KR101407966B1 - 풍력 발전기 관리를 위한 고가용성 ｄｂ 시스템 - Google Patents

풍력 발전기 관리를 위한 고가용성 ｄｂ 시스템 Download PDF

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Abstract

풍력 발전기 관리를 위한 고가용성 DB 시스템이 제공된다. 본 DB 시스템은, 풍력 발전기로부터 수신된 센싱 데이터를 제1 서버와 제2 서버 중 활성 상태의 서버에 전달하여 활성 상태의 DB에 저장되도록 하고, 활성 상태의 서버에 고장이 발생하면 대기 상태의 서버에 센싱 데이터를 전달한다. 이와 같은, 고가용성 DB 시스템을 통해 극단적인 데이터 누수 현상 없이 안정적으로 유지 및 관리할 수 있어 풍력 발전기의 높은 안정성을 보장할 수 있게 된다.

Description

풍력 발전기 관리를 위한 고가용성 ＤＢ 시스템{High availability Database System for managing Wind Turbine}
본 발명은 DB 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력 발전기 관리를 위한 DB 시스템에 관한 것이다.
신재생 에너지 분야에 대한 관심이 높아지면서 관련 산업 분야 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 그 중 풍력발전 산업은 다른 발전 시스템에 비해 상대적으로 낮은 투자비용이 소모되며 무공해이다.
이러한 풍력발전기의 중요한 구성 요소의 하나인 로터 블레이드는 발전 용량을 높이기 위해 대형화하는 추세이며 가벼우면서도 강도가 높은 복합재료를 이용하여 개발하고 있다.
이 풍력 복합재 블레이드는 외부의 돌풍, 조류의 충돌 등에 의하여 블레이드 내부에 접착부 탈착, 모재 손상, 층간 분리, 베어링 마모 현상 등의 손상이 발생하게 된다.
이러한 손상을 그대로 방치하게 되면 블레이드, 너셀, 타워 등에 심각한 손상을 초래하는 원인이 될 수 있다. 그러므로 풍력 발전기의 복합재 블레이드의 손상을 조기에 모니터링 하는 것은 매우 중요하다.
다양한 방법으로 풍력발전기의 상태를 체크하는 센서들에 관한 연구는 많은 성과를 이루고 있는 반면, 수집한 데이터를 지속적으로 관리 및 유지할 수 있는 고가용성 시스템에 대한 연구는 미비한 실정이다.
이에 따라, 지금의 풍력발전 제어 시스템에서는 고장이 발생하면, 모든 풍력발전시스템의 동작을 중단시키고 있는 바, 발전 효율 면에서 매우 취약하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 풍력 발전기 관리를 위한 고가용성 DB 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, DB 시스템은, 데이터가 저장되는 제1 DB; 상기 제1 DB에 데이터를 저장하는 제1 서버; 데이터가 저장되는 제2 DB; 상기 제2 DB에 데이터를 저장하는 제2 서버; 및 풍력 발전기로부터 수신된 센싱 데이터를 상기 제1 서버와 상기 제2 서버 중 활성 상태의 서버에 전달하여 활성 상태의 DB에 저장되도록 하고, 활성 상태의 서버에 고장이 발생하면 대기 상태의 서버에 상기 센싱 데이터를 전달하는 스위치;를 포함한다.
그리고, 상기 스위치는, 상기 제1 서버와 상기 제2 서버에 공통되는 가상의 주소로, 상기 센싱 데이터를 수신하며, 상기 제1 서버의 실제 주소와 상기 제2 서버의 실제 주소는 상이할 수 있다.
또한, 활성 상태의 DB에 저장되는 데이터는 대기 상태의 DB에 복제될 수 있다.
그리고, 대기 상태의 서버는, 활성 상태의 서버에 주기적으로 메시지를 전송하고, 상기 메세지에 대한 응답이 정해진 시간 내에 정해진 횟수에 걸쳐 수신하지 못하면, 활성 상태의 서버에 고장 발생을 간주할 수 있다.
또한, 활성 상태의 서버가 데이터를 저장하는 DB에 비정상 동작이 발생하면, 활성 상태의 서버와 DB는 대기 상태로 전환하고, 대기 상태의 서버와 DB는 활성 상태로 전환할 수 있다.
또한, 활성 상태의 서버와 DB에 고장이 발생하지 않더라도 일정 주기가 경과하면, 활성 상태의 서버와 DB가 대기 상태로 전환하고, 대기 상태의 서버와 DB는 활성 상태로 전환할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 풍력 발전용 DB 시스템 운용방법은, 풍력 발전기로부터 센싱 데이터를 수신하는 단계; 수신된 상기 센싱 데이터를 활성 상태의 서버와 DB에 전달하는 단계; 및 상기 활성 상태의 서버와 DB 중 어느 하나에 고장이 발생하면, 대기 상태의 서버와 DB에 상기 센싱 데이터를 전달하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고가용성 DB 시스템을 통해 극단적인 데이터 누수 현상 없이 안정적으로 유지 및 관리할 수 있어 풍력 발전기의 높은 안정성을 보장할 수 있게 된다.
또한, 이러한 높은 안정성을 보장하는 센서 데이터 수집은 데이터 분석을 통해 풍력 발전기의 고장을 미리 예측하는데 일조하게 되며, 풍향 및 풍력 정도에 대한 지속적인 분석이 가능하게 하여, 보다 효율적인 풍력에너지 활용 기반을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 풍력 발전기 관리를 위한 고가용성 DB 시스템의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 2는, 도 1에 도시된 풍력 발전기 시스템을 보다 상세하게 도시한 블럭도,
도 3은 서버/DB-1이 활성 상태이고,서버/DB-2가 대기 상태인 경우의 데이터 저장 경로를 도시한 도면, 그리고,
도 4는 서버/DB-1이 대기 상태이고,서버/DB-2가 활성 상태인 경우의 데이터 저장 경로를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 풍력 발전기 관리를 위한 고가용성 DB 시스템의 개념 설명에 제공되는 도면이다. 도시된 바와 같이, 풍력 발전 시스템의 Nacelle에서 발생하는 다양한 센서 데이터가 Tower Base의 DB 시스템에 다중화되어 저장된다.
이에 의해, DB 시스템에 계획되지 않은 정전, 하드웨어 또는 소프트웨어 결함, 네트워크 장애, 물리적인 시스템 파괴, 자연 재해 등으로 인한 고장이 발생하여도 풍력 발전 시스템의 중단 없이 지속적으로 풍력 발전이 가능하도록 한다.
구체적으로, 풍력 발전 제어기에서 제공되는 데이터에 대해 시스템 다중화를 통해 마스터 DB 시스템에 고장이 발생한 경우 슬레이브 DB 시스템에서 데이터 저장이 계속되도록 한다.
즉각적인 데이터 이양이 가능하도록, 마스터 DB 시스템과 슬레이브 DB 시스템은 동일한 VIP(Virtual IP)를 사용하며, 마스터 DB 시스템과 슬레이브 DB 시스템 간에는 데이터 복제(Replication)가 이루어진다.
도 2는, 도 1에 도시된 풍력 발전 시스템을 보다 상세하게 도시한 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, Tower Base(200)에 구축된 DB 시스템은, 스위치(210), 서버-1(220-1), DB-1(230-1), 서버-2(220-2) 및 DB-2(230-2)를 포함한다.
스위치(210)는 Nacelle(100)의 시스템(110)으로부터 실시간으로 수신되는 센싱 데이터를 서버-1(220-1) 또는 서버-2(220-2)에 선택적으로 전달한다. 구체적으로, 스위치(210)는 수신된 데이터를 활성(Active) 상태의 서버/DB에 전달한다.
따라서, 1) 서버-1(220-1)/DB-1(230-1)이 활성(Active) 상태이고, 서버-2(220-2)/DB-2(230-2)가 대기(Standby) 상태인 경우, 데이터는 서버-1(220-1)/DB-1(230-1)로 전달되고, 2) 서버-1(220-1)/DB-1(230-1)이 대기 상태이고, 서버-2(220-2)/DB-2(230-2)가 활성 상태인 경우, 데이터는 서버-2(220-2)/DB-2(230-2)로 전달된다.
도 3에는 서버-1(220-1)/DB-1(230-1)이 활성 상태이고, 서버-2(220-2)/DB-2(230-2)가 대기 상태인 경우의 데이터 경로를 도시하였다.
Nacelle(100)의 시스템(110)은 VIP 주소로 센싱 데이터를 실시간으로 전달한다. 즉, 활성 상태인 서버/DB가 어디인지 무관하게, Nacelle(100)의 시스템(110)은 VIP 주소로 센싱 데이터를 전달할 뿐이며, 스위치(210)가 활성 상태의 서버/DB를 파악하여 전달한다.
한편, 서버(220-1,220-2)에는 HB(HeartBeat) 모듈(221-1,221-2)과 mon(monitor) 모듈(222-1,222-2)이 각각 실행된다.
HB 모듈(221-1,221-2)은 상대방에 주기적으로 Heartbeat 메시지를 전송하고 응답받는 모듈로, Heartbeat 메시지 전송은 대기 상태에 있는 서버의 HB 모듈이 수행한다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 서버-2(220-2)가 대기 상태인 경우, HB-2 모듈(221-1)이 HB-2 모듈(221-2)에 주기적으로 Heartbeat 메시지를 전송하고 응답받는다.
만약, 전송된 Heartbeat 메시지에 대한 응답을 정해진 시간 내에 정해진 횟수에 걸쳐 수신하지 못해 타임 아웃되면, HB-2 모듈(221-2)은 서버-1(220-1)에 고장이 발생한 것으로 간주한다.
이에, HB-2 모듈(221-2)는 IP를 takeover하여 서버-1(220-1)/DB-1(230-1)을 대기 상태로, 서버-2(220-2)/DB-2(230-2)를 활성 상태로, 각각 전환시킨다. 서버-2(220-2)/DB-2(230-2)가 활성 상태이고, 서버-1(220-1)/DB-1(230-1)이 대기 상태인 경우의 데이터 경로를, 도 4에 나타내었다.
mon 모듈(222-1,222-2)은 DB(230-1,230-2)의 정상 동작여부 확인을 위한 모듈이다. mon-1 모듈(222-1)은 DB-1(230-1)의 정상 동작여부를 확인하고, mon-2 모듈(222-2)는 DB-2(230-2)의 정상 동작여부를 확인한다.
활성 상태에 있는 DB에 고장이 발생한 경우에도, IP takeover가 일어난다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 DB-1(230-1)이 활성 상태인데 DB-1(230-1)에 고장이 발생한 것으로 판단되면, IP takeover가 일어나, 도 4에 도시된 바와 같이 서버-2(220-2)/DB-2(230-2)가 활성 상태로 전환하고, 서버-1(220-1)/DB-1(230-1)이 대기 상태로 전환한다.
한편, DB-1(230-1)와 DB-2(230-2) 간에는 데이터 복제가 이루어진다. 데이터 복제는 일정 간격에 따라 주기적으로 발생하도록 구현할 수 있는데, 실시간으로 발생되도록 함이 가장 바람직하다.
데이터 복제는, 활성 상태에 있는 DB에 저장된 데이터를 대기 상태에 있는 DB에 복제하는 절차로 수행된다. 즉, DB-1(230-1)이 활성 상태이고 DB-2(230-2)가 대기 상태인 경우, 데이터 복제는 DB-1(230-1)에서 DB-2(230-2)로 이루어진다. 반면, DB-1(230-1)이 대기 상태이고 DB-2(230-2)가 활성 상태인 경우, 데이터 복제는 DB-2(230-2)에서 DB-1(230-1)로 이루어진다.
데이터 복제에 의해, DB-1(230-1)의 데이터와 DB-2(230-2)의 데이터는 동일하게 된다.
지금까지, 풍력 발전 시스템 관리를 위한 고가용성 DB 시스템에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서는 고장이 발생한 경우에 IP takeover가 일어나 서버/DB의 상태가 전환하는 것을 상정하였는데, 고장이 발생하지 않은 정상적인 상황에서도 IP takeover가 일어나 서버/DB의 상태가 전환되도록 구현할 수 있다.
이는 활성 상태의 서버/DB와 대기 상태의 서버/DB를 주기적으로 교환하는 것으로, 예를 들어 Heartbeat 메시지 전송/응답이 10회에 걸쳐 수행된 이후, 양자가 교환되는 것으로 구현가능하다.
이에 의할 경우, 10번째 Heartbeat 메시지에는 상태 전환 요청이 수록되고, 이에 대한 응답에는 상태 전환 수락이 수록되도록 구현할 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 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.
100 : Nacelle 110 : 시스템
200 : Tower Base 210 : 스위치
220-1,220-2 : 서버 221-1,221-2 : HB 모듈
222-1,222-2 : mon 모듈 230-1,230-2 : DB

Claims (7)

  1. 데이터가 저장되는 제1 DB;
    상기 제1 DB에 데이터를 저장하는 제1 서버;
    데이터가 저장되는 제2 DB;
    상기 제2 DB에 데이터를 저장하는 제2 서버; 및
    풍력 발전기로부터 수신된 센싱 데이터를 상기 제1 서버와 상기 제2 서버 중 활성 상태의 서버에 전달하여 활성 상태의 DB에 저장되도록 하고, 활성 상태의 서버에 고장이 발생하면 대기 상태의 서버에 상기 센싱 데이터를 전달하는 스위치;를 포함하고,
    활성 상태의 서버와 DB에 고장이 발생하지 않더라도 일정 주기가 경과하면, 활성 상태의 서버와 DB가 대기 상태로 전환하고, 대기 상태의 서버와 DB는 활성 상태로 전환하여, 상기 스위치가 상기 대기 상태의 서버에 상기 센싱 데이터를 전달하며,
    상기 대기 상태의 서버는, 상기 활성 상태의 서버의 상태를 확인하기 위해 주기적으로 전송하는 메시지에 특정 횟수 마다 상태 전환 요청을 수록하고,
    상기 활성 상태의 서버는, 상기 상태 전환 요청에 대한 응답에 상태 전환 수락을 수록하는 것을 특징으로 하는 DB 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 제1 서버와 상기 제2 서버에 공통되는 가상의 주소로, 상기 센싱 데이터를 수신하며,
    상기 제1 서버의 실제 주소와 상기 제2 서버의 실제 주소는 상이한 것을 특징으로 하는 DB 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    활성 상태의 DB에 저장되는 데이터는 대기 상태의 DB에 복제되는 것을 특징으로 하는 DB 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    대기 상태의 서버는,
    활성 상태의 서버에 주기적으로 메시지를 전송하고, 상기 메시지에 대한 응답이 정해진 시간 내에 정해진 횟수에 걸쳐 수신하지 못하면, 활성 상태의 서버에 고장 발생을 간주하는 것을 특징으로 하는 DB 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    활성 상태의 서버가 데이터를 저장하는 DB에 비정상 동작이 발생하면, 활성 상태의 서버와 DB는 대기 상태로 전환하고, 대기 상태의 서버와 DB는 활성 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 DB 시스템.
  6. 삭제
  7. 풍력 발전용 DB 시스템의 스위치가, 풍력 발전기로부터 센싱 데이터를 수신하는 단계;
    상기 스위치가, 수신된 상기 센싱 데이터를 활성 상태의 서버와 DB에 전달하는 단계; 및
    상기 활성 상태의 서버와 DB 중 어느 하나에 고장이 발생하면, 상기 스위치가 대기 상태의 서버와 DB에 상기 센싱 데이터를 전달하는 단계; 및
    상기 활성 상태의 서버와 DB에 고장이 발생하지 않더라도 일정 주기가 경과하면, 상기 활성 상태의 서버와 DB가 대기 상태로 전환하고, 상기 대기 상태의 서버와 DB는 활성 상태로 전환하는 단계;를 포함하고,
    상기 전환단계에서,
    상기 대기 상태의 서버는, 상기 활성 상태의 서버의 상태를 확인하기 위해 주기적으로 전송하는 메시지에 특정 횟수 마다 상태 전환 요청을 수록하고,
    상기 활성 상태의 서버는, 상기 상태 전환 요청에 대한 응답에 상태 전환 수락을 수록하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 DB 시스템 운용방법.
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