KR101363264B1 - Hydropower system and control method having multiple generator - Google Patents

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KR101363264B1
KR101363264B1 KR1020120092300A KR20120092300A KR101363264B1 KR 101363264 B1 KR101363264 B1 KR 101363264B1 KR 1020120092300 A KR1020120092300 A KR 1020120092300A KR 20120092300 A KR20120092300 A KR 20120092300A KR 101363264 B1 KR101363264 B1 KR 101363264B1
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이철형
박완순
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a hydraulic power generating system having multiple power generators and a control method thereof and more specifically, to a small scale hydraulic power generating system installed in a hydroelectric power plant. The hydraulic power generating system prevents a rapid decrease in the total efficiency of a hydraulic turbine power generating system by controlling the number of utilized generators when a flow rate applied to a hydraulic turbine is reduced as multiple generators of different capacities are connected to one hydraulic turbine, and by recovering a small amount of unused hydraulic energy.

Description

다중 발전기를 갖는 수력발전장치 및 제어방법{Hydropower System and Control Method Having Multiple Generator}Hydropower System and Control Method Having Multiple Generators

본 발명은 다중 발전기를 갖는 수력발전장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소규모의 수력발전소에 수력발전시스템이 설치되는데, 하나의 수차에 용량이 각각 다른 다수개의 발전기가 연결됨으로써, 수차에 적용되는 유량이 감소할 경우 사용되는 발전기의 대수를 제어 조절하여 수차발전시스템의 총합효율이 급감하는 것을 방지하고, 미활용되는 소 수력에너지를 회수할 수 있는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치 및 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydroelectric generator and a control method having multiple generators, and more particularly, a hydroelectric power generation system is installed in a small hydroelectric power plant, and a plurality of generators having different capacities in one aberration are connected to each other. When the applied flow rate decreases, the number of generators used is controlled and controlled to prevent the total efficiency of the aberration power generation system from dropping dramatically, and to the hydroelectric generator and control method having multiple generators capable of recovering unused small hydro energy. It is about.

지금까지는 물을 이용하여 전기를 발전하는 장치는 댐에 저장된 물이 갖는 위치 에너지를 이용하는데 치중하였으나, 물의 위치에너지를 확보하기 위한 자연의 입지가 제한되어 있고, 댐의 건설로 인한 환경오염의 문제가 부각되어 수력에너지를 확보하기가 어려운 실정이다.Until now, devices that generate electricity by using water have been focused on utilizing the energy of the water stored in the dam. However, the natural location for securing the potential energy of water is limited, and the problem of environmental pollution And it is difficult to secure hydroelectric energy.

종래에는 강이나 연안해류 또는 대양의 해류 등 유속이 발생되는 곳에서 발전의 목적으로 수차를 이용하였으나 유속이 작아 수차 날개에서 발생하는 토크가 미미하여 대규모의 발전을 못 하였으며 바람개비 타입의 발전기가 이용되었으나 날개와 조류에 의해 발생되는 회전력이 작아 조류가 완만하거나 유속이 적을 때에는 발전을 못 하여 발전 효율성이 저하되었다.Conventionally, aberration was used for the purpose of power generation in the place where the flow velocity is generated such as river, coastal current or ocean current, but because of the small flow velocity, the torque generated from the aberration wing was insignificant, and large scale power generation was not possible. Due to the small rotational force generated by the tide and the algae, when the tide is slow or the flow rate is low, the power generation efficiency is reduced because the tide is not generated.

이처럼, 기존의 수력발전시스템은 한 개의 수차에 한 개의 발전기를 연결하여 사용하기 때문에 수차에 유입되는 유량이 감소하여 수차의 출력이 감소하는 경우, 수차의 기계적인 효율은 비교적 양호하게 유지할 수 있으나, 발전기의 효율이 저하되는 것은 방지하지 못하기 때문에 수력발전시스템의 총합효율이 급감되는 문제점이 있다.As such, the existing hydroelectric power generation system uses one generator connected to one aberration, and thus, when the flow rate of the aberration decreases and the output of the aberration decreases, the mechanical efficiency of the aberration can be maintained relatively good. Degradation of the efficiency of the generator is not prevented because there is a problem that the total efficiency of the hydroelectric system is drastically reduced.

즉, 종래의 카프란수차, 펠톤수차, 횡류수차 등은 대략 30% 이상의 유량에서 상대효율이 90% 이상 유지가능하다. 이때, 상기 카프란수차의 경우에는 안내깃과 수차의 피치각을 변경, 펠톤수차는 노즐에서의 유량을 조절, 횡류수차는 노즐의 수를 조절하여 수차의 효율을 비교적 일정하게 유지한다.That is, the conventional Kaplan aberration, Pelton aberration, cross flow aberration, etc. can maintain a relative efficiency of 90% or more at a flow rate of approximately 30% or more. In this case, in the case of the capran aberration, the pitch angle between the guide vane and the aberration is changed, the Pelton aberration adjusts the flow rate in the nozzle, and the cross flow aberration adjusts the number of nozzles to maintain the efficiency of the aberration relatively constant.

그러나, 수차에 비해 발전기의 경우에는 대략 30%의 출력에서 효율이 급감하여 상대효율이 50% 정도밖에 안 되고, 따라서 이러한 상태에서는 수차의 효율을 비교적 높게 유지하였다 하여도 총합효율이 많이 감소하여 최종출격은 매우 낮아져 운전이 불가능하다.
However, in the case of the generator, the efficiency is reduced by about 30% at the output of the generator, so that the relative efficiency is only about 50%. Therefore, even if the efficiency of the aberration is maintained at a relatively high level, Scrambling is so low that it is impossible to drive.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art,

소규모의 수력발전소에 수력발전시스템이 설치되는데, 하나의 수차에 용량이 각각 다른 다수개의 발전기가 연결됨으로써, 수차에 적용되는 유량이 감소할 경우 사용되는 발전기의 대수를 제어 조절하여 수차발전시스템의 총합효율이 급감하는 것을 방지하고, 미활용되는 소 수력에너지를 회수할 수 있는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치 및 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
Hydroelectric power generation system is installed in a small hydroelectric power plant, and a number of generators having different capacities are connected to one aberration, so that the total number of aberration power generation systems is controlled by controlling the number of generators used when the flow rate applied to the aberration decreases. It is an object of the present invention to provide a hydroelectric generator and a control method having a multi-generator capable of preventing a sudden drop in efficiency and recovering unused small hydro energy.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 물의 유량에 따라 수력발전시스템의 총합효율을 유지하는 수력발전장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is a hydroelectric power generation apparatus for maintaining the total efficiency of the hydroelectric power system according to the flow rate of water,

물의 흐름에 의해 회전되어 운동에너지가 발생되는 수차와;An aberration rotated by water flow to generate kinetic energy;

상기 수차와 직렬로 축에 의해 연결되어 수차의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 1 발전기와;A first generator connected in series with the aberration by a shaft to convert kinetic energy of the aberration into electric energy;

상기 제 1 발전기와 직렬로 축에 의해 연결되어 수차의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 2 발전기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치에 관한 것이다.And a second generator connected to the first generator by a shaft in series to convert the kinetic energy of the aberration into electrical energy.

또한, 본 발명은 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법에 있어서,In addition, the present invention is a control method of a hydroelectric generator having multiple generators,

수차의 작동에 의해 제 1 발전기와 제 2 발전기가 동시에 운전되는 단계(S100);Step S100 of simultaneously driving the first generator and the second generator by the operation of the aberration;

상기 동시에 운전 중, 수차에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이하로 감소될 경우, 제 1 발전기만 운전되고, 제 2 발전기는 운전되지 않는 단계(S200);At the same time, when the flow rate of the water flowing into the aberration decreases below the set flow rate during the operation, only the first generator is driven, the second generator is not operated (S200);

상기 동시에 운전 중, 수차에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이상일 경우, 제 2 발전기만 운전되고, 제 1 발전기는 운전되지 않는 단계(S300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법에 관한 것이다.
If the flow rate of the water flowing into the water wheel during the operation at the same time or more than the set flow rate, only the second generator is driven, the first generator is not operated (S300); It relates to a control method of the device.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 다중 발전기를 갖는 수력발전장치 및 제어방법은 소규모의 수력발전소에 수력발전시스템이 설치되는데, 하나의 수차에 용량이 각각 다른 다수개의 발전기가 연결됨으로써, 수차에 적용되는 유량이 감소할 경우 사용되는 발전기의 대수를 제어 조절하여 수차발전시스템의 총합효율이 급감하는 것을 방지하고, 미활용되는 소 수력에너지를 회수할 수 있는 효과가 있다.
As described above, the hydroelectric power generation apparatus and control method having a multi-generator of the present invention is installed in a small hydroelectric power plant, a hydroelectric power system, a plurality of generators having different capacities in one aberration is connected, When the applied flow rate is reduced, by controlling and controlling the number of generators used, it is possible to prevent the total efficiency of the aberration power generation system from dropping sharply and to recover the unused small hydro energy.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수력발전장치를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 발전기를 갖는 수력발전장치를 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 발전기를 갖는 수력발전장치를 나타낸 그래프도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.1 is a schematic view showing a hydroelectric generator according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic view showing a hydroelectric generator having multiple generators according to an embodiment of the present invention,
3 is a graph showing a hydroelectric generator having a multi-generator according to an embodiment of the present invention,
4 is a flowchart illustrating a control method of a hydroelectric generator having multiple generators according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features in order to achieve the above object.

본 발명은 물의 유량에 따라 수력발전시스템의 총합효율을 유지하는 수력발전장치에 있어서,The present invention is a hydroelectric power generation apparatus for maintaining the total efficiency of the hydroelectric power system according to the flow rate of water,

물의 흐름에 의해 회전되어 운동에너지가 발생되는 수차와;An aberration rotated by water flow to generate kinetic energy;

상기 수차와 직렬로 축에 의해 연결되어 수차의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 1 발전기와;A first generator connected in series with the aberration by a shaft to convert kinetic energy of the aberration into electric energy;

상기 제 1 발전기와 직렬로 축에 의해 연결되어 수차의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 2 발전기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a second generator connected in series with the first generator by a shaft to convert kinetic energy of aberration into electrical energy.

본 발명은 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법에 있어서,The present invention is a control method of a hydroelectric generator having multiple generators,

수차의 작동에 의해 제 1 발전기와 제 2 발전기가 동시에 운전되는 단계(S100);Step S100 of simultaneously driving the first generator and the second generator by the operation of the aberration;

상기 동시에 운전 중, 수차에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이하로 감소될 경우, 제 1 발전기만 운전되고, 제 2 발전기는 운전되지 않는 단계(S200);At the same time, when the flow rate of the water flowing into the aberration decreases below the set flow rate during the operation, only the first generator is driven, the second generator is not operated (S200);

상기 동시에 운전 중, 수차에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이상일 경우, 제 2 발전기만 운전되고, 제 1 발전기는 운전되지 않는 단계(S300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
At the same time during operation, when the flow rate of the water flowing into the aberration is more than the set flow rate, only the second generator is driven, the first generator is not operated (S300); characterized in that it comprises a.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing in detail several embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of construction and the arrangement of components shown in the following detailed description or illustrated in the drawings will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수력발전장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 발전기를 갖는 수력발전장치를 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 발전기를 갖는 수력발전장치를 나타낸 그래프도이다.1 is a schematic view showing a hydroelectric generator according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic view showing a hydroelectric generator having a multi-generator according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention A graph showing a hydroelectric generator having multiple generators according to an example.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다중 발전기를 갖는 수력발전장치는 물의 유량에 따라 수력발전시스템의 총합효율을 유지하는 수력발전장치로써, 물의 흐름에 의해 회전되어 운동에너지가 발생되는 수차(10)와, 상기 수차(10)와 직렬로 축에 의해 연결되어 수차의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 1 발전기(20)와, 상기 제 1 발전기(20)와 직렬로 축에 의해 연결되어 수차의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 2 발전기(30)로 구성된다. 이때, 상기 총합효율이란, 물의 유량에 따른 수차의 상대효율과, 발전기의 출력효율을 합친 효율이 총합효율이다. 본 발명에서는 이 총합효율이 평상시에 설정된 총합효율 이상으로 효율이 유지되는 구조 및 제어방법에 관한 것이다.As shown in Figures 1 to 3, the hydroelectric generator having a multi-generator of the present invention is a hydropower generator that maintains the total efficiency of the hydroelectric system according to the flow rate of water, is rotated by the flow of water to generate kinetic energy Aberration 10 which is connected to the aberration in series with the aberration 10, the first generator 20 for converting the kinetic energy of the aberration into electrical energy, and the shaft in series with the first generator 20 It is connected by the second generator 30 for converting the kinetic energy of the aberration into electrical energy. At this time, the said total efficiency is the total efficiency which combined the relative efficiency of the aberration according to the flow volume of water, and the output efficiency of a generator. The present invention relates to a structure and a control method in which the total efficiency is maintained above the total set efficiency at ordinary times.

* 총합효율 식* Total Efficiency Formula

[식 1][Formula 1]

Figure 112012067798497-pat00001
Figure 112012067798497-pat00001

여기서,

Figure 112012067798497-pat00002
는 총합효율,
Figure 112012067798497-pat00003
는 발전기출력, ρ는 , q는 , Q는 , H는 이다.here,
Figure 112012067798497-pat00002
Is the total efficiency,
Figure 112012067798497-pat00003
Is the generator output, ρ is q, Q is and H is

상기 수차(10)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 물의 흐름이 있는 개수로 및 농수로 등의 수로 내에 설치되거나, 댐 등에 설치되어 물의 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환한다.As shown in Figs. 1 to 3, the aberrator 10 is installed in a waterway such as a waterway and a waterway with a flow of water, or installed in a dam or the like to convert kinetic energy of water into rotational kinetic energy.

여기서, 상기 수차(10)는 카프란수차, 펠톤수차, 횡류수차 등 다양한 수차가 사용되기에 본 발명에서는 별도로 한정하지 않았다. 다만, 본 발명에서는 유량변화에 따른 수차의 효율 변화가 적은 펠톤수차 및 카프란수차에 적합하다.Here, the aberration 10 is not limited in the present invention because various aberrations such as kaplan aberration, pelton aberration, cross flow aberration are used. However, in the present invention, the present invention is suitable for Pelton aberration and Kaplan aberration with little change in the efficiency of the aberration due to a change in flow rate.

그리고, 상기 수차(10)는 회전축(11)이 형성되어 회전력을 전달하는데, 상기 회전축(11)은 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)를 직렬로 연결하여 회전력을 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)에 전달한다.In addition, the aberration 10 has a rotating shaft 11 is formed to transmit a rotational force, the rotating shaft 11 is connected to the first generator 20 and the second generator 30 in series to the rotational force of the first generator ( 20) and the second generator 30.

상기 제 1 발전기(20)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 수차(10)의 회전축(11)에 직렬로 연결되어 수차(10)의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 발전기이다.As shown in FIGS. 1 to 3, the first generator 20 is a generator that is connected in series to the rotary shaft 11 of the aberration 10 and receives electric torque of the aberration 10 to generate electric energy.

여기서, 상기 제 1 발전기(20)는 제 2 발전기(30)보다 용량이 작은 소용량 발전기로써, 수력발전시스템의 총합효율을 유지하기 위해 다수개가 형성될 수 있다.Here, the first generator 20 is a small capacity generator having a smaller capacity than the second generator 30, and a plurality of first generators 20 may be formed to maintain the total efficiency of the hydroelectric power generation system.

그리고, 상기 다수개의 제 1 발전기(20)는 수차(10)의 회전축(11)에 직렬로 연결되고, 상기 수차에 유입된 유량에 따라 전원 동시에 운전하거나 개별적으로 운전할 수 있다. 이때, 상기 다수개의 제 1 발전기(20)가 상황에 따라 운전되기 위해 유도발전기(induction generator)를 사용하고, 상기 유도발전기는 무부하 상태로 공회전시킬 수 있으며, 그러기 위해 여자전류를 차단하여 무부하 상태로 공회전 되기에 발전에 따른 운전을 제어할 수 있다.In addition, the plurality of first generators 20 may be connected in series to the rotation shaft 11 of the aberration 10, and may be operated simultaneously or individually according to the flow rate introduced into the aberration. In this case, the plurality of first generators 20 may use an induction generator to operate according to a situation, and the induction generator may idle in a no-load state. Since it is idling, it can control the operation according to power generation.

이렇듯, 상기 제 1 발전기(20)가 다수개로 형성됨으로써, 총합효율을 세분화하여 좀더 적극적으로 유지 및 이상으로 증가시킬 수 있다.As such, since the plurality of first generators 20 are formed, the total efficiency can be subdivided to more actively maintain and / or increase the total efficiency.

여기서, 상기 제 2 발전기(30)도 제 1 발전기(20)와 동일한 유도발전기로써, 필요시에 따라 여자전류를 차단하여 무부하 상태로 공회전시켜 제 1 발전기(20)와 별도로 제어할 수 있다.Here, the second generator 30 is also the same induction generator as the first generator 20, and can be controlled separately from the first generator 20 by cutting off the excitation current as necessary and idling in a no-load state.

또한, 상기 제 1 발전기(20)는 상기 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 제어부(미도시)에서 설정된 유량의 이하일 때, 제 1 발전기(20)만 운전되어 발전시키고, 상기 제 2 발전기(30)는 무부하 상태로 공회전만 시켜 발전되지 않는다.In addition, when the flow rate of the water flowing into the aberration 10 is less than or equal to the flow rate set by the controller (not shown), the first generator 20 operates only the first generator 20 to generate power, and the second generator ( 30) does not generate power by idling only at no load.

상기 제 2 발전기(30)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 발전기(20)와 연결된 수차(10)의 회전축(11)이 직렬로 연결되고, 상기 수차(10)의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 발전기이다.As shown in FIGS. 1 to 3, the second generator 30 is connected to the rotary shaft 11 of the aberration 10 connected to the first generator 20 in series, and the rotational force of the aberration 10 is increased. It is a generator that receives and generates electric energy.

여기서, 상기 제 2 발전기(30)는 제 1 발전기(20)보다 큰 대용량 발전기로써, 평상시에는 제 1 발전기(20)와 동시에 운전되다, 상기 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 제어부에서 설정된 유량의 이상일 때, 제 2 발전기(30)만 운전되어 발전시키고, 상기 제 1 발전기(20)는 무부하 상태로 공회전만 시켜 발전되지 않아 수력발전시스템의 총합효율을 유지 또는 그 이상으로 증가된다.Here, the second generator 30 is a larger capacity generator than the first generator 20, and is usually operated simultaneously with the first generator 20, the flow rate of the water flowing into the water wheel 10 is set by the controller When more than, only the second generator 30 is driven to generate power, and the first generator 20 is not generated by idling only at no load, thereby maintaining or increasing the total efficiency of the hydroelectric power system.

이렇듯, 상기 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)의 가동 여부는 수차의 물 유입량 상태에 따라 제어부에서 판단하여 결정됨으로써, 도 3에서처럼, 수력발전시스템의 총합효율을 유지하거나 증가된 효율로 유지된다.As such, the operation of the first generator 20 and the second generator 30 is determined by the controller according to the water inflow amount of the aberration, so as to maintain the total efficiency of the hydroelectric power system or increase the efficiency as shown in FIG. Is maintained.

상기에서 기술된 수차 발전기의 출력은 아래의 식과 같다.The output of the aberration generator described above is as follows.

[식 2][Formula 2]

Figure 112012067798497-pat00004
Figure 112012067798497-pat00004

여기서, P는 출력,

Figure 112012067798497-pat00005
는 ,
Figure 112012067798497-pat00006
는 이다.
Where P is the output,
Figure 112012067798497-pat00005
Quot;
Figure 112012067798497-pat00006
Is.

이하에서는 상기에서 기술된 다중 발전기를 갖는 수력발전장치에 대한 제어방법에 대해 도면을 참고하여 기술한다.Hereinafter, a control method for a hydroelectric generator having multiple generators described above will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of a hydroelectric generator having multiple generators according to an embodiment of the present invention.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법은 평상시, 수차(10)의 작동에 의해 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)가 동시에 운전된다.(S100)As shown in Figures 3 and 4, the control method of the hydroelectric generator having a multi-generator of the present invention, the first generator 20 and the second generator 30 at the same time by the operation of the aberration 10, at the same time It is operated. (S100)

이때, 상기 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)가 동시에 운전 중, 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이하로 감소될 경우, 제 1 발전기(20)만 운전되고, 제 2 발전기(30)는 운전되지 않는다.(S200)At this time, when the first generator 20 and the second generator 30 simultaneously operate, when the flow rate of the water flowing into the aberration 10 decreases below the set flow rate, only the first generator 20 is operated. 2 generator 30 is not operated. (S200)

즉, 평소 제어부에 설정된 유량이 30 ~ 40% 유량으로 되었을 때, 상기 제 1 발전기(20)는 운전되어 발전되고, 상기 제 2 발전기(30)는 미운전으로 발전되지 않아 도 3에서처럼, 수력발전시스템의 총합효율을 유지하거나 증가된 효율로 유지된다. 이때, 상기 30 ~ 40% 수치는 설정된 값으로 100% 유량을 기준으로 30 ~ 40%만 유량이 유입시의 수치를 뜻하는 것이다.That is, when the flow rate set in the usual control unit is 30 to 40% flow rate, the first generator 20 is driven to generate power, the second generator 30 is not generated in the non-operation, as in FIG. The overall efficiency of the system is maintained or at increased efficiency. At this time, the 30 to 40% value means a value when the flow rate is only 30 to 40% based on the 100% flow rate as a set value.

그리고, 상기 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)가 동시에 운전 중, 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이상일 경우, 제 2 발전기(30)만 운전되고, 제 1 발전기(20)는 운전되지 않는다.(S300)When the flow rate of the water flowing into the aberration 10 is equal to or greater than the set flow rate during the simultaneous operation of the first generator 20 and the second generator 30, only the second generator 30 is operated and the first generator ( 20) is not driven (S300).

즉, 평소 제어부에 설정된 유량이 50 ~ 60% 유량으로 되었을 때, 상기 제 1 발전기(20)는 미운전으로 발전되지 않고, 상기 제 2 발전기(30)는 운전되어 발전됨으로써, 도 3에서처럼, 수력발전시스템의 총합효율을 유지하거나 증가된 효율로 유지된다. 이때, 상기 50 ~ 60% 수치는 설정된 값으로 100% 유량을 기준으로 50 ~ 60% 유량이 유입시의 수치를 뜻하는 것이다.That is, when the flow rate set in the control unit is 50 to 60% flow rate, the first generator 20 is not generated in a non-operational state, and the second generator 30 is operated to generate power, as shown in FIG. 3. Maintain the overall efficiency of the power generation system or maintain the increased efficiency. At this time, the 50 to 60% value means a value when the 50 to 60% flow rate is introduced based on the 100% flow rate as a set value.

이때, 상기 제 1 발전기(20) 또는 제 2 발전기(30)의 미운전은 무부하 상태로 공회전만 되는 것이다.
At this time, the non-operation of the first generator 20 or the second generator 30 is only idling in a no-load state.

10 : 수차 11 : 회전축
20 : 제 1 발전기 30 : 제 2 발전기10: aberration 11:
20: first generator 30: second generator

Claims (12)

물의 유량에 따라 수력발전시스템의 총합효율을 유지하는 수력발전장치에 있어서,
물의 흐름에 의해 회전되어 운동에너지가 발생되는 수차(10)와;
상기 수차(10)와 직렬로 축(11)에 의해 연결되어 수차(10)의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 1 발전기(20)와;
상기 제 1 발전기(20)와 직렬로 축(11)에 의해 연결되어 수차(10)의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 제 2 발전기(30);를 포함하여 구성되고,
상기 제 2 발전기(30)는 제 1 발전기(20)보다 용량이 큰 대용량 발전기로 형성되고,
상기 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)는 수차(10)와 직렬로 연결되어 동시에 작동 운전되는데, 상기 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 제어부에서 설정된 유량의 이하일 때, 제 1 발전기(20)만 작동되고, 상기 제 2 발전기(30)는 작동되지 않으며, 상기 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 제어부에서 설정된 유량의 이상일 때, 제 2 발전기(30)만 작동되고, 상기 제 1 발전기(20)는 작동되지 않고,
상기 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)는 수차(10)에 유입되는 물의 유량에 따라 선택적으로 작동하기 위해 무부하 상태에서 공회전되는 유도발전기가 사용되는 것을 특징으로 하는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치.
In a hydro power generation apparatus for maintaining the total efficiency of the hydro power system according to the flow rate of water,
Aberration 10 which is rotated by the flow of water to generate kinetic energy;
A first generator 20 connected in series with the aberration 10 by a shaft 11 to convert kinetic energy of the aberration 10 into electrical energy;
And a second generator 30 connected to the first generator 20 in series with the shaft 11 to convert kinetic energy of the aberration 10 into electrical energy.
The second generator 30 is formed of a large capacity generator having a larger capacity than the first generator 20,
The first generator 20 and the second generator 30 are connected to the aberration 10 in series and operated simultaneously. When the flow rate of the water flowing into the aberration 10 is less than or equal to the flow rate set by the controller, the first generator 20 and the second generator 30 are operated. Only the generator 20 is operated, the second generator 30 is not operated, when the flow rate of the water flowing into the aberration 10 is more than the flow rate set by the controller, only the second generator 30 is operated, The first generator 20 does not work,
The first generator 20 and the second generator 30 is a hydraulic power having a multi-generator, characterized in that the induction generator that is idle in no-load state is used to selectively operate according to the flow rate of water flowing into the aberration 10 Power generation device.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 발전기(20)는 수력발전시스템의 총합효율을 유지하기 위해 다수개로 형성되어 축(11)에 의해 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치.
The method of claim 1,
The first generator (20) is a hydroelectric generator having multiple generators, characterized in that formed in plural in order to maintain the total efficiency of the hydroelectric power system is connected in series by the shaft (11).
다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법에 있어서,
수차의 작동에 의해 제 1 발전기(20)와 제 2 발전기(30)가 동시에 운전되는 단계(S100);
상기 동시에 운전 중, 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이하로 감소될 경우, 제 1 발전기(20)만 운전되고, 제 2 발전기(30)는 운전되지 않는 단계(S200);
상기 동시에 운전 중, 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이상일 경우, 제 2 발전기(30)만 운전되고, 제 1 발전기(20)는 운전되지 않는 단계(S300);를 포함하여 이루어지고,
상기 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이하로 감소될 경우에서, 평소 설정된 유량이 30 ~ 40% 유량으로 감소시, 제 1 발전기(20) 운전, 제 2 발전기(30) 미운전으로 설정되고,
상기 수차(10)에 유입되는 물의 유량이 설정된 유량 이상일 경우에서, 평소 설정된 유량이 50 ~ 60% 유량으로 증가시, 제 1 발전기(20) 미운전, 제 2 발전기(30) 운전으로 설정되고,
상기 제 1 발전기(20) 또는 제 2 발전기(30)의 미운전은 무부하 상태로 공회전만 되는 것을 특징으로 하는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법.
In the control method of a hydroelectric generator having multiple generators,
Step S100 of simultaneously driving the first generator 20 and the second generator 30 by the operation of the aberration;
At the same time, when the flow rate of the water flowing into the aberration 10 decreases below the set flow rate during the operation, only the first generator 20 is operated, and the second generator 30 is not operated (S200);
At the same time, when the flow rate of the water flowing into the aberration 10 is equal to or greater than the set flow rate, only the second generator 30 is operated, and the first generator 20 is not operated (S300). ,
When the flow rate of the water flowing into the aberration 10 decreases below the set flow rate, when the set flow rate decreases to 30 to 40% flow rate, the first generator 20 operates and the second generator 30 does not operate. Is set,
When the flow rate of the water flowing into the aberration 10 is greater than or equal to the set flow rate, when the set flow rate is increased to 50 to 60% flow rate, the first generator 20 is not operated and the second generator 30 is set to be operated.
The non-operation of the first generator (20) or the second generator (30) is a control method of a hydroelectric generator having multiple generators, characterized in that only idling in the no-load state.
제 3항에 있어서,
상기 제 2 발전기(30)는 제 1 발전기(20)보다 용량이 큰 대용량 발전기로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 발전기를 갖는 수력발전장치의 제어방법.The method of claim 3, wherein
The second generator (30) is a control method of a hydroelectric generator having multiple generators, characterized in that formed of a large capacity generator having a larger capacity than the first generator (20). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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