KR101521818B1 - Dps용 전원 공급장치 - Google Patents

Abstract

선박 또는 해양 구조물에서 DPS용 모터를 구동하는 구동기(Starter) 내부에 배터리를 마련한 DPS용 전원 공급장치에 관한 것으로, 주 발전기에서 공급되는 전원을 분배하는 배전반, 상기 DPS를 구동하는 모터, 상기 배전반에서 공급되는 전원으로 상기 모터를 구동하는 구동기, 상기 구동기에 마련되어 상기 배전반에서 공급되는 전원의 순간 전압 강하를 보상하는 전원 공급부를 포함하는 구성을 마련하여, UPS 대신 소형 배터리 적용함으로써 장비 구매 비용을 절감할 수 있다.

Description

DPS용 전원 공급장치{Power supply device for DPS}

본 발명은 DPS(Dynamic Positioning System, 동적 위치 유지 시스템)용 전원 공급장치에 관한 것으로, 특히 선박 또는 해양 구조물에서 DPS용 모터를 구동하는 구동기(Starter) 내부에 배터리를 마련한 DPS용 전원 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 시추선 또는 드릴 쉽은 고정식 해상플랫폼 설치가 불가능한 깊은 수심의 해역이나 파도가 심한 해상에서 원유와 가스를 시추할 수 있는 선박 형태의 시추설비로, 선박의 기동성과 심해 시추능력을 겸비함으로써 조선과 해양플랜트 기술이 복합된 고기술 고부가가치 선박이다.

이러한 시추선은 바다 위에서 시추 작업을 할 때, 파도와 강풍 속에서도 위치를 유지할 수 있도록 복수 개의 선회식 추진기(azimuth thruster)와 동적 위치 유지 시스템(DPS)을 이용하고 있다.

상기 DPS는 선박을 원하는 지점에 지속적으로 위치시키는 장치로서, 시추선과 같은 선박에 사용되고 있다. 동적 위치 유지 시스템은 위치 센서로부터 얻은 선박의 위치 정보를 획득하고 다수의 스러스터(thruster)와 같은 추진장치를 이용하여 선박의 위치 및 자세를 제어하게 된다. 이때, 다수의 발전기로부터 생성된 전력이 전력 분배 장치를 통해 다수의 스러스터로 적절히 분배 공급된다.

이러한 동적 위치 유지 시스템에 전력을 공급하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 주 배전반(110)과 제2 주 배전반(120)을 포함하는 동적 위치 유지 선박용 전력 분배 장치로서, 스러스터 등과 같은 부하에 필요한 적절한 전력을 분배하기 위해, 제1 주 배전반(110)은 제1 부스바 장치(111)를 구비하고, 제1 주 배전반(110)은 2개의 발전기(G1, G2)로부터 공급되는 전력을 스러스터와 같은 부하로 분배하여 공급하며, 제1 부스바 장치(111)는 제1A 단위 부스바(111a), 제1B 단위 부스바(111b), 제1 부스바 차단기(112)를 구비하며, 제1A 단위 부스바(111a)와 제1B 단위 부스바(111b)는 직렬로 연결되며 두 단위 부스바(111a, 111b) 사이에 삽입된 제1 부스바 차단기(112)에 의해 필요 시 차단될 수 있는 구성에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 해상 고정식 플랫폼 내에 설치되어 발전장치 및 축전지 등에서 고장 등이 발생되어 갑자기 전원공급이 차단될 경우 해상 고정식 플랫폼에 설치되어 있는 각종 전장품에 비상전원전압을 공급시켜 주기 위해 설치되는 대용량 무정전 전원 공급장치(Uninterruptible Power Supply System, UPS System)의 출력 측에 가변형 로드 뱅크를 설치하여 해상 고정식 플랫폼의 설치 전에 무정전 전원 공급장치의 출력전력을 로드 값에 부응하여 정해진 단계별로 서서히 올려가며 각종 전장품들에 대한 소비전력 대비 테스트를 실시하여 해상 고정식 플랫폼에 설치되어 있는 무정전 전원 공급장치의 성능을 정확히 확인하는 해상 고정식 플랫폼용 무정전 전원 공급장치에 대해 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0014167호(2013.02.07 공개) 대한민국 공개특허공보 제2013-0064463호(2013.06.18 공개)

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 DPS를 만족해야 하는 선박의 경우 단락(Short circuit)이 발생하면 순간 전압 강하(Voltage dip)에 의해 장애 범위 이외의 곳에도 영향을 미치므로, DP(Dynamic Positioning) 관련 보기(auxiliary machinery)들이 계속 동작할 수 있도록 별도로 UPS를 마련하여 전원을 공급하는 구성을 채택하고 있다.

즉, DP 만족을 위해 UPS 등 별도의 시스템을 구성하여 구동기에 제어 전원을 공급하도록 구성되어 순간 전압 강하는 견딜 수 있으나, 순간 전압 강화가 지속될 경우 차단 회로를 추가적으로 마련해야 하는 문제가 있었다.

또 상기와 같은 종래의 기술에서는 UPS를 마련하는 경우, 해당 DPS의 구동기까지의 케이블 및 케이블 트레이가 추가 소요되며, 장비 구조상 해당 장비 설치시 격실 및 공간 협소로 많은 설치 비용과 인력이 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 해양 및 특수 선박에 선박 위치 보정을 위한 DPS(Dynamic Positioning System) 설치함에 있어서 선주(shipowner) 요구와 버스 타이(Bus-Tie) 폐쇄 작동에 따른 문제점을 해소하는 DPS용 전원 공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 UPS가 아닌 구동기 내부에 배터리를 설치하여 순간 전압 강하를 견딜 수 있는 DPS용 전원 공급장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치는 선박 또는 해양 구조물에서 동적 위치 유지 시스템(DPS)를 구동하기 위한 전원을 공급하는 장치로서, 주 발전기에서 공급되는 전원을 분배하는 배전반, 상기 DPS를 구동하는 모터, 상기 배전반에서 공급되는 전원으로 상기 모터를 구동하는 구동기, 상기 구동기에 마련되어 상기 배전반에서 공급되는 전원의 순간 전압 강하를 보상하는 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 있어서, 상기 전원 공급부는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 있어서, 상기 배터리에서 공급된 전원은 상기 구동기 내에 마련된 릴레이의 자기 접촉을 1~10초 동안 유지시키는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 있어서, 상기 배터리는 충전식 배터리인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 있어서, 상기 배터리는 상기 배전반에서 공급되는 전원에 의해 충전되고, 상기 배전반과 상기 배터리 사이에는 상기 배터리의 과충전을 방지하기 위한 퓨즈가 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 있어서, 상기 배터리의 용량은 24V인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 의하면, 구동기 내에 배터리를 마련하는 것에 의해 설치 공간, 비용, 작업 시간 등을 절약할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 의하면, 보상(Ride Through)용 별도 설비 없이 단락전류로 인한 순간 전압 강하를 방지할 수 있으며, 배터리 전원 사용으로 지속적인 순간 전압 강하를 차단하기 위한 추가적인 회로 구성이 필요없는 효과도 있다.

또, 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치에 의하면, 구동기의 내부에 배터리를 설치함으로써 별도의 케이블 및 케이블 트레이가 필요 없으며, UPS 대신에 소형 배터리를 적용함으로써 추가 장비 구매 비용을 절감할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래의 동적 위치 유지 선박용 전력 분배 장치의 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치의 동작을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

DPS는 시추 및 선박 작업 시 안전 및 선박 운용 측면에서 매우 중요한 시스템으로, 선주의 요구에 따라 고장 및 장애 발생을 대비하여 이중화 또는 대체 시스템을 반드시 구축해야 한다.

DPS에서 전기적 문제점으로 자주 발생하는 단락전류로 인한 순간 전압 강하를 방지하기 위해 보상(Ride-Through)을 위한 별도 시스템을 구축해야 한다.

이와 같은 보상 시스템은 일시적으로 전원 공급이 이루어지지 않을 때 어느 정도의 제어 기능 및 관리가 이루어지도록 구성되는 시스템이다. 최근에는 이러한 보상 시스템이 선박이나 해양 구조물에 적용되어, 고전압 스위치 보드의 모든 버스 타이를 폐쇄하여 선박의 DP(Dynamic Positioning) 운용 중 단락 전류(Short-Circuit Current)가 발생하였을 때, 순간적인 전압 강하를 견딜 수 있도록 하고 있다.

본 발명은 이러한 요구를 충족하기 위해 이루어진 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치는 동적 위치 유지 시스템(DPS)을 구동하기 위한 전원을 공급하는 장치로서, 주 발전기에서 공급되는 전원을 분배하는 배전반(10), 상기 DPS를 구동하는 모터(20), 상기 배전반(10)에서 공급되는 전원으로 상기 모터(20)를 구동하는 구동기(40), 상기 구동기(40)에 마련되어 상기 배전반(10)에서 공급되는 전원의 순간 전압 강하를 보상하는 전원 공급부(43)를 구비한다.

상기 배전반(10)에서 공급되는 전원은 상기 모터(20)를 구동하기 위해 전원선(30)을 통해 3상 전원을 공급하며, 상기 전원의 공급 상태는 릴레이(41)에 의해 감지된다. 이와 같은 전원 공급장치에서 단락 전류가 발생하면 상기 릴레이(41)의 자기 접촉(Magnetic contact)이 분리되어 제어 전력을 유지할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명에서는 동적 위치 유지 운용 중 단락 전류가 발생하였을 때, 순간적인 전압 강하를 견뎌 구동기가 트립(trip)되지 않도록 구동기(40)의 내부에 약 1초~10초 동안 제어 전력을 유지할 수 있도록 전원 공급부(43)를 마련한 것이다.

이와 같은 전원 공급부(43)는 소형의 배터리로서, 구동기(40) 내의 릴레이(41)의 자기 접촉 상태를 유지시킨다.

상기 배터리에서 전원 공급 라인(44)을 통해 공급된 전원은 약 1~10초 동안 상기 릴레이(41)의 자기 접촉 상태를 유지시킨다.

이와 같은 배터리는 충전식 배터리를 사용하여 전원선(30)에서 발생하는 모든 순간 전압 강하를 방지할 수 있다.

본 발명에서는 충전식 배터리를 사용하므로, 상기 배터리는 배전반(10)에서 공급되는 전원에 의해 충전된다. 이를 위해 상기 배전반(10)과 상기 배터리 사이에는 상기 배터리의 과충전을 방지하기 위한 퓨즈(45)가 마련되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서는 배터리의 용량이 24V인 것을 적용한다. 그러한 이러한 배터리의 용량은 이에 한정되는 것은 아니고, DPS의 종류에 따라 변경 가능하다.

다음에 본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치의 동작을 도 3에 따라 설명한다.

도 3은 DPS용 전원 공급장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, DPS를 구동하기 위해 배전반(10)에서 전원 공급(S10)이 이루어져 모터(20)가 정상적으로 작동하는 경우, 전원 공급부(43)인 배터리는 퓨즈(45)를 통해 24V의 충전상태를 유지한다(S20).

이와 같은 상태에서 전원선(30)을 통한 순간 전압 강하가 발생하면(S30), 배터리에서 릴레이(41)로 약 1~10초간 릴레이 구동 전압을 인가하여 릴레이(41)의 자기 접촉 상태를 유지시킨다(S40).

본 발명은 상술한 바와 같은 구성을 마련하는 것에 의해 단락전류로 인한 순간 전압 강하를 방지할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 DPS용 전원 공급장치를 사용하는 것에 의해 설치 공간, 비용, 작업 시간 등을 절약할 수 있다.

10 : 배전반
20 : 모터
30 : 전원선
40 : 구동기
41 : 릴레이
43 : 전원 공급부

Claims (6)

1. 선박 또는 해양 구조물에서 동적 위치 유지 시스템(DPS)를 구동하기 위한 전원을 공급하는 장치로서,
   주 발전기에서 공급되는 전원을 분배하는 배전반,
   상기 DPS를 구동하는 모터,
   상기 배전반에서 공급되는 전원으로 상기 모터를 구동하는 구동기,
   상기 구동기에 마련되어 상기 배전반에서 공급되는 전원의 순간 전압 강하를 보상하는 전원 공급부,
   상기 구동기에 마련되어 상기 전원의 공급 상태를 감지하는 릴레이를 포함하고,
   상기 전원 공급부에서 공급된 전원은 상기 구동기 내에 마련된 릴레이의 자기 접촉을 1~10초 동안 유지시키는 것을 특징으로 하는 DPS용 전원 공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전원 공급부는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 DPS용 전원 공급장치.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 배터리는 충전식 배터리인 것을 특징으로 하는 DPS용 전원 공급장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 배터리는 상기 배전반에서 공급되는 전원에 의해 충전되고, 상기 배전반과 상기 배터리 사이에는 상기 배터리의 과충전을 방지하기 위한 퓨즈가 마련된 것을 특징으로 하는 DPS용 전원 공급장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 배터리의 용량은 24V인 것을 특징으로 하는 DPS용 전원 공급장치.

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