량을 최종적인 피치각 제어 지령으로서 출력한다. 이 시스템에서는, 파라미터 동정기가 풍력 발전기의 파라미터를 온라인으로 동정하고, 동정한 파라미터를 보상 제어기에 있어서 이용함으로써 상기 제어 보상 지령값을 구하고 있다.
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 공보 제 2006-37850 호
상기 특허 문헌 1의 시스템은 보상 제어기와 파라미터 동정기를 마련하고, 파라미터 동정기로 보상 제어기의 파라미터를 온라인 동정함으로써 제어 보상 지령값을 산출하고 있다. 그러나, 본 수법에서는 본래의 제어기의 제어 파라미터가 고정되어 있으므로, 계절에 따른 온도나 바람의 상태의 변화, 혹은 시간의 경과에 따른 변화에 대하여, 본래의 제어기의 제어 특성이 열화할 우려가 있었다. 또한, 동적 특성 감시는 실시하고 있지 않아, 풍차의 특성 변화를 검지할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본래의 제어기의 제어 파라미터를 직접 조정함으로써 시간의 경과에 따른 변화 등이 발생한 경우의 그 제어기의 제어 성능을 유지하는 것이 가능하고, 또한 풍차 시스템의 특성 변화를 검지 가능한 풍차의 동적 특성 감시 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 제 1 형태는, 풍속에 따라 결정되는 복수의 영역별로, 풍차의 동적 특성 모델을 동정하는 동정부와, 상기 동정부에 의해 동정된 동적 특성 모델을 상기 영역마다 감시하는 감시부를 구비하는 풍차의 동적 특성 감시 장치이다.
풍차의 동적 특성은 풍속에 대하여 비선형성이 높으므로, 동적 특성을 높은 성능으로 분석하는 것이 어렵다. 본 형태에서는, 풍속에 따라 복수의 영역으로 구분하고, 영역마다 동정을 행하므로, 선형성이 유지되는 범위에서 동정을 행하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 동적 특성의 감시 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 영역은, 예컨대, 고정 피치각으로, 또한, 발전기 출력이 최대 출력점이 되도록 회전수를 조정하는 제 1 운전 영역과, 고정 피치각으로, 또한, 회전수가 정격 회전수가 되도록 발전기 출력을 조정하는 제 2 운전 영역과, 회전수 및 출력이 일정해지도록 피치각을 제어하는 제 3 운전 영역으로 구분된다.
상기 풍차의 동적 특성 감시 장치에 있어서, 상기 감시부는, 상기 운전 영역마다, 상기 동정부에 의해 동정된 동적 특성 모델에 있어서의 소정의 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 감시하고, 그 동적 특성 파라미터의 시계열 변화에 근거하여 풍차의 제어 파라미터의 조정이 필요한지 여부를 판단하는 것으로 하여도 좋다.
이에 따라, 제어 파라미터의 조정을 축차적으로 행하는 것이 아니고, 어떤 일정 이상의 열화 등이 동적 특성에 있어서 확인된 경우에 제어 파라미터의 조정을 행하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 적절한 시기에 제어 파라미터를 변경할 수 있다.
상기 감시부는, 예컨대, 상기 소정의 동적 특성 파라미터의 값이 초기의 값에 대하여 미리 설정되어 있는 소정의 변화량을 넘어 변화한 경우에, 풍차의 제어 파라미터의 조정이 필요하다고 판단하는 것으로 하여도 좋다.
상기 동적 특성 모델은, 예컨대, 부동 시간(dead time)을 포함하는 전달 함수로 표시되고, 감시부는 부동 시간 및 전달 함수의 계수의 적어도 어느 하나의 시계열 변화에 근거하여, 제어 파라미터의 조정 시기를 판단하는 것으로 하여도 좋다. 상기 부동 시간을 포함하는 전달 함수에는, 2차 이상의 고차의 전달 함수도 포함된다.
상기 풍차의 동적 특성 감시 장치에 있어서, 상기 감시부는, 상기 소정의 동적 특성 파라미터를 풍속 또는 풍속 및 풍향의 조합에 근거하여 복수의 클래스로 분류하고, 상기 클래스마다 상기 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 감시하는 것으로 하여도 좋다.
이와 같이, 풍속, 또는 풍속 및 풍향의 조합에 근거하는 클래스마다 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 감시함으로써 보다 정확히 풍차의 동적 특성을 파악하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 2 형태는, 복수의 풍차의 운전 상태를 감시하고, 복수의 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 풍차 감시 시스템으로서, 상기 어느 하나의 풍차의 동적 특성 감시 장치를 구비하는 풍차 감시 시스템이다.
본 발명의 제 3 형태는, 운전 제어 방법에 따라 결정되는 복수의 운전 영역별로, 풍차의 동적 특성 모델을 동정하고, 동정한 동적 특성 모델을 상기 운전 영역마다 감시하는 풍차의 동적 특성 감시 방법이다.
본 발명에 의하면, 풍차를 안정한 상태로 운전시킬 수 있고 또한, 풍차의 제어 파라미터를 적절한 시기에 변경할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치가 구비하는 기능을 전개하여 나타낸 기능 블록도,
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치의 하드웨어 구성을 나타낸 도면,
도 3은 운전 영역의 구분을 설명하는 도면,
도 4는 제 1 운전 영역 및 제 2 운전 영역의 경우의 동정 모델을 나타낸 도면,
도 5는 제 3 운전 영역의 경우의 동정 모델을 나타낸 도면,
도 6은 피치각 제어의 동정 모델을 나타낸 도면,
도 7은 시계열 변화 테이블의 일례를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치의 동작 흐름을 나타낸 도면,
도 9는 제 1 운전 영역 및 제 2 운전 영역의 경우의 동정 모델의 다른 구성예를 나타낸 도면,
도 10은 제 3 운전 영역의 경우의 동정 모델의 다른 구성예를 타나낸 도면,
도 11은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차 감시 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치의 하드웨어 구성을 나타낸 도면,
도 3은 운전 영역의 구분을 설명하는 도면,
도 4는 제 1 운전 영역 및 제 2 운전 영역의 경우의 동정 모델을 나타낸 도면,
도 5는 제 3 운전 영역의 경우의 동정 모델을 나타낸 도면,
도 6은 피치각 제어의 동정 모델을 나타낸 도면,
도 7은 시계열 변화 테이블의 일례를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치의 동작 흐름을 나타낸 도면,
도 9는 제 1 운전 영역 및 제 2 운전 영역의 경우의 동정 모델의 다른 구성예를 나타낸 도면,
도 10은 제 3 운전 영역의 경우의 동정 모델의 다른 구성예를 타나낸 도면,
도 11은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차 감시 시스템을 나타낸 도면이다.
이하에, 본 발명에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치 및 그 방법의 한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명하다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치가 구비하는 기능을 전개하여 나타낸 기능 블록도, 도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치(10)는 동정부(11), 기억부(12), 감시부(13), 및 표시부(14)를 구비하고 있다.
풍차의 동적 특성 감시 장치(10)는, 예컨대, 도 2에 나타내는 바와 같이, 컴퓨터 시스템(계산기 시스템)이며, CPU(중앙 연산 처리 장치)(1), RAM(Random Access Memory) 등의 주 기억 장치(2), HDD(Hard Disk Drive) 등의 보조 기억 장치(3), 키보드나 마우스 등의 입력 장치(4), 및 모니터나 프린터 등의 출력 장치(5) 등을 구비하여 구성되어 있다.
보조 기억 장치(3)에는 각종 프로그램이 저장되어 있고, CPU(1)가 보조 기억 장치(3)로부터 주 기억 장치(2)로 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 여러 가지 처리를 실현시킨다.
도 1에 있어서, 동정부(11)는 풍속에 따라 결정되는 복수의 운전 영역별로 풍차의 동적 특성 모델을 동정한다.
본 실시 형태에 있어서, 운전 영역은 도 3에 나타내는 바와 같이 3개의 영역으로 분류된다.
제 1 운전 영역은 풍속이 가장 낮은 영역이며, 고정 피치각으로, 또한, 발전기 출력이 최대 출력점이 되도록 회전수가 제어된다. 제 2 운전 영역은 중간의 풍속 영역이며, 고정 피치각으로, 또한, 회전수가 정격 회전수가 되도록 발전기 출력이 제어된다. 제 3 운전 영역은 풍속이 가장 큰 영역이며, 회전수 및 출력이 일정해지도록 피치각이 제어된다. 상기 제 1 운전 영역, 제 2 운전 영역에 있어서, 피치각은 발전기 출력이 최대가 되는 피치각으로 고정된다.
제 1 운전 영역 및 제 2 운전 영역에서는, 피치각을 고정하고, 발전기 회전수에 따라 발전기 출력을 제어하므로, 도 4에 나타내는 동정 모델이 이용된다.
도 4에 나타내는 동정 모델에 있어서, G1(s) 및 G2(s)는 동정하는 동적 특성을 나타내는 전달 함수(동적 특성 모델)이다. 도 4에 있어서, 발전기 회전수의 설정값과 발전기의 실제 회전수의 차분이 출력 제어기(31)에 입력되고, 그 출력인 출력 설정값이 제 1 동적 특성 모델(32)의 입력이 되고 있다. 또한, 풍속이 제 2 동적 특성 모델(33)의 입력이 되고 있다. 제 1 동적 특성 모델(32)의 출력 및 제 2 동적 특성 모델(33)의 출력은 가산되어 발전기 회전수가 된다.
상기 출력 제어기(31)에는, 예컨대, P 제어기, PI 제어기, PID 제어기 등의 어느 하나를 채용할 수 있다.
도 3에 나타내는 제 3 운전 영역에서는, 회전수 및 출력이 일정해지도록 피치각을 제어하므로 도 5에 나타내는 동정 모델이 이용된다.
도 5에 나타내는 동정 모델에 있어서, G3(s) 및 G4(s)는 동정하는 동적 특성을 나타내는 전달 함수(동적 특성 모델)이다. 도 5에 있어서, 발전기 회전수의 설정값과 발전기의 실제 회전수의 차분이 피치각 제어기(41)에 입력되고, 그 출력인 피치각 설정값이 제 3 동적 특성 모델(42)의 입력이 되고 있다. 또한, 풍속이 제 4 동적 특성 모델(43)의 입력이 되고 있다. 제 3 동적 특성 모델(42)의 출력 및 제 4 동적 특성 모델(43)의 출력은 가산되어 발전기 회전수가 된다.
상기 피치각 제어기(41)에는, 예컨대, P 제어기, PI 제어기, PID 제어기 등의 어느 하나를 채용할 수 있다.
또한, 피치각 제어에 대해서는, 도 6에 나타내는 동정 모델이 이용된다. 도 6에 있어서, 피치각 설정값이 제 5 동적 특성 모델(51)의 입력이 되고, 그 출력이 실제 피치각이 되고 있다.
도 4~도 6에 나타낸 각 동적 특성 모델 G1(s)~G5(s)는 모두 부동 시간을 요소로 하는 전달 함수로 표시된다. 동정부(11)에 의한 동적 특성 모델의 동정은 이하의 순서로 행해진다. 여기서는, 동적 특성 모델 G1(s)를 예로 들어 설명한다.
동적 특성 모델 G1(s)는, 예컨대, 1차 지연 및 부동 시간을 요소로 하는 1차의 전달 함수로서 이하의 (1)식으로 표시된다.
상기 (1)식을 z 변환에 의해 이산화하면 이하의 (2)식이 얻어진다.
이때의 입출력을 각각 U(z), Y(z)라고 하면, 이하의 (3)식으로 표시되는 점화식이 얻어진다.
이어서, 상기 (3)식으로부터, 실제의 입출력 데이터를 이용하여 공지의 선형 예측법을 적용함으로써 계수 a1, K1, l1을 각각 구하고, 또한, 이 계수 a1, K1, l1로부터 (1)식으로 나타낸 제 1 동적 특성 모델 G1(s)의 시정수, 이득, 부동 시간에 관한 동적 특성 파라미터 T1, K1, L1을 각각 산출한다.
상기 해법을 이용하여, 동정부(11)는 다른 동적 특성 모델 G2(s)~G5(s)에 대해서도 동적 특성 파라미터의 값을 산출한다. 또, 동정부(11)에 의한 동정의 방법에 대해서는, 상기 예에 한정되는 것이 아니고, 시간 응답 파형으로부터 직접적으로 상기 (1)식의 동적 특성 파라미터 T1, K1, L1을 각각 산출하는 것으로 하여도 좋다.
기억부(12)는 동정부(11)에 의해 산출된 각 동적 특성 파라미터를 운전 영역마다 시간 정보 및 풍속과 대응시켜 저장한다.
감시부(13)는 기억부(12)에 저장된 각 동적 특성 파라미터 중, 특정한 동적 특성 파라미터를 운전 영역별로 취득하고, 운전 영역마다, 취득한 동적 특성 파라미터를 풍속에 근거하여 복수의 클래스로 분류하고, 클래스마다 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 나타내는 시계열 변화 테이블을 작성한다.
도 7에, 특정한 동적 특성 파라미터로서 시정수를 선정한 경우의 제 1 운전 영역에 있어서의 시계열 변화 테이블을 나타낸다. 도 7에서는, 가로축에 시간, 세로축에 동적 특성 파라미터(예컨대, 시정수)를 나타내고, 풍속을 1m마다의 클래스로 나누고 있다.
감시부(13)는 이러한 시계열 변화 테이블을 운전 영역마다 작성하면, 작성한 시계열 변화 테이블을 표시부(14)에 출력한다. 또, 상기 설명에서는, 시정수에 관한 시계열 변화 테이블을 작성하는 경우에 대하여 말했지만, 선택하는 동적 특성 파라미터에 대해서는 시정수에 한정되지 않는다.
예컨대, 다른 동적 특성 파라미터를 선정하더라도 좋고, 복수의 동적 특성 파라미터를 선정하여, 이들에 대하여 각각 시계열 변화 테이블을 작성하는 것으로 하여도 좋다. 또한, 상기 예에 있어서는, 풍속에 따라 복수의 클래스로 분류했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 풍속과 풍향의 조합에 근거하여 클래스 분류를 행하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 상술한 바와 같이, 감시부(13)에 의해 풍속 및 풍향의 조합에 근거하여 클래스 분류가 행해지는 경우에는, 기억부(12)에 저장된 각 동적 특성 파라미터는, 그 동적 특성 파라미터가 얻어졌을 때의 풍속 및 풍향에 관련되어 있는 것으로 한다.
또한, 감시부(13)는 작성한 시계열 변화 테이블에 근거하여 풍차의 제어 파라미터의 조정이 필요한지 여부를 판단한다. 구체적으로는, 시계열 변화 테이블에 있어서의 동적 특성 파라미터의 값이 초기값(또는, 제어 파라미터의 조정이 행해진 경우에는, 제어 파라미터의 조정이 행해졌을 때의 값)에 대하여 미리 설정되어 있는 소정의 변화량(예컨대, 20%)을 넘어 변화한 경우에, 풍차의 제어 파라미터의 조정이 필요하다고 판단하고 그 취지를 표시부(14)에 출력한다.
표시부(14)는 제어 파라미터의 조정이 필요한 취지를 표시 모니터에 표시함으로써 사용자에 통지한다.
다음으로, 상기 구성을 구비하는 풍차의 동적 특성 감시 장치의 동작에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.
우선, 도 4~도 6에 나타낸 동정 모델에 있어서 각 동적 특성 모델 G1(s)~G5(s)의 입력, 출력에 상당하는 데이터, 예컨대, 출력 설정값, 피치각 설정값, 풍속 등이 동정부(11)에 입력된다.
동정부(11)는 풍속에 근거하여 운전 영역을 특정하고, 특정한 운전 영역에 대응하는 동정 모델을 이용하여 동적 특성 모델의 동정을 행하여, 각 동적 특성 파라미터를 산출한다(도 8의 단계 SA1).
구체적으로는, 제 1 또는 제 2 운전 영역이면, 도 4에 나타내는 동정 모델을 이용하여 동적 특성 모델 G1(s) 및 G2(s)의 각 동적 특성 파라미터를 산출하고, 산출한 동적 특성 파라미터를 풍속, 운전 영역, 및 시간에 대응시켜 기억부(12)에 출력한다.
또한, 제 3 운전 영역이면, 도 5 및 도 6에 나타내는 동정 모델을 이용하여 동적 특성 모델 G3(s)~G5(s)의 각 동적 특성 파라미터를 산출하고, 산출한 동적 특성 파라미터를 풍속, 운전 영역, 및 시간에 대응시켜 기억부(12)에 출력한다.
이에 따라, 기억부(12)에는, 동정부(11)에 의해 산출된 동적 특성 파라미터가 운전 영역 등에 관련되어 저장되게 된다.
다음으로, 감시부(13)는 소정의 시간 간격으로 기억부(12)에 저장된 동적 특성 파라미터 및 그에 관련되는 데이터를 읽어내고, 이들 정보에 근거하여 도 7에 나타낸 시계열 변화 테이블을 작성하고 이것을 표시부(14)에 출력한다(도 8의 단계 SA2). 이에 따라, 표시부(14)에는, 감시부(13)에 의해 작성된 시계열 변화 테이블이 표시된다(도 8의 단계 SA3). 이에 따라, 사용자는 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 확인하는 것이 가능해진다.
또한, 감시부(13)는 이 시계열 변화 테이블에 근거하여 제어 파라미터의 조정이 필요한지 여부를 판단한다(도 8의 단계 SA4). 이 결과, 제어 파라미터의 조정이 필요하다고 판단한 경우에는, 그 취지를 나타내는 신호를 표시부(14)에 출력한다. 이에 따라, 표시부(14)에는, 제어 파라미터의 조정이 필요한 취지가 표시되어, 사용자에 통지하는 것이 가능해진다(도 8의 단계 SA5).
또한, 감시부(13)에 의해 제어 파라미터의 조정이 필요하다고 판단된 경우에는 도시하지 않는 제어 파라미터 조정부에 의해 제어 파라미터의 조정이 행해진다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 출력 제어기(31), 도 5에 나타내는 피치각 제어기(41)의 PID 파라미터의 조정이 행해진다. PID 파라미터의 조정에 대해서는, 공지의 지글러ㆍ니콜스(Ziegler & Nichols)의 한계 감도법이나 기타모리(北森)법 등 공지의 방법을 채용하는 것이 가능하다.
이상, 설명하여 온 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치(10)에 의하면, 풍차의 동적 특성의 변화를 파악할 수 있고, 이에 따라 풍차의 구동계의 상태에 따라 적절한 시기에 적절한 제어 파라미터에 변경하는 것이 가능해져, 운전 효율의 저하를 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치(10)에 의하면, 선형성이 유지되는 범위에서 운전 영역을 구분하고, 이 구분마다 동적 특성 모델의 동정을 행하므로, 동정의 결과를 신뢰성이 높은 것으로 하는 것이 가능해진다.
또한, 액추에이터 등의 피치 구동계에 관한 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 관찰함으로써 구동계의 응답의 열화의 진전 정도를 파악할 수 있다. 이에 따라, 예컨대, 그리스(grease) 공급이나 실기 점검 등이 필요한 취지를 사용자에 대하여 조기에 알리는 것이 가능해진다. 이 결과, 예컨대, 피치각 동작 불량이 발생하여 풍차 운전이 불가능해지기 전에 유지 보수를 행하는 것이 가능해진다.
또, 상술한 본 실시 형태에 있어서는, 동적 특성 모델 G1(s)~G5(s)를 1차 지연 및 부동 시간을 요소로 하는 1차의 전달 함수로 나타냈지만, 동적 특성 모델의 표현에 대해서는 상기 예에 한정되지 않는다. 예컨대, 이하의 (4)식이나 (5)식에 나타내는 바와 같이, 동적 특성 모델 G1(s)~G5(s)를 2차 이상의 고차의 전달 함수로서 나타내도 좋다.
상기 (4)식은 계수에 지연의 요소를 포함한 식이며, (5)식은 (4)식에 있어서 부동 시간을 더 고려한 식으로 되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이 동적 특성 모델 G1(s)~G5(s)를 2차 이상의 고차의 전달 함수로서 동정을 행한 경우에는, 감시부(13)는 부동 시간 및 상기 전달 함수의 계수의 적어도 어느 하나의 시계열 변화에 근거하여, 제어 파라미터의 조정 시기를 판단하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 도 4 및 도 5에 나타내는 동정 모델을 이용하여 동적 특성 모델 G1(s)~G5(s)의 각 동적 특성 파라미터를 산출하는 것으로 했지만, 동정 모델에 대해서는 이 예에 한정되지 않는다. 예컨대, 제 1 또는 제 2 운전 영역이면, 도 4에 나타내는 동정 모델 대신에, 도 9에 나타내는 동정 모델을 이용하여도 좋다. 도 9에 나타낸 동정 모델에서는, 출력 제어기(31)와 제 1 동적 특성 모델(32)의 사이에, 제 2 동적 특성 모델(33)의 출력이 입력되는 모델이 되어 있고, 출력 제어기(31)의 출력과 제 2 동적 특성 모델(33)의 출력이 가산되어, 이 결과가 제 1 동적 특성 모델(32)의 입력이 되고 있다.
또한, 마찬가지로, 예컨대, 제 3 운전 영역이면, 도 5에 나타내는 동정 모델 대신에, 도 10에 나타내는 동정 모델을 이용하여도 좋다. 도 10에 나타낸 동정 모델에서는, 피치각 제어기(41)와 제 3 동적 특성 모델(42)의 사이에, 제 4 동적 특성 모델(43)의 출력이 입력되는 모델이 되어 있고, 피치각 제어기(41)의 출력과 제 4 동적 특성 모델(43)의 출력이 가산되어, 이 결과가 제 3 동적 특성 모델(42)의 입력이 되고 있다.
이와 같이, 동정 모델의 구성이 변하더라도, 상술한 바와 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한, 상술한 본 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치(10)는 풍차의 내부에 마련되어 있더라도 좋고, 풍차의 외부에 마련되어 있더라도 좋다. 또한, 풍차에 대하여 1 대 1로 마련되어 있더라도 좋고, 혹은, 복수의 풍차에 대하여 1대 마련되어 있더라도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 따른 풍차의 동적 특성 감시 장치(10)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 여러 대의 풍차의 운전을 제어하는 풍차 감시 시스템(60)에 마련되어 있더라도 좋다. 이 경우, 각 풍차(1)로부터는 통신 회선을 통해 동정에 필요하게 되는 입출력 데이터가 송신되어 오게 된다.
또한, 제어 파라미터의 조정이 필요하다고 판단한 경우에는, 통신 회선을 통해 각 풍차(1)에 대하여 조정 후의 제어 파라미터를 송신한다. 이때, 풍차마다 제어 파라미터를 변경하여도 좋고, 지형이나 바람의 상태 등이 대략 동등한 영역마다 같은 파라미터가 되도록 변경하는 것으로 하여도 좋다. 제어 파라미터는 풍차마다 풍차 감시 시스템(60)에 있어서 관리한다.
또, 상기 실시 형태에서는, 동정부(11)에 의해 산출된 데이터 등을 기억하는 기억부(12)를 마련하고, 이 기억부(12)로부터 감시부(13)가 정보를 읽어 내는 구성으로 했지만, 이 대신에, 기억부(12)를 통하지 않고서, 동정부(11)로부터 감시부(13)에 직접적으로 데이터가 입력되는 것으로 하여도 좋다. 이 경우, 감시부(13)는, 동정부(11)로부터 입력되는 데이터에 근거하여, 도 7에 나타내는 시계열 변화 테이블을 갱신하는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 동적 특성 파라미터의 시간적 변화를 항상 파악하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에 있어서는, 제어 파라미터의 조정이 필요한 취지를 표시부(14)에 표시함으로써 사용자에 통지했지만, 통지 방법에 대해서는 이 예에 한정되지 않고, 예컨대, 음성에 의한 통지나, 램프의 점등에 의한 통지 등, 다른 방법을 채용하는 것으로 하여도 좋다.
10 : 풍차의 동적 특성 감시 장치 11 : 동정부
12 : 기억부 13 : 감시부
14 : 표시부 31 : 출력 제어기
32 : 제 1 동적 특성 모델 33 : 제 2 동적 특성 모델
41 : 피치각 제어기 42 : 제 3 동적 특성 모델
43 : 제 4 동적 특성 모델 51 : 제 5 동적 특성 모델
60 : 풍차 감시 시스템
12 : 기억부 13 : 감시부
14 : 표시부 31 : 출력 제어기
32 : 제 1 동적 특성 모델 33 : 제 2 동적 특성 모델
41 : 피치각 제어기 42 : 제 3 동적 특성 모델
43 : 제 4 동적 특성 모델 51 : 제 5 동적 특성 모델
60 : 풍차 감시 시스템
Claims (8)
- 각각 풍속의 범위가 상이한 복수의 운전 영역에 대응하는, 복수의 풍차의 동적 특성 모델을 이용해서, 각 동적 특성 모델의 동적 특성 파라미터를 동정하는 동정부(同定部; identifying section)와,
상기 동정부에 의해 동정된 상기 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 상기 복수의 운전 영역마다 감시하고, 상기 동적 특성 파라미터의 시계열 변화에 근거하여 풍차의 제어 파라미터의 조정이 필요한지 여부를 판단하는 감시부
를 구비하는 풍차의 동적 특성 감시 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 감시부는 상기 동적 특성 파라미터를 풍속 또는 풍속 및 풍향의 조합에 근거하여 복수의 클래스로 분류하고, 그 클래스마다 상기 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 감시하는 풍차의 동적 특성 감시 장치. - 복수의 풍차의 운전 상태를 감시하고, 복수의 상기 풍차에 대하여 제어 지령을 내리는 풍차 감시 시스템으로서,
청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 풍차의 동적 특성 감시 장치를 구비하는 풍차 감시 시스템.
- 각각 풍속의 범위가 상이한 복수의 운전 영역에 대응하는, 복수의 풍차의 동적 특성 모델을 이용해서, 각 동적 특성 모델의 동적 특성 파라미터를 동정하고,
동정된 상기 동적 특성 파라미터의 시계열 변화를 상기 복수의 운전 영역마다 감시하고,
상기 동적 특성 파라미터의 시계열 변화에 근거하여 풍차의 제어 파라미터의 조정이 필요한지 여부를 판단하는
풍차의 동적 특성 감시 방법.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감시 수단은 상기 동적 특성 파라미터가 초기값에 대하여 미리 설정되어 있는 소정의 변화량을 넘어 변화한 경우에, 상기 제어 파라미터의 조정이 필요하다고 판단하는 풍차의 동적 특성 감시 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 운전 영역은, 고정 피치각으로, 또한, 발전기 출력이 최대 출력점이 되도록 회전수를 조정하는 제 1 운전 영역과, 고정 피치각으로, 또한, 회전수가 정격 회전수가 되도록 발전기 출력을 조정하는 제 2 운전 영역과, 회전수 및 출력이 일정해지도록 피치각 제어를 행하는 제 3 운전 영역으로 구분되는 풍차의 동적 특성 감시 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 운전 영역은, 고정 피치각으로, 또한, 발전기 출력이 최대 출력점이 되도록 회전수를 조정하는 제 1 운전 영역과, 고정 피치각으로, 또한, 회전수가 정격 회전수가 되도록 발전기 출력을 조정하는 제 2 운전 영역과, 회전수 및 출력이 일정해지도록 피치각 제어를 행하는 제 3 운전 영역으로 구분되는 풍차의 동적 특성 감시 장치.
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| US8174136B2 (en) * | 2006-04-26 | 2012-05-08 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Adaptive pitch control for variable speed wind turbines |
| US8712593B2 (en) * | 2008-11-18 | 2014-04-29 | Vestas Wind Systems A/S | Method for controlling operation of a wind turbine |
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| US7880320B2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-02-01 | General Electric Company | System, device, and method for controlling a wind turbine using seasonal parameters |
| ES2381094B1 (es) * | 2010-04-13 | 2013-04-23 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Metodos de monitorizacion de aerogeneradores |
| TWI417746B (zh) | 2010-12-03 | 2013-12-01 | Ind Tech Res Inst | 裝置的效能預測及故障檢測之方法 |
| KR101215503B1 (ko) * | 2011-02-21 | 2012-12-26 | 삼성중공업 주식회사 | 풍력발전기의 나셀 풍속 보정 시스템 및 그 방법 |
| EP2518308A1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Controlling the operation of a wind turbine based on a terrain class parameter value |
| EP3088733B1 (en) | 2015-04-27 | 2018-10-17 | Envision Energy (Jiangsu) Co., Ltd. | Method for operating a wind turbine based on degradation of wind turbine blade |
| DK178737B1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-12-12 | Envision Energy (Jiangsu) Co Ltd | Method for operating a wind turbine based on degradation of wind turbine blade |
| GB201617584D0 (en) * | 2016-10-17 | 2016-11-30 | Romax Technology Limited | Determining loads on a wind turbine |
| EP3521612A1 (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-07 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method for controlling the pitch angle of wind turbine blades |
| KR102620287B1 (ko) | 2020-12-31 | 2024-01-02 | 주식회사 대산 | 소나무 심재로부터 추출된 항산화제 및 이를 추출하는 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002023845A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-25 | Hitachi Ltd | 機器の遠隔診断システム |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4461957A (en) * | 1982-06-17 | 1984-07-24 | Control Data Corporation | Speed tolerant alternator system for wind or hydraulic power generation |
| JP2002048050A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 風力発電装置のピッチ角制御方法及びその装置 |
| JP4394422B2 (ja) * | 2003-11-18 | 2010-01-06 | 富士重工業株式会社 | 水平軸風車及びその制御方法 |
| JP2006037850A (ja) | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Univ Of Ryukyus | 風力発電機のピッチ角制御装置 |
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